JP6922976B2 - 車載用電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載用電子制御装置に関する。

従来、車載用電子制御装置としてのＥＣＵは、車両を走行可能状態にする、いわゆるイグニッションスイッチが操作者によりオンされて車載バッテリからＥＣＵの制御対象に電源が供給される電源供給ラインと、車載電装品に電力を供給する、いわゆるアクセサリスイッチが操作者によりオンされて車載バッテリからＥＣＵを構成しているマイクロコンピュータに電力が供給されるアクセサリラインと、を備えていた。

そして、ＥＣＵは、アクセサリラインからの電力の供給あるいは遮断をトリガ（起動信号）として制御対象への電源の供給あるいは遮断を行うように制御を行っていた。

したがって、バッテリ端子を介した電源供給ラインが断線、地絡等によりＥＣＵに供給されなくなると、ＥＣＵの制御対象が動作を停止してしまう虞があった。
そこで、これを解決するため、特許文献１では、車載バッテリとＥＣＵとをつなぐ電源ラインと、アクセサリラインを２系統とし、電源ラインを冗長化することが提案されている。

特開２００６−３２１３５０号公報

上記特許文献１記載の技術では、電源ラインの冗長化のために車載バッテリとＥＣＵの制御対象とをつなぐ電源ラインを２系統設けており、電源ラインのためにハーネスが２本必要となって、重量及びコストが増大する虞があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、実効的に電源ラインの冗長化を図ることが可能な車載用電子制御装置を提供することを目的としている。

実施形態の車載用電子制御装置は、車載用バッテリからの電力供給を受けて動作する車載用電子制御装置であって、車載用バッテリから電力供給端子を介して供給される電力を負荷に供給するための第１電力供給経路と、第１電力供給経路の接続／遮断を行う第１切離部と、第１切離部の制御を行う制御部に対し、制御電力供給端子と、電源IＣと、を介して車載用バッテリから供給される電力を供給する第２電力供給経路と、制御電力供給端子を介して供給される電力を前記第１切離部と前記負荷との間の接続点に供給するための第３電力供給経路と、第３電力供給経路の接続／遮断を行う第２切離部と、第１電力供給経路の電圧を検出する検出部と、を備える。

上記構成によれば、第１電力供給経路を介した電力供給が遮断されたことを検出した場合に、第１電力供給経路の電圧に基づいて第２切離部を制御して制御電力供給端子に第３電力供給経路を接続して、車載用バッテリから負荷に電力を供給できるので、構成を複雑化することなく、電力供給経路の冗長化を図ることができる。

図１は、実施形態の車載用制御システムを構成するＥＣＵの概要構成ブロック図である。 図２は、コントローラ２６の処理フローチャートである。 図３は、通常時のＥＣＵ動作説明図である。 図４は、異常検出時のＥＣＵ動作説明図（その１）である。 図５は、異常検出時のＥＣＵ動作説明図（その２）である。

以下に添付図面を参照して、車載用電子制御装置の実施形態を詳細に説明する。本実施形態は、車両用電子制御装置をＥＣＵ（Electronic Control Unit）に適用した例について説明するが、他の車載用電子制御装置に適用しても良い。

図１は、実施形態の車載用制御システムを構成するＥＣＵの概要構成ブロック図である。
車載用制御システム１０は、車載用バッテリ１１と、車載バッテリ１１からの電力供給を受けて車載機器の制御を行うＥＣＵ１２と、を備えている。

ＥＣＵ１２は、ヒューズ１３を介して車載バッテリ１１の高電位側端子に接続され、電力供給端子として機能するバッテリ端子ＴＢと、ヒューズ１４及び車載電装品に電力を供給するためのスイッチ１５を介して車載バッテリ１１の高電位側端子に接続され、制御電力が供給される制御電力供給端子ＴＥと、ＥＣＵ１２のフレームグランドと車載バッテリ１１の低電位側端子（電源グランド）とを接続するためのグランド端子ＴＧと、後段に接続された負荷ＬＤに電力を供給するための電力供給端子ＴＰと、を備えている。

