JP6094495B2 - 電源回路、車載装置 - Google Patents

Description

本発明は、アイドリングストップ車両に搭載する車載装置およびその車載装置に搭載する電源回路に関する。

燃料消費量の節減やエミッションの低減を目的として、信号待ち等の車両停止時にエンジンを一時的に自動停止させるアイドリングストップ車両が実用化されている。この種の車両では、車速やアクセル開度などの所定のアイドル判断情報に基づいて、車両が停止中と推測されるとエンジンを自動停止させ、その後に、運転者の発進意志を表すエンジン始動条件が成立したときに、スタータによりエンジンを自動始動させる。

一般的に、エンジン起動用のスタータの消費電力は大きいため、エンジン起動の瞬間には、バッテリ出力系統の電圧が一時的に低下する現象が発生する場合がある。このような電圧低下が発生すると、車両内の電気機器に用いられるマイクロコンピュータ（マイコン）がリセットされる可能性がある。そして、マイコンが一旦リセットすると、起動時に行う様々な初期化処理を再度実行することになるため、再起動するまでに時間がかり、その間、そのマイコンに割り当てられた機能を利用できなくなる。

例えば、信号待ちでアイドルストップした状態で、外部インフラとの無線通信によって、運転支援の情報を取得し、本当に信号が赤から青に変わっているかなどを確認して制御を行うことが考えられる。しかし、上記装置では車を発進させようとしたタイミングで、マイコンがリセットされてしまう可能性があり、その場合、上述の機能を利用することができない。

これに対してレギュレータに昇圧回路を用いて、スタータの作動による電圧低下分を補うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２３７１４９号公報

しかし、昇圧回路を用いた場合、装置規模や製造コストが増大するという問題があった。
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、アイドリングストップ状態からの起動時に発生する可能性がある車載装置の機能停止を簡易な構成によって抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明の電源回路は、起動時に初期化処理を必要とする要初期化回路群と、起動時に初期化処理を必要としない初期化不要回路群とが混在し、車載バッテリからの給電を受けて作動する車載装置に搭載され、第１レギュレータと第２レギュレータを備える。

第１レギュレータは、車載バッテリから給電を受け、給電電圧を予め設定された第１給電電圧に変換して、初期化不要回路群に対する給電を行う。第２レギュレータは、車載バッテリから給電を受け、給電電圧を第１給電電圧より低く設定された第２電圧に変換して、少なくとも要初期化回路群に対する給電を行う。

このような構成によれば、第１レギュレータおよび第２レギュレータは、それぞれ車載バッテリから直接給電を受けて動作するため、第１レギュレータの出力が第２レギュレータの入力となるように接続されている場合とは異なり、第１レギュレータによる給電が停止した場合でも、第２レギュレータによる給電を継続することができる。

しかも、第１レギュレータからの給電を受ける初期化不要回路群は、で第１レギュレータが給電を再開すれば、初期化処理を行うことなく直ちに動作を再開することができる。
例えば、本発明の電源回路を、アイドリングストップ車両において車車間通信や路車間通信を行う車載装置に適用し、アナログ回路で構成された無線通信機を初期化不要回路群とし、順序回路やマイクロコンピュータを要初期化回路群とすることが考えられる。この場合、バッテリ電圧の低下により無線通信機が一時的な機能停止に陥った場合でも、第２レギュレータが給電を停止する程度までバッテリ電圧が低下しない限り、順序回路やマイクロコンピュータが機能を停止することがない。このため、バッテリ電圧が回復して無線通信機の動作が可能となった時点で直ちに処理を再開することができる。

このように本発明によれば、規模の大きな昇圧回路等を用いることなく、アイドリングストップの状態からの起動時に、当該電源回路を搭載した車載装置を構成するマイコン等がリセットされることによって長期間に渡って機能停止してしまうことを抑制することができる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

また、本発明は、前述した電源回路や車載装置の他、当該車載装置を構成要素とするシステムなど、種々の形態で実現することができる。

車載装置の概略構成を示すブロック図である。 電源回路の構成および給電系統を示す説明図である。

以下に本発明が適用された車載装置１の実施形態について、図面を用いて説明する。
この車載装置１は、アイドリングストップを行う車両に搭載して使用され、インフラ協調システムを利用し、車車間通信または路車間通信によって各種情報を取得し、取得した情報に基づいて、運転支援等に使用する各種情報を生成するものである。

