JP7415178B2

JP7415178B2 - 車両用電子制御ユニット

Info

Publication number: JP7415178B2
Application number: JP2021048948A
Authority: JP
Inventors: 耕一山野上; 翔佐藤
Original assignee: Imasen Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Imasen Electric Industrial Co Ltd
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2024-01-17
Anticipated expiration: 2041-03-23
Also published as: JP2022147621A; WO2022202090A1

Description

本発明は、主電源からの電力供給が断たれた際にも制御を継続できる車両用電子制御ユニットに関する。

特許文献１では、主電源装置の故障時に副電源装置から自動的にＥＣＵに給電する車両用ＥＣＵ電源システムが開示されている。

特開平１０－３０４５９６号公報

ここで、事故等において、主電源（バッテリ）からの給電線の断線と、副電源からの給電線の断線とが同時に発生した場合、ＥＣＵの制御を継続できない。

本発明の目的は、電源からの電力供給が断たれた際にも制御を継続できる車両用電子制御ユニットを提供することである。

本発明に係る車両用電子制御ユニット（１０）は、コンデンサ（Ｃ）から成る蓄電手段（１６）を内蔵し、前記蓄電手段からの電力で、バッテリからの電力が遮断しても制御を継続する。そして、前記蓄電手段をイグニッションがオンされる間充電し、前記イグニッションがオフされると前記蓄電手段の充電を停止する。
なお、上記各括弧内の符号は、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る。

請求項１～３の発明に係る車両用電子制御ユニットは、コンデンサから成る蓄電手段を内蔵する。このため、主電源、更に、非常用の副電源からの電力供給が断たれた際にも制御を継続できる。請求項１の車両用電子制御ユニットは、蓄電手段をイグニッションがオンされる間充電し、イグニッションがオフされると蓄電手段の充電を停止する。コンデンサが電力供給を必要とされる間のみ充電され、電力供給の不要の間は電荷が放電されているため、コンデンサが劣化しない。

請求項１，３の発明では、イグニッションスイッチを介して供給されるバッテリからの電力を、電流を制限して蓄電手段に供給する電流制限手段を有する。このため、コンデンサから成る蓄電手段に過大な電流（突入電流）を流すことなく電荷をチャージすることができる。

請求項１，３の発明では、電流制限手段は、デュティ制御用スイッチング素子と、インダクタンスを備える。バッテリからの電流をスイッチング素子でデュティ制御し、インダクタンスで平滑化し、コンデンサから成る蓄電手段に過大な電流（突入電流）を流すことなく電荷をチャージすることができる。デュティ制御を用いるため、比較的大きな電流で、短時間で蓄電手段を充電しても少ない電力損失とすることができる。

請求項２の発明では、電流制限手段は、ＰＴＣサーミスタから成る。バッテリからの電流をＰＴＣサーミスタの抵抗値が変化することで制限し、過大な電流が流れると温度上昇して内部抵抗が増加することから、コンデンサから成る蓄電手段に過大な電流（突入電流）を流すことなく電荷をチャージすることができる。制御動作を行わないため、廉価に構成でき、故障の可能性が低い。

請求項１～３の発明では、蓄電手段のコンデンサは、直列接続された電気二重層コンデンサである。電気二重層コンデンサは、通電状態で長時間経過すると性能劣化を起こし、その容量減少と内部抵抗増加が促進される。請求項１～３の発明では、電力供給が必要とされる間のみ充電され、電力供給の不要の間は電荷が放電されているため、電気二重層コンデンサが劣化しない。請求項４では、各電気二重層コンデンサは、抵抗が並列接続されている。電力供給の不要の間は電荷が並列接続された抵抗へ放電され、また、充電中は各電気二重層コンデンサのセルバランスが取られる。

請求項５の発明では、車両用電子制御ユニットは、内蔵の蓄電手段の電力を電子制御パーキングブレーキに供給する。車両走行中に事故等で車体を損傷してバッテリが破損した状態でも、運転者は電子制御パーキングブレーキを操作して制動を行って、車両を停止させることが可能になる。

請求項３の発明では、デュティ制御用スイッチング素子は、蓄電手段の負電位側に接続されている。トランジスタ、又は、ＭＯＳＦＥＴからなるデュティ制御用スイッチング素子は、車両用電子制御ユニットのグランド電位を基準として動作するように回路形成できて、駆動が容易になる。

本発明の実施形態に係る車両用電子制御ユニットの回路図実施形態の第１改変例に係る車両用電子制御ユニットの回路図実施形態の第２改変例に係る車両用電子制御ユニットの回路図実施形態の第３改変例に係る車両用電子制御ユニットの回路図

