JP5627545B2 - Power supply monitoring system for on-board equipment - Google Patents

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Description

本発明は、車両のバッテリで作動する車両搭載機器について、バッテリの電圧変動や機器自体の負荷変動等による電圧変動の影響によって、現在機器が適正な電圧で作動しているか否かを、適切に監視可能な車両搭載機器用電源監視システムに関する。   The present invention appropriately determines whether or not the current device is operating at an appropriate voltage due to the influence of the voltage fluctuation caused by the battery voltage fluctuation or the load fluctuation of the equipment itself. The present invention relates to a power supply monitoring system for on-vehicle equipment that can be monitored.

車両にはヘッドユニットやナビゲーション装置、、ディスクチェンジャ、特に音響効果を高めるために搭載するスピーカシステムとパワーアンプ等々の各種の機器が搭載され、それぞれ車両のエンジンで発電機を駆動して充電しているバッテリの電源を用いて作動することができるようになっている。   The vehicle is equipped with various devices such as a head unit, a navigation device, a disk changer, especially a speaker system and a power amplifier that are mounted to enhance the sound effect, and the vehicle engine is charged by driving the generator. It can be operated using a battery power source.

このような車両のバッテリは、前記のような車両搭載機器以外にも、ヘッドランプを初めとする各種照明用機器、霜取り用電熱ヒータ、ワイパー、エアコン用補助機器等々の各種の車両補助機器の駆動にもその電源として用いられている。そのため、これらの車両補助機器の作動状態によって、予め例えば12V等の所定の電圧に維持されるように充電しているバッテリについても、一時的に電圧が低下し、或いは比較的長時間電圧が低下する状態が継続することがある。   In addition to the on-vehicle equipment as described above, such a vehicle battery drives various vehicle auxiliary equipment such as headlamps and other lighting equipment, defrosting electric heaters, wipers, and air conditioner auxiliary equipment. Is also used as its power source. For this reason, depending on the operating state of these vehicle auxiliary devices, the voltage of a battery that is charged in advance so as to be maintained at a predetermined voltage such as 12 V, for example, temporarily decreases, or the voltage decreases for a relatively long time. May continue.

そのため、前記のようなヘッドユニット、ナビゲーション装置、パワーアンプ等の各種車両搭載機器については、例えばそれらの機器を起動する時、特にバッテリ電圧が所定よりも低いと各機器が誤作動する危険があるため、起動しないように監視し、或いはそれらの機器が作動中でもバッテリ電圧が所定よりも低下したときには誤作動する危険性が高くなるため、作動を停止する処理を行っていた。   Therefore, for various vehicle-mounted devices such as the head unit, navigation device, and power amplifier as described above, for example, when the devices are activated, there is a risk that each device may malfunction if the battery voltage is lower than a predetermined value. For this reason, monitoring is performed so as not to start up, or even when these devices are in operation, the risk of malfunctioning increases when the battery voltage drops below a predetermined level.

その際には例えば従来例(1)を示す図4(a)のように、車両用のバッテリ31と例えばオーディオ装置等の車両搭載機器32が接続し、車両搭載機器作動部34として示す機器の作動部が所定の作動を行う時、車両搭載機器32が所定の作動を行うために必要な電圧、即ち、それ以下では車両搭載機器作動部34で所定の作動を行うことができないと予測される電圧になっていないか否かを監視する車両搭載機器作動電圧監視部33を設けて監視を行っている。この車両搭載機器作動電圧監視部33は、多くの場合各車両搭載機器の制御部のマイコンに組み込まれている。   At that time, for example, as shown in FIG. 4A showing the conventional example (1), a vehicle battery 31 and a vehicle-mounted device 32 such as an audio device are connected, and the device shown as the vehicle-mounted device operating section 34 is connected. When the operating unit performs a predetermined operation, it is predicted that the vehicle-mounted device operating unit 34 cannot perform the predetermined operation at a voltage required for the vehicle-mounted device 32 to perform the predetermined operation, that is, lower than that. A vehicle-mounted device operating voltage monitoring unit 33 that monitors whether or not the voltage is present is provided for monitoring. In many cases, the vehicle-mounted device operating voltage monitoring unit 33 is incorporated in the microcomputer of the control unit of each vehicle-mounted device.

図示する車両搭載機器作動電圧監視部33の例においては、バッテリ電圧検出部35において、車両用のバッテリ31から車両搭載機器32に供給される電圧(Vbatt)を逐次検出し、その検出値を機器作動電圧異常判定部38に出力している。したがってここではバッテリ31が本来12Vの電圧を維持するように設定されている時、このバッテリ31を電源として使用する各種の機器の負荷と、バッテリ31に対するエンジンによる発電機駆動能力のバランスによって、例えば9Vに電圧が低下している時には、このバッテリ電圧検出部35においてVbattは9Vであることを検出して、機器作動電圧異常判定部38に出力する。この時のバッテリ電圧検出部35においては、前記のように各車両搭載機器作動電圧監視部33としての機能を行うマイコンに対して、そのA/Dコンバータに入力し、デジタル信号として所定のデータ処理を行うことができる。   In the example of the vehicle-mounted device operating voltage monitoring unit 33 shown in the figure, the battery voltage detection unit 35 sequentially detects the voltage (Vbatt) supplied from the vehicle battery 31 to the vehicle-mounted device 32 and uses the detected value as the device. This is output to the operating voltage abnormality determination unit 38. Therefore, here, when the battery 31 is originally set to maintain a voltage of 12 V, depending on the load of various devices that use the battery 31 as a power source and the balance of the generator driving capability of the engine with respect to the battery 31, for example, When the voltage is lowered to 9V, the battery voltage detection unit 35 detects that Vbatt is 9V and outputs it to the device operating voltage abnormality determination unit 38. At this time, the battery voltage detection unit 35 inputs the A / D converter to the microcomputer that functions as the on-vehicle equipment operating voltage monitoring unit 33 as described above, and performs predetermined data processing as a digital signal. It can be performed.

一方、車両搭載機器作動電圧監視部33にはバッテリ基準電圧設定部36を備え、各車両搭載機器32が本来何Vのバッテリに接続して作動するように設計されているかの電圧値(Vbatt(s))を設定している。したがって、バッテリ31が本来12Vを維持するように設定されている時には、この車両搭載機器32は12Vの電圧が供給されて作動するものとして設計されているため、この場合はバッテリ基準電圧設定部36では、Vbatt(s)=12Vとして予め設定することとなる。   On the other hand, the vehicle-mounted device operating voltage monitoring unit 33 includes a battery reference voltage setting unit 36, and a voltage value (Vbatt ( s)) is set. Therefore, when the battery 31 is originally set to maintain 12V, the vehicle-mounted device 32 is designed to operate by being supplied with a voltage of 12V. In this case, the battery reference voltage setting unit 36 Then, it is set in advance as Vbatt (s) = 12V.

バッテリ電圧対応電圧変動許容範囲設定部37では、バッテリ基準電圧設定部36における前記のような例えば12V等のバッテリ基準電圧に対して、各種の車両搭載機器32がそれぞれ適正に作動を行うために必要な電圧変動の許容範囲を設定している。図4に示す例においては、この車両搭載機器が適正に作動する範囲として、バッテリ基準電圧(Vbatt(s))に対して±aの許容範囲を設定した例を示している。それによりバッテリ電圧対応電圧変動許容範囲の上限Vbatt(max)を[Vbatt(s)+a]に設定し、下限Vbatt(min)を[Vbatt(s)−a]に設定した例を示している。   The battery voltage corresponding voltage fluctuation allowable range setting unit 37 is necessary for various vehicle-mounted devices 32 to properly operate with respect to the battery reference voltage such as 12 V as described above in the battery reference voltage setting unit 36. The allowable range of voltage fluctuation is set. The example shown in FIG. 4 shows an example in which an allowable range of ± a is set with respect to the battery reference voltage (Vbatt (s)) as a range in which this vehicle-mounted device operates properly. In this example, the upper limit Vbatt (max) of the allowable voltage fluctuation range corresponding to the battery voltage is set to [Vbatt (s) + a] and the lower limit Vbatt (min) is set to [Vbatt (s) −a].