またＥＣＵ１２は、バッテリ端子ＴＢと電力供給端子ＴＰとの間には、通常時には車載バッテリ１１からの電力を電力供給端子ＴＰを介して負荷ＬＤに供給し、バッテリ端子ＴＢからの電力供給が遮断された場合に制御電力供給端子ＴＥからバッテリ端子ＴＢへ電力が回り込まないようにするための第１切離部として機能する第１供給スイッチ２１と、バッテリ端子ＴＢから電力供給端子ＴＰへの電力供給の有無を検出するために電圧を検出する電圧検出部２２と、が接続されている。

またＥＣＵ１２は、制御電力供給端子ＴＥと、第１供給スイッチ２１と電圧検出部２２の接続点には、バッテリ端子ＴＢからの電力供給が遮断された場合に電力供給端子ＴＰに電力を供給するための第２切離部として機能する第２供給スイッチ２３が接続されている。
またＥＣＵ１２は、バッテリ端子ＴＢあるいは制御電力供給端子ＴＥから供給された電力を動作用電力として供給する電力供給部２４と、電力供給部２４を介して供給された電力をスイッチ１５がオンされてウェイクアップ信号ＷＵとしての電圧が印加されたことを検出してコントローラ駆動電力ＰＣとして供給する電源ＩＣ２５と、電源ＩＣ２５から供給されたコントローラ駆動電力ＰＣにより動作状態となりＥＣＵ１２全体を制御する制御部として機能するコントローラ２６と、を備えている。

ここで、ＥＣＵ１２の各部について詳細に説明する。
第１供給スイッチ２１は、第１切離部として機能し、第１切離制御信号Ｃ_ＲＶによりオン／オフ制御される。

電圧検出部２２は、分圧抵抗３３及び分圧抵抗３４を備え、駆動用電力ＰＤの電圧を分圧して電圧モニタ信号ＶＭとして出力する。
第２供給スイッチ２３は、第２切離部として機能し、第２切離制御信号Ｃ_ＳＷによりオン／オフ制御される。

電力供給部２４は、アノードＡがバッテリ端子ＴＢに接続された第１ダイオード３８と、アノードＡが制御電力供給端子ＴＥに接続され、カソードＫが第１ダイオード３８のカソードＫと共通接続された第２ダイオード３９と、を備えている。

電源ＩＣ２５は、電力供給部２４を構成している第１ダイオード３８のカソード及び第２ダイオード３９のカソードがコレクタ端子に接続され、エミッタ端子がコントローラ２６に接続され、エミッタ端子を介してコントローラ駆動電力ＰＣを出力するＮＰＮバイポーラトランジスタ４０と、一方の入力端子が制御電力供給端子ＴＥに接続されてウェイクアップ信号ＷＵが入力され、他方の入力端子がコントローラ２６に接続されてコントローラ２６から維持信号ＳＴが入力され、出力端子がＮＰＮバイポーラトランジスタ４０のベース端子に接続され、ウェイクアップ信号ＷＵあるいは維持信号ＳＴのいずれかが“Ｈ”レベルである場合に、ＮＰＮバイポーラトランジスタ４０をオン状態として、バッテリ端子ＴＢからの供給電力あるいは制御電力供給端子ＴＥからの供給電力のうち少なくともいずれか一方からの供給電力をコントローラ２６にコントローラ駆動電力ＰＣとして供給させるＯＲ回路４１と、を備えている。

コントローラ２６は、コントローラ駆動電力ＰＣが供給されると、駆動状態となり、電圧モニタ信号ＶＭに基づく監視を開始するとともに、状態に応じた第１切離制御信号Ｃ_ＲＶ、第２切離制御信号Ｃ_ＳＷ及び維持信号ＳＴを出力する。

上記構成において、バッテリ端子ＴＢには、バッテリ１１からヒューズ１３を介して電力が供給され、バッテリ端子ＴＢから第１供給スイッチ２１を介して電力供給端子ＴＰに至る電力供給経路を第１電力供給経路ＰＬ１とする。

