JP7421308B2 - 車両の電源管理装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の電源管理装置及び方法に係り、より詳しくは、統合型電源管理装置を具現して電源を効率的に管理し、車両内の空間活用度を高めることができる技術に関する。
一般的に車両には、各種電気装置に供給される電源から回路を保護するためのヒューズが備えられたヒューズボックスが装着される。ところが、最近は、一般的なヒューズボックスの機能とともに、各種リレー回路及び一部電気装置の作動時間を制御できるようにマイクロコントローラー（ＭＣＵ；Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）を内蔵し、多機能を有したスマートジャンクションボックス（ＳＪＢ；Ｓｍａｒｔ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｏｘ）が多く用いられる傾向にある。
そして、車両の電源を管理する電源管理装置は、バッテリーから電圧情報を受信し電源を車両内の各種負荷に供給するか遮断する。このような電源管理装置は、集積制御装置（ＩＣＵ；Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であってよく、集積ゲートウェイ及び電源制御モジュール（ＩＧＰＭ；Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｇａｔｅｗａｙ ＆ Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｄｕｌｅ）で具現されてもよい。
また、電源管理装置は、上記の集積制御装置、スマートジャンクションボックス以外にも低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータ（ＬＤＣ；Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ－ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を別途に含む（例えば、特許文献１を参照）。低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータは、車両に供給されるバッテリー電圧が減少された場合、これを補償するために備えられる。このような低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータは、車両の補助席、トランク等に位置することができる。
特願２００６－３２７５１７号公報
本発明の目的とするところは、電源管理装置と低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータ機能を統合型に具現して、電源を効率的に管理し車両内の空間活用度を高めることができる車両の電源管理装置を提供することにある。
上記目的のためになされた本発明の一実施形態による車両の電源管理装置は、アイドルモード信号に対応して入力電源をバイパスさせるバイパス経路を制御するか、または入力電源をブースティングするブースティング経路を制御するプロセッサと、駆動信号に応じて入力電源をブースティングし出力電源を生成するブースティング部と、プロセッサの出力に対応してブーストモード時にブースティング部を動作させるための電源を選択的に供給する制御回路と、制御回路の出力に対応して駆動信号のデューティーを制御するパルス幅制御回路と、を含むことを特徴とする。
上記目的のためになされた本発明の他の実施形態による車両の電源管理方法は、バイパスモード時に入力電源に対応して車両の負荷に出力電源を供給する段階と、アイドルモード信号の活性化時に入力電源が一定電圧未満の場合、バイパスモードを終了してブーストモードを活性化させる段階と、入力電源が一定電圧以上の場合、ブーストモードを終了してバイパスモードを活性化させる段階とを含むことを特徴とする。
本発明の実施形態は、電源管理装置と低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータ機能を統合型に具現して、電源を効率的に管理し，重量を減少させつつ車両内の空間活用度を高めることができる効果を有する。
本発明の実施形態による車両の電源管理装置の概念を説明するための図である。 本発明の実施形態による車両の電源管理装置に関する構成図である。 図２の電源管理装置に関する詳細構成図である。 図３の電源管理装置に関する詳細回路図である。 本発明の実施形態による車両の電源管理方法に関する流れ図である。 本発明の実施形態による車両の電源管理方法に関する流れ図である。
以下、添付の図面を参照し本発明の実施形態に対して詳しく説明する。
但し、本発明の実施形態は、例示のためのものであり、当業者であれば、添付された特許請求範囲の技術的思想と範囲を介して多様な修正、変更、代替及び付加が可能であり、このような修正変更等は、下記の特許請求範囲に属することと見做さなければならない。
各図面の構成要素に符号を付与することに当たって、同一の構成要素に対しては出来る限り同一の符号を付与していることに留意されたい。また、本発明の実施形態の説明において、関連する公知の構成又は機能に対する具体的な説明が本発明の実施形態に対する理解の妨げになると判断された場合には、その詳細な説明は省略する。
図１は、本発明の実施形態による車両の電源管理装置の概念を説明するための図である。
図１に示したとおり、本発明の実施形態は、集積制御装置（ＩＣＵ；Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に適用されてもよく、スマートジャンクションボックス（ＳＪＢ；Ｓｍａｒｔ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｏｘ）に適用されてもよい。
