JPWO2009022445A1 - 車載用電源信号入力回路 - Google Patents

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Abstract

車載用電源信号入力回路は、主に負荷に電力を供給する第１のスイッチ（ライティングスイッチ２）を含む第１電源経路Ｌと、主に制御用の電力を供給する第２のスイッチ（イグニッションスイッチ３）を含む第２の電源経路ＩＧとを電源供給源とし、第１の電源経路Ｌにかかる電圧ＶLと第２の電源経路ＩＧにかかる電圧ＶIGとを取得して、第１の電源経路にかかる電圧ＶLが下降し、第２の電源経路にかかる電圧ＶIGが保持されている場合に、第１のスイッチの遮断を検出する制御部（電圧インタフェース部４、制御部５）と、により構成される。

Description

この発明は、負荷を駆動するのに比較的大きな電力を要する、例えば、放電灯点灯装置、電動パワーステアリング制御装置等に用いて好適な、車載用電源信号入力回路に関する。
図７は、車両に搭載された放電灯点灯装置に用いられる従来の車載用電源信号入力回路の構成を示すブロック図である。図７に示されるように、自己診断機能を有する放電灯点灯装置に用いられる従来の車載用電源信号入力回路は、負荷である放電灯（以下、ＨＩＤ（High Intensity Discharge）バルブ７１という）を点灯するために大きな電力を供給するライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌと、当該ＨＩＤバルブ７１が点灯していないときにも自己診断機能が動作するように、イグニッションスイッチ７３に接続される電源経路ＩＧの双方から電流が供給される制御回路ＣＴＬ（図７中、破線部）と、を備えて構成される。
このように、一方の電源（ＨＩＤバルブ７１に供給される）を、ライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌから供給し、他方の電源（制御部７５に供給される）を、イグニッションスイッチ７３を含む電源経路ＩＧから供給するように、両者をダイオードＤ１、Ｄ２の論理和（ＯＲ）接続する回路構成になっている。また、上記したライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌでは、その経路に回路内で発生するリプルを緩和するフィルタ用の大容量コンデンサＣの接続が必須である。
このため、自己診断機能を有する放電点灯装置では、ＨＩＤバルブ７１の異常事態によるフェイルセーフによってＨＩＤバルブ７１を消灯しているときにライティングスイッチ７２をＯＦＦしても、ライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌに配設されたフィルタ用の大容量コンデンサＣの充電電圧よりイグニッションスイッチ７３を含む電源経路ＩＧの電圧が高ければ、制御部７５への電力はすべてイグニッションスイッチ７３を含む電源経路ＩＧから供給される。このため、フィルタ用の大容量コンデンサＣの電荷の放出が減少して電圧低下が遅くなる。したがって、自己診断機能を有する放電灯点灯装置においては、電圧が所定のレベル（スレッシュホールド電圧）以下に到達することでライティングスイッチ７２がＯＦＦであると判定するために比較的長い時間を必要とする。
なお、上記の説明は、放電灯点灯装置を例示したが、放電灯点灯装置に限らず、各々のスイッチによって切り離される２系統の電源を使用し、片方の電源に大きな負荷を負わせる、電動パワーステアリング制御装置やエンジン制御装置等の制御機器においても同様である。
図８に、電動パワーステアリング制御装置に用いられる従来の車載用電源信号入力回路の構成を示す。当該制御装置において、大電流が通電される電源経路Ｌのスイッチはリレー接点８２を介して行なわれる。したがって、上記した放電灯点灯装置と同様、大きな負荷電流が流れる電源経路Ｌにリプル軽減のためのフィルタ用大容量コンデンサＣが含まれ、その容量は必然的に大きくなる。この場合も、当該電源経路ＬのＯＦＦを電圧により短時間で検出し、判定することが困難な事情は同じである。なお、図８中、Ｍ８１は、負荷である電動ステアリング制御用のモータである。
上記した電動パワーステアリング制御装置に用いられる車載用電源信号入力回路については従来から多数の特許出願がなされており、例えば、電源電圧が低下したときに操舵ハンドルのトルクセンサの動作異常出力を禁止する電動パワーステアリング制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、一方の電源を電源リレー（リレー接点８２）の出力側Ｌから入力し、他方の電源をイグニッションスイッチ７３に接続される電源経路ＩＧから入力して、両者をダイオードＤ１、Ｄ２のＯＲ接続により、制御回路ＣＴＬ内の電源部８０に導いている。
また、モータ駆動用のステップアップ電源を制御回路ＣＴＬのバックアップ電源として使用する電動パワーステアリング制御装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。この場合、一方の電源（Ｍ８１に供給される）を、リレー接点８２を介しＤＣ／ＤＣコンバータ８６によって昇圧した電源から入力し、他方の電源（制御部７４に供給される）をイグニッションスイッチ７３に接続される電源経路ＩＧから入力して、両者をダイオードＤ１、Ｄ２のＯＲ接続によって、制御回路ＣＴＬ内の電源部８０に導いている。
特開２００１−１２２１４３号公報 特開２００４−２７６８４１号公報