また、制御電力供給端子ＴＥには、バッテリ１１からヒューズ１４及びスイッチ１５を電力が供給され、制御電力供給端子ＴＥから第２ダイオード３９お及び電源ＩＣ２５を介してコントローラにコントローラ駆動電力ＰＣを供給する電力供給経路を第２電力供給経路ＰＬ２とする。

さらに制御電力供給端子ＴＥから第２供給スイッチ２３を介して第１電力供給経路ＰＬ１上の第１供給スイッチ２１の下流側に設けられた接続点ＣＰに到る電力供給経路を第３電力供給経路ＰＬ３とする。

次に実施形態の動作を詳細に説明する。
（１）通常時の動作
まず通常時の動作について説明する。
図２は、コントローラ２６の処理フローチャートである。
図３は、通常時のＥＣＵ動作説明図である。
初期状態においては、図１に示すように、スイッチ１５はオフ状態、第１供給スイッチ２１及び第２供給スイッチ２３は共にオフ状態となっており、さらにＮＰＮバイポーラトランジスタ４０はオフ状態となっているものとする。

この状態において、ドライバによりキー操作がなされ、スイッチ１５がオン状態とされると、バッテリ１１の電力は、ヒューズ１４及びスイッチ１５を、制御電力供給端子ＴＥを介してウェイクアップ信号ＷＵとして電源ＩＣ２５のＯＲ回路４１の一方の入力端子に“Ｈ”レベルの信号として入力される。
これにより、ＯＲ回路４１の出力端子は、“Ｈ”レベルとなり、ＮＰＮバイポーラトランジスタ４０は、オン状態となる。

そして、バッテリ端子ＴＢを介して入力されたバッテリ１１からの電力は、第１電源経路ＤＬ１、電力供給部２４の第１ダイオード３８を介した電源ＩＣ２５への駆動電力の供給がなされているので、電源ＩＣ２５のＮＰＮバイポーラトランジスタ４０を介してコントローラ２６にコントローラ駆動電力ＰＣとして供給される。

これらの結果、コントローラ２６は、起動し、維持信号ＳＴを“Ｈ”レベルとし、電源ＩＣ２５からのコントローラ駆動電力ＰＣの供給を維持することとなる。
続いてコントローラ２６は、第１切離制御信号Ｃ_ＲＶにより第１供給スイッチ２１をオン状態とする。

この結果、バッテリ端子ＴＢ−電力供給端子ＴＰ間は導通状態となり、バッテリ１１から供給された電力は、ＥＣＵ１２を介して、後段の負荷ＬＤ（例えば、ＩＣドライバ）に駆動用電力ＰＤとして供給され、通常動作状態に移行することとなる。

これと並行して電圧検出部２２の分圧抵抗３３及び分圧抵抗３４は、駆動用電力ＰＤの電圧を分圧してバッテリモニタ電圧ＶＭとしてコントローラ２６に出力する。
これにより、コントローラ２６は、バッテリモニタ電圧ＶＭが所定閾値電圧以下であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。

この場合において、バッテリモニタ電圧ＶＭが所定閾値電圧以下となる可能性があるのは、バッテリ１１からヒューズ１３を介してバッテリ端子ＴＢに至る電力供給経路あるいは第１電力供給経路ＰＬ１が断線し、あるいは、地絡状態となった等の異常が考えられる。

ステップＳ１２の判別において、通常状態においてバッテリモニタ電圧ＶＭは、所定閾値電圧を超えているので（ステップＳ１２；Ｎｏ）、コントローラ２６は、処理を再びステップＳ１１に移行して、上述したような処理を所定のタイミング毎に繰り返すこととなる。

（２）異常検出時の動作
次に異常検出時の動作について説明する。
ステップＳ１２の判別において、バッテリモニタ電圧ＶＭが所定閾値電圧以下である場合には、コントローラ２６は、バッテリ１１からヒューズ１３を介してバッテリ端子ＴＢに至る第１電力供給経路ＰＬ１が断線し、あるいは、地絡状態となった等の異常が発生したと考えられる。

