JPH0772185A

JPH0772185A - 電源電圧監視回路

Info

Publication number: JPH0772185A
Application number: JP21894393A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Ueda; 司上田; Yoshihiko Yokoyama; 義彦横山
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1993-09-02
Filing date: 1993-09-02
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】【目的】入力側から入力された電源電圧を一定時間ご
とにマイコン等に取り込んで、その電圧値を識別する電
源電圧監視回路に関し、瞬時停電を見逃さず、電圧低下
を速やかに検知して停電プログラムを確実に実行できる
電源電圧監視回路を提供することを目的とする。【構成】入力側１０と演算手段１１の間に直列に接続
された抵抗体１２と、抵抗体１２と並列に接続され、入
力側１０に向かう電流を通じて、演算手段１１に向かう
電流を遮断する整流手段１３と、演算手段１１の入力側
と電源電圧の接地側の間に設けたコンデンサ１４と、を
有し、入力側１０の瞬時停電が演算手段１１の入力電圧
を識別レベル以下にする時間を一定時間以上に引き延ば
し得る抵抗体１２とコンデンサ１４の組合せを採用した
構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力側から入力された
電源電圧を一定時間ごとにサンプリングしてマイコン等
に取り込み、その電圧値を識別する電源電圧監視回路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、工作機械、ロボット、船舶、自動
車等には、小型演算装置を中心として構築された種々の
電子制御システムが組み込まれている。また、車載用の
オーディオ装置、ナビゲーション装置、無線器等にも、
マイコンを中心として構築された電子制御システムが組
み込まれている。これらの電子制御システムでは、小型
演算装置やマイコンを時分割的に利用して電源電圧の監
視プログラムを実行する場合がある。

【０００３】このとき、小型演算装置やマイコンは、一
定時間ごとに電源電圧監視回路の機能を実現し、瞬時停
電等の電源異常が発生すると、例えば、通常の処理プロ
グラムを中断して停電プログラムを開始させる。

【０００４】例えば、自動車に搭載される小型演算装置
は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit ）と呼ばれ、車
体各部に配置したセンサの出力状態に応じて種々の制御
プログラムを進行させ、クルーズコントロール、燃料噴
射制御、点火時期制御等の各種自動制御を実行する。Ｅ
ＣＵは、イグニッションスイッチでＯＮ−ＯＦＦされな
いバックアップ電源系から電力供給される。

【０００５】ＥＣＵは、通常の制御プログラムを進行さ
せる合間に、バックアップ電源系の電源電圧の診断プロ
グラムを実行する。ＥＣＵは、バッテリーから直接に供
給される電源電圧を一定時間ごとに取り込み、アナログ
電圧をデジタルデータに変換して入力させ、電圧値が所
定の水準を満たすか否かを識別する。

【０００６】そして、電圧値が所定の水準を満たしてい
れば、そのまま通常の制御プログラムを進行させるが、
所定の水準を満たしていなければ、特別な停電プログラ
ムを開始させる。

【０００７】図４は、従来の電源監視回路の説明図であ
る。ここでは、車載用のカーステレオの制御回路が示さ
れる。マイコンを時分割的に利用して、バッテリー電圧
の診断プログラムが実行される。

【０００８】図４において、バッテリー４６から供給さ
れる１２Ｖ前後の直流電圧は、レギュレータ４２を通じ
て５Ｖ定電圧に変換されてマイコン４１に供給される。
端子Ａ、Ｂ、Ｇより右側がカーステレオ回路を構成し、
バッテリー電圧の診断に関する部分のみが図示される。

【０００９】カーステレオは、イグニッションスイッチ
４７でＯＮ−ＯＦＦされるアクセサリー電源系から電力
供給を受けるが、イグニッションスイッチ４７のＯＮ−
ＯＦＦと無関係なバックアップ電源からも電力供給を受
ける。バックアップ電源は、制御用のマイコンの作動状
態を維持し、チャンネルプリセットやシーケンス状態等
の記憶を保持するために使用される。

【００１０】バッテリー４６の直流電圧は、イグニッシ
ョンスイッチ４７を介して、アクセサリー電源系とイグ
ニッション電源系に供給される。アクセサリー電源は、
車載されたオーディオ装置や電気機器の電源となり、イ
グニッション電源は、エンジン始動時にセルモータを駆
動する。