ここで、集積制御装置（ＩＣＵ）は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ；Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置と、ナビゲーション（ＡＶＮ；Ａｕｄｉｏ Ｖｉｄｅｏ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）端末及び後方無線制御（ＲＲＣ；Ｒｅａｒ Ｒｅｍｏｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置等を制御してよい。また、スマートジャンクションボックスは、後方のアンプ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）等を制御してよい。
本発明の実施形態は、集積制御装置（ＩＣＵ）と低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータ（ＬＤＣ；Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ－ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）機能が統合されたモジュール形態に具現されてもよい。例えば、集積制御装置（ＩＣＵ）と低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータ（ＬＤＣ）機能が統合された電源管理装置は、車両の運転席の近くに位置することが好ましい。
他の実施形態で、スマートジャンクションボックスと低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータ（ＬＤＣ）機能が統合されたモジュール形態に具現されてもよい。ここで、スマートジャンクションボックスは、車両の後尾に備えられたジャンクションボックス（Ｒ／Ｊ；Ｒｅａｒ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｂｏｘ）を示してよい。例えば、スマートジャンクションボックスと低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータ（ＬＤＣ）機能が統合された電源管理装置は、車両のトランク等に位置することができる。
このように、本発明の実施形態は、電源管理装置と低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータ（ＬＤＣ）機能を統合型に具現して電源を効率的に管理し、車両内の空間活用度を高めることができる。
本発明の実施形態は、電源管理装置が集積制御装置（ＩＣＵ）、スマートジャンクションボックスに適用されることを一例として説明した。しかし、本発明の実施形態による電源管理装置は、ゲートウェイと統合された形態の電源管理モジュールである「集積ゲートウェイ及び電源制御モジュール（ＩＧＰＭ；Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｇａｔｅｗａｙ ＆ Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｄｕｌｅ）」に適用されるか、他の種類の電源管理装置に適用されてもよい。
図２は、本発明の実施形態による車両の電源管理装置に関する構成図である。図２に示した実施形態では、電源管理装置が集積制御装置（ＩＣＵ）に適用されることを一例として説明する。
図２に示したとおり、本発明の実施形態による電源管理装置１００は、バッテリー１０から印加される電源Ｂ＿ＩＮを管理し、複数の負荷２０～２２に電源Ｂ＿ＯＵＴを供給する。ここで、電源Ｂ＿ＩＮは、常に車両に供給される電源を表す。
そして、電源管理装置１００は、イグニッションスイッチ１１からイグニッション（Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）信号ＩＧの入力を受ける。電源管理装置１００は、イグニッション信号ＩＧに対応して車両の全ての電装品に電源が供給される状態を感知できる。
例えば、イグニッション信号ＩＧは、始動と運行に必要な信号を意味し、エンジン、オートミッション、ブレーキ等の動作に関する信号である。他の実施形態によれば、イグニッション信号ＩＧは、車両運行に付随的に必要な装置の動作信号であってもよい。例えば、イグニッション信号ＩＧは、ワイパー、空調装置、サンルーフ等の動作に関する信号である。
また、電源管理装置１００は、アクセサリー電源部１２から電源信号ＡＣＣ＿ＩＮの入力を受ける。電源管理装置１００は、電源信号ＡＣＣ＿ＩＮに対応して電源を管理し、電源ＡＣＣ＿ＯＵＴを負荷２３、２４に提供する。
電源管理装置１００は、電源信号ＡＣＣ＿ＩＮに対応して運転者から要求信号があるか否かを判断できる。ここで、電源信号ＡＣＣ＿ＩＮは、車両搭乗客の便宜のために内蔵された機器の動作信号を意味する。例えば、電源信号ＡＣＣ＿ＩＮは、オーディオ、シガージャック、充電部、音声入力部、ナビゲーション端末、ディスプレイ、車両通信部、スピーカー等の機器に電源を印加するための信号に該当する。
また、電源管理装置１００は、車両エンジンの動作を制御するためのエンジン制御ユニット（ＥＣＵ；Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２５からアイドルモード信号（ＩＳＧ；Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ ＆ Ｇｏ）ＩＳＧ＿ＩＮの入力を受ける。ここで、アイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮは、アイドルモード時に活性化される信号をいう。アイドルモードは、燃費改善のために信号待機等のような停車時に空回転中のエンジンを自動に停止させ、以後車両の発進時にエンジンを再始動させるモードを表す。電源管理装置１００は、アイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮに対応してエンジン駆動によるアイドルモードの進入可否を判断できる。