機器作動電圧異常判定部38では、前記のようなバッテリ電圧検出部35からの現在のバッテリ電圧Vbattと、バッテリ電圧対応電圧変動許容範囲設定部37からの上限値Vbatt(max)と下限値Vbatt(min)の値とを比較し、バッテリ電圧Vbattが前記上限値Vbatt(max)と下限値Vbatt(min)との間に入っているか、即ち、Vbatt(min)<Vbatt<Vbatt(max)の正常範囲であるか否かを判定する。   In the device operating voltage abnormality determination unit 38, the current battery voltage Vbatt from the battery voltage detection unit 35 as described above, the upper limit value Vbatt (max) and the lower limit value Vbatt ( the battery voltage Vbatt is between the upper limit value Vbatt (max) and the lower limit value Vbatt (min), that is, Vbatt (min) <Vbatt <Vbatt (max) is normal It is determined whether it is within a range.

このときの判定は図4(b)に図示すように、12V等の固定値である基準電圧Vbatt(s)を中心に、予め設定している固定値としての電圧幅である例えば±2V等の±aを設定し、この範囲に計測したバッテリ電圧Vbattが入っている時には「正常」であると判定し、範囲外であると判定した時、即ちVbatt≦Vbatt(min)である時、及びVbatt≧Vbatt(max)の時には「異常」と判定する。   As shown in FIG. 4B, the determination at this time is centered on a reference voltage Vbatt (s) which is a fixed value such as 12 V, and is a voltage width as a fixed value set in advance, for example, ± 2 V or the like. ± a is set, and when the measured battery voltage Vbatt is within this range, it is determined as “normal”, when it is determined that it is out of range, that is, when Vbatt ≦ Vbatt (min), and When Vbatt ≧ Vbatt (max), it is determined as “abnormal”.

したがって、バッテリ31のバッテリ基準電圧Vbatt(s)が例えば12Vであるとき、バッテリ電圧対応電圧変動許容範囲±aが±2Vである場合には、上限置Vbatt(max)はVbatt(s)+aが12V+2V=14Vとなり、下限置Vbatt(min)はVbatt(s)−aが12V−2V=10Vとなる。   Therefore, when the battery reference voltage Vbatt (s) of the battery 31 is, for example, 12V, and the battery voltage corresponding voltage fluctuation allowable range ± a is ± 2V, the upper limit Vbatt (max) is Vbatt (s) + a 12V + 2V = 14V and the lower limit Vbatt (min) is Vbatt (s) -a 12V-2V = 10V.

その結果、バッテリ電圧検出部35で現在の車両搭載機器32に供給されているバッテリ電圧Vbattが9Vであるときには、機器作動電圧異常判定部38では車両搭載機器32の作動電圧は「異常」であると判別し、適正が作動を行うことができないと判定する。それにより機器作動電圧異常出力部39は、例えば現在この車両搭載機器32の電源が入れられたばかりの時には機器の誤作動防止のために起動しないような出力を行い、車両搭載機器32が適正作動中に前記のような異常出力がなされた時には直ちに車両搭載機器32の作動を停止する出力を行う。また、その際には必要に応じて「バッテリ電圧低下」等の表示を行って利用者に伝えるようにする。   As a result, when the battery voltage Vbatt currently supplied to the vehicle-mounted device 32 by the battery voltage detection unit 35 is 9 V, the operation voltage of the vehicle-mounted device 32 is “abnormal” in the device operating voltage abnormality determination unit 38. It is determined that the proper operation cannot be performed. As a result, the device operating voltage abnormality output unit 39 outputs such that, for example, when the vehicle-mounted device 32 is just turned on, it does not start to prevent the device from malfunctioning, and the vehicle-mounted device 32 is operating properly. When an abnormal output as described above is made, an output for immediately stopping the operation of the on-vehicle equipment 32 is performed. At that time, if necessary, a message such as “battery voltage drop” is displayed to inform the user.

従来の車両搭載機器における作動電圧の監視手法として、前記のように図4に示すような車両搭載機器に対して車両のバッテリから供給されるバッテリ電圧を逐次検出し、適正範囲に入っているか否かを監視する以外に、例えば図5に従来例(2)として示すように、特に車両搭載機器42の電源回路44の出力電圧(Vo)を監視し、この電圧値が所定の範囲に入っているか否かを監視することも行われている。   As a method for monitoring the operating voltage in the conventional vehicle-mounted device, as described above, the battery voltage supplied from the vehicle battery to the vehicle-mounted device as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 5 as a conventional example (2), for example, the output voltage (Vo) of the power supply circuit 44 of the on-vehicle equipment 42 is monitored, and this voltage value falls within a predetermined range. It is also monitored whether or not.

即ち図5に示す従来の例においては、オーディオ装置等の車両搭載機器42にバッテリ41から取り込んだ電圧(Vbatt)を昇圧する等の作動を行う電源回路44を備えている時、車両搭載機器42が適正な出力電圧で作動しているか否かを、この電源回路の出力電圧(Vo)を監視することにより判定する例を示している。   That is, in the conventional example shown in FIG. 5, when the vehicle-mounted device 42 such as an audio device is provided with a power supply circuit 44 that performs operations such as boosting the voltage (Vbatt) taken from the battery 41, the vehicle-mounted device 42. In this example, whether or not is operating at an appropriate output voltage is determined by monitoring the output voltage (Vo) of the power supply circuit.

従って図5に示す例においては、車両搭載機器作動電圧監視部43の内部電源回路出力電圧検出部46で車両搭載機器42の電源回路44の出力電圧(Vo)を取り込んで、機器作動電圧異常判定部49に出力する。また、内部電源回路出力基準電圧設定部47では、それぞれの機器特有の電源回路の出力電圧に対応して基準となる電圧(Vo(s))を設定し、内部電源回路電圧対応電圧変動許容範囲設定部47ではその基準電圧値に±bの許容範囲としての上限と下限を設定する。   Therefore, in the example shown in FIG. 5, the internal power supply circuit output voltage detection unit 46 of the vehicle mounted device operating voltage monitoring unit 43 takes in the output voltage (Vo) of the power supply circuit 44 of the vehicle mounted device 42 to determine whether the device operating voltage is abnormal. To the unit 49. The internal power supply circuit output reference voltage setting unit 47 sets a reference voltage (Vo (s)) corresponding to the output voltage of the power supply circuit specific to each device, and the voltage fluctuation allowable range corresponding to the internal power supply circuit voltage. The setting unit 47 sets an upper limit and a lower limit as an allowable range of ± b for the reference voltage value.

図5に示す例においては、上限の電圧Vo(max)は、前記基準電圧Vo(s)に予め設定した所定の許容範囲の電圧であるbをプラスしてVo(s)+bとし、下限の電圧Vo(min)は、前記基準電圧Vo(s)に予め設定した所定の許容範囲の電圧であるbをマイナスしてVo(s)−bとしている。   In the example shown in FIG. 5, the upper limit voltage Vo (max) is set to Vo (s) + b by adding b, which is a predetermined allowable range voltage, to the reference voltage Vo (s). The voltage Vo (min) is obtained by subtracting b, which is a voltage within a predetermined allowable range set in advance, from the reference voltage Vo (s) to obtain Vo (s) −b.

機器作動電圧異常判定部49では、前記のような内部電源回路出力電圧検出部46で検出した現在の電源回路の出力電圧が、内部電源回路電圧対応電圧許容範囲設定部48で設定した上限値と下限値内に存在するか否かを判定する。したがってここでは図示するように、Vo(min)<Vo<Vo(max)であるか否かを判定し、その範囲内にある時には正常範囲であると判定する。この判定手法は図5(b)に示している。また、この範囲外である時には車両搭載機器の内部電源回路の出力電圧は機器が適正に作動しない可能性が強いものとして「異常」の判定を行い、機器作動電圧異常出力部50から、前記図4と同様の出力を行う。   In the device operating voltage abnormality determination unit 49, the output voltage of the current power supply circuit detected by the internal power supply circuit output voltage detection unit 46 as described above is the upper limit value set by the internal power supply circuit voltage corresponding voltage allowable range setting unit 48. It is determined whether it exists within the lower limit. Therefore, as shown in the figure, it is determined whether or not Vo (min) <Vo <Vo (max), and if it is within the range, it is determined that it is in the normal range. This determination method is shown in FIG. Further, when it is outside this range, the output voltage of the internal power supply circuit of the vehicle-mounted device is determined as “abnormal” because there is a strong possibility that the device does not operate properly, and the device operating voltage abnormality output unit 50 4 is output.

