JP6096034B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、演算処理部と、電源からの電源電圧を前記演算処理部に供給する電圧に変換する電源回路とを備えた車両の制御装置に関する。

特許文献１には、マイコンの電源回路とバッテリ電源との間に、逆接防止用ダイオードを配置した内燃機関用電子制御装置が開示されている。

特開２００８−１９６４７３号公報

ところで、マイコンなどの演算処理部の電源回路と、バッテリなどの電源との間に介装されるダイオードは、電圧を低下させる作用を有し、電源の電圧が低下している状態では、ダイオードによる電圧低下の影響が大きくなり、ダイオードによる電圧低下によって演算処理部に供給される電圧が作動電圧を下回り、制御装置の作動が不安定になる可能性があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、電源電圧が低下している状態で、制御装置の作動が不安定になることを抑制できる、車両の制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本願発明に係る車両の制御装置は、演算処理部と、電源からの電源電圧を前記演算処理部に供給する電圧に変換する電源回路と、前記電源と前記電源回路との間に介装され、前記電源回路に向けて電流を流す寄生ダイオードを含む第１ＭＯＳＦＥＴと、前記第１ＭＯＳＦＥＴの動作を制御する第２ＭＯＳＦＥＴと、を備え、前記第２ＭＯＳＦＥＴは、前記電源回路の入力側電圧と前記電源回路の出力側電圧との電圧差に応じて動作し、前記電圧差が設定値を超えるときに前記第１ＭＯＳＦＥＴをオフし、前記電圧差が前記設定値よりも小さいときに前記第１ＭＯＳＦＥＴをオンする。
また、本願発明に係る車両の制御装置は、演算処理部と、電源からの電源電圧を前記演算処理部に供給する電圧に変換する電源回路と、前記電源と前記電源回路との間に介装され、前記電源回路に向けて電流を流す寄生ダイオードを含む第１ＭＯＳＦＥＴと、前記第１ＭＯＳＦＥＴの動作を制御する第２ＭＯＳＦＥＴと、を備え、前記第２ＭＯＳＦＥＴはｐチャンネルＭＯＳＦＥＴであって、ソースが前記電源回路の入力側に接続され、ゲートが前記電源回路の出力側又は基準電圧に接続され、ドレインが前記第１ＭＯＳＦＥＴのゲートに接続され、前記電源電圧の低下に応じて前記第１ＭＯＳＦＥＴをオンする。

上記発明によると、ＭＯＳＦＥＴ本体での電圧降下は、寄生ダイオードによる電圧降下よりも小さいため、電源電圧が低下したときに第１ＭＯＳＦＥＴをオンすることで、演算処理部に供給される電圧の低下を抑制でき、制御装置の安定動作を図ることができる。

本発明の実施形態における制御装置の回路図である。 本発明の実施形態において第２ＭＯＳＦＥＴのソース側にダイオードを追加した変形例を示す回路図である。 本発明の実施形態において第２ＭＯＳＦＥＴのソースを第１ＭＯＳＦＥＴのドレイン側に接続した変形例を示す回路図である。 本発明の実施形態において第２ＭＯＳＦＥＴのゲートに電源回路以外から基準電圧を供給する構成とした変形例を示す回路図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、車両の制御装置の一例を示す。
図１に示す制御装置１０１は、車両に搭載される電子制御ユニットのうちの１つであり、例えば、旋回挙動制御装置などである。

制御装置１０１は、マイコンを含む演算処理部１０２と、バッテリ電源（外部電源）１０３の電源電圧Ｖ１を演算処理部１０２に供給する電圧Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）に変換する電源回路（内部電源）１０４とを備える。
バッテリ電源１０３と電源回路１０４とを接続する電源ラインＬ１のうちの制御装置１０１内の部分には、ｐチャンネル型の第１ＭＯＳＦＥＴ１０６を介装してある。

ここで、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のドレイン１０６ａはバッテリ電源１０３に接続され、ソース１０６ｂは電源回路１０４の入力側に接続され、ゲート１０６ｃは抵抗器Ｒ１を介してグランドＧＮＤに接続される。
また、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６は寄生ダイオード１０７を備え、この寄生ダイオード１０７は、バッテリ電源１０３から電源回路１０４に向けて電流を流す。