[実施形態]
図１は実施形態に係る車両用電子制御ユニットの回路図である。
車両用電子制御ユニット１０は、電子制御パーキングブレーキユニットである。
車両用電子制御ユニット１０では、バッテリＢの＋側にヒューズＦＵＳＥを介して入力側＋Ｂ端子と、ヒューズＦＵＳＥ及びイグニッションスイッチＩＧＳＷと介してＩＧ端子とが接続されている。バッテリＢの－側及びアースにグランド端子ＧＮＤが接続されている。車両用電子制御ユニット１０は、負荷装置（電子制御パーキングブレーキアクチュエータ）２０に、出力側＋Ｂ端子と、出力端子ＯＵＴを介して接続されている。

車両用電子制御ユニット１０は、入力側＋Ｂ端子からの電流を流すダイオードＤ１と、ダイオードＤ１に接続された電流制限手段１２と、電流制限手段１２により制御された電流を充電するためのコンデンサＣが直列に接続されてなる蓄電手段１６と、蓄電手段１６からの電流を内部電源側に流す整流手段を構成するダイオードＤ２と、を有する。内部電源は図示しない電子制御パーキングブレーキユニットの制御素子側に電力を供給する。蓄電手段１６のマイナス側はグランド端子ＧＮＤを介してバッテリＢの－側及びアースに接続される。

車両用電子制御ユニット１０は、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオンされると、電流制限手段１２を介して充電電流を小さくして蓄電手段１６への充電を開始する。そして、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオフされると、蓄電手段１６への充電を停止する。電源ラインＢＬを介してバッテリＢからの電力が正常に供給される間は、バッテリＢからの電力がダイオードＤ１を介して内部電源側に供給されると共に、出力側＋Ｂ端子を介して負荷装置２０に供給される。事故により電源ラインＢＬが断線する等、バッテリＢからの電力が供給されなくなると、蓄電手段１６からの電力がダイオードＤ２を介して内部電源側に供給されると共に、出力側＋Ｂ端子を介して負荷装置２０に供給される。車両用電子制御ユニット１０は出力端子ＯＵＴを介して負荷装置２０に動作指令を送る。

実施形態の車両用電子制御ユニット１０は、コンデンサＣから成る蓄電手段１６を内蔵する。このため、主電源（バッテリＢ）、更に、図示しない非常用の副電源からの電力供給が断たれた際にも制御を継続できる。実施形態の車両用電子制御ユニット１０は、蓄電手段１６をイグニッションがオンされる間充電し、イグニッションがオフされると蓄電手段１６への充電を停止する。コンデンサが電力供給を必要とされる間のみ充電され、不要の間は蓄電手段１６への充電が停止されているため、コンデンサＣが劣化しない。

実施形態の車両用電子制御ユニット１０は、内蔵の蓄電手段の電力を電子制御パーキングブレーキアクチュエータ２０に供給する。車両走行中に事故等で車体を損傷してバッテリからの電源ラインＢＬが断線した状態でも、運転者は電子制御パーキングブレーキを操作して制動を行って、車両を停止させることが可能になる。

[実施形態の第１改変例]
図２は実施形態の第１改変例に係る車両用電子制御ユニットの回路図である。
車両用電子制御ユニット１０は、パーキングブレーキの電子制御ユニットである。
車両用電子制御ユニット１０では、バッテリＢの＋側にヒューズＦＵＳＥを介して入力側＋Ｂ端子と、ヒューズＦＵＳＥ及びイグニッションスイッチＩＧＳＷと介してＩＧ端子とが接続されている。バッテリＢの－側及びアースにグランド端子ＧＮＤが接続されている。車両用電子制御ユニット１０は、負荷装置（電子制御パーキングブレーキアクチュエータ）２０に、出力側＋Ｂ端子と、出力端子ＯＵＴを介して接続されている。

車両用電子制御ユニット１０は、入力側＋Ｂ端子からの電流を流すダイオードＤ１と、パーキングブレーキの制御及び内部電源の制御を行う制御手段１４と、制御手段１４の第１出力ＯＵＴ１及びＩＧ端子に接続された充電制御手段１８と、充電制御手段１８のトランジスタＴ１によりデュティ制御されたＦＥＴからの電流を充電するためのコンデンサＣが直列に接続されてなる蓄電手段１６と、ＦＥＴと蓄電手段１６との間に設けられ、充電電流を平滑にするインダクタンスＬと、蓄電手段１６からの電流を出力側＋Ｂ端子側に流す整流手段を構成するダイオードＤ２と、ＦＥＴとアースの間に設けられたダイオードＤ３と、を有する。充電制御手段１８とＦＥＴとインダクタンスＬとは電流制限手段１２を構成する。ＦＥＴはＭＯＳＦＥＴから成る。直列接続されたコンデンサＣは、電気二重層コンデンサである。各電気二重層コンデンサＣには、放電及びセルバランス用の抵抗Ｒが並列接続されている。蓄電手段１６のマイナス側はグランドに接続される。