従来の車両搭載機器の電源電圧監視技術は、前記のように車両のバッテリ電圧を直接検出して監視する手法と、各車両搭載機器が備えている電源回路の出力電圧を監視する手法が存在するほか、より正確に電源電圧の監視を行うために、両手法を併用することも行われ、それにより車両搭載機器のバッテリ電圧の影響、更には車両搭載機器内部の電源回路の電圧も監視し、電圧異常時の車両搭載機器の作動を安全に、且つ確実に行うことができるようにしている。   As for the conventional power supply voltage monitoring technology for vehicle-mounted devices, there are a method for directly detecting and monitoring the battery voltage of the vehicle as described above, and a method for monitoring the output voltage of the power supply circuit included in each vehicle-mounted device. In addition, in order to monitor the power supply voltage more accurately, both methods are also used together, thereby monitoring the influence of the battery voltage of the on-vehicle equipment, and further the voltage of the power circuit inside the on-vehicle equipment, The vehicle-mounted device can be operated safely and reliably when the voltage is abnormal.

なお、電圧の異なる複数系統の電源で動作することのできる電源装置において、電源電圧の検出レベルの手動設定を不要にし、電源装置に供給されている電源電圧に対応した電圧検出信号が自動的に得られるようにするため、100V用の低圧用電圧検出部と200V用の高圧用電圧検出部をそれぞれ設け、各電圧検出部は公称電圧の例えば80%以上の電圧が供給されている場合は、公称電圧の例えば80%を超えている期間に対応したパルス幅の電圧検出信号を出力し、電圧検出信号選択切替回路では、高圧電圧検出信号が供給されている場合は、高圧電圧検出信号を入力電圧検出信号として出力し、高圧電圧検出信号が供給されていない場合は、低圧電圧検出信号を入力電圧検出信号として出力するようにした技術は特許文献1に開示されている。   In addition, in a power supply device that can be operated with multiple power sources with different voltages, manual setting of the detection level of the power supply voltage is unnecessary, and a voltage detection signal corresponding to the power supply voltage supplied to the power supply device is automatically generated. In order to obtain the voltage detection unit for low voltage for 100V and the voltage detection unit for high voltage for 200V, each voltage detection unit is supplied with a voltage of 80% or more of the nominal voltage, for example, For example, a voltage detection signal having a pulse width corresponding to a period exceeding 80% of the nominal voltage is output. When the high voltage detection signal is supplied to the voltage detection signal selection switching circuit, the high voltage detection signal is input. Patent Document 1 discloses a technique for outputting a low voltage detection signal as an input voltage detection signal when it is output as a voltage detection signal and no high voltage detection signal is supplied. It has been.

特開平11−202005号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-202005

近年の車両においては、特に省エネルギー化が進み、各種の手法によって車両の燃費向上を図っている。その対策の一つとして特に都市内を走行する車両が多数の信号で比較的長時間停車することが多い時に、信号待ちで停車している時のエンジンのアイドリングによる燃料消費を減少するため、アイドリング時にはできる限りエンジンを停止しておき、アクセルを踏んだ時にエンジンを起動して走行する、通称アイドリングストップと称されるエンジンの制御手法を採用する車両も多くなっている。   In recent vehicles, energy saving is particularly advanced, and the fuel efficiency of the vehicle is improved by various methods. One of the countermeasures is idling to reduce fuel consumption due to idling of the engine when the vehicle running in the city often stops for a long time with a large number of signals and is waiting for a signal. An increasing number of vehicles adopt an engine control method called idling stop, in which the engine is stopped as much as possible and the engine is started when the accelerator is depressed.

このようなアイドリングストップの手法を用いると、特に都市内を走行する時には頻繁にエンジンが停止され、その際には車両に搭載されているバッテリに対する充電時間が大きく減少してしまう。そのため、このようなアイドリングストップを行う車両のバッテリは、従来の車両のバッテリよりも電圧自体がより低下し、しかもそれが長時間継続することが多くなる。   When such an idling stop method is used, the engine is frequently stopped particularly when traveling in the city, and at that time, the charging time for the battery mounted on the vehicle is greatly reduced. Therefore, the battery of a vehicle that performs such idling stop has a voltage lower than that of a conventional vehicle battery, and it often increases for a long time.

したがって、このような車両に搭載する機器においては、従来よりも低電圧でも確実に作動する機能が求められると共に、特にバッテリ電圧が低下する可能性が高くなるため、所定以上のバッテリ低下時には確実に機器の作動を停止し、誤作動を起こさないようにすることが求められる。   Therefore, such a device mounted on a vehicle is required to have a function of reliably operating even at a lower voltage than in the past, and in particular, since there is a high possibility that the battery voltage will decrease, it is ensured when the battery drops more than a predetermined level. It is required to stop the operation of equipment and prevent malfunctions.

そのためもあり車両搭載機器においては低電源電圧でも確実に作動できるように、電源回路にトランスを用いた昇圧電源を備えることが多くなっている。特にオーディオ装置においては高音質大音量化が求められており、低音を確実に出力できる大出力のウーハを搭載することが多くなり、そのためにもオーディオ装置には電源回路に昇圧のためのトランスを備え、高電圧で大出力の作動を可能としている。また、他の車両搭載機器においても、より確実な機器作動を保証するため、電源回路にトランスを用いて電源回路出力を昇圧することが多くなってきている。   For this reason, in-vehicle devices are often provided with a boosting power source using a transformer in the power supply circuit so that the device can be reliably operated even at a low power supply voltage. In particular, audio devices are required to have high sound quality and volume, and are often equipped with high-output woofers that can reliably output low frequencies. For this reason, audio devices are equipped with a transformer for boosting the power supply circuit. Equipped with high voltage and high power operation. Also, in other vehicle-mounted devices, in order to ensure more reliable device operation, the power supply circuit output is often boosted using a transformer in the power supply circuit.

このように電源回路に昇圧用のトランスを用いる時には、車両搭載機器の作動における信号も比例して昇圧される。それによりDC−DCコンバータでは、出力電圧の上限値がトランスの巻線比とバッテリ電圧とによって決まるため、例えばバッテリ電圧が低下したときにはそれに伴い出力電圧は大きく低下する傾向となる。   As described above, when a step-up transformer is used in the power supply circuit, the signal in the operation of the on-vehicle equipment is also boosted in proportion. As a result, in the DC-DC converter, the upper limit value of the output voltage is determined by the winding ratio of the transformer and the battery voltage. For example, when the battery voltage decreases, the output voltage tends to decrease greatly.

このことを考慮し、バッテリ電圧の低下に伴う各車両搭載機器の電源回路の出力電圧の大幅な低下を避けるために、電源回路のトランスの巻線比を上げなければならなくなる。しかしながら、単純にトランスの巻き線比を上げると、通常動作時のバッテリ電圧では機器作動の際の信号のデューティー比が低くなってしまい、電源の効率が悪化してしまうという問題を生じる。   In view of this, in order to avoid a significant decrease in the output voltage of the power supply circuit of each on-vehicle device due to a decrease in the battery voltage, it is necessary to increase the winding ratio of the transformer of the power supply circuit. However, if the winding ratio of the transformer is simply increased, the duty ratio of the signal at the time of device operation is lowered at the battery voltage during normal operation, and the efficiency of the power supply is deteriorated.

また、トランスの巻線比を変えなければ、バッテリ電圧が低下したときに機器の電源回路の出力電圧が低下してしまい、通常状態での電圧検出設定では異常とされる電圧まで、出力電圧が低下してしまう場合が多くなることは前記のとおりである。逆にバッテリ電圧が上昇している場合には、車両搭載機器の作動において想定以上の負荷がかかったときでも、所定以上の電圧低下を生じていても、電圧が異常になっていることを検出可能なレベルまでには落ちず、正常と判断してしまう可能性がある、という問題を生じる。   If the turns ratio of the transformer is not changed, the output voltage of the power supply circuit of the device will drop when the battery voltage drops, and the output voltage will be reduced to a voltage that is abnormal in the voltage detection setting in the normal state. As described above, the number of cases where it decreases is increased. On the other hand, when the battery voltage is rising, it is detected that the voltage is abnormal even when a load higher than expected is applied in the operation of the on-board equipment, or even if the voltage drops more than a predetermined level. There is a problem in that it does not fall to a possible level and may be judged as normal.