図４は、異常検出時のＥＣＵ動作説明図（その１）である。
この状態においては、図４に示すように、第１供給スイッチ２１がオン状態であるにもかかわらず、バッテリ端子ＴＢ、第１電力供給経路ＰＬ１及び電力供給端子ＴＰを介した負荷ＬＤに対する電力供給は遮断され、途絶えることとなる。

同様に、バッテリ端子ＴＢ、第１電源経路ＤＬ１、電力供給部２４の第１ダイオード３８を介した電源ＩＣ２５への駆動電力の供給も遮断され、途絶えることとなる。

一方、制御電力供給端子ＴＥ、第２電源経路ＤＬ２、電力供給部２４の第２ダイオード３８を介した電源ＩＣ２５への駆動電力の供給、すなわち、第２電力供給経路ＰＬ２を介した電源ＩＣ２５への駆動電力の供給は継続され、電源ＩＣを介してコントローラ２６へのコントローラ駆動電力ＰＣの供給は継続している。

図５は、異常検出時のＥＣＵ動作説明図（その２）である。
そこで、コントローラ２６は、制御部として機能し、負荷ＬＤに対する電力供給経路を制御電力供給端子ＴＥを介した第３電力供給経路ＰＬ３に切り替えるため、まず第１切離部として機能する第１供給スイッチ２１を第１切離制御信号Ｃ_ＲＶによりオフ状態とする（ステップＳ１３）。

この結果、第１切離部として機能する第１供給スイッチ２１はオフ状態となり、第２供給スイッチ２３をオン状態としても、制御電力供給端子ＴＥ、第２供給スイッチ２３、第３電力供給経路ＰＬ３、接続点ＣＰ及び第１電源経路ＤＬ１を介して電流が回り込むのを防止できることとなる。

したがって第１供給スイッチ２１は、第１切離制御信号Ｃ_ＲＶによりオフ状態であるので、バッテリ端子ＴＢを介して負荷ＬＤ側に電力が供給され続けることはなく、例えば、バッテリ端子ＴＢが地絡状態であっても電力が供給され続けることはない。

次にコントローラ２６は、第２切離部として機能する第２供給スイッチ２３を第２切離制御信号Ｃ_ＳＷによりオン状態とする（ステップＳ１４）。
この結果、第２供給スイッチ２３はオン状態となり、制御電力供給端子ＴＥ、第３電力供給経路ＰＬ３（第２供給スイッチ２３を含む）、接続点ＣＰ及び電力供給端子ＴＰを介した負荷ＬＤに対する電力供給が開始されることとなる。

以上の説明のように、本実施形態によれば、車載用制御システム１０の構成を複雑化することなく、ＥＣＵ１２に対してバッテリ端子ＴＢを介した電源供給が断線、地絡等により途絶えた場合でも、車載電装品に電力を供給する電力供給経路を介してＥＣＵ１２に対する電源供給及びＥＣＵ１２を介した負荷への電力供給を維持することができ、車載用制御システム１０の信頼性を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、第１供給スイッチ２１、電圧検出部２２、第２供給スイッチ２３、電力供給部２４等の回路構成は一例であり、同様の機能を有する他の回路構成とすることが可能である。

また、上記説明では、第１供給スイッチ２１の構成について詳細に述べなかったが、例えば、ゲート端子の電位レベルが第１切離制御信号Ｃ_ＲＶにより直接あるいは他の制御用トランジスタ（バイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタ、ＩＧＢＴ［Insulated Gate bi-polar Transistor］等）を介して制御されるトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ等）として構成することが可能である。

また第２供給スイッチ２３の構成についても詳細に述べなかったが、例えば、一対のＭＯＳトランジスタをバックツーバック接続し、共通接続されたゲート端子の電位レベルが第２切離制御信号Ｃ_ＳＷにより直接あるいは他の制御用トランジスタ（バイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタ、ＩＧＢＴ等）を介して制御されるＭＯＳトランジスタ群として構成することが可能である。

