JPH08149704A - 車載電子機器用電源装置 - Google Patents

車載電子機器用電源装置

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JPH08149704A
JPH08149704A JP31558994A JP31558994A JPH08149704A JP H08149704 A JPH08149704 A JP H08149704A JP 31558994 A JP31558994 A JP 31558994A JP 31558994 A JP31558994 A JP 31558994A JP H08149704 A JPH08149704 A JP H08149704A
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power supply
voltage
output
battery
boost
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JP31558994A
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Masahito Higuchi
雅人 樋口
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】バッテリ電圧が低下する状況でも、今で以上に
定電圧駆動を実現できる車載電子機器用電源装置を提供
すること。 【構成】電源装置3を補助する昇圧制御部1を駆動する
昇圧制御部電源20の他に、安定化した電源装置3の出力
電圧を昇圧制御部1の電源として供給し、二系統電源仕
様にすることで、従来以上にバッテリ電圧が異常に低下
しても電源装置3の駆動が可能になる。即ち、追加した
構造である電源のフィードバック入力は、バッテリ電圧
低下時において、バッテリ電圧がより低い値となっても
昇圧制御部1を駆動させて電源装置3の入力を補い、電
源装置3をより長く働かせ、最終的に電源装置3の出力
がCPU4や制御回路部5をより低電圧領域まで駆動可
能な電圧を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の電源装置に関
し、特に、安定した電圧を供給するための車載電子機器
用の電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、車両のバッテリ電圧が低下した
時、とりわけスタータを駆動する際のバッテリ電圧低下
時に、車載電子機器内の電源装置の前段に設けられた昇
圧装置によって、バッテリ電圧を一定電圧に昇圧して前
記電源装置に供給し、常に電子機器内の制御回路部に安
定した 5V電圧を供給する技術が知られている(例えば
特開平2-51334 号公報など)。これは通常、ECUなど
の電子機器は 5V電源が安定して供給されて初めて正常
な動作が保証されるために取られる措置であり、車両は
通常全ての電源をバッテリから供給していることから、
バッテリ電圧の変動、特に車両にイグニッションキー・
オンで通電が開始された直後のスタータ時において、大
きなバッテリ電圧変動が生じるので、電子機器類の動作
途中に電源装置の出力が変動を受けて、重要な制御が中
断もしくは停止してしまう可能性を持つためである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の昇圧装置は、図
4に示すように、それ自身がバッテリからイグニッショ
ンスイッチ(IG-SW) を介して供給された昇圧回路用電源
20を有している。ところがこの昇圧回路用電源20自
体も、最低動作電圧に限界があり、およそバッテリ電圧
が 2.5V以下では昇圧制御部1を十分に動作させる電圧
を供給できない問題があった。つまり、バッテリ電圧が
2.5Vより低下すると、それに伴って前記昇圧用回路電
源20の出力が低下し、昇圧制御部1の機能が低下し