例えば
バッテリ電圧が14.4Vの時にトランス巻線比3倍の場合、出力電圧は43.2V
バッテリ電圧が7.0Vの時にトランス巻線比が3倍の場合、出力電圧は21.0V
となるが、この場合負荷変動による出力電圧の低下を見込んで、仮に18V迄低下したことを検出した時に電圧が「異常」であると出力するように設定すると、14.4Vを検出した時には負荷の異常などにより半分の7.2V迄落ち込んでも、「異常」状態と検出することができず、機器の作動を停止することができない。
For example, when the battery voltage is 14.4V and the transformer winding ratio is 3 times, the output voltage is 43.2V.
If the transformer winding ratio is 3 times when the battery voltage is 7.0V, the output voltage is 21.0V.
However, in this case, if the output voltage is expected to decrease due to load fluctuation, and if it is set to output that the voltage is “abnormal” when it is detected that the output voltage has decreased to 18 V, the load will be detected when 14.4 V is detected. Even if the voltage drops to half of 7.2 V due to an abnormality in the device, it cannot be detected as an “abnormal” state, and the operation of the device cannot be stopped.

このことは前記図4及び図5に示した従来技術において、例え両方の技術を併用しても、図4の従来例(1)の技術では単にバッテリ電圧を監視し、また図5の従来例(2)の技術では車両搭載機器の電源回路の出力を監視するのみであり、各々の監視が関連性無く独立しているため、前記のような問題を解決することができない。   4 and FIG. 5, in the conventional technique shown in FIG. 4 and FIG. 5, even if both techniques are used together, the technique of the conventional example (1) in FIG. In the technique (2), only the output of the power supply circuit of the vehicle-mounted device is monitored, and since each monitoring is independent and unrelated, the above problem cannot be solved.

したがって本発明は、車両用のバッテリの電源を使用し、各機器の電源回路でトランスを用いて昇圧して作動する車両搭載機器において、バッテリ電圧の各種機器の負荷変動やアイドリングストップ等の機能による大きな電圧変動と、更に車両搭載機器自体の大きな負荷変動が重畳して作用した時でも、車両搭載機器の電圧変動による異常作動を確実に検出し、異常検出時に確実にその車両搭載機器の作動を停止することが可能な車両搭載機器電源監視システムを得ることを主たる目的とする。   Therefore, the present invention is based on functions such as load fluctuation of various devices of battery voltage and idling stop in a vehicle-mounted device that uses a power source of a vehicle battery and operates by using a transformer in a power circuit of each device. Even when a large voltage fluctuation and a large load fluctuation of the on-vehicle equipment itself are superimposed, the abnormal operation due to the voltage fluctuation of the on-vehicle equipment is reliably detected, and the operation of the on-vehicle equipment is surely performed when an abnormality is detected. The main purpose is to obtain a vehicle-mounted equipment power supply monitoring system that can be stopped.

本発明に係る車両搭載機器用電源監視システムは、前記課題を解決するため、車両用のバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、前記バッテリを電源として作動する車両搭載機器内で、前記バッテリの電圧をトランスにより昇圧する機器電源回路におけるトランスの巻線比を取得する機器電源トランス巻線比取得手段と、前記バッテリ電圧検出手段で検出したバッテリ電圧と、前記機器電源トランス巻線比取得手段で取得した巻線比により、車両搭載機器の電源昇圧電圧を検出する機器電源昇圧電圧検出手段と、前記機器電源昇圧電圧検出手段で検出した機器電源昇圧電圧の上下に所定の許容幅を、前記機器電源昇圧電圧に対する割合で設定する電圧変動許容率設定手段と、前記電圧変動許容率設定手段で設定した電圧変動許容率により、前記機器電源昇圧電圧より高い上限値と、前記機器電源昇圧電圧より低い下限値とを演算する電圧変動許容範囲演算手段と、前記車両搭載機器の作動電圧を検出する機器作動電圧検出手段と、前記機器作動電圧検出手段で検出した車両搭載機器の現在の機器作動電圧が、前記電圧変動許容範囲演算手段で演算した許容範囲にあるか否かを判定する機器作動電圧異常判定手段と、前記機器作動電圧異常判定手段で現在の車両搭載機器の作動電圧が前記許容範囲にないことを検出することにより異常であると判定した時、機器作動電圧が異常である信号を出力する機器作動電圧異常判定出力手段とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a power monitoring system for a vehicle-mounted device according to the present invention includes a battery voltage detection unit that detects a voltage of a vehicle battery, and the battery in a vehicle-mounted device that operates using the battery as a power source. Device power transformer winding ratio acquisition means for acquiring the winding ratio of the transformer in the equipment power supply circuit that boosts the voltage of the transformer by the transformer, the battery voltage detected by the battery voltage detection means, and the device power transformer transformer winding ratio acquisition means The device power boost voltage detecting means for detecting the power boost voltage of the on-vehicle equipment based on the winding ratio acquired in step (b), and a predetermined allowable width above and below the device power boost voltage detected by the device power boost voltage detecting means, Voltage fluctuation allowable rate setting means set as a ratio to the device power supply boost voltage, and voltage fluctuation allowable rate set by the voltage fluctuation allowable rate setting means A voltage fluctuation allowable range calculating means for calculating an upper limit value higher than the device power supply boosted voltage and a lower limit value lower than the device power supply boosted voltage, and a device operating voltage detecting means for detecting an operating voltage of the vehicle-mounted device. The device operating voltage abnormality determining means for determining whether or not the current device operating voltage of the vehicle-mounted device detected by the device operating voltage detecting means is within an allowable range calculated by the voltage fluctuation allowable range calculating means; When the device operating voltage abnormality determining means detects that the current operating voltage of the on-vehicle device is not within the allowable range, it determines that the device operating voltage is abnormal, and outputs a signal indicating that the device operating voltage is abnormal. And a determination output means.

本発明に係る他の車両搭載機器用電源監視システムは、前記車両搭載機器用電源監視システムにおいて、前記電圧変動許容率設定手段では、電圧変動許容率を予め設定している固定した割合に設定することを特徴とする。   In another power monitoring system for on-vehicle equipment according to the present invention, in the power monitoring system for on-vehicle equipment, the voltage fluctuation allowable rate setting means sets the voltage fluctuation allowable rate to a preset fixed ratio. It is characterized by that.

本発明に係る他の車両搭載機器用電源監視システムは、前記車両搭載機器用電源監視システムにおいて、前記電圧変動許容率設定手段では、電圧変動許容率を任意に変動した割合に設定することを特徴とする。   Another vehicle-mounted equipment power supply monitoring system according to the present invention is characterized in that, in the vehicle-mounted equipment power supply monitoring system, the voltage fluctuation allowable rate setting means sets the voltage fluctuation allowable rate to a ratio that is arbitrarily changed. And

本発明に係る他の車両搭載機器用電源監視システムは、前記車両搭載機器用電源監視システムにおいて、前記変動した割合は、電源に対する負荷の変動に対応した割合に設定することを特徴とする。   Another vehicle-mounted equipment power supply monitoring system according to the present invention is characterized in that, in the vehicle-mounted equipment power supply monitoring system, the changed ratio is set to a ratio corresponding to a load change with respect to the power supply.

本発明に係る他の車両搭載機器用電源監視システムは、前記車両搭載機器用電源監視システムにおいて、前記変動した割合は、車両搭載機器の周辺環境の変動に対応した割合に設定することを特徴とする。   Another vehicle-mounted equipment power supply monitoring system according to the present invention is characterized in that, in the vehicle-mounted equipment power supply monitoring system, the changed ratio is set to a ratio corresponding to a change in a surrounding environment of the vehicle-mounted equipment. To do.

本発明に係る他の車両搭載機器用電源監視システムは、前記車両搭載機器用電源監視システムにおいて、前記変動した割合は、車両に対する指示、或いは車両搭載機器に対する指示の信号により変動することを特徴とする。
ことを特徴とする。
Another power supply monitoring system for on-vehicle equipment according to the present invention is characterized in that, in the power monitoring system for on-vehicle equipment, the changed ratio varies depending on an instruction to the vehicle or a signal of an instruction to the on-vehicle equipment. To do.
It is characterized by that.

本発明は上記のように構成したので、車両用のバッテリの電源を使用し、各機器の電源回路でトランスを用いて昇圧して作動する車両搭載機器において、バッテリ電圧の各種機器の負荷変動やアイドリングストップ等の機能による大きな電圧変動と、更に車両搭載機器自体の大きな負荷変動が重畳して作用した時でも、車両搭載機器の電圧変動による異常作動を確実に検出することができ、異常検出時に確実にその車両搭載機器の作動を停止すること、更には機器の起動時には起動自体を行わせないようにすることができる。   Since the present invention is configured as described above, in a vehicle-mounted device that operates using a power source of a vehicle battery and boosts the power supply circuit of each device using a transformer, Even when large voltage fluctuations due to functions such as idling stop and large load fluctuations of the on-board equipment itself are superimposed, abnormal operation due to voltage fluctuations on the on-board equipment can be reliably detected. It is possible to reliably stop the operation of the on-vehicle device, and to prevent the start-up itself from being performed when the device is started.