更に、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のソース１０６ｂとゲート１０６ｃとは、抵抗器Ｒ２を介して接続され、抵抗器Ｒ２に対する並列回路に、ｐチャンネル型の第２ＭＯＳＦＥＴ１１０を配置してある。この第２ＭＯＳＦＥＴ１１０は、電源電圧Ｖ１に応じて動作して第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のゲート電圧を切り換え、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のオン、オフを制御する。
第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のドレイン１１０ａは第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のゲート１０６ｃに接続され、ソース１１０ｂは第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のソース１０６ｂに接続され、ゲート１１０ｃは電源回路１０４の出力側に接続される。
第２ＭＯＳＦＥＴ１１０の寄生ダイオード１１１は、ドレイン１１０ａからソース１１０ｂに向けて電流を流す方向に設定されている。

次に、図１に示した制御装置１０１（第１ＭＯＳＦＥＴ１０６及び第２ＭＯＳＦＥＴ１１０）の動作を説明する。
第２ＭＯＳＦＥＴ１１０は、ソース１１０ｂ側の電圧とゲート１１０ｃ側の電圧との電圧差、つまり、電源回路１０４の入力側電圧（電源電圧Ｖ１）と出力側電圧Ｖ２との電圧差に応じて動作し、電源電圧Ｖ１が設定電圧を超えていて前記電圧差が設定値を超える場合にはオン状態となり、ドレイン１１０ａに電流が流れる。

一方、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６はソース１０６ｂ側の電圧（電源電圧Ｖ１）とゲート１０６ｃ側の電圧との電圧差に応じて動作する。
ここで、電源電圧Ｖ１が設定電圧を超えていて第２ＭＯＳＦＥＴ１１０がオン状態になっている場合には、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のソース１０６ｂとゲート１０６ｃとが、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０を介して接続されるため、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のソース１０６ｂ側の電圧とゲート１０６ｃ側の電圧との電圧差が小さく、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６はオフ状態となる。

第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のオフ状態では、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６の寄生ダイオード１０７を介して、バッテリ電源１０３から電源回路１０４に電源電圧が供給され、バッテリ電源１０３が逆接されても、電源回路１０４からバッテリ電源１０３に向かう電流経路は、寄生ダイオード１０７で遮断される。
つまり、バッテリ電源１０３の電圧Ｖ１が十分に高い場合には、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０がオン、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６がオフになって、バッテリ電源１０３から寄生ダイオード１０７を介して電源回路１０４に電源電圧が供給される。

バッテリ電源１０３は、制御装置１０１の外部電源であると共に、車両の搭載される電気負荷である内燃機関用始動装置（スタータモータ）などの電源としても用いられ、始動装置などの電気負荷が動作することで、バッテリ電源１０３の電圧Ｖ１が低下する。
そして、始動装置などの電気負荷の動作に伴ってバッテリ電源１０３の電圧Ｖ１が低下すると、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のソース１１０ｂ側の電圧とゲート１１０ｃ側の電圧との電圧差が小さくなり、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０がオフ状態となり、ドレイン１１０ａに電流が流れなくなる。

すると、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のソース１０６ｂとゲート１０６ｃとが、抵抗器Ｒ２を介して接続されるため、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のソース１０６ｂ側の電圧とゲート１０６ｃ側の電圧との電圧差が大きくなり、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６はオン状態となる。
第１ＭＯＳＦＥＴ１０６がオン状態になれば、バッテリ電源１０３から電源回路１０４に対する電源電圧の供給は、寄生ダイオード１０７をバイパスして第１ＭＯＳＦＥＴ１０６の本体を介して行われるようになる。

バッテリ電源１０３の電圧Ｖ１が低下しているときに、寄生ダイオード１０７を介して電源電圧Ｖ１を電源回路１０４に供給すると、寄生ダイオード１０７の電圧を低下させる作用（導通抵抗）によって、電源回路１０４に供給される電源電圧が更に低下し、電源回路１０４から出力される電圧Ｖ２が演算処理部１０２の動作電圧を下回るようになってしまう場合がある。