上記した特許文献１、特許文献２に開示された技術によれば、Ｍ８１を駆動していない状態でリレー接点８２をＯＦＦした場合、電源経路Ｌに接続されたフィルタ用の大容量コンデンサＣの存在により、電源経路Ｌの電圧低下速度は遅くなる。したがって、リレー接点８２のＯＦＦを検出するときに、当該電源経路Ｌに含まれるリレー接点８２側の電圧が所定の電圧以下に到達することでＯＦＦと判定するための早急の判定が困難になる。
このため、大容量コンデンサＣの電荷の逆流を防ぐダイオードを、上記したリレー接点８２を含む電源経路Ｌ、もしくは放電灯点灯装置にあってはライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌに直列に挿入することが考えられる。
上記構成によれば、フィルタ用大容量コンデンサＣの電荷の影響を受けずに、ライティングスイッチ７２もしくはリレー接点８２の動作に応答して電圧が変化し、入力電圧によってライティングスイッチ７２やリレー接点８２のＯＦＦを判別することが可能である。
しかしながら、フィルタ用の大容量コンデンサＣの電荷の逆流を防ぐダイオード等を電源経路Ｌに持つ放電灯点灯装置あるいは電動パワーステアリング制御装置によれば、ライティングスイッチ７２もしくはリレー接点８２を含む電源経路は負荷への供給電力が大きい経路であるためダイオードの電圧降下による損失は大きく、したがってダイオード採用は現実的ではない。また、ダイオードの代替としてＯＮ抵抗の小さなＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用い、電流供給時はＦＥＴをＯＮして使用し、必要に応じて当該ＦＥＴをＯＦＦして、電源経路Ｌ側の電圧を検知する方法もあるが、さらに大きな電源電流を必要とする電動パワーステアリング制御装置等においては、ＦＥＴに代替しても損失が大きいため、ＦＥＴを使用すること自体実用的ではない。このため、車載用電源信号入力回路では、ダイオードやＦＥＴを使用することなく設計することが多く、したがって、上記した問題は潜在的に存在することになる。
特に、図７に示されるように、フィルタ用の大容量コンデンサＣの電荷の逆流を防ぐダイオード等の回路を電源経路に持たないライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌと、イグニッションスイッチ７３を含む電源経路ＩＧとの双方から電流が供給される制御部７５を備えた放電灯点灯装置では、ＨＩＤバルブ７１の異常事態によるフェイルセーフによってＨＩＤ７１を消灯しているときにライティングスイッチ７２をＯＦＦしても、制御部７５の電流はイグニッションスイッチ７３を含む電源経路ＩＧから供給されるため、フィルタ用の大容量コンデンサＣを有するライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌの電荷を放電する経路がなく、したがって、ライティングスイッチ７２をＯＦＦしたときのコンデンサＣの電圧低下は一層遅くなり、ライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌの電圧を測定することにより早急にライティングスイッチ７２のＯＦＦを検出し、判定することは困難であった。
なお、放電灯点灯装置に限らず、各々のスイッチによって切り離される２系統の電源を使用し、片方の電源に大きな負荷を負わせる、例えば、図８に示される電動パワーステアリング制御装置やエンジン制御装置等の制御機器においても同様であり、この場合も直列のダイオードを挿入しない電源経路を有する構成になるため、当該電源経路のＯＦＦを電圧により短時間で検出し、判定することが困難な事情は同じである。
この発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、負荷に電力を供給する電源経路内に含まれる電源スイッチ（ライティングスイッチ７２やリレー接点８２）とフィルタ用の大容量コンデンサＣとの間にダイオード等の逆流防止素子を介在させることなく、電源スイッチのＯＦＦ状態を迅速に判定し、例えば、一過性の異常事態によるフェイルセーフによる放電灯の消灯状態から早々に脱却可能な車載用電源信号入力回路を提供することを目的とする。
上記した課題を解決するためにこの発明の車載用電源信号入力回路は、主に負荷に電力を供給する第１のスイッチを含む第１の電源経路と、主に制御用の電力を供給する第２のスイッチを含む第２の電源経路と、前記第１の電源経路と第２の電源経路を電源供給源とし、前記第１の電源経路にかかる電圧と前記第２の電源経路にかかる電圧とを取得して、前記第１の電源経路にかかる電圧が下降し、前記第２の電源経路にかかる電圧が保持されている場合に、前記第１のスイッチの遮断を検出する制御部と、を有するものである。
この発明によれば、負荷に電力を供給する電源経路内に含まれる電源スイッチとコンデンサ間にダイオード等の逆流防止素子を介在させることなく、電源スイッチのＯＦＦ状態を迅速に判定し、例えば、一過性の異常事態によるフェイルセーフによる放電灯の消灯状態から早々に脱却可能な車載用電源信号入力回路を提供することができる。