本発明の実施例の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the Example of this invention. 同実施例の作動フロー図である。It is an operation | movement flowchart of the Example. 同実施例による機能を示す図である。It is a figure which shows the function by the Example. 従来例を示す図である。It is a figure which shows a prior art example. 他の従来例を示す図である。It is a figure which shows another prior art example.

本発明の実施例を図面に沿って説明する。図1は本発明による車両搭載機器用電圧監視システムについて、各種の態様で実施することができるようにした機能ブロック図を示している。したがって、本発明においては図1に示す各機能部を適宜選択することにより、種々の態様で実施することができる。なお、同図において各機能を行う機能部は、各機能を行う手段と言うこともできる。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a voltage monitoring system for on-vehicle equipment according to the present invention that can be implemented in various modes. Therefore, in this invention, it can implement in a various aspect by selecting suitably each function part shown in FIG. In addition, the function part which performs each function in the figure can also be said to be a means which performs each function.

図1に示す車両用のバッテリ1は従来のものと同様にエンジンで駆動される発電機により原則として所定の電圧を維持できるように充電される。但し、前記従来技術においても述べたように、このバッテリは車両に搭載した各種機器が共通して使用するため、それらの機器の作動負荷によって充電が間に合わず、或いは電圧調整が必ずしも適正に行われない時もあり、更には近年多くの車両で採用されるようになっている、信号待ち等のアイドリング時にはエンジンを停止する通称アイドリングストップの機能を行う時、頻繁なアイドリングストップによってバッテリへの充電が充分行われないこと、等によってこのバッテリ1の電圧は大きく変化することがある。   The vehicle battery 1 shown in FIG. 1 is charged so that a predetermined voltage can be maintained in principle by a generator driven by an engine, as in the prior art. However, as described in the prior art, since this battery is commonly used by various devices mounted on the vehicle, charging is not in time due to the operating load of those devices, or voltage adjustment is not always performed properly. There are also times when there is no such thing, and in recent years, many vehicles have adopted it, so when performing idling stop function to stop the engine when idling such as waiting for a signal, charging the battery due to frequent idling stop The voltage of the battery 1 may change greatly due to insufficient operation.

図1に示す車両搭載機器2としては種々のものが存在するが、高出力を必要とするオーディオ装置では高電圧を必要とすることが多く、例えば12Vになるように設定されているバッテリ電源について、トランスによって昇圧するようにした、機器電源回路4を備えている。図示の機器電源回路4の例においては、トランスの巻線比を[1:3]、即ち巻線比(n)を3とした例を示している。   There are various types of on-vehicle equipment 2 shown in FIG. 1, but an audio device that requires high output often requires a high voltage. For example, a battery power supply that is set to be 12V The device power supply circuit 4 is configured to be boosted by a transformer. In the example of the device power supply circuit 4 shown in the figure, an example in which the winding ratio of the transformer is [1: 3], that is, the winding ratio (n) is 3, is shown.

車両搭載機器2においてはこの機器電源回路4の電源を用いて、例えばオーディオ装置においてはヘッドユニットやアンプ等の作動部としての車両搭載機器作動部7を作動させている。図1に示す車両搭載機器2には、この車両搭載機器作動部7が例えばオーディオ装置である時、オーディオ信号に相当する入力信号を検出する入力信号検出部5を備え、後述するように車両搭載機器作動電圧監視部3の電圧変動許容率設定部11で、電圧変動許容率(α)を設定する時に使用可能とする。   In the vehicle-mounted device 2, the power source of the device power supply circuit 4 is used to operate the vehicle-mounted device operating unit 7 as an operating unit such as a head unit or an amplifier in the audio device, for example. The vehicle-mounted device 2 shown in FIG. 1 includes an input signal detection unit 5 that detects an input signal corresponding to an audio signal when the vehicle-mounted device operating unit 7 is an audio device, for example. The voltage fluctuation allowable rate setting unit 11 of the device operating voltage monitoring unit 3 can be used when setting the voltage fluctuation allowable rate (α).

また、図1に示す車両搭載機器2には例えば音量を利用者が任意に指示するボリューム指示を検出するような、車両搭載機器負荷指示検出部6を備えており、この検出信号も後述するように車両搭載機器作動電圧監視部3の電圧変動許容率設定部11で、電圧変動許容率(α)を設定する時に使用可能とする。   Further, the vehicle-mounted device 2 shown in FIG. 1 includes a vehicle-mounted device load instruction detection unit 6 that detects, for example, a volume instruction in which the user arbitrarily indicates the volume, and this detection signal will also be described later. When the voltage fluctuation allowable rate (α) is set by the voltage fluctuation allowable rate setting unit 11 of the vehicle-mounted equipment operating voltage monitoring unit 3, it is usable.

車両搭載機器作動電圧監視部3は、前記図4及び図5に示した従来のものと同様に、車両搭載機器2が適正に作動する電圧の範囲内にあるか否かを監視するものであり、本発明においては前記従来技術のものとはこの部分で大きく異なっている。即ち、図1に示す車両搭載機器作動電圧監視部3には機器電源トランス巻線比取得部8を備え、車両搭載機器2の電源回路4に備えるトランスの巻線比(n)を取得し、機器電源昇圧電圧検出部10に出力している。この巻線比(n)は多くの場合各車両搭載機器制作時に設計されている固有のものであるが、車両搭載機器の作動に合わせてトランスからの引出線を選択変更する等によって、巻線比(n)を変更する機能を備えたものであっても良い。   The vehicle-mounted device operating voltage monitoring unit 3 monitors whether or not the vehicle-mounted device 2 is within a voltage range in which the vehicle-mounted device 2 operates properly, similarly to the conventional device shown in FIGS. 4 and 5. In the present invention, this part is greatly different from that of the prior art. That is, the vehicle-mounted device operating voltage monitoring unit 3 shown in FIG. 1 includes a device power transformer transformer winding ratio acquisition unit 8 to acquire the winding ratio (n) of the transformer included in the power circuit 4 of the vehicle mounted device 2. This is output to the device power supply boost voltage detection unit 10. This winding ratio (n) is inherently designed at the time of production of each on-vehicle equipment, but it is possible to change the winding ratio by selecting and changing the lead wire from the transformer according to the operation of the on-vehicle equipment. It may have a function of changing the ratio (n).

バッテリ電圧検出部9においては、バッテリ1から車両搭載機器2の機器電源回路4に供給されるバッテリ電圧(Vbatt)を検出し、機器電源昇圧電圧検出部10に出力している。機器電源昇圧電圧検出部10においては、前記のような機器電源トランス巻線比取得部8からのトランス巻線比(n)と、バッテリ電圧検出部9からのバッテリ電圧(Vbatt)によって、車両搭載機器2の機器電源回路4から車両搭載機器作動部7に供給している、現在の機器電源昇圧電圧(Vo(typ))を検出する。   The battery voltage detection unit 9 detects the battery voltage (Vbatt) supplied from the battery 1 to the device power supply circuit 4 of the on-vehicle device 2 and outputs it to the device power supply boost voltage detection unit 10. The device power supply boost voltage detection unit 10 is mounted on the vehicle based on the transformer winding ratio (n) from the device power supply transformer winding ratio acquisition unit 8 and the battery voltage (Vbatt) from the battery voltage detection unit 9 as described above. The current device power supply boosted voltage (Vo (typ)) supplied from the device power supply circuit 4 of the device 2 to the on-vehicle device operating unit 7 is detected.

図1に示す電圧変動許容率設定部11においては、車両搭載機器2の適正作動を行うに際して、許容できる電源電圧変動の許容率(α)を設定するものであり、この電源電圧変動許容率(α)は固定値設定部12で設定した、例えば20%等の固定値を設定しても良く、後述するように種々の状態を加味した変動値を、変動値設定部13で設定しても良い。更に必要に応じて、所定の作動状態では固定値を採用し、他の状態では変動値を設定する等、種々の態様で実施することもできる。   The voltage variation allowable rate setting unit 11 shown in FIG. 1 sets an allowable power supply voltage variation allowable rate (α) when the vehicle-mounted device 2 is properly operated. α) may be a fixed value set by the fixed value setting unit 12, for example, 20%, or may be set by the fluctuation value setting unit 13 in consideration of various states as will be described later. good. Furthermore, if necessary, a fixed value can be adopted in a predetermined operating state, and a variation value can be set in other states.