車両用電子制御ユニット１０は、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオンされると、充電制御手段１８のトランジスタＴ１によりデュティ制御されたＦＥＴからの電流を流し、蓄電手段１６への充電を開始する。充電中は、各コンデンサＣに並列接続された抵抗Ｒによりセルバランスが保たれる。そして、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオフされると、充電制御手段１８による蓄電手段１６への充電が停止される。各コンデンサＣに蓄えられた電荷は並列接続された抵抗Ｒにより放電される。電源ラインＢＬを介してバッテリＢからの電力が正常に供給される間は、バッテリＢからの電力がダイオードＤ１を介して制御手段１４に供給されると共に、出力側＋Ｂ端子を介して負荷装置２０に供給される。事故により電源ラインＢＬが断線する等、バッテリＢからの電力が供給されなくなると、蓄電手段１６からの電力がダイオードＤ２を介して制御手段１４と共に、出力側＋Ｂ端子を介して負荷装置２０に供給される。制御手段１４は、第２出力ＯＵＴ２からの出力をトランジスタＴ２に印加し、出力端子ＯＵＴを介して接続されている負荷装置（電子制御パーキングブレーキアクチュエータ）２０を制御する。

実施形態の第１改変例に係る車両用電子制御ユニット１０では、電流制限手段１２は、デュティ制御用スイッチング素子であるＦＥＴと、インダクタンスＬを備える。バッテリＢからの電流をＦＥＴでデュティ制御し、インダクタンスＬで平滑化し、コンデンサＣから成る蓄電手段１６に過大な電流（突入電流）を流すことなく電荷をチャージすることができる。デュティ制御を用いるため、比較的大きな電流で、短時間で蓄電手段を充電しても少ない電力損失とすることができる。

実施形態の第１改変例に係る車両用電子制御ユニット１０では、蓄電手段１６のコンデンサＣは、直列接続された電気二重層コンデンサである。電気二重層コンデンサは、通電状態で長時間経過すると性能劣化を起こし、その容量減少と内部抵抗増加が促進される。実施形態の第１改変例では、電力供給が必要とされる間のみ充電され、電力供給の不要の間は電荷が放電されているため、電気二重層コンデンサが劣化しない。各電気二重層コンデンサＣは、抵抗Ｒが並列接続されている。電力供給の不要の間は電荷が並列接続された抵抗へ放電され、また、充電中は各電気二重層コンデンサのセルバランスが取られる。

[実施形態の第２改変例]
図３は実施形態の第２改変例に係る車両用電子制御ユニットの回路図である。
実施形態の第２改変例の車両用電子制御ユニット１０は、実施形態の第１改変例に係る車両用電子制御ユニット１０と同様である。但し、実施形態の第２改変例では、電流制限手段１２は、ＰＴＣサーミスタＰＴＣから成る。ＰＴＣサーミスタＰＴＣと蓄電手段１６との間に、ＰＴＣサーミスタＰＴＣからの電流を蓄電手段１６側に流すダイオードＤ４が設けられている。

実施形態の第２改変例に係る車両用電子制御ユニット１０では、バッテリＢからの電流をＰＴＣサーミスタＰＴＣの抵抗値が変化することで制限し、過大な電流が流れると温度上昇して内部抵抗が増加することから、コンデンサＣから成る蓄電手段１６に過大な電流（突入電流）を流すことなく電荷をチャージすることができる。制御動作を行わないため、廉価に構成でき、故障の可能性が低い。

[実施形態の第３改変例]
図４は実施形態の第３改変例に係る車両用電子制御ユニットの回路図である。
実施形態の第３改変例の車両用電子制御ユニット１０は、実施形態の第１改変例に係る車両用電子制御ユニット１０と同様である。但し、実施形態の第３改変例では、デュティ制御用スイッチング素子であるＦＥＴが、蓄電手段１６の負電位側に接続されている。ＦＥＴのソース側がアースに接続されると共に、ダイオードＤ５を介して直列接続された負端部側のコンデンサＣ７のマイナス、即ち、蓄電手段の負電位側に接続される。ダイオードＤ５のアノード側がＦＥＴのソース側に接続される。ダイオードＤ５のカソード側が蓄電手段の負電位側に接続される。ＦＥＴのドレインがインダクタンスＬを介して蓄電手段の負電位側に接続される。ＦＥＴのドレインは、ダイオードＤ４を介して蓄電手段の正電位側（直列接続された正端部側のコンデンサＣ１のプラス）に接続される。ＦＥＴのドレインは、ダイオードＤ４のアノード側に接続される。ダイオードＤ４のカソード側が蓄電手段の正電位側に接続される。