この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の内部構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の動作を示すタイミング図である。 この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の動作を説明するために示した放電特性グラフである。 この発明の実施の形態２に係る車載用電源信号入力回路の内部構成を示すブロック図である。 図６に示す電源部の回路構成の一例を示す回路図である。 放電灯点灯装置に用いられる従来の車載用電源信号入力回路の一例を示すブロック図である。 電動パワーステアリング制御機器に用いられる従来の車載用電源信号入力回路の一例を示すブロック図である。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の内部構成を示すブロック図である。図１に示されるように、この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路は、主に、負荷として用いられるＨＩＤバルブ１に電力を供給する、第１のスイッチとしてのライティングスイッチ２を含む第１の電源経路（以下、パワーラインＬという）と、主に制御部５に制御用の電力を供給する第２のスイッチとしてのイグニッションスイッチ３を含む第２の電源経路（以下、制御パワーラインＩＧという）と、パワーラインＬと制御パワーラインＩＧとを電源供給源とし、当該パワーラインＬにかかる電圧ＶLと制御パワーラインＩＧにかかる電圧ＶIGとを取得して、ＶLが下降し、ＶIGが保持されている場合にライティングスイッチ２のＯＦＦを検出する電圧インタフェース部４および制御部５と、により構成される。
なお、パワーラインＬには、その電源経路内で発生するリプルを緩和するフィルタ用の大容量コンデンサＣが接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６は、車載直流電源９の電圧を昇降圧し、ＤＣ／ＡＣコンバータ部７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６の出力を交流に変換し、イグナイタ部８は、ＨＩＤバルブ１に高圧パルスを印加して始動させ、制御部５は、ＨＩＤバルブ１へ供給する電力を制御する、いずれも周知の回路である。
また、通信インタフェース部１１は、不図示の他の車載制御装置（ＥＣＵ）との通信経路となり、制御部５との間でデータ交換を行う機能を有する。
図２は、この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の動作を説明するために示した波形図であり、（ａ）はライティングスイッチ２、（ｂ）はパワーラインＬにかかる電圧ＶL、（ｃ）は制御パワーラインＩＧにかかる電圧ＶIGのそれぞれを示す。
図２に示されるように、ライティングスイッチ２がＯＮ、イグニッションスイッチ３がＯＮの状態において、ライティングスイッチ２をＯＦＦにすれば、制御パワーラインＩＧにかかる電圧ＶIGはバッテリ電圧Ｅと等しくなるが、このとき、フィルタ用の大容量コンデンサＣの存在により、パワーラインＬにかかる電圧ＶLは、コンデンサＣの電荷を吐き出しながら緩やかに降下する。このため、ライティングスイッチ２のＯＦＦを、あらかじめ設定されたスレッショルド電圧を超えたか否かにより判定するためにはコンデンサＣの放電に要する比較的長い時間が必要となる（図２中、Ｃによる遅延として表記）。
上記したパワーラインＬの電圧降下を速やかに検出するために、この発明の実施の形態１では、パワーラインＬの電圧ＶLが低下（ＶL→ＶSL）する際に、制御パワーラインＩＧにかかる電圧ＶIGが一定の値に保持されていれば、ライティングスイッチ２がＯＦＦされたと判定することとした。このため、電圧インタフェース部４は、ライティングスイッチ２がＯＮ、イグニッションスイッチ３がＯＮの状態において、異常が発生しＤＣ／ＤＣコンバータ部６を停止した後にライティングスイッチ２がＯＦＦされた場合に、パワーラインＬにかかる電圧ＶLと制御パワーラインＩＧにかかる電圧ＶIGとを測定（取得）し、制御部５がＡＤ変換した後、両電圧を比較することでライティングスイッチ２のＯＦＦ判定を行う構成とした。
図３は、この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の動作を示すフローチャートであり、ここでは、特に、制御部５によるＨＩＤバルブ１の点灯時における処理の流れが示されている。
図３のフローチャートに示されるように、制御部５はＨＩＤバルブ１の点灯開始後、パワーラインＬ電圧低下ありかを判断し（ステップＳＴ３０１）、電圧低下なしの場合はパワーラインＬ所定電圧以上かを判断し（ステップＳＴ３０２）、電圧低下ありの場合は制御パワーライン１Ｇ電圧低下ありかが判断される（ステップＳＴ３０６）。
制御部５はステップＳＴ３０２、ＳＴ３０６の判断後、ライティングスイッチ２のＯＮ／ＯＦＦ判断を行い、ライティングスイッチＯＮ時（ステップＳＴ３０２“所定電圧以上”）には、異常フラグありかを判断し（ステップＳＴ３０３）、異常フラグなしの場合はＨＩＤバルブ１を点灯し（ステップＳＴ３０４）、異常ありかを判断する（ステップＳＴ３０５）。
一方、ライティングスイッチＯＦＦ時は異常フラグクリア（ステップＳＴ３０７）後、ステップＳＴ３０３で異常フラグありと判断された場合とともにＨＩＤバルブ１を消灯し（ステップＳＴ３０８）、また、ステップＳＴ３０５で異常ありとの判断により異常フラグセット（ステップＳＴ３０９）を行なってステップＳＴ３０１へ戻る。
ＨＩＤバルブ１は、例えば、安定出力の３５Ｗ点灯時であれば３５Ｗで一定になるように出力が制御され、また、始動直後に急速に光束を立ち上げるときの、例えば、最大出力の７５Ｗ点灯時であれば７５Ｗの出力になるように制御される、というように、仕様に基づく規定値、もしくは測定された電圧、電流の検出値から状態を判定して動作が決定される。このため、ＨＩＤバルブ１が仕様どおりに動作するか否かについて、制御部５で適宜自己診断が行われ、その診断結果がフラグに記憶される。