【００１１】バッテリー４６の電源電圧は、抵抗器４
３、４４で構成される分圧器で分圧され、抵抗器４５を
通じて、マイコン４１のＡ／Ｄポートに供給される。マ
イコン４１は、他の制御プログラムの合間にバッテリー
電圧の監視プログラムを実行する。

【００１２】マイコン４１は、一定時間（例えば１００
msec）ごとに、マイコン４１の複数のＡ／Ｄポートから
電源電圧の入力ポートを選択し、アナログ電圧をサンプ
リングしてデジタルデータに変換する。そして、バッテ
リー電圧のデジタルデータを演算部に入力して、所定の
電圧を満たすか否かを識別する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】図４の電源電圧監視回
路は、一定時間ごとにバッテリー電圧を識別し、２回の
識別の間の一定時間についてはバッテリー電圧を識別し
ない。従って、一定時間の間に発生した瞬間停電を見逃
す可能性がある。

【００１４】また、音楽テープやＣＤを自動挿入／排出
中、また、通常ＰＬＡＹ中に、バッテリーが弱る等して
バッテリー電圧が低下すると、この際、バッテリー電圧
の低下が機械系の誤動作を発生する前に、マイコンで速
やかに電圧低下を検知して、通常プログラムを中断し
て、安全プログラムへと移行させる必要がある。すなわ
ち、自動挿入／排出を中断して、完全挿入の状態に移行
させ、この状態でシステムリセットをかけて、カーステ
レオを電源ＯＦＦの状態にする。

【００１５】しかし、図４の電源電圧監視回路では、抵
抗器４５がＡ／Ｄポートの入力電圧の低下を遅らせ、そ
の分、電圧低下の検知が遅れる可能性がある。そして、
電圧低下の検知が遅れると、バッテリー電圧が下がり過
ぎて、モータから必要な駆動力を得られなくなり、機構
を動かして完全挿入の状態に復帰させることができなく
なる。

【００１６】さらに、マイコンに供給されるバックアッ
プ電圧が低下したまま復帰しない場合、マイコンやＲＡ
Ｍに記憶された内容をできるだけ長い時間保持して、バ
ックアップ電圧が復帰した場合に、元通りのプリセット
チャンネルや、選曲プログラムをそのまま利用できるこ
とが望ましい。また、停電前のシーケンス状態の続きか
ら直ちに機能できることが望ましい。

【００１７】このためには、電圧低下をできるだけ早く
検知して、カーステレオを電源ＯＦＦの状態に移行させ
るとともに、マイコン４１自体でも、積極的な低消費電
力モードに移行して、記憶保持動作等を続ける必要があ
る。

【００１８】この点において、図４の電源電圧監視回路
は、抵抗器４５を通じた放電時間だけ、電圧低下の検知
が遅れるという問題がある。

【００１９】そして、バッテリー４６の電圧低下に伴っ
て、マイコン４１のＡ／Ｄポートの電荷は、抵抗器４５
から抵抗器４３、４４を通じて放電されるから、放電時
間を短くして電圧低下の検知を速やかにするためには、
抵抗器４３、４４を数ｋΩレベルのかなり低い値に設定
する必要がある。

【００２０】しかし、抵抗器４３、４４を低い抵抗値に
設定すると、抵抗器４３、４４の分圧器を流れる電流が
かなり大きくなり、カーステレオ以外の多数の機器でも
同様な分圧器による電圧監視を行っている場合、エンジ
ン停止時の暗電流が大きくなってバッテリー４６の負担
が大きいという問題があった。