図示の電圧変動許容率設定部11においては、特にこの電圧変動許容率を各種作動状態に対応して変動させるために、負荷変動検出部14を備えた例を示している。この負荷変動検出部14においては、車両搭載機器2が例えばオーディオ装置である時、入力信号検出部5でオーディオ出力する信号の、特に低音部分の音量を検出する等、オーディオ装置が特に大きな出力を必要とする状態を検出し、その信号を負荷変動検出部14が入力して、変動値設定部13に出力している。   In the illustrated voltage fluctuation allowable rate setting unit 11, an example in which a load fluctuation detection unit 14 is provided in order to change the voltage fluctuation allowable rate corresponding to various operating states is shown. In the load fluctuation detection unit 14, when the vehicle-mounted device 2 is an audio device, for example, the audio device outputs a particularly large output such as detecting the volume of a signal output by the input signal detection unit 5, particularly the volume of a bass portion. A necessary state is detected, the signal is input by the load fluctuation detection unit 14 and is output to the fluctuation value setting unit 13.

また、負荷変動検出部14においては、そのほか例えば車両搭載機器2の車両搭載機器負荷指示検出部6で前記のようにボリューム指示のような、利用者がオーディオ装置の負荷を変動する直接的な指示の検出信号を取り込んで、これを負荷変動検出部14で検出し、変動値設定部13に出力するようにしても良い。   In addition, in the load fluctuation detection unit 14, for example, a direct instruction that the user fluctuates the load of the audio device, such as a volume instruction as described above, in the on-vehicle equipment load instruction detection unit 6 of the on-vehicle equipment 2. May be detected by the load fluctuation detection unit 14 and output to the fluctuation value setting unit 13.

図1に示す電圧変動許容率設定部11には周辺環境検出部15を備え、図示されていない温度計等によって車両搭載機器2の作動環境の温度を検出し、例えば所定以上の高温状態にある等の機器の作動環境を検出し、その信号を変動値設定部13に出力する。ここで検出する周辺環境としては、前記のような温度のほか、通信等を介して車両電装品の環境及び動作状態を検出し、周辺機器の動作環境を検出する等、種々の周辺環境を検出することができる。   The voltage variation allowable rate setting unit 11 shown in FIG. 1 includes a surrounding environment detection unit 15 that detects the temperature of the operating environment of the vehicle-mounted device 2 with a thermometer (not shown) and is in a high temperature state, for example, higher than a predetermined level. The operating environment of the device is detected, and the signal is output to the fluctuation value setting unit 13. As the surrounding environment to be detected here, various surrounding environments are detected such as detecting the environment and operating state of the vehicle electrical component through communication etc. in addition to the temperature as described above, and detecting the operating environment of the peripheral device. can do.

動作指示検出部16においては、利用者による指示、或いは予め設定している所定条件での自動的な指示信号等を検出し、変動値設定部13に出力する。この時の指示としては例えばオーディオ装置における低音重視出力調整指示、エアコン等の高負荷機器作動指示、更にはバッテリ電圧の特に低下をもたらすアイドリングストップ機能作動指示等が存在しうる。したがって電圧変動許容率設定部11における変動値設定部13においては、前記のような種々の状態に対応して、適切な電圧変動許容率を設定することができる。   The operation instruction detection unit 16 detects an instruction from the user or an automatic instruction signal or the like under a predetermined condition set in advance, and outputs it to the fluctuation value setting unit 13. As instructions at this time, there may be, for example, an instruction to adjust low-frequency output in an audio device, an instruction to operate a high-load device such as an air conditioner, and an instruction to operate an idling stop function that causes a particularly low battery voltage. Therefore, in the fluctuation value setting unit 13 in the voltage fluctuation allowable rate setting unit 11, an appropriate voltage fluctuation allowable rate can be set corresponding to the various states as described above.

電圧変動許容範囲演算部18では、前記機器電源昇圧電圧検出部10で得られた機器電源昇圧電圧(Vo(typ))と、前記電圧変動許容率設定部11で設定した電圧変動許容率(α)とによって、電圧変動が許容される上限値と下限値を演算する。その際には図示するように、上限Vo(max)については、Vo(typ)×(1+α)により得られ、下限Vo(min)については、Vo(typ)×(1−α)によって得られる。   In the voltage fluctuation allowable range calculation unit 18, the device power supply boosted voltage (Vo (typ)) obtained by the device power supply boosted voltage detection unit 10 and the voltage fluctuation allowable rate (α) set by the voltage fluctuation allowable rate setting unit 11. ) To calculate an upper limit value and a lower limit value in which voltage fluctuation is allowed. In this case, as shown in the figure, the upper limit Vo (max) is obtained by Vo (typ) × (1 + α), and the lower limit Vo (min) is obtained by Vo (typ) × (1−α). .

この電圧変動許容範囲演算部18で演算された電圧変動許容範囲は、前記のような手法によって得られたものであり、特にバッテリ電圧の現在の状態に対応し、且つ車両搭載機器の電源回路におけるトランスの巻線比を加味した機器作動電源の出力値に確実に対応し、しかもそれを基準とした適切な許容範囲が設定されることとなる。   The voltage fluctuation allowable range calculated by the voltage fluctuation allowable range calculation unit 18 is obtained by the above-described method, and particularly corresponds to the current state of the battery voltage and in the power supply circuit of the vehicle-mounted device. The output value of the device operating power supply taking into account the transformer winding ratio is surely handled, and an appropriate allowable range based on the output value is set.

機器作動電圧異常判定部19においては、上記のような電圧変動許容範囲演算部18で演算した電圧変動許容範囲内に、現在の車両搭載機器2における車両搭載機器作動部7で作動している電圧を機器作動電圧検出部17で検出した機器作動電圧Voが入っているか否かを判定する。それにより図示するように、Vo(min)<Vo<Vo(max)であるときには正常範囲にあるものとし、逆にその範囲にない時には、現在の車両搭載機器の作動電圧は異常であると判定し、その際には機器作動電圧異常判定出力部20にその信号を出力する。   In the device operating voltage abnormality determination unit 19, the voltage operated by the vehicle mounted device operating unit 7 in the current vehicle mounted device 2 within the voltage variation allowable range calculated by the voltage variation allowable range calculating unit 18 as described above. It is determined whether or not the device operating voltage Vo detected by the device operating voltage detection unit 17 is included. As shown in the figure, when Vo (min) <Vo <Vo (max), it is assumed that it is in the normal range, and conversely, when it is not within that range, it is determined that the current operating voltage of the on-vehicle equipment is abnormal. In this case, the signal is output to the device operating voltage abnormality determination output unit 20.

機器作動電圧異常判定出力部20では、その異常判定の結果が出力された時には、車両搭載機器2が起動を開始しようとしている時には起動させないようにし、機器の作動中においては機器を停止するための出力を行う。その際には適宜各機器の表示部に、作動電圧が異常範囲のため機器を起動しない、或いは作動を停止する旨の表示を行っても良い。   When the abnormality determination result is output, the device operating voltage abnormality determination output unit 20 is configured not to start when the vehicle-mounted device 2 is about to start, and to stop the device while the device is operating. Output. In that case, the display part of each apparatus may display appropriately that the apparatus is not started or the operation is stopped because the operating voltage is in an abnormal range.

図1に示す機能ブロックからなる本発明においては、例えば図2に示す作動フローによって本発明を実施することができる。図2に示す車両搭載機器作動電圧監視処理の例においては最初、車両用バッテリ電圧(Vbatt))の検出を行う(ステップS1)。この作動は図1のバッテリ電圧検出部9で行っている。   In the present invention comprising the functional blocks shown in FIG. 1, the present invention can be implemented by the operation flow shown in FIG. 2, for example. In the example of the vehicle-mounted equipment operating voltage monitoring process shown in FIG. 2, first, the vehicle battery voltage (Vbatt) is detected (step S1). This operation is performed by the battery voltage detector 9 of FIG.

次いで車両搭載機器電源トランス巻線比(n)を取得する(ステップS2)。この作動は図1の機器電源トランス巻線比取得部8により行っているが、前記のように多くの場合は車両搭載機器2自体の固有値となる。その後車両搭載機器電源昇圧電圧(Vo(typ))の計算を行う(ステップS3)。この計算は図1の機器電源昇圧電圧検出部10において、図示するようにVo(typ)=Vbatt×nによって計算する。   Next, the on-vehicle equipment power transformer winding ratio (n) is acquired (step S2). This operation is performed by the device power transformer transformer winding ratio acquisition unit 8 of FIG. 1, but in many cases, it is a unique value of the vehicle-mounted device 2 itself as described above. Thereafter, the vehicle equipment power supply boost voltage (Vo (typ)) is calculated (step S3). This calculation is performed by Vo (typ) = Vbatt × n as shown in the apparatus power supply boost voltage detection unit 10 of FIG.