あるいは、制御部５は、パワーラインＬにかかる電圧ＶLを電圧インタフェース部４経由で取得し、その電圧低下の有無を判定する（ステップＳＴ３０１）。ここで、ＶLの電圧低下が認められた場合（ステップＳＴ３０５“電圧低下あり”）、制御部５は、更に、制御ラインＩＧにかかる電圧ＶIGを、電圧インタフェース部４経由で取得し、その電圧値ＶIGに変動が無いか否かを判定する（ステップＳＴ３０６）。
ここで、電圧値ＶIGとして一定の電圧値が保持されていれば（ステップＳＴ３０６“電圧低下なし”）、制御部５は、ライティングスイッチ２がＯＦＦされたと判定してＨＩＤバルブ１を消灯する。
ライティングスイッチ２がＯＦＦされることで、フラグを正常状態に戻す（ステップＳＴ３０７）。このことにより、一過性の異常事態に基づくフェイルセーフによってＨＩＤバルブ１が消灯しているときに、ライティングスイッチ２の短期間のＯＦＦ操作によって一過性のフェイルセーフによる消灯状態から脱却することができ、再度のライティングスイッチ２のＯＮによる再点灯操作が可能となり、ＨＩＤバルブ１の早急の再点灯が可能になる。
上記した実施の形態１によれば、制御部５が、ＶL、ＶIGの両電圧を比較判定するソフトウェアによるライティングＯＦＦ判断（ステップＳＴ３０２，ＳＴ３０６）により、パワーラインＬにかかる電圧ＶLが大きく降下するハードウェアによるライティングスイッチＯＦＦ（ステップＳＴ３０２）まで待つ必要が無く、速やかにライティングスイッチ２のＯＦＦ判定が可能になる。したがって、ＨＩＤバルブ１の一過性の異常事態に基づくフェイルセーフによる消灯状態から早々に脱却可能な車載用電源信号入力回路を提供することができる。
なお、上記した実施の形態１では、制御部５が、ＶL、ＶIGの両電圧を比較判定することでパワースイッチ２のＯＦＦ判定を行うこととしたが、ＶLの単位時間当たりの電圧低下が、ＶIGの単位時間当たりの電圧低下より大きい場合にパワースイッチ２のＯＦＦ判定を行ってもよい。
具体的に、車載用直流電源Ｅに接続された制御ラインＩＧにかかる電圧ＶIGは、電圧変動が含まれるが基本的に電圧値は概ね一定であるのに対し、ＯＦＦされたライティングスイッチ２側（パワーラインＬ）にかかる電圧ＶLは一様に低下する。したがって、電圧インタフェース部４が両電圧を取得し、制御部５が、両者の単位時間（例えば０．１秒）当たりの電圧低下（傾き：図２のΔＶLおよびΔＶIG）を演算し、比較すれば、電源Ｅが供給されていないパワーラインＬ側の電圧の低下が大きく、当該電圧の低下が所定の電圧値（例えば、１Ｖ）以上であれば、ライティングスイッチ２がＯＦＦされたことを即座に判定することができる。
なお、上記した実施の形態１の応用例によれば、所定時間当たりの電圧低下に基づく比較によりライティングスイッチ２のＯＦＦ判定を行ったが、車載用直流電源Ｅに接続された制御ラインＩＧにかかる電圧ＶIGと、ＯＦＦされたライティングスイッチ２側（パワーラインＬ）にかかる電圧ＶLとを単純に比較し、その電位差が、例えば、１Ｖ等の所定値以上であればライティングスイッチ２がＯＦＦされたと判定してもよい。
上記した実施の形態１の応用例によれば、所定時間当たりの電圧低下に基づく比較により、あるいは単純比較により電位差が所定値以上あったときにライティングスイッチ２のＯＦＦ判定を行うことでパワーラインＬにかかる電圧が大きく低下するまで待つ必要が無く、速やかにライティングスイッチ２のＯＦＦ判定が可能になる。
図４は、フィルタ用コンデンサＣの放電特性（曲線）を示すグラフである。図４に示されるように、経過時間に対するコンデンサ電圧ＶCは時定数との間で、ＶCｅｘｐ1/RCの一定の関係をもって変化することが知られている。
すなわち、車載用直流電源Ｅに接続された制御ラインＩＧにかかる電圧ＶIGは、電圧変動が含まれるが、基本的に電圧値は概ね一定であるのに対し、ＯＦＦされたライティングスイッチ２側（パワーラインＬ）にかかる電圧ＶLは、ライティングスイッチ２に接続されるフィルタ用の大容量コンデンサＣの容量と、放電経路のインピーダンスＲとによって決まる放電曲線に沿って一様に低下する。このため、パワーラインＬにかかる電圧ＶLの単位時間当たりの電圧低下が、例えば、図４に示されるような所定の放電曲線に沿って低下していた場合にパワースイッチ２のＯＦＦを判定してもよい。この場合は、制御部５は、内蔵のメモリに図４に示されるような放電曲線を予め記憶しておき、当該放電曲線と電圧インタフェース部４を介して取得したパワーラインＬにかかる電圧ＶLと比較することにより、記憶した放電曲線に沿って低下していると判定した場合にパワースイッチ２のＯＦＦを認識することになる。
上記した実施の形態１の更なる応用例によれば、フィルタ用の大容量コンデンサＣの放電曲線に基づく比較により、パワーラインＬにかかる電圧が大きく低下するまで待つ必要が無く迅速にライティングスイッチ２のＯＦＦ判定が可能になる。
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係る車載用電源信号入力回路の内部構成を示すブロック図である。図１に示す実施の形態１との構成上の差異は電源部１０にあり、パワーラインＬを電源供給源として内部の制御用電源電圧を生成する第１の内部電源としてのスイッチングレギュレータ１００と、制御パワーラインＩＧを電源供給源として内部の制御用電源電圧を生成する第２の内部電源としてのシリーズレギュレータ１１０と、により構成される。他の構成は、図１に示す実施の形態１と同様である。