【００２１】本発明は、瞬時停電を見逃さず、電圧低下
を速やかに検知して停電プログラムを確実に実行できる
電源電圧監視回路を提供することを目的としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本的な
構成の説明図である。図中、(a) は回路構成、(b) は動
作を示す。図１(a) において、請求項１の電源電圧監視
回路は、入力側１０から入力された電源電圧を一定時間
ごとに取り込んで、その電圧値を識別する演算手段１
１、を有する電源電圧監視回路において、前記入力側１
０と前記演算手段１１の間に直列に接続された抵抗体１
２と、前記抵抗体１２と並列に接続され、前記入力側に
向かう電流を通じて、前記演算手段１１に向かう電流を
遮断する整流手段１３と、前記演算手段１１の入力側と
前記電源電圧の接地側の間に設けたコンデンサ１４と、
を有し、前記入力側１０の瞬時停電が前記演算手段１１
の入力電圧を前記識別のレベル以下にする時間を前記一
定時間以上に引き延ばし得る前記抵抗体１２とコンデン
サ１４の組合せ、を採用したものである。

【００２３】請求項２の電源電圧監視回路は、請求項１
の電源電圧監視回路において、電源出力と接地側の間に
直列に配置されて、電源電圧を分圧して前記入力側に入
力する抵抗手段と、前記抵抗手段と前記接地側の間に直
列配置されて、前記抵抗手段を通じて前記接地側に流れ
る電流を遮断可能な遮断手段と、前記演算手段の入力側
と前記電源電圧の接地側の間に配置されて、前記演算手
段の入力側の電圧上昇を制限する電圧制限手段と、を付
加したものである。

【００２４】

【作用】図１(a) において、請求項１の電源電圧監視回
路では、演算手段１１の入力の電圧が入力側１０よりも
低い場合、入力側１０の電圧が抵抗体１２を通じてコン
デンサ１４に流れ込み、演算手段１１が電圧を識別する
繰り返しの間隔よりも長い時間をかけてゆっくりと入力
側１０の電圧にまで充電する。

【００２５】しかし、演算手段１１の入力の電圧が入力
側１０よりも高い場合、コンデンサ１４の電荷は、整流
手段１３を通じて瞬時に入力側に流出し、演算手段１１
の入力の電圧を速やかに低下させる。

【００２６】図１(b) において、図１(a) の入力側１０
の電圧が、演算手段１１が電圧を識別する繰り返しの間
隔よりも短い時間ｔ１だけ停電した場合、演算手段１１
の入力電圧は、整流手段１３を通じた放電によって、直
ちに低下する。しかし、時間ｔ１の後に入力側１０の電
圧が元通りに復帰しても、抵抗体１２を通じたコンデン
サ１４の充電によって、入力側１０の電圧が異常検知レ
ベルに満たない時間は演算手段１１が電圧を識別する繰
り返しの間隔よりも長い時間ｔ２に引き延ばされる。

【００２７】演算手段１１は、例えば、ＡＤコンバータ
とマイコンの組合せ、または、Ａ／Ｄコンバータ内蔵型
のマイコンで構成できる。また、図１(a) は正の電圧を
検知する場合であるが、負の電圧を検知する場合、整流
手段１３の極性は逆に設定される。

【００２８】請求項２の電源電圧監視回路では、分圧器
を構成する抵抗手段を流れる電流を遮断手段で遮断して
も、電圧制限手段が演算手段の入力側の電圧上昇を、演
算手段の入力側が許容できる範囲内に抑制する。

【００２９】電圧制限手段は、例えば、ツェナーダイオ
ードで構成され、抵抗体を通じて演算手段の入力側に流
れ込む電流を接地側にバイパスする。遮断手段は、例え
ば、リレー接点で構成され、電圧の監視が必要な期間に
ついてのみ、抵抗手段による分圧を機能させる。

【００３０】

【実施例】図２は実施例の電源監視回路の説明図、図３
は節電プログラムの説明図である。図中、(a) は回路構
成、(b) は動作を示す。ここでは、車載用のカーステレ
オのバッテリー電圧の診断に関する部分のみが図示さ
れ、図４の従来例と同様に、マイコンを時分割的に利用
してバッテリー電圧の診断プログラムを実行する。しか
し、アクセサリー電源系がＯＮされている場合にのみ、
分圧されたバッテリー電圧が監視される。