て、昇圧されない不安定な電圧が電源装置3に供給され
ることになる。特に、寒冷地等では車両始動(スタータ
駆動)時に、バッテリ電圧が瞬時的に極端に低下する場
合もあり、昇圧をできるだけ低電圧領域まで行うことが
求められている。
【0004】従って本発明の目的は、バッテリ電圧が低
下する状況でも、今で以上に定電圧駆動を実現できる車
載電子機器用電源装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、車両用電子制御装置に安定した電圧
を供給するため、バッテリに直接接続された定電圧発生
回路と、この定電圧発生回路と並列に前記バッテリとイ
グニッションスイッチを介して直接接続されて、該定電
圧発生回路を電圧補償する昇圧制御装置とを備え、バッ
テリの電圧が低下する場合に、前記定電圧発生回路の出
力が、前記昇圧制御装置の昇圧制御部電源の出力よりも
高い領域を有しており、前記定電圧発生回路の出力の一
部を前記昇圧制御装置に、ダイオードを介してフィード
バック入力する構成であることである。また関連発明の
構成は、前記昇圧装置によって駆動される昇圧部が、バ
ッテリ電圧の低下時に、前記定電圧発生回路の出力値を
基に、低下した前記バッテリ電圧以上の電圧を発生させ
ることを特徴とする。本発明はさらに加えて、前記昇圧
部が、コイルに対するスイッチング手段による誘導起電
力を用いた電圧発生手段から成り、前記スイッチング手
段が、コイルに流れる電流を前記昇圧制御装置で所定値
に制限することを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明は、図1の例に示す如く、従来の昇圧制
御部電源20の他に、昇圧後の電圧を設定電圧である 5
Vに安定化する電源装置3の出力電圧を、昇圧部2’を
駆動する昇圧制御部1の電源として供給し、二系統電源
仕様にすることで、従来以上にバッテリ電圧が異常に低
下しても昇圧が可能になる。即ち、追加した構造である
電源のフィードバック入力は、バッテリ電圧低下時にお
いて、定電圧装置の出力を補って、バッテリ電圧がより
低い値となっても昇圧制御部1を駆動させ、電源装置3
をより長く働かせ、最終的に電源装置3の出力がCPU
4や制御回路部5を低電圧領域まで駆動可能とさせる。
【0007】請求項2の構成では、電源装置3を駆動す
るのに十分必要な電圧を発生させ、電源装置3をより低
電圧領域まで駆動させる。また請求項3の構成では、昇
圧させる電圧発生として、コイルへの通電をオンオフさ
せることで、即ちコイルの自己誘導で電圧を発生させ
る。そしてコイルからの電力をコンデンサに電荷として
蓄えることを電流値で制限し、出力が所定の電圧に至る
ようにしている。
【0008】
【発明の効果】この構成によって、車両のバッテリ電圧
が極端に低下する、スタータ駆動時のような状況の場合
においても、車両の制御を司るCPUや制御装置類に対
する定電圧を、より安定化させ、制御不能になるのを防
ぐ効果がある。請求項2の構成では、必要なフィードバ
ック電圧を、バッテリ電圧がより低下した状態でも供給
できるという効果を有する。また請求項3の構成では、
簡易な構成で高い電圧を得られ、かつ必要なだけの電力
が得られるという効果がある。
【0009】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図1は、本発明を適用した、車載電子機器装置
12のブロック構成図で、CPU4や制御回路部5を含
む制御装置全体である。本発明の特徴をなす昇圧回路部
分は昇圧制御装置2として示してある。車載電子機器装
置12は、イグニッションスイッチ13(以下IGスイ
ッチと記す)を介して、バッテリ17から電圧+Bが供
給されており、一方で、前記IGスイッチ13を介さず
に、直接バッテリ17から供給される電圧Batt が電源
装置3に接続されている。
【0010】前記車載電子機器装置12は、定電圧発生
回路である電源装置3と、イグニッションキー13のオ