図６に電源部１０の回路図の一例が示されている。スイッチングレギュレータ１００は、パワーラインＬを介して供給される車載用直流電源Ｅから希望の出力電圧を得る電圧変換装置であり、電圧を変換調整するスイッチング制御部１０１を備えたＤＣ／ＤＣコンバータであり、ここでは、昇圧（ステップアップ）、および降圧（ステップダウン）が可能なスイッチングレギュレータ１００を使用するものとする。このスイッチングレギュレータ１００によれば、制御信号によるＯＮ／ＯＦＦの時間の割合（デューティ比）により出力電圧が決定されることは周知の事項である。また、シリーズレギュレータ１１０は、負荷（制御部５）に直列に電流制御素子Ｔｒ２が接続された、降圧のみ可能な定電圧直流電源回路である。
ここでは、スイッチングレギュレータ１００の出力設定電圧をシリーズレギュレータ１１０の出力設定電圧より高く設計している。すなわち、パワーラインＬに含まれるフィルタ用の大容量コンデンサＣの電圧がスイッチングレギュレータ１００の出力設定電圧以下になっても、上記したスイッチングレギュレータ１００の出力設定電圧＞シリーズレギュレータ１１０の出力設定電圧の関係を維持することとしている。
図６に示されるように、例えば、スイッチングレギュレータ１００の出力設定電圧を例えば８．５Ｖ、シリーズレギュレータ１１０の出力設定電圧を例えば８．４Ｖとした場合、まず、スイッチングレギュレータ１００が８．５Ｖを出力しようとして、ライティングスイッチ２に接続されたフィルタ用コンデンサＣの電荷を吐き出し、やがてフィルタ用コンデンサＣの電圧が低下して８．５Ｖを出力できなくなる。このように、フィルタ用のコンデンサＣの電荷を使いきってスイッチングレギュレータ１００の出力が８．４Ｖ以下になったときに、シリーズレギュレータ１１０が制御用電源としての役割を担い、電力を供給する。
上記のように、スイッチングレギュレータ１００をシリーズレギュレータ１１０より優先的に動作させることで、ライティングスイッチ２に接続されたフィルタ用の大容量コンデンサＣの電荷を速やかに吐き出し、当該コンデンサＣの電圧を早々に低下させることができる。このように、ライティングスイッチ２側の電圧が早々に低下すれば、所定の電圧と比較してライティングスイッチ２のＯＦＦを早いタイミングで確実に検出することができる。
なお、電源部１０の内部電源を昇降圧型のスイッチングレギュレータ１００とすることで、ライティングスイッチ２をＯＦＦにすれば、ライティングスイッチ２に接続されたフィルタ用の大容量コンデンサＣに蓄積された電荷は、スイッチングレギュレータ１００の昇圧作用により吐き出されるため、当該コンデンサＣに蓄積された電荷は早々に放電され、図２に破線（Ｃの強制放出）で表記されるように電圧降下速度が速くなる。したがって、当該電圧の降下によって、ライティングスイッチ２のＯＦＦを迅速に検出することが容易になる。
上記した実施の形態２によれば、電源部１０の内部電源を、ライティングスイッチ２側とイグニッションスイッチ３側の２系統から別個に供給する構成とし、ライティングスイッチ２側に接続されたスイッチングレギュレータ１００の出力設定電圧を、イグニッションスイッチ３側に接続されたシリーズレギュレータ１１０の出力設定電圧より高くすることで、ライティングスイッチ２側の電圧が早急に低下するため、従来における閾値と比較する方式によってもライティングスイッチ２のＯＦＦを早いタイミングで確実に検出することができる。
すなわち、ライティングスイッチ２と、回路内のフィルタ用の大容量コンデンサＣとの間にダイオード等の逆流防止素子を介在させることなく電源経路の電圧の測定にあたり、当該コンデンサＣの電荷を速やかに放電し、電源経路の電圧をライティングスイッチ２のＯＦＦに追従させて信号として入力し、当電源経路の電圧を判定することで、迅速にライティングスイッチ２のＯＦＦを判定するものである。
ライティングスイッチ２のＯＦＦの判定を迅速に行うことで、例えば、放電灯の一過性の異常事態によるフェイルセーフによって放電灯を消灯しているときに、短い時間のライティングスイッチ２のＯＦＦ操作によって、一過性のフェイルセーフによる消灯状態を脱却し、再度のライティングスイッチのＯＮによる再点灯操作が可能となりＨＩＤバルブ１の迅速な復旧点灯が可能である。
車両の前照灯として用いられるＨＩＤバルブ１を点灯させる点灯装置には、ＨＩＤバルブ１の異常動作発生時に点灯動作を停止するフェイルセーフ機能を有するものがある。ＨＩＤバルブ１の異常動作として一般的なのは、早い周期の短い消灯を繰り返す“ちらつき”や、遅い周期で点灯と消灯を繰り返す“点滅”および、振動等を起因にする突発的な“立消え”であり、いずれも、一瞬“消える”ことが異常動作の発端である。なお、ＨＩＤバルブ１の外部要因によって発生する消灯を、上記の異常と誤判定する可能性が無いわけではない。ＨＩＤバルブ１および点灯装置のいずれにも異常が無く、再度点灯動作を行なえば正常に点灯できることがある。
両者に異常が無いときに再度点灯動作をさせるきっかけは、車両の運転者にとって機能的に自然な操作ができるライティングスイッチ２の再操作であることが好ましい。しかしながら、フィルタ用の大容量コンデンサＣが電源回路内に設けられているため、ライティングスイッチ２をＯＦＦ操作しても当該操作を早々に放電灯点灯装置が認識するのは困難であったが、上記した実施の形態１、２のように、ライティングスイッチ２のＯＦＦ操作を早急に判定できる手段を講じることにより、ＨＩＤバルブ１が外部要因により消灯されても早々に復活点灯させることができる好適な放電灯点灯装置を実現できるものである。
なお、この発明は、上記した放電灯点灯装置に限らず、各々のスイッチによって切り離される２系統の電源を使用し、片方の電源に大きな負荷を負わせる、電動パワーステアリング制御装置、エンジン制御装置等の車載制御機器においても直列のダイオードを挿入しない電源経路を有する構成になるため、主に接続する負荷に電力を供給する電源スイッチの短時間のＯＦＦを検出でき、電源経路を制御信号として活用することができる。