また、本実施形態の車載用電子制御装置は、少なくとも以下の構成を備える。
本実施形態の車載用電子制御装置（１２）は、車載用バッテリ（１１）からの電力供給を受けて動作する車載用電子制御装置（１２）であって、車載用バッテリ（１１）から電力供給端子（ＴＢ）を介して供給される電力を負荷（ＬＤ）に供給する第１電力供給経路（ＰＬ１）と、第１電力供給経路（ＰＬ１）に設けられ、第１電力供給経路（ＰＬ１）の接続／遮断を行う第１切離部（２１）と、第１切離部（２１）の制御を行う制御部（２６）に対し、制御電力供給端子（ＴＥ）と、電源IＣ（２５）と、を介して前記車載用バッテリ（１１）から供給される電力を供給する第２電力供給経路（ＰＬ２）と、制御電力供給端子（ＴＥ）を介して供給される電力を第２電力供給経路における制御電力供給端子（ＴＥ）と電源IＣ（２５）との間から、前記第１電力供給経路（ＰＬ１）における第１切離部（２１）と負荷（ＬＤ）との間の接続点（ＣＰ）に供給する第３電力供給経路（ＰＬ３）と、第３電力供給経路（ＰＬ３）に設けられ、前記第３電力供給経路（ＰＬ３）の接続／遮断を行う第２切離部（２３）と、第１電力供給経路（ＰＬ１）の電圧を検出する検出部と、を備える。

この構成によれば、構成を複雑化することなく、電力供給経路の冗長化を図ることができる。

また、本実施形態の車載用電子制御装置（１２）の制御部（２６）は、検出部（２２）で検出した第１電力供給経路（ＰＬ１）の電圧に基づいて、第２切離部（２３）を制御して制御電力供給端子（ＴＥ）に第３電力供給経路（ＰＬ３）を接続して、車載用バッテリ（１１）から負荷（ＬＤ）に電力を供給する。

この構成によれば、簡易な構成にもかかわらず、確実に第３電力供給経路（ＰＬ３）を介して負荷（ＬＤ）に電力を供給できる。

また、本実施形態の車載用電子制御装置（１２）の制御部（２６）は、検出部（２２） で検出した第１電力供給経路（ＰＬ１）の電圧に基づいて、第１切離部（２１）を制御して第１電力供給経路（ＰＬ１）を遮断するとともに、第２切離部（２３）を制御して制御電力供給端子（ＴＥ）に第３電力供給経路（ＰＬ３）を接続して、車載用バッテリ（１１）から負荷（ＬＤ）に電力を供給する。

この構成によれば、第３電力供給経路（ＰＬ３）から第１電力供給経路（ＰＬ１）側に電流が回り込むことを防止しつつ、確実に第３電力供給経路（ＰＬ３）を介して負荷（ＬＤ）に電力を供給できる。

また、本実施形態の車載用電子制御装置（１２）の制御部（２６）は、検出部（２２）で検出した前記第１電力供給経路（ＰＬ１）の電圧が所定電圧以下となった場合に、第１切離部（２１）により第１電力供給経路（ＰＬ１）を遮断する。

この構成によれば、第１電力供給経路（ＰＬ１）において接続点（ＣＰ）よりも上流側で電力供給が遮断された場合であっても、第３電力供給経路（ＰＬ３）から第１電力供給経路（ＰＬ１）側に電流が回り込むことを防止しつつ、確実に第３電力供給経路（ＰＬ３）を介して負荷（ＬＤ）に電力を供給できる。

また、本実施形態の車載用電子制御装置（１２）は、第１電力供給経路（ＰＬ１）にアノードが接続された第１ダイオード（３８）を有し、車載用バッテリ（１１）から制御部（２６）を駆動する駆動電力を供給可能な第１電源経路（ＤＬ１）と、第２切離部（２３）と制御電力供給端子（ＴＥ）との間にアノードが接続され、カソードが第１ダイオード（３８）のカソードに接続された第２ダイオード（３９）を有し、車載用バッテリ（１１）から前記制御部（２６）に前記駆動電力を供給可能な第２電源経路（ＤＬ２）と、を備えると好適である。