ンで接続されて、バッテリ電圧+Bが低電圧時に、この
電圧+Bを昇圧する昇圧制御装置2と、この昇圧制御装
置2によって駆動される昇圧部2’とで構成され、昇圧
部からの昇圧された電圧が電源装置3にフィードバック
入力されており、そして電源装置3から電源の供給を受
けるCPU4と、このCPU4の周辺回路を構成する制
御回路部5とから構成されている。
【0011】電源装置3から出力される 5V電源線は、
前記IGスイッチ13がオフしている状態でもCPU4
のメモリ内容を保持するために、スタンバイ電源として
CPU4に 5V電圧を供給する電源線3’と、IGスイ
ッチ13がオンしているときのみ制御回路部5に 5V電
圧を供給する電源線3”の二つの系統を有している。ま
た電源装置3から出力される 5V電源線3”からダイオ
ード6を介して、昇圧制御装置2の昇圧制御部電源20
の出力(図1のh-2点)に接続してフィードバックして
ある。
【0012】昇圧制御装置2は、昇圧制御部1を駆動す
るための昇圧制御部電源20を有している。この昇圧制
御部電源20は、IGスイッチ13を介して得られる電
源+B端子からの入力により、例えばツェナーダイオー
ド及びトランジスタ等で構成されるような簡易的な安定
化回路で安定化させた 5V電圧を、昇圧制御部1に対し
て供給している。そしてさらに昇圧制御部1に対して、
電源装置3の 5V電源線3”から 5V電圧をダイオード
6を介して、図1のhの点に供給されている。従って昇
圧制御部1は、前記昇圧制御部電源20と電源装置3の
両方から電源の供給を受ける二系統電源構成になってい
る。このダイオード6は昇圧制御装置2側から制御回路
部5へ電圧を供給することではないため、設けるもので
ある。
【0013】昇圧制御部1は、昇圧部2’のコイル10
の自己誘導性を利用し、トランジスタ7のオン、オフに
よりコイル電流を変化させて起電力を誘導するために、
トランジスタ7のベースを駆動する働きを担う。昇圧制
御部1の構成は、コンデンサ11にチャージされた電圧
(g-2点)をモニタして、所定電圧以上に昇圧しないよ
うに制御する昇圧電源監視19と、スタータスイッチ1
4(以下STスイッチと記す)のオン、オフを検出し、
スタータ15がオンされたときのみ昇圧を行うためのス
タータオン検出回路110と、前記トランジスタ7のコ
レクタ電流、即ちコイル10への通電電流が、所定値以
上になったらトランジスタ7をオフさせるために、電流
検出用抵抗8によって電流をモニタする電流検出回路1
12と、その電流検出回路112によって所定値以上に
電流がコイル10に流れた後、所定時間電流をカットす
るToff 設定回路111が設けられている。そして、昇
圧電源監視19の監視結果と、スタータオン検出回路1
10の出力結果と、Toff設定回路111の出力結果と
を合わせてANDゲート113により、全てがオンの場
合にトランジスタ7を駆動するようになっている。
【0014】従って前記トランジスタ7は、昇圧電圧
(g-2点)が所定値以下で、かつスタータ15がオンさ
れていて、かつToff 設定回路111で設定した時間が
経過した後に、ANDゲート113によってオフからオ
ンになり、コイル10に電流を流し始めて、所定電流値
に到達するまでオンを継続する。コイル10に発生した
誘導起電力は、昇圧部2’のダイオード9を通してコン
デンサ11にチャージされる形になり、その電位が前記
電源装置3に入力される。従ってこの電位は過渡現象的
な振る舞いで電源装置3に寄与する。なお、車両用各負
荷16はヘッドランプ等の電気負荷である。
【0015】以上のような構成の車載電子機器装置12
の動作を説明する。図2(a) から(g) までは、図1に示
す各点a〜f,g-2の動作波形であり、図1と図2(a) 〜
(g)を用いて、具体的な作用を説明する。
【0016】IGスイッチ13をオンすると、車載電子
機器装置12の電源+B端子a点の電圧は図2(a) に示
す波形の如く、時点(t1)でバッテリ電圧の12Vが供給さ