以上のように、この発明に係る車載用電源信号入力回路は、主に負荷に電力を供給する第１のスイッチを含む第１の電源経路と、主に制御用の電力を供給する第２のスイッチを含む第２の電源経路と、前記第１の電源経路と第２の電源経路を電源供給源とし、前記第１の電源経路にかかる電圧と前記第２の電源経路にかかる電圧とを取得して、前記第１の電源経路にかかる電圧が下降し、前記第２の電源経路にかかる電圧が保持されている場合に、前記第１のスイッチの遮断を検出する制御部と、を有するように構成したので、負荷に電力を供給する電源経路内に含まれる電源スイッチとコンデンサ間にダイオード等の逆流防止素子を介在させることなく、電源スイッチのＯＦＦ状態を迅速に判定し、例えば、一過性の異常事態によるフェイルセーフによる放電灯の消灯状態から早々に脱却可能な車載用電源信号入力回路を提供することができる。
この発明は、負荷を駆動するのに比較的大きな電力を要する、例えば、放電灯点灯装置、電動パワーステアリング制御装置等に用いて好適な、車載用電源信号入力回路に関する。
図７は、車両に搭載された放電灯点灯装置に用いられる従来の車載用電源信号入力回路の構成を示すブロック図である。図７に示されるように、自己診断機能を有する放電灯点灯装置に用いられる従来の車載用電源信号入力回路は、負荷である放電灯（以下、ＨＩＤ（High Intensity Discharge）バルブ７１という）を点灯するために大きな電力を供給するライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌと、当該ＨＩＤバルブ７１が点灯していないときにも自己診断機能が動作するように、イグニッションスイッチ７３に接続される電源経路ＩＧの双方から電流が供給される制御回路ＣＴＬ（図７中、破線部）と、を備えて構成される。
このように、一方の電源（ＨＩＤバルブ７１に供給される）を、ライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌから供給し、他方の電源（制御部７５に供給される）を、イグニッションスイッチ７３を含む電源経路ＩＧから供給するように、両者をダイオードＤ１、Ｄ２の論理和（ＯＲ）接続する回路構成になっている。また、上記したライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌでは、その経路に回路内で発生するリプルを緩和するフィルタ用の大容量コンデンサＣの接続が必須である。
このため、自己診断機能を有する放電点灯装置では、ＨＩＤバルブ７１の異常事態によるフェイルセーフによってＨＩＤバルブ７１を消灯しているときにライティングスイッチ７２をＯＦＦしても、ライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌに配設されたフィルタ用の大容量コンデンサＣの充電電圧よりイグニッションスイッチ７３を含む電源経路ＩＧの電圧が高ければ、制御部７５への電力はすべてイグニッションスイッチ７３を含む電源経路ＩＧから供給される。このため、フィルタ用の大容量コンデンサＣの電荷の放出が減少して電圧低下が遅くなる。したがって、自己診断機能を有する放電灯点灯装置においては、電圧が所定のレベル（スレッシュホールド電圧）以下に到達することでライティングスイッチ７２がＯＦＦであると判定するために比較的長い時間を必要とする。
なお、上記の説明は、放電灯点灯装置を例示したが、放電灯点灯装置に限らず、各々のスイッチによって切り離される２系統の電源を使用し、片方の電源に大きな負荷を負わせる、電動パワーステアリング制御装置やエンジン制御装置等の制御機器においても同様である。
図８に、電動パワーステアリング制御装置に用いられる従来の車載用電源信号入力回路の構成を示す。当該制御装置において、大電流が通電される電源経路Ｌのスイッチはリレー接点８２を介して行なわれる。したがって、上記した放電灯点灯装置と同様、大きな負荷電流が流れる電源経路Ｌにリプル軽減のためのフィルタ用大容量コンデンサＣが含まれ、その容量は必然的に大きくなる。この場合も、当該電源経路ＬのＯＦＦを電圧により短時間で検出し、判定することが困難な事情は同じである。なお、図８中、Ｍ８１は、負荷である電動ステアリング制御用のモータである。
上記した電動パワーステアリング制御装置に用いられる車載用電源信号入力回路については従来から多数の特許出願がなされており、例えば、電源電圧が低下したときに操舵ハンドルのトルクセンサの動作異常出力を禁止する電動パワーステアリング制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、一方の電源を電源リレー（リレー接点８２）の出力側Ｌから入力し、他方の電源をイグニッションスイッチ７３に接続される電源経路ＩＧから入力して、両者をダイオードＤ１、Ｄ２のＯＲ接続により、制御回路ＣＴＬ内の電源部８０に導いている。
また、モータ駆動用のステップアップ電源を制御回路ＣＴＬのバックアップ電源として使用する電動パワーステアリング制御装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。この場合、一方の電源（Ｍ８１に供給される）を、リレー接点８２を介しＤＣ／ＤＣコンバータ８６によって昇圧した電源から入力し、他方の電源（制御部７４に供給される）をイグニッションスイッチ７３に接続される電源経路ＩＧから入力して、両者をダイオードＤ１、Ｄ２のＯＲ接続によって、制御回路ＣＴＬ内の電源部８０に導いている。
特開２００１−１２２１４３号公報 特開２００４−２７６８４１号公報