これに対し、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６本体による電圧降下は寄生ダイオード（内蔵ダイオード）１０７による電圧降下よりも小さいため、バッテリ電源１０３の電圧Ｖ１が低下したときに第２ＭＯＳＦＥＴ１１０によって第１ＭＯＳＦＥＴ１０６をオンさせれば、演算処理部１０２に供給される電圧Ｖ２の低下を抑制でき、寄生ダイオード１０７を介して電源供給する場合に比べて演算処理部１０２を安定的に動作させることができる。

つまり、図１に示した制御装置１０１では、内燃機関の始動などによるバッテリ電源１０３の電圧Ｖ１低下によって動作が不安定になってしまうことを抑制でき、制御動作を安定して行うことができる。
また、制御装置１０１の待機状態において、バッテリ電源１０３の電力が電源回路１０４を迂回して演算処理部１０２に流れ込む経路がなく、待機状態での無駄な電力消費を抑制できる。

また、電源回路１０４の出力電圧Ｖ２を第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のゲート１１０ｃに供給して第２ＭＯＳＦＥＴ１１０を動作させるので、昇圧回路などを備えなくてもスイッチング動作を行わせることができ、回路構成が簡略化できることでコストの増大を抑制することができる。

なお、内燃機関の始動には、運転者による始動操作（スタータスイッチ、エンジンスイッチなどの操作）による始動の他、アイドルストップシステム、コーストストップシステムやハイブリッド車両における内燃機関の自動停止、自動始動による始動が含まれる。
また、図１に示した制御装置１０１では、内燃機関の始動装置以外の電気負荷の動作によってバッテリ電源１０３の電圧Ｖ１が低くなった場合にも、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０によって第１ＭＯＳＦＥＴ１０６がオンされることは明らかである。

図２は、図１に示した回路の変形例であり、電源回路１０４に対する電源供給ラインＬ１と、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のソース１１０ｂとを接続するラインＬ２上に、電源供給ラインＬ１から第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のソース１１０ｂに向けて電流を流すダイオード１２０を１つ乃至複数直列に接続してある。
ここで、ダイオード１２０の抵抗によって電圧降下が生じ、バッテリ電源１０３の電圧Ｖ１が同じでも、ダイオード１２０の抵抗分だけ第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のソース１１０ｂに供給される電圧が低下し、結果、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０がオフして第１ＭＯＳＦＥＴ１０６がオンするときの電圧Ｖ１が変化する。

つまり、ラインＬ２にダイオード１２０を設けることによって、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６がオンする電源電圧Ｖ１をより高く調整することができ、より高い電源電圧Ｖ１のときから寄生ダイオード１０７をバイパスさせてバッテリ電源１０３の電力を電源回路１０４に供給させることができる。
従って、電源電圧Ｖ１の低下に伴って、演算処理部１０２に供給される電圧Ｖ２が作動電圧を下回るようになることを、可及的に抑制することができる。更に、十分に電源電圧Ｖ１が高い状態から第１ＭＯＳＦＥＴ１０６をオンさせることができるので、ＭＯＳＦＥＴの動作遅れによって、演算処理部１０２に供給される電圧Ｖ２が作動電圧を境にハンチグすることを抑制できる。

ところで、図１、図２に示した例では、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のソース１１０ｂを、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６の下流側の電源ラインＬ１に接続したが、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のソース１１０ｂを、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６の上流側の電源ラインＬ１に接続することができる。
図３は、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のソース１１０ｂを、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６の上流側の電源ラインＬ１、つまり、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のドレイン１０６ａに接続する構成とした回路の一例を示す。

図３において、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のドレイン１０６ａはバッテリ電源１０３に接続され、ソース１０６ｂは電源回路１０４の入力側に接続され、ゲート１０６ｃは抵抗器Ｒ１を介してグランドＧＮＤに接続され、更に、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のソース１０６ｂとゲート１０６ｃとが、抵抗器Ｒ２を介して接続される。係る構成は、図１、図２と同様である。