れ、次にSTスイッチ14がオンされる時点(t2)でスタ
ータ15の駆動のためにバッテリ電圧が落ち込み、時点
(t3)のSTスイッチ14をオフするまで電圧低下が継続
する。ここではバッテリ電圧が 1.7Vまで低下した場合
を示している。
【0017】STスイッチ14がオンされ続ける時点(t
2)から時点(t3)の間は、図2(b) で示す波形の如く、昇
圧制御部1のスタータオン検出回路110はANDゲー
ト113へHiレベルを出力する。
【0018】昇圧電源監視19は、昇圧部2’のg-2点
の昇圧電源をモニタし、昇圧された電圧が監視レベル値
(例えば10V)以下のときに、目標値(例えば上限レベ
ルとして11V)に達するまで、図2(f) の波形の如くHi
レベルをANDゲート113から出力する。従って、ス
タータ15の駆動によって電源+Bが設定値(例えば下
限レベルとして10V以下)に下がると昇圧電源監視19
はHiレベルを出力することになる。なおここで、昇圧監
視装置19出力はヒステリシスを有する回路構成となっ
ている。
【0019】電流検出回路112は、電流検出抵抗8に
よってトランジスタ7のエミッタ電流を検出して、設定
値(例えば 2A以上)にならないようにトランジスタ7
を制御する。その際、後述するToff 設定回路111に
よって間欠的に駆動されるので、コイル10に流れる電
流は図2(c) 波形の如く、のこぎり波になる。
【0020】Toff 設定回路111は、コイル10の電
流が設定値に到達したことによって電流がカットされて
から一定時間トランジスタ7をオフさせる動作を行う。
このオフの期間は、コイル10の起電力をコンデンサ1
1にチャージさせるために設けてあり、その出力波形は
図2(d) の波形のようになり、一定時間オフを維持し、
この信号がANDゲート113に対して出力される。従
ってANDゲート113の出力、つまりトランジスタ7
をオン、オフ制御する波形は、図2(e) の波形のように
なり、それに従ってトランジスタ7がオン、オフを繰り
返し、g-2点の電圧が図2(g) の如くに昇圧され、波形
図2(g) の時点(t4)で、昇圧監視レベルの11Vに達する
と、一時的に昇圧動作を停止する。
【0021】そして図2(g)'、(f)'は、昇圧部の昇圧動
作の実行と停止動作を示すものであり、スタータ15が
時点(t2)以降、継続して駆動されている状態での波形
(g)'、(f)'である。波形(g)'の時点(t2)から昇圧され
て、時点(t5)の昇圧監視レベルの上側設定値の11Vに達
すると昇圧電源監視19の出力図2(f)'がLoレベルにな
ってANDゲート113の出力がLoレベルになり、トラ
ンジスタ7がオフして昇圧動作を停止する。そして、コ
ンデンサ11にチャージされた電圧が消耗して放電さ
れ、昇圧監視レベルの下限設定値の10Vに下がった時点
(t6)で昇圧動作を再開する、という動作を繰り返す。
【0022】なお、エンジン始動後、STスイッチ14
がオフの状態では、トランジスタ7は常時オフの状態と
なり、電源+Bの電圧がコイル10、ダイオード9を通
して電源装置3に入力される。これは、バッテリ電圧の
極端な低下は、通常スタータ作動時に生じるだけで、そ
れ以外のエンジンが掛かって回転を始めた後は発電機が
機能するためにバッテリ電圧が低下することはほぼあり
得ないため、ここではスタータ時以外は昇圧制御装置2
を駆動しないようにしてある。
【0023】つぎに、昇圧制御部1の電源として、昇圧
電源装置20と電源装置3の二系統から電源を供給した
ことによって、本発明の特徴である昇圧動作が、従来よ
り、より低電圧まで動作することを、図3の特性図で説
明する。これらの特性図はバッテリ電圧を示す+Bの電
位を横軸にとってある。なお、昇圧制御部1の最低作動
電圧は約 2Vである。
【0024】図3(a) は、昇圧制御部電源20のみから
昇圧制御部1に供給される電源特性(図4の従来図で示
すh-1 点)を示す。この場合は、入力電圧(+B)が5.