上記した特許文献１、特許文献２に開示された技術によれば、Ｍ８１を駆動していない状態でリレー接点８２をＯＦＦした場合、電源経路Ｌに接続されたフィルタ用の大容量コンデンサＣの存在により、電源経路Ｌの電圧低下速度は遅くなる。したがって、リレー接点８２のＯＦＦを検出するときに、当該電源経路Ｌに含まれるリレー接点８２側の電圧が所定の電圧以下に到達することでＯＦＦと判定するための早急の判定が困難になる。
このため、大容量コンデンサＣの電荷の逆流を防ぐダイオードを、上記したリレー接点８２を含む電源経路Ｌ、もしくは放電灯点灯装置にあってはライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌに直列に挿入することが考えられる。
上記構成によれば、フィルタ用大容量コンデンサＣの電荷の影響を受けずに、ライティングスイッチ７２もしくはリレー接点８２の動作に応答して電圧が変化し、入力電圧によってライティングスイッチ７２やリレー接点８２のＯＦＦを判別することが可能である。
しかしながら、フィルタ用の大容量コンデンサＣの電荷の逆流を防ぐダイオード等を電源経路Ｌに持つ放電灯点灯装置あるいは電動パワーステアリング制御装置によれば、ライティングスイッチ７２もしくはリレー接点８２を含む電源経路は負荷への供給電力が大きい経路であるためダイオードの電圧降下による損失は大きく、したがってダイオード採用は現実的ではない。また、ダイオードの代替としてＯＮ抵抗の小さなＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用い、電流供給時はＦＥＴをＯＮして使用し、必要に応じて当該ＦＥＴをＯＦＦして、電源経路Ｌ側の電圧を検知する方法もあるが、さらに大きな電源電流を必要とする電動パワーステアリング制御装置等においては、ＦＥＴに代替しても損失が大きいため、ＦＥＴを使用すること自体実用的ではない。このため、車載用電源信号入力回路では、ダイオードやＦＥＴを使用することなく設計することが多く、したがって、上記した問題は潜在的に存在することになる。
特に、図７に示されるように、フィルタ用の大容量コンデンサＣの電荷の逆流を防ぐダイオード等の回路を電源経路に持たないライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌと、イグニッションスイッチ７３を含む電源経路ＩＧとの双方から電流が供給される制御部７５を備えた放電灯点灯装置では、ＨＩＤバルブ７１の異常事態によるフェイルセーフによってＨＩＤ７１を消灯しているときにライティングスイッチ７２をＯＦＦしても、制御部７５の電流はイグニッションスイッチ７３を含む電源経路ＩＧから供給されるため、フィルタ用の大容量コンデンサＣを有するライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌの電荷を放電する経路がなく、したがって、ライティングスイッチ７２をＯＦＦしたときのコンデンサＣの電圧低下は一層遅くなり、ライティングスイッチ７２を含む電源経路Ｌの電圧を測定することにより早急にライティングスイッチ７２のＯＦＦを検出し、判定することは困難であった。
なお、放電灯点灯装置に限らず、各々のスイッチによって切り離される２系統の電源を使用し、片方の電源に大きな負荷を負わせる、例えば、図８に示される電動パワーステアリング制御装置やエンジン制御装置等の制御機器においても同様であり、この場合も直列のダイオードを挿入しない電源経路を有する構成になるため、当該電源経路のＯＦＦを電圧により短時間で検出し、判定することが困難な事情は同じである。
この発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、負荷に電力を供給する電源経路内に含まれる電源スイッチ（ライティングスイッチ７２やリレー接点８２）とフィルタ用の大容量コンデンサＣとの間にダイオード等の逆流防止素子を介在させることなく、電源スイッチのＯＦＦ状態を迅速に判定し、例えば、一過性の異常事態によるフェイルセーフによる放電灯の消灯状態から早々に脱却可能な車載用電源信号入力回路を提供することを目的とする。
上記した課題を解決するためにこの発明の車載用電源信号入力回路は、主に負荷に電力を供給する第１のスイッチを含む第１の電源経路と、主に制御用の電力を供給する第２のスイッチを含む第２の電源経路と、前記第１の電源経路と第２の電源経路を電源供給源とし、前記第１の電源経路にリプルを緩和する無負荷時の時定数が０．１秒以上のコンデンサによるフィルタを備え、前記第１の電源経路にかかる電圧としての前記コンデンサの電圧と、前記第２の電源経路にかかる電圧とを取得して、前記第１の電源経路にかかる電圧が下降し、前記第２の電源経路にかかる電圧が保持されている場合に、前記第１のスイッチの遮断を検出する制御部を有するものである。
この発明によれば、負荷に電力を供給する電源経路内に含まれる電源スイッチとコンデンサ間にダイオード等の逆流防止素子を介在させることなく、電源スイッチのＯＦＦ状態を迅速に判定し、例えば、一過性の異常事態によるフェイルセーフによる放電灯の消灯状態から早々に脱却可能な車載用電源信号入力回路を提供することができる。また、フィルタ用のコンデンサの電圧に基づく比較により、パワーラインにかかる電圧が大きく低下するまで待つ必要が無く迅速にライティングスイッチのＯＦＦ判定が可能になるという効果を奏する。