複数の負荷２０～２４のうち、第１負荷２０から第３負荷２２は、電源管理装置１００から電源Ｂ＿ＯＵＴが供給される。ヒューズＦ１～Ｆ３は、電源管理装置１００と負荷２０～２２の間に連結され、車両の配線を保護できる。ここで、ヒューズＦ１は、電源管理装置１００と第１負荷２０の間に連結されてもよい。ヒューズＦ２は、電源管理装置１００と第２負荷２１の間に連結されてもよい。ヒューズＦ３は、電源管理装置１００と第３負荷２２の間に連結されてもよい。
例えば、第１負荷２０は、ナビゲーション端末を表すことができる。第２負荷２１は、キーボード、後方無線制御装置、後席ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、モニター等を表してよい。第３負荷２２は、前／後席無線充電、ヘッドアップディスプレイ装置、前／後席空調コントローラー、クラスター（Ｃｌｕｓｔｅｒ）、後方コーナーレーダー（Ｒｅａｒ ｃｏｒｎｅｒ ｒａｄａｒ）等を表すことができる。
そして、複数の負荷２０～２４のうち、第４負荷２３から第５負荷２４は、電源管理装置１００から電源ＡＣＣ＿ＯＵＴが供給される。ヒューズＦ４は、電源管理装置１００と第４、５負荷２３、２４の間に連結されることができる。
例えば、第４負荷部２３は、ナビゲーション端末、キーボード、前席無線充電装置等を表してよい。そして、第５負荷部２４は、後方無線制御装置、周辺モニタリング（ＡＶＭ；Ａｒｏｕｎｄ Ｖｉｅｗ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）装置、後方モニタリング（ＲＶＭ；Ｒｅａｒ Ｖｉｅｗ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）装置等を表してよい。
このように、本発明の実施形態は、集積制御装置（ＩＣＵ）と低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータ（ＬＤＣ）機能を統合して一つの電源管理装置１００に具現することで、既存装置に対比して各ユニットと連結されるワイヤの数量を節減できる。
図３は、図２の電源管理装置１００に関する詳細構成図である。
図３に示したとおり、電源管理装置１００は、プロセッサ１１０、スイッチング部１２０、バイパススイッチ１３０、ブースティング部１４０、制御回路１５０、パルス幅制御回路１６０、駆動部１７０、ブースト制御部１８０及びスイッチング部１９０を含む。
プロセッサ１１０は、電源Ｂ＿ＩＮ及びアイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮに対応してスイッチング部１２０と制御回路１５０の動作を制御する。ここで、プロセッサ１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロコントローラーユニット（ＭＣＵ、Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）、マイコン（Ｍｉｃｏｍ、Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、アプリケーションプロセッサ（ＡＰ、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、電子制御ユニット（ＥＣＵ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及び／又は各種演算処理及び制御信号の生成が可能な他の電子装置等を含んで構成される。
プロセッサ１１０は、ＡＤ端子を介して電源Ｂ＿ＩＮが印加される。そして、プロセッサ１１０は、データを入出力するＧＰＩＯ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ）端子を介してアイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮが入出力される。プロセッサ１１０は、ＧＰＩＯ端子を介して制御回路１５０に制御信号を出力する。
プロセッサ１１０は、アイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮが非活性化状態の場合（ＩＳＧモード未進入時）、スイッチング部１２０を制御してバイパス経路Ｐ１が形成されるように制御する。一方で、プロセッサ１１０は、アイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮが活性化状態の場合（ＩＳＧモード進入時）、ブーストモードを行う。
プロセッサ１１０は、ブーストモード時にバイパス経路Ｐ１を遮断し、ブースト経路Ｐ２が形成されるようにする。プロセッサ１１０は、入力される電源Ｂ＿ＩＮが特定電圧以上に到逹した場合、ブーストモードを終了する。
スイッチング部１２０は、プロセッサ１１０の制御に応じてバイパススイッチ１３０の動作可否を制御する。例えば、スイッチング部１２０は、バイパスモード時にアイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮが非活性化状態の場合、バイパススイッチ１３０を連結させるためのスイッチング信号を生成する。一方、スイッチング部１２０は、ブーストモード時にアイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮが活性化状態の場合、バイパススイッチ１３０を遮断させるためのスイッチング信号を生成する。
バイパススイッチ１３０は、スイッチング部１２０のスイッチング信号に応じてバイパス経路Ｐ１を選択的に制御する。例えば、バイパススイッチ１３０は、アイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮが非活性化状態の場合、スイッチング部１２０のスイッチング信号に対応してバイパス経路Ｐ１が形成されるようにする。バイパス経路Ｐ１が形成される場合、入力される電源Ｂ＿ＩＮがそのまま電源Ｂ＿ＯＵＴに供給される。一方、バイパススイッチ１３０は、アイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮが活性化状態の場合、スイッチング部１２０のスイッチング信号に対応してバイパス経路Ｐ１が遮断されるようにする。