【００３１】図２において、バッテリー２６から供給さ
れる１２Ｖ前後の直流電圧は、レギュレータ２２を通じ
て５Ｖ定電圧に変換されてマイコン２１に供給される。
この電力供給系統は、イグニッションスイッチ２７のＯ
Ｎ−ＯＦＦ操作とは無関係なバックアップ電源を構成し
ており、イグニッションスイッチ２７からキーが抜かれ
た状態でも、マイコン２１および図示しない周辺回路を
作動させて、プリセットチャンネル周波数、選曲、前回
電源をＯＦＦした際の最終のシーケンス状態等を記憶保
持する。

【００３２】カーステレオの本体回路やモータ機構は、
イグニッションスイッチ２７でＯＮ−ＯＦＦされるアク
セサリー電源系から電力供給を受ける。従って、カース
テレオを動作させて楽しむためには、イグニッションス
イッチ２７をアクセサリーＯＮした後に、カーステレオ
本体の電源スイッチをＯＮする必要がある。

【００３３】バッテリー２６の直流電圧は、イグニッシ
ョンスイッチ２７を介して、アクセサリー電源系とイグ
ニッション電源系に供給される。アクセサリー電源は、
車載されたオーディオ装置や電気機器の電源となり、イ
グニッション電源は、エンジン始動時にセルモータを駆
動する。

【００３４】コンデンサ２５Ｃの充電電圧よりもバッテ
リー２６の電源電圧が高い場合、バッテリー２６の電源
電圧は、抵抗器２３、２４で構成される分圧器で分圧さ
れた後に抵抗器２５Ａを通じてコンデンサ２５Ｃを充電
し、マイコン２１のＡ／Ｄポートに供給される。

【００３５】一方、コンデンサ２５Ｃの充電電圧よりも
バッテリー２６の電源電圧が低い場合には、ダイオード
２５Ｂから抵抗器２３、２４を通じてコンデンサ２５Ｃ
の電荷が一気に放電される。

【００３６】ここで、抵抗器２３、２４は、マイコン２
１のＡ／Ｄポートの許容入力の上限をバッテリー電圧の
１５Ｖに対応させ、マイコン２１のＡ／Ｄポートの許容
入力の下限をバッテリー電圧の０Ｖに対応させた比率に
定められ、数ｋ〜数１０ｋΩのレベルに選択される。一
方、抵抗器２５Ａは、数ＭΩのレベルに選択され、コン
デンサ２５Ｃの容量をあまり大きくすることなく、コン
デンサ２５Ｃの充電時間を引延している。

【００３７】マイコン２１は、アナログ電圧を入力する
複数のＡ／Ｄポートとデジタルデータを入力する複数の
Ｉ／Ｏポートを備え、制御プログラムの定めるシーケン
スに従って、入力を選択して演算処理を行い、必要な出
力を形成する。

【００３８】マイコン２１は、他の制御プログラムの合
間にバッテリー電圧の監視プログラムを実行する。マイ
コン４１は、１０msecごとに、複数のＡ／Ｄポートから
電源電圧（分圧された）の入力ポートを選択し、アナロ
グ電圧をサンプリングしてデジタルデータに変換する。
そして、バッテリー電圧のデジタルデータを基準データ
に比較して、サンプリング時点でのバッテリー電圧がカ
ーステレオの動作保証電圧（８Ｖ）以上か以下かを識別
する。

【００３９】そして、バッテリー電圧を８Ｖ以上と識別
した場合には、そのまま通常の制御プログラムを継続
し、運転者は、なんら支障無く、カーステレオをそのま
ま楽しむことができる。しかし、バッテリー電圧を８Ｖ
以下と識別した場合には、通常の制御プログラムを中断
して、停電プログラムを実行させる。

【００４０】すなわち、音楽テープやＣＤの挿入／排出
等で機構が動いている場合には、直ちにすべての機構を
原点復帰させた後に、カーステレオ全体を電源ＯＦＦの
状態に移行させる。そして、マイコン２１や図示しない
周辺回路についても必要な記憶保持操作を実施した後に
節電状態に移行させ、マイコン２１のクロック発振器も
停止させて、コンデンサ２９に蓄積された電荷を細々と
消費して、記憶保持だけを継続させる。