したがって、仮に、トランスの巻線比が1次:2次=1:3とすると、n=3となり、
Vbatt=16.0Vの時 トランス出力電圧Vo(typ)=16.0×3=48V
Vbatt=14.4Vの時 トランス出力電圧Vo(typ)=14.4×3=43.2V
Vbatt=12.0Vの時 トランス出力電圧Vo(typ)=12.0×3=36V
Vbatt=10.0Vの時 トランス出力電圧Vo(typ)=10.0×3=30V
Vbatt= 8.0Vの時 トランス出力電圧Vo(typ)= 8.0×3=24V
Vbatt= 6.0Vの時 トランス出力電圧Vo(typ)= 6.0×3=18V
として車両搭載機器電源昇圧電圧Vo(typ)が求まる。
Therefore, if the transformer turns ratio is primary: secondary = 1: 3, n = 3,
When Vbatt = 16.0V Transformer output voltage Vo (typ) = 16.0 × 3 = 48V
When Vbatt = 14.4V Transformer output voltage Vo (typ) = 14.4 × 3 = 43.2V
When Vbatt = 12.0V Transformer output voltage Vo (typ) = 12.0 × 3 = 36V
When Vbatt = 10.0V, transformer output voltage Vo (typ) = 10.0 × 3 = 30V
When Vbatt = 8.0V Transformer output voltage Vo (typ) = 8.0 × 3 = 24V
When Vbatt = 6.0V Transformer output voltage Vo (typ) = 6.0 × 3 = 18V
As a result, the vehicle equipment power supply boost voltage Vo (typ) is obtained.

その後電圧変動許容率(α)の設定を行う(ステップS4)。この設定は図1の電圧変動許容率設定部11において、前記のように固定値設定部12において予め設定した20%等の固定値を採用するか、更には変動値設定部13において、負荷変動検出部14、周辺環境検出部15,動作指示検出部16等の信号によって前記のように電圧変動許容率(α)を変動して設定することにより行うことができる。   Thereafter, the voltage fluctuation allowable rate (α) is set (step S4). For this setting, the voltage fluctuation allowable rate setting unit 11 in FIG. 1 adopts a fixed value such as 20% preset in the fixed value setting unit 12 as described above, or further, the fluctuation value setting unit 13 loads the load fluctuation. This can be done by varying and setting the voltage fluctuation allowable rate (α) as described above according to signals from the detection unit 14, the surrounding environment detection unit 15, the operation instruction detection unit 16, and the like.

次いで電圧変動許容範囲の演算を行う(ステップS5)。この演算は図1の電圧変動許容範囲演算部18において前記のように、上限Vo(max)については、Vo(typ)×(1+α)を演算することにより、また下限Vo(min)については、Vo(typ)×(1−α)を演算することにより行っている。それにより前記許容率(α)を20%とした場合はバッテリ電圧(Vbatt)が12.0Vの時では、トランス出力電圧Vo(typ)=12.0V×3=36Vとなり、下限値Vo(min)=Vo(typ)×(1−α)=28.8V、上限値Vo(max)=Vo(typ)×(1+α)=43.2Vとなる。   Next, a voltage fluctuation allowable range is calculated (step S5). This calculation is performed by calculating Vo (typ) × (1 + α) for the upper limit Vo (max) and the lower limit Vo (min) as described above in the voltage fluctuation allowable range calculation unit 18 of FIG. This is done by calculating Vo (typ) × (1−α). Thus, when the allowable rate (α) is 20%, when the battery voltage (Vbatt) is 12.0V, the transformer output voltage Vo (typ) = 12.0V × 3 = 36V, and the lower limit value Vo (min ) = Vo (typ) × (1−α) = 28.8V, and the upper limit value Vo (max) = Vo (typ) × (1 + α) = 43.2V.

上記のようにして、電源電圧の変動に対応し、且つトランスの巻線比によって変動する車両搭載機器電源昇圧電圧を基準として、更にその値に対する変動率を設定して上限値と下限値とを設定しているので、その最大値と最小値は負荷変動や部品のバラつき、電源回路を構成する素子のインピーダンスによって変動することとなり、各車両搭載機器の特性に応じた適切な許容範囲を設定することが可能となる。   As described above, on the basis of the on-vehicle equipment power supply boost voltage that corresponds to the fluctuation of the power supply voltage and fluctuates depending on the winding ratio of the transformer, the fluctuation rate is set for the value, and the upper limit value and the lower limit value are set. Since it is set, the maximum and minimum values will vary depending on load fluctuations, component variations, and the impedance of the elements that make up the power supply circuit, and an appropriate allowable range is set according to the characteristics of each on-vehicle device. It becomes possible.

なお、この許容範囲の設定に際しては、本来はバッテリ電圧の変動等に応じて時々刻々と変化する。そのため、バッテリ電圧の変動を検出次第更新するようにしても良いが、一定時間間隔でバッテリ電圧を検出することによって、許容範囲を更新するようにしても良い。   It should be noted that when setting the allowable range, the permissible range originally changes from moment to moment according to changes in battery voltage and the like. For this reason, the battery voltage may be updated as soon as it is detected, but the allowable range may be updated by detecting the battery voltage at regular time intervals.

その後現在の機器作動電圧(Vo)を検出し(ステップS6)、この機器作動電圧(Vo)は電圧変動許容範囲にあるか否かを判別する(ステップS7)。この作動は図1の機器作動電圧異常判定部19において行っており、その際には前記のように、Vo(min)<Vo<Vo(max)であるか否かを判別し、範囲以内である時には「正常」として判定し、範囲外である時には「異常」であると判定する。   Thereafter, the current device operating voltage (Vo) is detected (step S6), and it is determined whether or not the device operating voltage (Vo) is within the voltage fluctuation allowable range (step S7). This operation is performed in the device operating voltage abnormality determination unit 19 in FIG. 1, and at this time, as described above, it is determined whether or not Vo (min) <Vo <Vo (max), and within the range. In some cases, it is determined as “normal”, and when it is out of the range, it is determined as “abnormal”.

図2のステップS7において、現在の機器作動電圧(Vo)は電圧変動許容範囲にはないと判別した時にはステップS8に進み、現在の機器作動電圧は異常であるという判定結果を出力する。この作動は図1の機器作動電圧異常判定出力部20から出力することとなる。それに対してステップS7において、現在の機器作動電圧は電圧変動許容範囲内にあると判別した時には、再びステップS1に戻って前記作動を繰り返す。   When it is determined in step S7 of FIG. 2 that the current device operating voltage (Vo) is not within the voltage fluctuation allowable range, the process proceeds to step S8, and a determination result that the current device operating voltage is abnormal is output. This operation is output from the device operating voltage abnormality determination output unit 20 of FIG. On the other hand, when it is determined in step S7 that the current device operating voltage is within the voltage fluctuation allowable range, the process returns to step S1 and the above operation is repeated.

図1に示すような機能ブロックの構成により、図2に示すような作動フローによって順に作動させることにより、図3に示すような機能を行う。即ち、図3(a)には電圧変動許容率(α)を固定値とした時の機能を示しており、最初に各種負荷やバッテリへの充電状態によって変動するバッテリ電圧(Vbatt)が、車両搭載機器の電源回路のトランスによってその巻線比に対応して昇圧され、変動する基準電圧としての昇圧電圧Vo(typ)=Vbatt×nが得られる。   With the functional block configuration as shown in FIG. 1, the functions shown in FIG. 3 are performed by sequentially operating them according to the operation flow as shown in FIG. That is, FIG. 3A shows a function when the voltage fluctuation allowable rate (α) is a fixed value, and the battery voltage (Vbatt) that fluctuates depending on various loads and the state of charge of the battery is the vehicle first. The voltage is boosted corresponding to the winding ratio by the transformer of the power supply circuit of the mounted device, and the boosted voltage Vo (typ) = Vbatt × n is obtained as a fluctuating reference voltage.