ブースティング部１４０は、ブーストモード時にブースト制御部１８０の制御に応じて電源Ｂ＿ＩＮの電圧レベルをブースティングする。これにより、ブースティング部１４０は、電源Ｂ＿ＩＮが電圧降下された場合、電圧レベルをブースティングさせ電源Ｂ＿ＯＵＴを特定レベル以上の電圧で供給する。
制御回路１５０は、ブーストモード時にプロセッサ１１０から印加される制御信号とアイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮに対応して出力電源Ｂ＿ＯＵＴを選択的に供給する。制御回路１５０は、ブーストモード時にＰ３経路を形成しパルス幅制御回路１６０と駆動部１７０に電源を正常に供給できる。一方、制御回路１５０は、バイパスモード時にＰ３経路を遮断しパルス幅制御回路１６０と駆動部１７０に電源が供給されることを遮断できる。
制御回路１５０は、ブーストモード動作時にプロセッサ１１０でフェイルが発生する場合、フェイルセーフ（Ｆａｉｌ－Ｓａｆｅｔｙ）機能を行う。ここで、制御回路１５０は、プロセッサ１１０の制御ポートで出力信号が一定時間印加されないか、出力信号が一定時間以上持続的に出力される場合、プロセッサ１１０がフェイルされたと判断してよい。
バイパスモードとブーストモードは、互いに相補的に活性化される。言い換えれば、バイパス経路Ｐ１とブースト経路Ｐ２は、同時に活性化されることができない。このため、バイパスモードの進入時にブーストモードが終了されなければならない。
しかし、プロセッサ１１０でショート又はフェイルが発生した場合、プロセッサ１１０が未駆動してブーストモードで動作し続けるエラーが発生し得る。このような場合、過度なブースティング動作によってブースティング部１４０内部の素子が破損され得る。これにより、制御回路１５０は、プロセッサ１１０でフェイルが発生した場合、パルス幅制御回路１６０と駆動部１７０に供給される電源を遮断しブースティング部１４０の素子を保護する。
また、制御回路１５０は、車両の始動がオフされるスリープ（Ｓｌｅｅｐ）モード時にパルス幅制御回路１６０と駆動部１７０に供給される電源を遮断し暗電流を低減させることができる。例えば、制御回路１５０は、イグニッション信号ＩＧが一定時間の間非活性化状態の場合、スリープ（Ｓｌｅｅｐ）モードと判断しパルス幅制御回路１６０と駆動部１７０に供給される電源を遮断してよい。
パルス幅制御回路１６０は、制御回路１５０の制御に応じてパルス幅変調（ＰＷＭ；Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）動作を行い、駆動制御信号を生成する。パルス幅制御回路１６０は、駆動部１７０に提供される駆動制御信号のデューティーを制御し、駆動制御信号のパルスを安定的に生成してよい。
駆動部１７０は、パルス幅制御回路１６０の駆動制御信号に対応して制御回路１５０の電圧をブースト制御部１８０に提供する。ブースト制御部１８０は、駆動部１７０の出力に対応してブースティング部１４０のブースティング動作を制御する。
スイッチング部１９０は、アクセサリー電源部１２から電源信号ＡＣＣ＿ＩＮの入力を受ける。そして、スイッチング部１９０は、電源信号ＡＣＣ＿ＩＮの入力時に電源ＡＣＣ＿ＯＵＴを負荷２３、２４に提供する。スイッチング部１９０で出力される電源ＡＣＣ＿ＯＵＴは、電源Ｂ＿ＯＵＴレベルに対応して調節されてもよい。
図４は、図３の電源管理装置１００に関する詳細回路図である。
図４に示したとおり、プロセッサ１１０は、抵抗Ｒ１を介して電源Ｂ＿ＩＮ印加端と連結される。そして、抵抗Ｒ２は、抵抗Ｒ１と並列連結される。プロセッサ１１０は、ＧＰＩＯ端子を介してアイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮが印加される。そして、プロセッサ１１０は、ＧＰＩＯ端子を介して制御回路１５０に制御信号ＥＮを出力する。
プロセッサ１１０は、アイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮが非活性化状態の場合、バイパスモードと判断しバイパスイネーブル信号ＢＹＰＡＳＳ＿ＥＮを活性化させる。一方、プロセッサ１１０は、アイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮが活性化状態の場合、ブーストモードと判断し制御信号ＥＮを活性化させる。
例えば、プロセッサ１１０は、バイパスモード時にバイパス経路Ｐ１を制御するためのバイパスイネーブル信号ＢＹＰＡＳＳ＿ＥＮを活性化させスイッチング部１２０に出力する。一方、プロセッサ１１０は、ブーストモード時にブースト経路Ｐ２を制御するための制御信号ＥＮを活性化させ制御回路１５０に出力する。
スイッチング部１２０は、抵抗Ｒ３を介してプロセッサ１１０と連結される。スイッチング部１２０は、バイパスイネーブル信号ＢＹＰＡＳＳ＿ＥＮに応じて選択的にターンオン状態になる。
このようなスイッチング部１２０は、ＮＰＮタイプのバイポーラジャンクショントランジスタＴ１を含んでよい。トランジスタＴ１は、抵抗Ｒ４と接地電圧端との間に連結されベース端子が抵抗Ｒ３と連結される。
スイッチング部１２０は、バイパスモード時にターンオン状態になってバイパススイッチ１３０を連結させるためのスイッチング信号を生成する。一方、スイッチング部１２０は、ブーストモード時にターンオフ状態になってバイパススイッチ１３０を遮断させるためのスイッチング信号を生成する。
バイパススイッチ１３０は、スイッチング部１２０のスイッチング信号に応じて選択的にターンオン状態になりバイパス経路Ｐ１を制御する。バイパススイッチ１３０は、抵抗Ｒ４を介してスイッチング部１２０と連結される。
このようなバイパススイッチ１３０は、ＰＭＯＳタイプの電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＦＥＴ）Ｔ２と、ダイオードＤ１を含んでよい。ここで、トランジスタＴ１は、電源Ｂ＿ＩＮの入力端と電源Ｂ＿ＯＵＴの出力端との間に連結されゲート端子を介してスイッチング部１２０の出力が印加される。そして、ダイオードＤ１は、トランジスタＴ１と並列連結される。