＜全体構成＞
車載装置１は、図１に示すように、電源回路２、ＣＡＮドライバ／レシーバ３、ＣＡＮマイコン（マイクロコンピュータ）４、ＧＰＳモジュール５、ＲＦモジュール６、メインマイコン７、フラッシュメモリ（ＦＬＡＳＨ）８、ＤＲＡＭ９を備える。

電源回路２は、車載バッテリから給電を受けて、バッテリ電圧＋Ｂ（例えば１２Ｖ）より電圧が低い複数種類の給電出力を生成して、車載装置１の各部に供給する。なお、ここでは、６種類の給電出力Ｖ５０（＝５．０Ｖ），Ｖ３３（＝３．３Ｖ），Ｖ１８（＝１．８Ｖ），Ｖ１５（＝１．５Ｖ），Ｖ１３（＝１．３Ｖ），Ｖ１２（＝１．２Ｖ）を生成する。

ＣＡＮドライバ／レシーバ３は、車内に設置されたＣＡＮバスを介して、信号を送受信する。ＣＡＮマイコン４は、ＣＡＮプロトコルに従った通信処理を実行する。ＧＰＳモジュール５は、車両に搭載されたＧＰＳアンテナ１１を介して、ＧＰＳ（Global Positioning System）用の人工衛星からの測位信号を受信し、受信した測位信号に基づいて自車両の位置（緯度および経度）を検出して、検出結果をメインマイコン７へ出力する。

ＲＦモジュール６は、車両に搭載された通信用アンテナ１２を介して、自車両の周囲に存在する通信装置を搭載した近隣車両や路側に設置された通信装置（路側機）との間で無線による車車間通信や路車間通信を実現するためのモジュールである。ＲＦモジュール６は、送信信号を増幅する送信パワーアンプ（ＰＡ）６１、受信信号を増幅するローノイズアンプ（ＬＮＡ）６２、メインマイコン７から供給される送信データを変調して送信信号を生成すると共に、受信信号を復調した受信データを生成してメインマイコン７に供給するモデム（ＭＯＤＥＭ）６３等によって構成されている。

フラッシュメモリ８は、記憶内容を書き換え可能な不揮発性記憶装置であり、メインマイコン７が実行するプログラムやユーザによる設定データ等を記憶する。ＤＲＡＭ９は、揮発性記憶装置であり、一時的な処理データ等を記憶する。

メインマイコン７は、ＧＰＳモジュール５から取得した自車両の位置情報や、ＲＦモジュール６を介して取得した自車両周囲の環境情報（近隣車両の挙動、信号器等の交通インフラの状態等）に基づいて、走行支援に使用される各種情報を生成し、ＣＡＮバスを介して他の車載装置に提供する処理を実行する。メインマイコン７は、プラグラムに従って処理を実行するＣＰＵコア７１、メインマイコン７以外の各部との間で信号の入出力する入出力回路（Ｉ／Ｏ）７２、動作に必要なクロック信号を生成する位相同期回路（ＰＬＬ）７３、ＤＲＡＭ９のリフレッシュやＦＬＡＳＨ８の書き換えを制御するメモリ制御回路等からなる周辺回路７４等によって構成される。

なお、電源回路２以外の構成は周知のものであるため、その詳細については説明を省略する。
＜電源回路＞
電源回路２は、図２中の太線で示すように、出力電圧がそれぞれ異なる６個のレギュレータ２１〜２６を備える。

レギュレータ２１は、低損失リニアレギュレータによって構成され、車載バッテリからの給電（バッテリ電圧＋Ｂ）を受けて動作し給電出力Ｖ５０を生成する。この給電出力Ｖ５０は、ＲＦモジュール６の送信ＰＡ６１およびＣＡＮドライバ／レシーバ３等に供給される。

レギュレータ２２は、スイッチングレギュレータによって構成され、車載バッテリから給電を受けて動作し給電出力Ｖ３３を生成する。この給電出力Ｖ３３は、メインマイコン７のＩ／Ｏ７２、ＦＬＡＳＨ８、ＧＰＳモジュール５、ＲＦモジュール６のＬＮＡ６２等に供給される他、レギュレータ２３〜２６にも供給される。