図3(a)の例では上下に20%等の固定した率である電圧変動許容率(α)を設定し、それにより下限値Vo(min)をVo(typ)×(1−α)によって演算し、上限値Vo(max)をVo(typ)×(1+α)で演算する。ここで車両搭載機器の現在の作動電圧Voを検出して、Vo(min)<Vo<Vo(max)であるか否かを判別することとなる。この条件を満たす時、即ち図中ハッチングで示す範囲内の時は「正常」と判定し、範囲以外の時には異常と判定する。   In the example of FIG. 3A, a voltage fluctuation allowable rate (α) that is a fixed rate of 20% or the like is set up and down, so that the lower limit value Vo (min) is expressed by Vo (typ) × (1−α). The upper limit value Vo (max) is calculated by Vo (typ) × (1 + α). Here, the current operating voltage Vo of the vehicle-mounted device is detected, and it is determined whether or not Vo (min) <Vo <Vo (max). When this condition is satisfied, that is, when it is within the range indicated by hatching in the figure, it is determined as “normal”, and when it is outside the range, it is determined as abnormal.

図3(a)の例では電圧変動許容率(α)を例えば20%等の固定値に設定した例を示したが、同図(b)にはこの電圧変動許容率(α)を可変とし、任意に変動可能な値に設定した例を示している。それによりバッテリの各種負荷変動や、車両搭載機器自体における負荷変動、また部品のバラつき、更には電源回路を構成する素子のインピーダンス等、各車両搭載機器の特性に応じた適切な許容範囲を設定することが可能となる。   In the example of FIG. 3A, the voltage variation allowable rate (α) is set to a fixed value such as 20%. However, in FIG. 3B, the voltage variation allowable rate (α) is variable. In this example, the value is set to a value that can be arbitrarily changed. As a result, appropriate tolerances are set according to the characteristics of each vehicle-mounted device, such as various load variations of the battery, load variations in the vehicle-mounted device itself, variations in parts, and impedance of elements constituting the power supply circuit. It becomes possible.

なお、前記各実施例においては 電圧変動許容率を±αとして、上限及び下限共に同じ率に設定した例を示したが、それ以外に上限側と下限側とを互いに異なる率に設定し、よりきめの細かな作動電圧の監視を行うようにしても良い。また、その際には例えば上限側は固定値に、下限側は変動値に設定する等、更に種々の態様で実施することも可能である。   In each of the above-described embodiments, the voltage variation allowable rate is set to ± α, and the upper limit and the lower limit are set to the same rate. It is also possible to monitor the fine working voltage. In this case, for example, the upper limit side can be set to a fixed value, and the lower limit side can be set to a variable value.

1 バッテリ
2 車両搭載機器
3 車両搭載機器作動電圧監視部
4 機器電源回路
5 入力信号検出部
6 車両搭載機器負荷指示検出部
7 車両搭載機器作動部
8 機器電源トランス巻線比取得部
9 バッテリ電圧検出部
10 機器電源昇圧電圧検出部
11 電圧変動許容率設定部
12 固定値設定部
13 変動値設定部
14 負荷変動検出部
15 周辺環境検出部
16 動作指示検出部
17 機器作動電圧検出部
18 電圧変動許容範囲演算部
19 機器作動電圧異常判定部
20 機器作動電圧異常判定出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery 2 Vehicle mounted equipment 3 Vehicle mounted equipment operating voltage monitoring part 4 Equipment power supply circuit 5 Input signal detection part 6 Vehicle mounted equipment load instruction | indication detection part 7 Vehicle mounted equipment operating part 8 Equipment power supply transformer winding ratio acquisition part 9 Battery voltage detection Unit 10 Device power supply boost voltage detection unit 11 Voltage fluctuation allowable rate setting unit 12 Fixed value setting unit 13 Fluctuation value setting unit 14 Load fluctuation detection unit 15 Ambient environment detection unit 16 Operation instruction detection unit 17 Device operation voltage detection unit 18 Voltage fluctuation tolerance Range calculation unit 19 Device operating voltage abnormality determination unit 20 Device operating voltage abnormality determination output unit

Claims (6)

車両用のバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
前記バッテリを電源として作動する車両搭載機器内で、前記バッテリの電圧をトランスにより昇圧する機器電源回路におけるトランスの巻線比を取得する機器電源トランス巻線比取得手段と、
前記バッテリ電圧検出手段で検出したバッテリ電圧と、前記機器電源トランス巻線比取得手段で取得した巻線比により、車両搭載機器の電源昇圧電圧を検出する機器電源昇圧電圧検出手段と、
前記機器電源昇圧電圧検出手段で検出した機器電源昇圧電圧の上下に所定の許容幅を、前記機器電源昇圧電圧に対する割合で設定する電圧変動許容率設定手段と、
前記電圧変動許容率設定手段で設定した電圧変動許容率により、前記機器電源昇圧電圧より高い上限値と、前記機器電源昇圧電圧より低い下限値とを演算する電圧変動許容範囲演算手段と、
前記車両搭載機器の作動電圧を検出する機器作動電圧検出手段と、
前記機器作動電圧検出手段で検出した車両搭載機器の現在の機器作動電圧が、前記電圧変動許容範囲演算手段で演算した許容範囲にあるか否かを判定する機器作動電圧異常判定手段と、
前記機器作動電圧異常判定手段で現在の車両搭載機器の作動電圧が前記許容範囲にないことを検出することにより異常であると判定した時、機器作動電圧が異常である信号を出力する機器作動電圧異常判定出力手段とを備えたことを特徴とする車両搭載機器用電源監視システム。
Battery voltage detection means for detecting the voltage of the battery for the vehicle;
In a vehicle-mounted device that operates using the battery as a power source, a device power transformer transformer winding ratio acquisition unit that acquires a winding ratio of the transformer in a device power circuit that boosts the voltage of the battery with a transformer;
Device power boost voltage detection means for detecting the power boost voltage of the vehicle-mounted device from the battery voltage detected by the battery voltage detection means and the winding ratio acquired by the device power transformer winding ratio acquisition means;
Voltage fluctuation allowable rate setting means for setting a predetermined allowable width above and below the equipment power supply boost voltage detected by the equipment power supply boost voltage detection means as a ratio to the equipment power supply boost voltage;
Voltage fluctuation allowable range calculating means for calculating an upper limit value higher than the device power supply boosted voltage and a lower limit value lower than the device power supply boosted voltage according to the voltage fluctuation allowable rate set by the voltage fluctuation allowable rate setting means;
Device operating voltage detection means for detecting the operating voltage of the vehicle-mounted device;
A device operating voltage abnormality determining unit that determines whether or not a current device operating voltage of the vehicle-mounted device detected by the device operating voltage detecting unit is within an allowable range calculated by the voltage fluctuation allowable range calculating unit;
A device operating voltage that outputs a signal indicating that the device operating voltage is abnormal when it is determined that the device operating voltage abnormality determining means is abnormal by detecting that the current operating voltage of the vehicle-mounted device is not within the allowable range An on-vehicle power supply monitoring system comprising: an abnormality determination output unit.
前記電圧変動許容率設定手段では、電圧変動許容率を予め設定している固定した割合に設定することを特徴とする請求項1記載の車両搭載機器用電源監視システム。   2. The on-vehicle equipment power supply monitoring system according to claim 1, wherein the voltage fluctuation allowable rate setting means sets the voltage fluctuation allowable rate to a preset fixed ratio. 前記電圧変動許容率設定手段では、電圧変動許容率を任意に変動した割合に設定することを特徴とする請求項1記載の車両搭載機器用電源監視システム。   2. The on-vehicle equipment power supply monitoring system according to claim 1, wherein the voltage fluctuation allowable rate setting means sets the voltage fluctuation allowable rate to an arbitrarily changed ratio. 前記変動した割合は、電源に対する負荷の変動に対応した割合に設定することを特徴とする請求項3に記載の車両搭載機器用電源監視システム。   4. The on-vehicle equipment power supply monitoring system according to claim 3, wherein the changed ratio is set to a ratio corresponding to a load change with respect to a power supply. 前記変動した割合は、車両搭載機器の周辺環境の変動に対応した割合に設定することを特徴とする請求項3に記載の車両搭載機器用電源監視システム。   The power supply monitoring system for on-vehicle equipment according to claim 3, wherein the changed ratio is set to a ratio corresponding to a change in a surrounding environment of the on-vehicle equipment. 前記変動した割合は、車両に対する指示、或いは車両搭載機器に対する指示の信号により変動することを特徴とする請求項3に記載の車両搭載機器用電源監視システム。   The power supply monitoring system for on-vehicle equipment according to claim 3, wherein the changed ratio changes according to an instruction signal for the vehicle or an instruction signal for the on-vehicle equipment.
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