バイパススイッチ１３０は、バイパスモード時にスイッチング部１２０のスイッチング信号に応じてターンオン状態になりバイパス経路Ｐ１を連結させる。バイパス経路Ｐ１が形成される場合、電源Ｂ＿ＩＮが電源Ｂ＿ＯＵＴにバイパスされる。一方、バイパススイッチ１３０は、ブーストモード時にスイッチング部１２０のスイッチング信号に応じてターンオフ状態になりバイパス経路Ｐ１を遮断する。
ブースティング部１４０は、ブーストモード時にブースト制御部１８０の制御に応じて動作し電源Ｂ＿ＩＮを一定電圧レベルまでブースティングさせる。このようなブースティング部１４０は、複数のインダクタＬ１～Ｌ３、複数のキャパシタＣ１～Ｃ３及びダイオードＤ２を含む。
ここで、複数のインダクタＬ１～Ｌ３は、電源Ｂ＿ＩＮの入力端と電源Ｂ＿ＯＵＴの出力端との間に直列連結されブースト経路Ｐ２が形成される。そして、複数のキャパシタＣ１～Ｃ３は、複数のインダクタＬ１～Ｌ３の各連結端と接地電圧端との間に連結される。複数のキャパシタＣ１～Ｃ３は、ブースト経路Ｐ２上のブースティングされた電圧を平滑する。ダイオードＤ２は、インダクタＬ２とインダクタＬ３の間に連結されブースト経路Ｐ２上に印加される電圧を整流する。
そして、制御回路１５０は、駆動制御部１５１、駆動部１５２、抵抗分配部１５３及び電源遮断部１５４を含む。
ここで、駆動制御部１５１は、ブーストモード時に制御信号ＥＮに応じて選択的に動作する。駆動制御部１５１は、抵抗Ｒ６を介して駆動部１５２と連結されてもよい。
駆動制御部１５１は、ＮＰＮタイプのバイポーラジャンクショントランジスタＴ３を含んでよい。トランジスタＴ３は、抵抗Ｒ６と接地電圧端との間に連結されベース端子を介して制御信号ＥＮが印加される。
例えば、駆動制御部１５１は、制御信号ＥＮの活性化時にターンオン状態になって、駆動部１５２を駆動させるための信号を生成する。一方、駆動制御部１５１は、制御信号ＥＮの非活性化時にターンオフ状態になって、駆動部１５２が動作しないようにする。
駆動部１５２は、駆動制御部１５１の出力に対応して選択的に駆動される。駆動部１５２の入力端子は、抵抗Ｒ７と連結されてもよい。そして、駆動部１５２は、抵抗Ｒ８を介してブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣを出力する。
このような駆動部１５２は、ＰＭＯＳタイプの電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＦＥＴ）Ｔ４を含んでよい。トランジスタＴ４は、電源Ｂ＿ＯＵＴ出力端と抵抗分配部１５３との間に連結されゲート端子が抵抗Ｒ６と連結される。
例えば、駆動部１５２は、駆動制御部１５１の出力が活性化されればターンオン状態になり、電源Ｂ＿ＯＵＴに対応するブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣを供給する。一方、駆動部１５２は、駆動制御部１５１の出力が非活性化されればターンオフ状態になる。これにより、駆動制御部１５１は、ブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣの供給を中断し暗電流を低減させることができる。
抵抗分配部１５３は、ブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣを抵抗分配し分配電圧ＢＯＯＳＴ＿ＦＢを生成する。このような抵抗分配部１５３は、抵抗Ｒ９、Ｒ１０を含む。抵抗分配部１５３は、抵抗Ｒ９、Ｒ１０の抵抗分配値に対応する分配電圧ＢＯＯＳＴ＿ＦＢを生成する。
電源遮断部１５４は、イグニッション信号ＩＧによって選択的に駆動されブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣを選択的に供給する。このような電源遮断部１５４は、抵抗Ｒ１１を介してイグニッション信号ＩＧの入力を受ける。
電源遮断部１５４は、ＮＰＮタイプのバイポーラジャンクショントランジスタＴ５を含んでよい。トランジスタＴ５は、ブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣの出力端と接地電圧端との間に連結されベース端子を介してイグニッション信号ＩＧが印加される。
例えば、電源遮断部１５４は、車両のスリープモードでイグニッション信号ＩＧの活性化時にターンオン状態になる。そうなれば、電源遮断部１５４は、ブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣを接地電圧レベルにプルダウン駆動する。これにより、電源遮断部１５４は、スリープモードでパルス幅制御回路１６０と駆動部１７０に供給される電源を遮断しフェイルセーフ機能を行うことができる。
一方、電源遮断部１５４は、イグニッション信号ＩＧの非活性化時にターンオフ状態になる。これにより、パルス幅制御回路１６０と駆動部１７０にブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣが正常に供給されることができる。
パルス幅制御回路１６０は、ブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣに応じてパルス幅変調動作を行う。パルス幅制御回路１６０は、分配電圧ＢＯＯＳＴ＿ＦＢに対応して電源Ｂ＿ＯＵＴが一定電圧（例えば、１２Ｖ）に昇圧されるまでパルス幅制御動作を行う。
駆動部１７０は、パルス幅制御回路１６０の駆動制御信号に対応してブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣをブースト制御部１８０に選択的に供給する。そして、ブースト制御部１８０は、駆動部１７０の出力に対応してブースティング部１４０のブースティング動作を制御する。
このようなブースト制御部１８０は、ＮＭＯＳタイプの電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＦＥＴ）Ｔ６を含んでよい。トランジスタＴ６は、ブースト制御部１８０と接地電圧端との間に連結されゲート端子が駆動部１７０と連結される。
例えば、ブースト制御部１８０は、駆動部１７０の出力信号に応じてターンオン状態になりブースティング部１４０が活性化されるように制御してよい。一方、ブースト制御部１８０は、駆動部１７０の出力信号に応じてターンオフ状態になりブースティング部１４０が非活性化されるように制御する。