【００４１】図２(b) において、実施例の電源電圧監視
回路では、バッテリー２６の出力電圧は、抵抗器２３、
２４で分圧されて、マイコン２１のＡ／Ｄポートに入力
される。従って、バッテリー出力電圧Ｖ₀、抵抗器２３
の抵抗値Ｒ₁、抵抗器２４の抵抗値Ｒ₂を用いて、マイ
コン２１のＡ／Ｄポートに入力される監視入力電圧Ｖ ₁
は、（Ｖ₀×Ｒ₂）／（Ｒ₁＋Ｒ₂）である。そして、
カーステレオの動作保証電圧８Ｖに対応させて、マイコ
ン２１における監視入力電圧Ｖ₁の異常検知レベルは、
（８×Ｒ₂）／（Ｒ₁＋Ｒ₂）に定めてある。

【００４２】そして、バッテリー出力電圧Ｖ₀が低下し
た場合には、ダイオード２５Ｂを通じた放電によって、
監視入力電圧Ｖ₁が速やかに追従する一方、停電状態か
らバッテリー出力電圧Ｖ₀が復帰した場合には、抵抗器
２５Ａを通じたコンデンサ２５Ｃの充電が監視入力電圧
Ｖ₁の上昇を引き延ばす。

【００４３】これにより、バッテリー出力電圧Ｖ₀が低
下した場合には、カーステレオ全体を速やかに停電に対
応させることができる一方、マイコン２１でアナログ電
圧がサンプリングされる間隔よりも短い時間ｔ３だけバ
ッテリー出力電圧Ｖ₀が低下して復帰した場合でも、監
視入力電圧Ｖ₁が異常検知レベルを割り込む時間をマイ
コン２１でアナログ電圧がサンプリングされる間隔より
も長い時間ｔ４にまで引き延ばして、時間ｔ３のバッテ
リー出力電圧Ｖ₀の低下を検出し損なうことがない。

【００４４】ところで、実施例の電源電圧監視回路で
は、イグニッションスイッチ２７がアクセサリーＯＮの
状態にあるときだけ、トランジスタ２８ＡをＯＮさせ、
抵抗器２３、２４によるバッテリー電圧の分圧を機能さ
せている。しかし、トランジスタ２８ＡをＯＦＦする
と、抵抗器２３から抵抗器２５Ａを通じて流れ込む電流
がコンデンサ２５Ｃの充電電圧をバッテリー電圧にまで
高め、マイコン２１のＡ／Ｄポートの許容電圧の上限を
越えて、Ａ／Ｄポートを破壊する可能性がある。

【００４５】そこで、ツエナーダイオード２８Ｂを設け
て、抵抗器２５Ａを通じて流れ込む電流を接地側にバイ
パスさせ、マイコン２１のＡ／Ｄポートの許容電圧の上
限を越えないようにしている。

【００４６】図３において、当初１２Ｖを維持していた
バッテリー電圧が時刻ｔ５で電圧低下を引き起こし、時
刻ｔ６でカーステレオの動作保証電圧８Ｖを割り込み、
そのまま低下を続けて時刻ｔ７で０Ｖになった。例え
ば、カーステレオの電源コネクタが外された場合であ
る。

【００４７】このとき、図２(a) のレギュレータ２２
は、バッテリー電圧が５Ｖ近傍に低下するまで、５Ｖを
出力し続けることができる。また、バッテリー電圧が５
Ｖを割り込んで出力電圧が低下を始めても、マイコン２
１の電源電圧が２〜３Ｖに低下するまでは、マイコン２
１は正常に機能し続けることができる。さらに、マイコ
ン２１の電源に接続したコンデンサ２９は、蓄積された
電荷を放電して、マイコン２１の機能の継続を延長す
る。

【００４８】従って、時刻ｔ６よりやや遅れて電源電圧
の異常がマイコン２１に検知された場合でも、マイコン
２１の正常な機能を保持して停電プログラムを完遂させ
ることができる。すなわち、カーステレオのモーター機
構や主な電気回路をＯＦＦ状態に移行させた後に、マイ
コン２１および図示しない周辺回路を節電状態に移行さ
せる。

【００４９】マイコン２１は、内蔵された発振器を停止
させれば、消費電力を１桁余り低下できる。従って、マ
イコン２１の通常の機能状態を停止し、内蔵された発振
器を停止して記憶保持動作のみに電力消費を割り当てる
ことにより、長時間の記憶保持が可能であり、次にバッ
テリー電源を復帰させた際にも、元通りのプリセットチ
ャンネル周波数、選曲プログラム、演奏順序等を利用で
きる。