実施形態の第３改変例に係る車両用電子制御ユニット１０では、デュティ制御用スイッチング素子を構成するＦＥＴは、蓄電手段１６の負電位側に接続されている。デュティ制御用スイッチング素子を構成するＦＥＴ、又は、トランジスタは、車両用電子制御ユニットのグランド電位を基準として動作するように回路形成できて、駆動が容易になる。

以上のように構成して、本発明の車両用電子制御ユニットは、電源からの電力供給が断たれた際にも制御を継続できる。尚、上記各実施例において電子制御ユニット１０と負荷装置２０は別体として其々が電気的に接続されるものとしたが、電子制御ユニット１０は負荷装置２０と一体となして形成しても良い。これによって、係る接続部分の機械的損傷の可能性が低くなり、より安全性が向上する。

１０車両用電子制御ユニット
１２充電制御手段
１４制御手段
１６蓄電手段
２０負荷装置
Ｃコンデンサ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ダイオード

Claims

バッテリからの電力を受ける電源ラインと、
バッテリからイグニションスイッチを介して電力を受けるイグニションラインと、を備え、
電気二重層コンデンサから成る蓄電手段を内蔵し、
前記蓄電手段からの電力で、バッテリからの電力が遮断しても制御を継続する制御手段を備える車両用電子制御ユニットであって、
前記蓄電手段をイグニッションがオンされ、前記イグニションラインから電力を受ける間充電し、前記イグニッションがオフされ、前記イグニションラインから電力が遮断されると前記蓄電手段の充電を停止し、
デュティ制御用スイッチング素子と、インダクタンスを備え、イグニッションスイッチを介して供給される前記バッテリからの電力により前記デュティ制御用スイッチング素子を駆動し、前記電源ラインからの電流を制限して前記蓄電手段に供給する電流制限手段を有し、
前記電源ラインと前記制御手段及び前記蓄電手段との間に、前記バッテリからの電力を前記制御手段側に供給する第１ダイオードが設けられ、
前記第１ダイオードを前記制御手段に接続する線と、前記蓄電手段との間であって、前記蓄電手段の電力を前記制御手段に供給する第２ダイオードが設けられている車両用電子制御ユニット。
バッテリからの電力を受ける電源ラインと、
バッテリからイグニションスイッチを介して電力を受けるイグニションラインと、を備え、
電気二重層コンデンサから成る蓄電手段を内蔵し、
前記蓄電手段からの電力で、バッテリからの電力が遮断しても制御を継続する制御手段を備える車両用電子制御ユニットであって、
前記蓄電手段をイグニッションがオンされ、前記イグニションラインから電力を受ける間、前記バッテリからの電力を、電流を制限して前記蓄電手段に供給して充電し、前記イグニッションがオフされ、前記イグニションラインから電力が遮断されると前記蓄電手段の充電を停止するＰＴＣサーミスタを有し、
前記電源ラインと前記制御手段及び前記蓄電手段との間に、前記バッテリからの電力を前記制御手段側に供給する第１ダイオードが設けられ、
前記第１ダイオードを前記制御手段に接続する線と、前記蓄電手段との間であって、前記蓄電手段の電力を前記制御手段に供給する第２ダイオードが設けられている車両用電子制御ユニット。
バッテリからの電力を受ける電源ラインと、
バッテリからイグニションスイッチを介して電力を受けるイグニションラインと、を備え、
電気二重層コンデンサから成る蓄電手段を内蔵し、
前記蓄電手段からの電力で、バッテリからの電力が遮断しても制御を継続する制御手段を備える車両用電子制御ユニットであって、
前記蓄電手段をイグニッションがオンされ、前記イグニションラインから電力を受ける間充電し、前記イグニッションがオフされ、前記イグニションラインから電力が遮断されると前記蓄電手段の充電を停止し、
デュティ制御用スイッチング素子と、インダクタンスを備え、イグニッションスイッチを介して供給される前記バッテリからの電力により前記デュティ制御用スイッチング素子を駆動し、前記電源ラインからの電流を制限して前記蓄電手段に供給する電流制限手段を有し、
前記デュティ制御用スイッチング素子は、前記蓄電手段の負電位側に接続され、
前記電源ラインと前記制御手段及び前記蓄電手段との間に、前記バッテリからの電力を前記制御手段側に供給する第１ダイオードが設けられ、
前記蓄電手段の負電位側と前記蓄電手段の負電位側との間に第２ダイオードが設けられている車両用電子制御ユニット。
請求項１～請求項３のいずれか１の車両用電子制御ユニットであって、
前記蓄電手段の電気二重層コンデンサは、直列接続され、各電気二重層コンデンサは、放電及びセルバランス用の抵抗が並列接続されている。
請求項１～請求項４のいずれか１の車両用電子制御ユニットであって、
内蔵の前記蓄電手段の電力を電子制御パーキングブレーキに供給する。