一方、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のソース１１０ｂは、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のドレイン１０６ａ側、つまり、バッテリ電源１０３に接続され、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のドレイン１１０ａは、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のゲート１０６ｃに接続される。
そして、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のゲート１１０ｃは、電源回路１０４の出力側に接続されている。

係る図３の回路構成における第１ＭＯＳＦＥＴ１０６及び第２ＭＯＳＦＥＴ１１０の動作は、図１、図２の回路構成における第１ＭＯＳＦＥＴ１０６及び第２ＭＯＳＦＥＴ１１０の動作と同様であって、同様な作用効果を奏する。
なお、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のソース１１０ｂを、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６の上流側の電源ラインＬ１に接続する場合には、寄生ダイオード１０７による電圧降下前の電圧に基づき第２ＭＯＳＦＥＴ１１０が動作することになるから、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６がオンするときの電源電圧Ｖ１は、図１の場合よりも低くなる。

図３の回路構成において、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６がオンするときの電源電圧Ｖ１をより高くする場合には、図２に例示したように、電源回路１０４に対する電源供給ラインＬ１と第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のソース１１０ｂとを接続するラインＬ２上に、電源供給ラインＬ１から第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のソース１１０ｂに向けて電流を流すダイオード１２０を１つ乃至複数直列に接続する。

また、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のゲート１１０ｃに供給する電圧は、電源回路１０４の出力電圧Ｖ２に限定されず、電源回路１０４以外からの安定した一定電圧をゲート１１０ｃに供給することができる。
図４は、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のゲート１１０ｃに、電源回路１０４以外から基準電圧を供給する場合の回路構成を示す。

この図４の回路構成は、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のゲート１１０ｃに対する電圧の供給源が図１の回路構成と異なるが、他の回路構成は同様であり、図１の回路構成と同様な作用効果を奏する。
図４において、第２ＭＯＳＦＥＴ１１０のゲート１１０ｃに電圧を供給するデバイスは、例えば、制御装置１０１の内部バッテリや、電源回路１０４以外の定電圧回路とすることができる。

以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
例えば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６よりも下流の電源ラインＬ１とグランドＧＮＤとを、コンデンサを介して接続し、このコンデンサが電荷を蓄えたり、放出したりする作用によって電源回路１０４に供給される電圧の変動を抑制することができる。
上記のコンデンサを含む回路構成において、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６の寄生ダイオード１０７はバッテリ電源１０３から電源回路１０４に向けて電流を流すので、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６のオフ状態において、第１ＭＯＳＦＥＴ１０６の寄生ダイオード１０７を介してコンデンサの電荷がバッテリ電源１０３に向けて放電されることを抑制できる。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）
演算処理部と、
電源からの電源電圧を前記演算処理部に供給する電圧に変換する電源回路と、
前記電源と前記電源回路との間に配置されたｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴであって、ドレインが前記電源に接続され、ソースが前記電源回路に接続され、ゲートが第１抵抗器を介してグランドに接続され、前記電源回路に向けて電流を流す寄生ダイオードを含む第１ＭＯＳＦＥＴと、
前記第１ＭＯＳＦＥＴのソースとゲートとを接続する回路に配置された第２抵抗器と、
前記第２抵抗器と並列に接続されるｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴであって、ドレインが前記第１ＭＯＳＦＥＴのゲートに接続され、ソースが前記第１ＭＯＳＦＥＴのソースに接続され、ゲートが前記電源回路の出力側に接続される第２ＭＯＳＦＥＴと、
を備えた、車両の制御装置。

上記発明によると、電源の電圧が高いと、第２ＭＯＳＦＥＴのソース−ゲート間の電圧差が大きく第２ＭＯＳＦＥＴがオン状態となり、第１ＭＯＳＦＥＴのソース−ゲート間の電圧差が小さくなって、第１ＭＯＳＦＥＴがオフ状態となり、第１ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを介して電源の電力が電源回路に供給される。一方、電源の電圧が低下して、電源回路の出力電圧との差が低下すると、第２ＭＯＳＦＥＴのソース−ゲート間の電圧差が小さくなって第２ＭＯＳＦＥＴがオフ状態に切り替わり、第２ＭＯＳＦＥＴがオフ状態になると、第１ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧が低下して第１ＭＯＳＦＥＴのソース−ゲート間の電圧差が大きくなって、第１ＭＯＳＦＥＴがオン状態に切り替わり、第１ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを迂回して電源の電力が電源回路に供給されるようになる。