レギュレータ２３は、リニアレギュレータによって構成され、レギュレータ２２からの給電（給電出力Ｖ３３）を受けて動作し給電出力Ｖ１８を生成する。この給電出力Ｖ１８は、ＤＲＡＭ９およびメインマイコン７の周辺回路７３等に供給される。

レギュレータ２４は、リニアレギュレータにより構成され、レギュレータ２２からの給電（給電出力Ｖ３３）を受けて動作し給電出力Ｖ１５を生成する。この給電出力Ｖ１５は、メインマイコン７のＰＬＬ７３等に供給される。

レギュレータ２５は、リニアレギュレータによって構成され、レギュレータ２２からの給電（給電出力Ｖ３３）を受けて動作し給電出力Ｖ１２を生成する。この給電出力Ｖ１２は、ＲＦモジュール６のＭＯＤＥＭ６３等に供給される。

レギュレータ２６は、リニアレギュレータによって構成され、レギュレータ２２からの給電（給電出力Ｖ３３）を受けて動作し給電出力Ｖ１３を生成する。この給電出力Ｖ１３は、メインマイコン７のＣＰＵコア７１等に供給される。

なお、車載バッテリから直接給電を受けるレギュレータ２１，２２の入力には、逆流防止用のダイオードＤ１，Ｄ２と、平滑用のコンデンサＣ１，Ｃ２が接続されている。
ここで、電源回路２からの給電を受けて動作する装置各部（回路）のうち、過去の入力にかかわらず現在の入力に従って出力が一意に決まるアナログ回路で構成され、電源投入後または何等かの原因によるリセット後の起動時には初期化処理を必要とすることなく直ちに動作を開始するものを総称して初期化不要回路群と呼ぶ。また、順序回路で構成され、起動時に初期化処理を必要とするものを要初期化回路群と呼ぶ。

そして、レギュレータ２１からの給電（給電出力Ｖ５０）を受けて動作する送信ＰＡ６１およびＣＡＮドライバ／レシーバ３は初期化不要回路群に属する。つまり、給電出力Ｖ５０を受けて動作するものは初期化不要回路群に属するものに限られ、少なくとも要初期化回路群に属する回路は、レギュレータ２２からの給電（給電出力Ｖ３３）、あるいはレギュレータ２２の下流に設けられたレギュレータ２３〜２６からの給電（給電出力Ｖ１８，Ｖ１５，Ｖ１３，Ｖ１２）を受けて動作するように構成されている。

＜動作＞
このように構成された車載装置１では、バッテリ電圧＋Ｂがレギュレータ２１の下限入力電圧ＴＨ１（ＴＨ１＞５Ｖ）以上の場合は、車載装置１の全ての部位に給電が行われる。バッテリ電圧＋Ｂがレギュレータ２１の下限入力電圧ＴＨ１より小さくなると、給電出力Ｖ５０が停止し、送信ＰＡ６１およびＣＡＮドライバ／レシーバ３の動作も停止する。つまり、ＣＡＮバスを介した通信機能およびＲＦモジュール６を用いた通信機能を使用することができなくなる。このとき、バッテリ電圧＋Ｂがレギュレータ２２の下限入力電圧ＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２＞３．３Ｖ）以上であれば、給電出力Ｖ３３が生成されるため、送信ＰＡ６１およびＣＡＮドライバ／レシーバ３以外の各部は動作を継続する。更に、バッテリ電圧＋Ｂがレギュレータ２２の下限入力電圧ＴＨ２より小さくなると、給電出力Ｖ３３が停止するため、車載装置１の全ての部分の動作が停止する。

＜効果＞
以上説明したように車載装置１の電源回路２では、レギュレータ２１，２２は、それぞれ車載バッテリから直接給電を受けて動作するため、レギュレータ２１の出力がレギュレータ２２の入力となるように接続されている場合とは異なり、バッテリ電圧＋Ｂが低下することでレギュレータ２１による給電（給電出力Ｖ５０）が停止した場合でも、バッテリ電圧＋Ｂが下限入力電圧ＴＨ２を下回らない限り、レギュレータ２２による給電（給電出力Ｖ３３）を継続することができる。

しかも、レギュレータ２１による給電を受ける部位は、初期化不要回路群に属するものに限られるため、レギュレータ２１からの給電が再開されれば、初期化処理を行うことなく直ちに動作を再開することができる。