【００５０】本実施例では、カーステレオの電源電圧監
視回路について説明したが、本実施例の電源監視回路
は、その他の車載用電子機器や、バックアップ電源系を
採用した工作機械等にも応用できる。

【００５１】

【発明の効果】請求項１の電源電圧監視回路によれば、
一定時間ごとにバッテリー電圧を識別し、２回の識別の
間の一定時間についてはバッテリー電圧を識別しないに
もかかわらず、２回の識別の間の短い停電（瞬時停電）
を検出し損なうことがない。従って、停電検出の信頼性
が向上し、確実に停電プログラムを開始させて、停電に
よる電子制御システムの誤動作を未然に防止できる。

【００５２】また、演算手段に接続される抵抗をかなり
大きく設定しても、整流手段を通じた速やかな放電が得
られるから、電源電圧の低下に追従して、演算手段の入
力電圧が速やかに低下し、演算手段の検知遅れが発生し
ない。従って、通常プログラムから停電プログラムへの
速やかな移行が可能である。

【００５３】例えば、カーステレオに音楽テープやＣＤ
を自動挿入／排出中や通常ＰＬＡＹ中にバッテリー電圧
が低下した場合、バッテリー電圧の低下が機械系の誤動
作を発生する前に、カーステレオに搭載されたマイコン
で速やかに電圧低下を検知して、通常プログラムを中断
させ、安全プログラムへと移行できる。

【００５４】すなわち、自動挿入／排出を中断して、完
全挿入の状態に移行させ、この状態でシステムリセット
をかけて、カーステレオを電源ＯＦＦの状態にした後、
カーステレオのマイコン自体でも、積極的な節電プログ
ラムを実施して、停電時の記憶状態の保持に努める。

【００５５】請求項２の電源電圧監視回路によれば、請
求項１の電源電圧監視回路で演算手段の検知遅れをさら
に短くしようとする場合、すなわち、入力側に接続され
た分圧器の抵抗器に比較的小さな抵抗値を付与して、電
源電圧低下の際の、電源電圧側および接地側への放電を
円滑にした場合について、電源電圧を監視する必要がな
い期間の分圧器を流れる暗電流を削減できる。従って、
例えば、カーステレオのエンジン停止時の暗電流を抑制
して、バッテリー４６の負担を有効に軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な構成の説明図である。

【図２】実施例の電源電圧監視回路の説明図である。

【図３】節電プログラムの説明図である。

【図４】従来の電源電圧監視回路の説明図である。

【符号の説明】

１０入力側１１演算手段１２抵抗体１３整流手段１４コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力側（１０）から入力された電源電圧
を一定時間ごとに取り込んで、その電圧値を識別する演
算手段（１１）、を有する電源電圧監視回路において、前記入力側（１０）と前記演算手段（１１）の間に直列
に接続された抵抗体（１２）と、前記抵抗体（１２）と並列に接続され、前記入力側に向
かう電流を通じて、前記演算手段（１１）に向かう電流
を遮断する整流手段（１３）と、前記演算手段（１１）の入力側と前記電源電圧の接地側
の間に設けたコンデンサ（１４）と、を有し、前記入力側（１０）の瞬時停電が前記演算手段（１１）
の入力電圧を前記識別のレベル以下にする時間を前記一
定時間以上に引き延ばし得る前記抵抗体（１２）とコン
デンサ（１４）の組合せ、を採用したことを特徴とする
電源電圧監視回路。
【請求項２】請求項１の電源電圧監視回路において、電源出力と接地側の間に直列に配置されて、電源電圧を
分圧して前記入力側に入力する抵抗手段と、前記抵抗手段と前記接地側の間に直列配置されて、前記
抵抗手段を通じて前記接地側に流れる電流を遮断可能な
遮断手段と、前記演算手段の入力側と前記電源電圧の接地側の間に配
置されて、前記演算手段の入力側の電圧上昇を制限する
電圧制限手段と、を付加したことを特徴とする電源電圧
監視回路。