また、補助電源制御部２００は、車両の各ユニットに補助電源ＩＧＮ２を供給する。すなわち、電源管理装置は、車両の電源を分配するかランプに常時電源を提供する。
ところが、電源管理装置にエラーが発生した場合は、ランプを駆動できない。このため、補助電源制御部２００は、プロセッサ１１０がフェイルされた場合、これを感知して補助電源ＩＧＮ２をランプに供給する。
補助電源制御部２００は、プロセッサ１１０の出力信号を感知して特定時間の間ポートで出力される信号がないか、特定時間以上出力信号が出力され続ける場合、プロセッサ１１０がフェイルモードと判断する。これにより、補助電源制御部２００は、プロセッサ１１０のフェイル時に電源遮断部１５４に補助電源ＩＧＮ２を供給し電源遮断部１５４がターンオフ状態になるよう制御することが好ましい。
補助電源制御部２００は、ウォッチドッグ（Ｗａｔｃｈｄｏｇ）タイマーのリセット動作時に補助電源ＩＧＮ２を供給してよい。ここで、ウォッチドッグは、プロセッサ１１０が誤作動して無限ルーチンに陥ることを防止するために決まった時間にタイマーをリセットすることを示す。
すなわち、補助電源制御部２００は、ウォッチドッグ回路のウォッチドッグタイマーを介してプロセッサ１１０の正常動作可否を感知する。そして、補助電源制御部２００は、プロセッサ１１０がリセットされる場合、ブーストモードを強制終了させるために補助電源ＩＧＮ２を制御回路１５０に提供する。
また、補助電源制御部２００は、警告表示部２１０に補助電源ＩＧＮ２を供給しプロセッサ１１０のフェイルを知らせる警告信号を表示してよい。例えば、プロセッサ１１０のフェイル時に警告表示部２１０に『ＩＳＧモード進入が不可能です。（近くの整備所に行って下さい）』という文句を表示し、運転者がプロセッサ１１０がフェイルされたことを認知できるようにする。ここで、警告表示部２１０は、エラー情報を車両のディスプレイ装置を介して運転者に表示するクラスター（Ｃｌｕｓｔｅｒ）を含むことができる。実施形態により、警告表示部２１０は、補助電源制御部２００とＣＡＮ通信を介して警告信号を表示してもよい。
図５は、図２の電源管理装置１００に関する正常動作を説明するための流れ図である。
図５の流れ図に示したとおり、プロセッサ１１０は、アイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮが非活性化状態の場合、バイパスイネーブル信号ＢＹＰＡＳＳ＿ＥＮを活性化させる（段階Ｓ１）。そうすれば、バイパスモードに進入しスイッチング部１２０とバイパススイッチ１３０がターンオン状態になる。これにより、バイパス経路Ｐ１に応じて電源Ｂ＿ＩＮがバイパスされそれぞれの負荷２０～２４に電源Ｂ＿ＯＵＴが供給される（段階Ｓ２）。
次に、プロセッサ１１０は、アイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮが活性化状態に入力されるかを判断する。そして、プロセッサ１１０は、入力される電源Ｂ＿ＩＮが一定電圧（例えば、１２Ｖ）未満なのかを（電圧降下状態なのかを）判断する（段階Ｓ３）。
もし、アイドルモード信号ＩＳＧ＿ＩＮが活性化状態で、電源Ｂ＿ＩＮが一定電圧（例えば、１２Ｖ）未満の場合、プロセッサ１１０は、バイパスイネーブル信号ＢＹＰＡＳＳ＿ＥＮを非活性化させバイパスモードを終了する（段階Ｓ４）。
次いで、プロセッサ１１０は、イネーブル信号ＥＮを活性化させブーストモードに進入する（段階Ｓ５）。制御回路１５０は、イネーブル信号ＥＮに対応してブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣと分配電圧ＢＯＯＳＴ＿ＦＢを生成する（段階Ｓ６）。
次に、パルス幅制御回路１６０は、ブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣと分配電圧ＢＯＯＳＴ＿ＦＢによってパルス幅変調動作を行う。そして、ブースティング部１４０は、ブーストモード時に駆動部１７０とブースト制御部１８０によってブースティング動作を行う（段階Ｓ７）。
パルス幅制御回路１６０は、電源Ｂ＿ＩＮが一定電圧（例えば、１２Ｖ）に昇圧されるまでパルス幅制御動作を行う。パルス幅制御回路１６０と駆動部１７０に応じてブースティング部１４０が動作すれば、電源Ｂ＿ＩＮがブースティングされブースティングされた電源Ｂ＿ＯＵＴが出力される。
次いで、プロセッサ１１０は、電源Ｂ＿ＩＮのレベルが一定電圧（例えば、１２Ｖ）以上か否かを判断する（段階Ｓ８）。もし、電源Ｂ＿ＩＮのレベルが一定電圧以上ではない場合、一定時間（例えば、１秒）が経過したか否かを判断する（段階Ｓ９）。
段階Ｓ９において一定時間が経過しない場合、段階Ｓ５に再び進入しブーストモード活性化段階を維持する。一方、段階Ｓ８において電源Ｂ＿ＩＮが一定電圧以上であるか、または，段階Ｓ９において電源Ｂ＿ＩＮが一定電圧未満であるが一定時間が経過した場合、ブーストモードを終了する（段階Ｓ１０）。
プロセッサ１１０は、電源Ｂ＿ＩＮが一定電圧以上の場合、イネーブル信号ＥＮを非活性化させる。これにより、制御回路１５０の動作が終了されブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣと分配電圧ＢＯＯＳＴ＿ＦＢがパルス幅制御回路１６０と駆動部１７０にこれ以上供給されなくなる。以後、再びバイパスモードに進入しそれぞれの負荷２０～２４に電源Ｂ＿ＯＵＴが供給される（段階Ｓ１１）。
図６は、図２の電源管理装置１００に関する非正常動作を説明するための流れ図である。図６の実施形態において、段階Ｓ２０から段階Ｓ２６までは、図５の段階Ｓ１～Ｓ７と同一であるため重複の説明は省略する。
図６の流れ図に示したとおり、補助電源制御部２００は、プロセッサ１１０がフェイルモード状態か否かを判断する（段階Ｓ２７）。もし、プロセッサ１１０がフェイルモードではない場合、プロセッサ１１０は、電源Ｂ＿ＩＮが一定電圧（例えば、１２Ｖ）以上か否かを判断する（段階Ｓ２８）。プロセッサ１１０は、電源Ｂ＿ＩＮが一定電圧以上ではない場合、一定時間が経過したか否かを判断する（段階Ｓ２９）。