7 V以上のときに 5Vの安定的な出力が得られる特性を
有する。従って、昇圧電源装置20の一系統のみで昇圧
制御部1の電源として供給する場合に、昇圧制御部1の
最低作動電圧の 2Vを確保するには、図3(a) の波形よ
り、+Bが2.3 V必要である。つまりSTスイッチ14
のオンに伴う+B電位降下時に+Bが2.3 Vより降下す
ると昇圧制御部1の動作は停止し、従来構成の昇圧部
2’出力および電源装置3の出力はそれぞれ図3(c) の
(g-1) 点の波形、図3(e) の(j-1) 点の波形のように急
激に降下する。
【0025】図3(c) に示す(g-1) 点の波形は、昇圧制
御部1の電源に昇圧電源装置20の一系統のみ使用した
従来型の場合の昇圧部2’の出力特性を示したもので、
図4で出力点g-1 の特性である。+Bが高電位の時は、
昇圧電源監視19により10V〜11V間で昇圧出力が制限
され、出力が10.5Vで平衡状態を保つ。しかし、+B電
位が降下すると昇圧出力は+B電位に伴い線型的に降下
し、+Bが2.3 Vまで降下したとき、図3(a) に示すよ
うに昇圧制御部1が停止するので、昇圧出力電位は急激
に降下し、+B電位からダイオード9の順電圧分電圧降
下した電位が出力される。
【0026】それで、図3(e) の(j-1) 点の波形(昇圧
電源装置20の一系統のみ使用した場合の図4の電源装
置3の出力)は、電源装置3の出力特性で、+Bが高電
位である時は、g-1 点の波形の昇圧された10.5Vの出力
が電源装置へ入力されるので、電源装置からは安定的な
5Vが得られるが、+Bが2.3 Vまで降下すると、図3
(c) の(g-1) 点の波形の通り、昇圧出力電位は急激に降
下するので、図3(e)に示す電源装置の出力も 4Vから
0Vまで急激に降下する特性を有する。
【0027】次に、本発明のように、ダイオード6を介
して、電源装置3の出力を昇圧制御部1へ二系統の電源
より、供給する場合の電源特性について説明する。
【0028】まず、昇圧制御部電源20の電源特性、お
よび昇圧部2’の出力(図3(b) の(h-2) 点の波形、図
3(d) の(g-2) 点の波形)の説明をする。図3(b) は、
昇圧制御部電源20出力と電源装置3からのダイオード
6を介した出力電圧の高い方を、昇圧制御部1の電源と
して供給する合成出力特性(図1のh-2点)である。ま
た図3(d) は、昇圧制御部1へ上記二系統の電源より供
給した場合の図1のg-2点の昇圧出力特性を示す。図3
(c) の波形と比較すると特性は同様であるが、図3(c)
の波形では+Bが2.3 V時に昇圧制御部1が停止するの
に対し、波形(g-2) では+Bが1.7 Vまで降下しても昇
圧制御部1は動作を継続している。
【0029】それで図3(f) の(j-2) 点の波形は、昇圧
制御部1へ二系統の電源より供給した場合の電源装置3
の出力特性(図1のj-2点)であり、図3(e) の(j-1)
点の波形(図4のj-1 点)と比較すると、特性としては
同様な傾向を持っているが、図3(f) では、+Bが1.7
Vまで降下しない限り出力は急激に降下はしない。つま
りSTスイッチ14オン時の+B電圧降下が1.7 Vまで
達しない限り、昇圧制御部1は動作を継続する。
【0030】このように二系統の場合、+B電位が低電
位に至るまで昇圧できるのは、+B電位が低電位時にお
いては、昇圧制御部電源20と比べて電源装置3が高電
位出力であるからで、電源装置3の出力で昇圧制御部1
を作動させ、昇圧部2’の昇圧出力を電源装置3に取り
込む、一連のフィードバックロジック方式をとっている
からである。それで図3(f) に示すように、電源装置3
の最低出力電圧は+B=1.7Vの時 2.7Vとなる。+B<
1.7Vの時は 0Vまで降下し、昇圧制御部1は停止し、
昇圧制御部1へ供給の電源特性及び昇圧出力はそれぞれ
図3(b) の(h-2)点の波形、図3(d) の(g-2) 点の波形
のようになる。
【0031】この場合に、図3(f) の(j-2) 点の波形
で、+Bが1.7 V時に、出力電圧は 2.7Vとなるが、図
3(b) の(h-2) 点の波形では、ダイオード6の順電圧分
の電圧降下により出力電圧は 2Vとなっている。昇圧制
御部1の最低作動電圧は 2Vであるので、(h-2) 点の波
形により+Bが1.7 Vに降下するまで昇圧制御部1は動
作を継続する。+B<1.7 Vになって昇圧制御部1は停
止し、電源装置3の特性は+Bの低域まで広がったこと
になり、電源二系統方式の効果が生かされる。なお電源
装置3は、昇圧制御部1が仮にもっと低電圧まで駆動す
るとすれば、さらに+Bが低電圧まで出力を出す能力が