（ロ）
演算処理部と、
電源からの電源電圧を前記演算処理部に供給する電圧に変換する電源回路と、
前記電源と前記電源回路との間に配置されたｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴであって、ドレインが前記電源に接続され、ソースが前記電源回路に接続され、ゲートが第１抵抗器を介してグランドに接続され、前記電源回路に向けて電流を流す寄生ダイオードを含む第１ＭＯＳＦＥＴと、
前記第１ＭＯＳＦＥＴのソースとゲートとを接続する回路に配置された第２抵抗器と、
前記第１ＭＯＳＦＥＴのドレインとゲートとを接続する回路に配置されたｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴであって、ドレインが前記第１ＭＯＳＦＥＴのゲートに接続され、ソースが前記第１ＭＯＳＦＥＴのドレインに接続され、ゲートが前記電源回路の出力側に接続される第２ＭＯＳＦＥＴと、
を備えた、車両の制御装置。

上記発明によると、電源の電圧が高いと、第２ＭＯＳＦＥＴのソース−ゲート間の電圧差が大きく第２ＭＯＳＦＥＴがオン状態となり、第１ＭＯＳＦＥＴのソース−ゲート間の電圧差が小さくなって、第１ＭＯＳＦＥＴがオフ状態となり、第１ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを介して電源の電力が電源回路に供給される。一方、電源の電圧が低下して、電源回路の出力電圧との差が低下すると、第２ＭＯＳＦＥＴのソース−ゲート間の電圧差が小さくなって第２ＭＯＳＦＥＴがオフ状態に切り替わり、第２ＭＯＳＦＥＴがオフ状態になると、第１ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧が低下して第１ＭＯＳＦＥＴのソース−ゲート間の電圧差が大きくなって、第１ＭＯＳＦＥＴがオン状態に切り替わり、第１ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを迂回して電源の電力が電源回路に供給されるようになる。

１０１…制御装置、１０２…演算処理部（マイコン）、１０３…バッテリ電源、１０４…電源回路、１０６…第１ＭＯＳＦＥＴ、１０７…寄生ダイオード、１１０…第２ＭＯＳＦＥＴ

Claims (3)

1. 演算処理部と、
   電源からの電源電圧を前記演算処理部に供給する電圧に変換する電源回路と、
   前記電源と前記電源回路との間に介装され、前記電源回路に向けて電流を流す寄生ダイオードを含む第１ＭＯＳＦＥＴと、
   前記第１ＭＯＳＦＥＴの動作を制御する第２ＭＯＳＦＥＴと、を備え、
   前記第２ＭＯＳＦＥＴは、前記電源回路の入力側電圧と前記電源回路の出力側電圧との電圧差に応じて動作し、前記電圧差が設定値を超えるときに前記第１ＭＯＳＦＥＴをオフし、前記電圧差が前記設定値よりも小さいときに前記第１ＭＯＳＦＥＴをオンする、車両の制御装置。
2. 演算処理部と、
   電源からの電源電圧を前記演算処理部に供給する電圧に変換する電源回路と、
   前記電源と前記電源回路との間に介装され、前記電源回路に向けて電流を流す寄生ダイオードを含む第１ＭＯＳＦＥＴと、
   前記第１ＭＯＳＦＥＴの動作を制御する第２ＭＯＳＦＥＴと、を備え、
   前記第２ＭＯＳＦＥＴはｐチャンネルＭＯＳＦＥＴであって、ソースが前記電源回路の入力側に接続され、ゲートが前記電源回路の出力側又は基準電圧に接続され、ドレインが前記第１ＭＯＳＦＥＴのゲートに接続され、前記電源電圧の低下に応じて前記第１ＭＯＳＦＥＴをオンする、車両の制御装置。
3. 前記第２ＭＯＳＦＥＴのソースが、前記電源回路の入力側にダイオードを介して接続される、請求項２記載の車両の制御装置。