段階Ｓ２９において一定時間が経過しない場合、段階Ｓ２４に再び進入しブーストモード活性化段階を維持する。一方、段階Ｓ２８において電源Ｂ＿ＩＮが一定電圧以上であり、段階Ｓ２９において電源Ｂ＿ＩＮが一定電圧未満であるが一定時間が経過した場合、ブーストモードを終了する（段階Ｓ３０）。以後、再びバイパスモードに進入しそれぞれの負荷２０～２４に電源Ｂ＿ＯＵＴが再び供給される（段階Ｓ３１）。
段階Ｓ２７においてブーストモード時にプロセッサ１１０でペイルが発生した場合、イネーブル信号ＥＮが一定時間以上連続して活性化状態を維持してよい。このような場合、ブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣと分配電圧ＢＯＯＳＴ＿ＦＢがパルス幅制御回路１６０と駆動部１７０に連続して供給され、ブースティング部１４０の素子が破損されることがある。
これにより、段階Ｓ２７においてプロセッサ１１０がフェイルモードの場合、補助電源制御部２００は、補助電源ＩＧＮ２を活性化させる。その結果、電源遮断部１５４が動作するようになり制御回路１５０の動作が終了する。そうすれば、ブースト電圧ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣと分配電圧ＢＯＯＳＴ＿ＦＢがパルス幅制御回路１６０と駆動部１７０にこれ以上供給されなくなる（段階Ｓ３２）。また、補助電源制御部２００は、警告表示部２１０に補助電源ＩＧＮ２を供給しプロセッサ１１０のフィエルを知らせる警告信号を表示する（段階Ｓ３３）。
本発明が属する技術分野の当業者は、本発明がその技術的思想や必須的特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施され得るため、上記した実施形態は全ての面において例示的なものであり、限定的ではないものとして理解しなければならない。本発明の範囲は、詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって決定されるものであり、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその等価概念から導出される全ての変更又は変形された形態は、本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならない。
１０：バッテリー
１１：イグニッションスイッチ
１２：アクセサリー電源部
２０：第１負荷
２１：第２負荷
２２：第３負荷
２３：第４負荷
２４：第５負荷
２５：エンジン制御ユニット（ＥＣＵ；Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）
１００：電源管理装置
１１０：プロセッサ
１２０：スイッチング部
１３０：バイパススイッチ
１４０：ブースティング部
１５０：制御回路
１５１：駆動制御部
１５２：駆動部
１５３：抵抗分配部
１５４：電源遮断部
１６０：パルス幅制御回路
１７０：駆動部
１８０：ブースト制御部
１９０：スイッチング部
２００：補助電源制御部
２１０：警告表示部
ＡＣＣ＿ＩＮ：電源信号
ＡＣＣ＿ＯＵＴ：（出力）電源（信号）
ＡＶＮ：ナビゲーション（Ａｕｄｉｏ Ｖｉｄｅｏ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）
Ｂ＿ＩＮ：（入力）電源
Ｂ＿ＯＵＴ：（出力）電源
ＢＯＯＳＴ＿ＦＢ：分配電圧
ＢＯＯＳＴ＿ＶＣＣ：ブースト電圧
Ｃ１～Ｃ３：キャパシタ
Ｄ１，Ｄ２：ダイオード
ＥＮ：イネーブル信号、制御信号
Ｆ１～Ｆ４：ヒューズ
ＨＵＤ：ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）
ＩＣＵ：集積制御装置（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）
ＩＧ：イグニッション（Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）信号
ＩＧＮ２：補助電源
ＩＧＰＭ：電源制御モジュール（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｇａｔｅｗａｙ ＆ Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｄｕｌｅ）
ＩＳＧ＿ＩＮ：アイドルモード信号（Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ ＆ Ｇｏ）
Ｌ１～Ｌ３：インダクタ
ＬＤＣ：低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータ（Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ－ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）
Ｐ１：バイパス経路
Ｐ２：ブースト経路
Ｐ３：Ｐ３経路
Ｒ１～Ｒ１１：抵抗
Ｒ／Ｊ：ジャンクションボックス
ＲＲＣ：後方無線制御（Ｒｅａｒ Ｒｅｍｏｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）
ＳＪＢ：スマートジャンクションボックス（Ｓｍａｒｔ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｏｘ）
Ｔ１～Ｔ６：トランジスタ

Claims (18)

  1. 集積制御装置と低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータ機能を統合した電源管理装置であって、
    アイドルモード信号に対応して入力電源をバイパスさせるバイパス経路を制御するか、または前記入力電源をブースティングするブースティング経路を制御するプロセッサと、
    駆動信号に応じて前記入力電源をブースティングし出力電源を生成するブースティング部と、
    前記プロセッサの出力に対応してブーストモード時に前記ブースティング部を動作させるための電源を選択的に供給する制御回路と、