ある。そのため2.3 Vで出力が落ちてしまうのではな
く、昇圧制御部1 の駆動限界の電圧(+Bが1.7 V)ま
で作動領域が広がる。
【0032】このような構成により、従来と比べて昇圧
回路作動限界電圧が下がり、より安定した動作を電子回
路に保証する。つまり、始動(スタータ始動)時にバッ
テリ電圧が急激に低下しても、昇圧回路が従来よりも低
い電圧で作動しているので、電子回路は安定して作動
し、制御等が不安定になることがない。
【0033】この方式にすることによって、+Bが低電
位でも昇圧制御部1の作動電圧が確保でき、一系統方式
と比べ、より低電圧域まで昇圧制御部1の作動を継続す
ることができる。二系統方式にするには、電源装置3の
出力をダイオード6を介し、昇圧制御部1の電源入力ラ
イン(図1のh-2点)に接続するという簡易な回路構成
で実現可能である。
【0034】以上のように、本発明は、寒冷地等でのエ
ンジン始動時に、瞬間的にバッテリ電圧が極端に低下す
る場合があり、また加えてヘッドライト等の車両内の各
負荷16も負担となり、CPU4への定電圧(5V)供給
が不能となるような場合においても十分対応することが
できる。すなわち、+Bの電位がかなり下がって、従来
の 2.3Vよりも低い、より低電圧領域までの 1.7Vにな
ったとしても、安定的にCPU4や制御回路部5に対し
て 5V電圧を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】車載電子機器装置のブロック構成図。
【図2】図1の各点の波形図。
【図3】図1のh点、g点、j点の+B依存性を従来と
本発明とで比較した特性図。
【図4】従来の車載電子機器装置のブロック構成図。
【符号の説明】
1 昇圧制御部 2 昇圧制御部電源 2’昇圧部 3 電源装置 4 CPU 5 制御回路部 6 ダイオード 7 トランジスタ 8 電流検出用抵抗 9 ダイオード 10 コイル 11 コンデンサ 12 車載電子機器装置 13 イグニッションスイッチ(IGスイッチ、IGSW、t
1) 14 スタータスイッチ(STスイッチ、STSW、t2) 15 スタータ 16 車両内各負荷 17 バッテリ 19 昇圧電源監視 20 昇圧制御部電源 110 STA ON 検出 111 Toff 設定回路 112 電流検出回路 t1 IGスイッチオン t2 STスイッチオン t3 STスイッチオフ t4 g点電位11V時点 t5 g点電位が昇圧レベル(ここでは11V)に至った
時点 t6 g点電位が下限レベル(ここでは10V)に至った
時点

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両用電子制御装置に安定した電圧を供給
    するため、バッテリに直接接続された定電圧発生回路
    と、この定電圧発生回路と並列に前記バッテリとイグニ
    ッションスイッチを介して直接接続されて、該定電圧発
    生回路を電圧補償する昇圧制御装置とを備え、 バッテリの電圧が低下する場合に、前記定電圧発生回路
    の出力が、前記昇圧制御装置の昇圧装置部電源の出力よ
    りも高い領域を有しており、 前記定電圧発生回路の出力の一部を前記昇圧制御装置
    に、ダイオードを介してフィードバック入力する構成で
    あることを特徴とする車載電子機器用電源装置。
  2. 【請求項2】前記昇圧装置によって駆動される昇圧部
    が、バッテリ電圧の低下時に、 前記定電圧発生回路の出力値を基に、低下した前記バッ
    テリ電圧以上の電圧を発生させることを特徴とする請求
    項1に記載の車載電子機器用電源装置。
  3. 【請求項3】前記昇圧部が、コイルに対するスイッチン
    グ手段による誘導起電力を用いた電圧発生手段から成
    り、 前記スイッチング手段が、コイルに流れる電流を前記昇
    圧制御装置で所定値に制限することを特徴とする請求項
    2に記載の車載電子機器用電源装置。
JP31558994A 1994-11-25 1994-11-25 車載電子機器用電源装置 Pending JPH08149704A (ja)

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KR20190021720A (ko) * 2017-08-23 2019-03-06 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
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