この構成によれば、車載用バッテリ（１１）から負荷（ＬＤ）に電力を供給する電力供給経路が切り替えられた場合であっても、確実に制御部（２６）を駆動する駆動電力の供給を確保することができる。

また、本実施形態の車載用電子制御装置（１２）の電源ＩＣ（２５）は、第２電源経路（ＬＰ２）に電圧が印加されると、第１電源経路と、第２電源経路との接続点（ＷＰ）を介して制御部（２６）に駆動電源電力（ＰＣ）の供給を開始すると好適である。
この構成によれば、さらに制御部（２６）をスイッチ（１５）がオンして、第２電源経路（ＤＬ２）に電圧が印加されると直ちに起動させることが可能となる。

１０…車載用制御システム、１１…車載用バッテリ、１２…ＥＣＵ（車載用電子制御装置）、２１…第１供給スイッチ（第１切離部）、２２…電圧検出部（検出部）、２３…第２供給スイッチ（第２切離部）、２４…電力供給部、２５…電源ＩＣ（駆動電源制御部）、２６…コントローラ（制御部）、３８…第１ダイオード、３９…第２ダイオード、Ｃ_ＲＶ…第１切離制御信号、Ｃ_ＳＷ…第２切離制御信号、ＤＬ１…第１電源経路、ＤＬ２…第２電源経路、ＰＬ１…第１電力供給経路、ＰＬ２…第２電力供給経路。

Claims (6)

1. 車載用バッテリからの電力供給を受けて動作する車載用電子制御装置であって、
   前記車載用バッテリから電力供給端子を介して供給される電力を負荷に供給する第１電力供給経路と、
   前記第１電力供給経路に設けられ、前記第１電力供給経路の接続／遮断を行う第１切離部と、
   前記第１切離部の制御を行う制御部に対し、制御電力供給端子と、電源IＣと、を介して前記車載用バッテリから供給される電力を供給する第２電力供給経路と、
   前記制御電力供給端子を介して供給される電力を前記第２電力供給経路における前記制御電力供給端子と前記電源IＣとの間から、前記第１電力供給経路における前記第１切離部と前記負荷との間の接続点に供給する第３電力供給経路と、
   前記第３電力供給経路に設けられ、前記第３電力供給経路の接続／遮断を行う第２切離部と、
   前記第１電力供給経路の電圧を検出する検出部と、
   を備えた車載用電子制御装置。
2. 前記制御部は、前記検出部で検出した前記第１電力供給経路の電圧に基づいて、前記第２切離部を制御して前記制御電力供給端子に前記第３電力供給経路を接続して、前記車載用バッテリから前記負荷に電力を供給する、
   請求項１記載の車載用電子制御装置。
3. 前記制御部は、前記検出部で検出した前記第１電力供給経路の電圧に基づいて、前記第１切離部を制御して前記第１電力供給経路を遮断するとともに、前記第２切離部を制御して前記制御電力供給端子に前記第３電力供給経路を接続して、前記車載用バッテリから前記負荷に電力を供給する、
   請求項２記載の車載用電子制御装置。
4. 前記制御部は、前記検出部において検出した前記第１電力供給経路の電圧が所定電圧以下となった場合に、前記第１切離部により前記第１電力供給経路を遮断する、
   請求項３記載の車載用電子制御装置。
5. 前記第１電力供給経路にアノードが接続された第１ダイオードを有し、前記車載用バッテリから前記制御部を駆動する駆動電力を供給可能な第１電源経路と、
   前記第２切離部と前記制御電力供給端子との間にアノードが接続され、カソードが前記第１ダイオードのカソードに接続された第２ダイオードを有し、前記車載用バッテリから前記制御部に前記駆動電力を供給可能な第２電源経路と、
   を備えた請求項１〜４のいずれか一項記載の車載用電子制御装置。
6. 前記電源ＩＣは、前記第２電源経路に電圧が印加されると、前記第１電源経路と、前記第２電源経路との接続点を介して前記制御部に前記駆動電力の供給を開始する、
   請求項５記載の車載用電子制御装置。

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