ここで、例えば、車載装置１を搭載した車両が、信号機待ちでアイドリングストップし、その後、運転者の発進意志を表すエンジン始動条件が成立して、エンジンを始動させるスタータが動作することによって、バッテリ電圧＋Ｂが一時的に低下した状況を考える。なお、メインマイコン７は、路車間通信によって信号機の状態等を取得し、本当に発進してもよい状況であるか否かを判断して、その判断結果を用いた運転支援処理を実行するものとする。

この場合、バッテリ電圧＋Ｂがレギュレータ２１の下限入力電圧ＴＨ１を下回ったとしても、レギュレータ２２の下限入力電圧ＴＨ２を下回らない限り、動作が停止する（リセットされる）する部位は初期化不要回路群に属する部位だけであり、要初期化回路群に属する部位の動作は継続する。その結果、ＲＦモジュール６を使用した車車間通信や路車間通信の機能やＣＡＮバスを使用した他の車載装置との通信機能を一時的に使用することができなくなる。しかし、バッテリ電圧＋Ｂが下限入力電圧ＴＨ１以上に復帰すれば、動作を停止していた部位は、初期化処理を行うことなく直ちに動作を再開する。つまり、このような運転支援処理の対象となる状況で要初期化回路群がリセットされ、その再起動に要する時間の間、車載装置１の機能が停止してしまう事態の発生を抑制することができる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（１）上記実施形態では、車載バッテリから直接給電を受けるレギュレータを２個備えているが、３個以上備えるようにしてもよい。この場合、第１レギュレータに相当するものが複数存在してもよいし、第２レギュレータに相当するものが複数存在してもよい。

（２）本発明の各構成要素は概念的なものであり、上記実施形態に限定されない。例えば、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

１…車載装置 ２…電源回路 ３…ＣＡＮドライバ／レシーバ ４…ＣＡＮマイコン ５…ＧＰＳモジュール ６…ＲＦモジュール ７…メインマイコン ８…フラッシュメモリ（ＦＬＡＳＨ） ９…ＤＲＡＭ １１…ＧＰＳアンテナ １２…通信用アンテナ ２１〜２６…レギュレータ ６１…送信パワーアンプ（送信ＰＡ） ６２…ローノイズアンプ（ＬＮＡ） ６３…モデム（ＭＯＤＥＭ） ７１…ＣＰＵコア ７２…入出力回路（Ｉ／Ｏ） ７３…位相同期回路（ＰＬＬ） ７４…周辺回路 Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ Ｄ１，Ｄ２…ダイオード

Claims (6)

1. 起動時に初期化処理を必要とする要初期化回路群および起動時に初期化処理を必要としない初期化不要回路群が混在し、車載バッテリからの給電を受けて作動する車載装置（１）に搭載される電源回路（２）であって、
   前記車載バッテリから給電を受け、給電電圧を予め設定された第１給電電圧に変換して、前記初期化不要回路群に対する給電を行う第１レギュレータ（２１）と、
   前記車載バッテリから給電を受け、給電電圧を前記第１給電電圧より低く設定された第２電圧に変換して、少なくとも前記要初期化回路群に対する給電を行う第２レギュレータ（２２）と、
   を備えることを特徴とする電源回路。
2. 前記第１レギュレータとして、リニアレギュレータを用いることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
3. 前記第２レギュレータとして、スイッチングレギュレータを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源回路。
4. 起動時に初期化処理を必要とする要初期化回路群（５，６３，７１，７３，７４）と、
   起動時に初期化処理を必要としない初期化不要回路群（３，６１）と、
   車載バッテリからの給電を受けて作動し、前記要初期化回路群および前記初期化不要回路群に給電を行う電源回路（２）と、
   を備え、
   前記電源回路は、
   前記車載バッテリから給電を受け、給電電圧を予め設定された第１給電電圧に変換して、前記初期化不要回路群に対する給電を行う第１レギュレータ（２１）と、
   前記車載バッテリから給電を受け、給電電圧を前記第１給電電圧より低く設定された第２電圧に変換して、少なくとも前記要初期化回路群に対する給電を行う第２レギュレータ（２２）と、
   を備えることを特徴とする車載装置。
5. 前記初期化不要回路群は、車車間通信または路車間通信のうち少なくとも一方を行うアナログ回路を含むことを特徴とする請求項４に記載の車載装置。
6. 前記要初期化回路群は、順序回路を含むことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の車載装置。

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