    前記制御回路の出力に対応して前記駆動信号のデューティーを制御するパルス幅制御回路と、を含み、
    前記制御回路は、
    前記プロセッサから印加される制御信号に対応して選択的に動作する駆動制御部と、
    前記駆動制御部の出力に応じて駆動され出力電圧に対応するブースト電圧を選択的に供給する駆動部と、
    前記ブースト電圧を抵抗分配し分配電圧を生成する抵抗分配部と、
    前記制御回路のフェイルモードに対応して、前記ブースト電圧の供給可否を選択的に制御する電源遮断部と、を含むことを特徴とする車両の電源管理装置。
  2. 前記プロセッサ、前記ブースティング部、前記制御回路及び前記パルス幅制御回路は、統合されたモジュール形態に具現されることを特徴とする請求項１に記載の車両の電源管理装置。
  3. 前記入力電源と前記出力電源を選択的に連結するバイパススイッチと、
    前記プロセッサの制御に応じて前記バイパススイッチの連結を選択的に制御するスイッチング部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の電源管理装置。
  4. 前記パルス幅制御回路と前記パルス幅制御回路の出力に応じて前記駆動信号を生成する前記駆動部と、
    前記駆動部の出力に対応して前記ブースティング部の動作を選択的に制御するブースト制御部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の電源管理装置。
  5. 前記バイパス経路と前記ブースティング経路は、互いに相補的に動作することを特徴とする請求項１に記載の車両の電源管理装置。
  6. 前記プロセッサは、
    前記アイドルモード信号の非活性化時に前記バイパス経路を形成するためのバイパスイネーブル信号を活性化させ、前記アイドルモード信号の活性化時に前記ブースティング経路を形成するための制御信号を活性化させることを特徴とする請求項１に記載の車両の電源管理装置。
  7. 前記プロセッサは、
    前記アイドルモード信号が活性化され前記入力電源が一定電圧未満の場合、前記バイパス経路を遮断し前記ブーストモードに進入することを特徴とする請求項６に記載の車両の電源管理装置。
  8. 前記プロセッサは、
    前記ブーストモード時に前記入力電源が一定電圧以上の場合、前記制御信号を非活性化させ前記ブースティング経路を遮断することを特徴とする請求項６に記載の車両の電源管理装置。
  9. 前記プロセッサは、
    前記入力電源が一定電圧以下の状態が一定時間以上経過した場合、前記ブースティング経路を遮断し前記バイパス経路を形成することを特徴とする請求項６に記載の車両の電源管理装置。
  10. 前記ブースティング部は、
    前記入力電源の印加端と前記出力電源の出力端との間に直列連結された複数のインダクタと、
    前記複数のインダクタの各連結端と接地電圧端との間に連結された複数のキャパシタと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の電源管理装置。
  11. 電源遮断部は、
    車両のスリープモードでイグニッション信号によってターンオン状態になり、前記パルス幅制御回路に供給される前記ブースト電圧を遮断することを特徴とする請求項１に記載の車両の電源管理装置。
  12. 前記制御回路のフェイル有無を感知して、前記電源遮断部をターンオンさせるための補助電源を生成する補助電源制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の電源管理装置。
  13. 前記補助電源に応じて前記制御回路のフェイル有無を表示する警告表示部をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の車両の電源管理装置。
  14. 集積制御装置と低電圧ＤＣ－ＤＣコンバータ機能を統合した電源管理装置による電源管理方法であって、
    バイパスモード時に入力電源に対応して車両の負荷に出力電源を供給する段階と、
    アイドルモード信号の活性化時に前記入力電源が一定電圧未満の場合、前記バイパスモードを終了してブーストモードを活性化させる段階と、
    前記入力電源が一定電圧以上の場合、前記ブーストモードを終了して前記バイパスモードを活性化させる段階と、を含み、
    プロセッサの出力に対応して前記ブーストモード時に前記出力電源を選択的に供給する制御回路は、駆動制御部、駆動部、抵抗分配部及び電源遮断部を含み、
    前記駆動制御部は、前記プロセッサから印加される制御信号に対応して選択的に動作し、
    前記駆動部は、前記駆動制御部の出力に応じて駆動され出力電圧に対応するブースト電圧を選択的に供給し、
    前記抵抗分配部は、前記ブースト電圧を抵抗分配し分配電圧を生成し、
    前記電源遮断部は、前記制御回路のフェイルモードに対応して、前記ブースト電圧の供給可否を選択的に制御することを特徴とする車両の電源管理方法。
  15. 前記入力電源が一定電圧以下の状態が一定時間経過した場合、前記ブーストモードを終了させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の車両の電源管理方法。
  16. 前記ブーストモード時に前記プロセッサのフェイルが感知される場合、ブースト電源の供給を遮断させ前記バイパスモードに進入する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の車両の電源管理方法。
  17. 前記プロセッサのフェイルを警告表示部に表示する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の車両の電源管理方法。
  18. 前記ブーストモード時にパルス幅変調動作によって駆動信号のデューティーを制御し、前記駆動信号に対応して前記入力電源をブースティングさせる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の車両の電源管理方法。
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