この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の内部構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の動作を示すタイミング図である。 この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の動作を説明するために示した放電特性グラフである。 この発明の実施の形態２に係る車載用電源信号入力回路の内部構成を示すブロック図である。 図６に示す電源部の回路構成の一例を示す回路図である。 放電灯点灯装置に用いられる従来の車載用電源信号入力回路の一例を示すブロック図である。 電動パワーステアリング制御機器に用いられる従来の車載用電源信号入力回路の一例を示すブロック図である。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の内部構成を示すブロック図である。図１に示されるように、この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路は、主に、負荷として用いられるＨＩＤバルブ１に電力を供給する、第１のスイッチとしてのライティングスイッチ２を含む第１の電源経路（以下、パワーラインＬという）と、主に制御部５に制御用の電力を供給する第２のスイッチとしてのイグニッションスイッチ３を含む第２の電源経路（以下、制御パワーラインＩＧという）と、パワーラインＬと制御パワーラインＩＧとを電源供給源とし、当該パワーラインＬにかかる電圧ＶLと制御パワーラインＩＧにかかる電圧ＶIGとを取得して、ＶLが下降し、ＶIGが保持されている場合にライティングスイッチ２のＯＦＦを検出する電圧インタフェース部４および制御部５と、により構成される。
なお、パワーラインＬには、その電源経路内で発生するリプルを緩和するフィルタ用の大容量コンデンサＣが接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６は、車載直流電源９の電圧を昇降圧し、ＤＣ／ＡＣコンバータ部７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６の出力を交流に変換し、イグナイタ部８は、ＨＩＤバルブ１に高圧パルスを印加して始動させ、制御部５は、ＨＩＤバルブ１へ供給する電力を制御する、いずれも周知の回路である。
また、通信インタフェース部１１は、不図示の他の車載制御装置（ＥＣＵ）との通信経路となり、制御部５との間でデータ交換を行う機能を有する。
図２は、この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の動作を説明するために示した波形図であり、（ａ）はライティングスイッチ２、（ｂ）はパワーラインＬにかかる電圧ＶL、（ｃ）は制御パワーラインＩＧにかかる電圧ＶIGのそれぞれを示す。
図２に示されるように、ライティングスイッチ２がＯＮ、イグニッションスイッチ３がＯＮの状態において、ライティングスイッチ２をＯＦＦにすれば、制御パワーラインＩＧにかかる電圧ＶIGはバッテリ電圧Ｅと等しくなるが、このとき、フィルタ用の大容量コンデンサＣの存在により、パワーラインＬにかかる電圧ＶLは、コンデンサＣの電荷を吐き出しながら緩やかに降下する。このため、ライティングスイッチ２のＯＦＦを、あらかじめ設定されたスレッショルド電圧を超えたか否かにより判定するためにはコンデンサＣの放電に要する比較的長い時間が必要となる（図２中、Ｃによる遅延として表記）。
上記したパワーラインＬの電圧降下を速やかに検出するために、この発明の実施の形態１では、パワーラインＬの電圧ＶLが低下（ＶL→ＶSL）する際に、制御パワーラインＩＧにかかる電圧ＶIGが一定の値に保持されていれば、ライティングスイッチ２がＯＦＦされたと判定することとした。このため、電圧インタフェース部４は、ライティングスイッチ２がＯＮ、イグニッションスイッチ３がＯＮの状態において、異常が発生しＤＣ／ＤＣコンバータ部６を停止した後にライティングスイッチ２がＯＦＦされた場合に、パワーラインＬにかかる電圧ＶLと制御パワーラインＩＧにかかる電圧ＶIGとを測定（取得）し、制御部５がＡＤ変換した後、両電圧を比較することでライティングスイッチ２のＯＦＦ判定を行う構成とした。
図３は、この発明の実施の形態１に係る車載用電源信号入力回路の動作を示すフローチャートであり、ここでは、特に、制御部５によるＨＩＤバルブ１の点灯時における処理の流れが示されている。
図３のフローチャートに示されるように、制御部５はＨＩＤバルブ１の点灯開始後、パワーラインＬ電圧低下ありかを判断し（ステップＳＴ３０１）、電圧低下なしの場合はパワーラインＬ所定電圧以上かを判断し（ステップＳＴ３０２）、電圧低下ありの場合は制御パワーライン１Ｇ電圧低下ありかが判断される（ステップＳＴ３０６）。
制御部５はステップＳＴ３０２、ＳＴ３０６の判断後、ライティングスイッチ２のＯＮ／ＯＦＦ判断を行い、ライティングスイッチＯＮ時（ステップＳＴ３０２“所定電圧以上”）には、異常フラグありかを判断し（ステップＳＴ３０３）、異常フラグなしの場合はＨＩＤバルブ１を点灯し（ステップＳＴ３０４）、異常ありかを判断する（ステップＳＴ３０５）。
一方、ライティングスイッチＯＦＦ時は異常フラグクリア（ステップＳＴ３０７）後、ステップＳＴ３０３で異常フラグありと判断された場合とともにＨＩＤバルブ１を消灯し（ステップＳＴ３０８）、また、ステップＳＴ３０５で異常ありとの判断により異常フラグセット（ステップＳＴ３０９）を行なってステップＳＴ３０１へ戻る。
ＨＩＤバルブ１は、例えば、安定出力の３５Ｗ点灯時であれば３５Ｗで一定になるように出力が制御され、また、始動直後に急速に光束を立ち上げるときの、例えば、最大出力の７５Ｗ点灯時であれば７５Ｗの出力になるように制御される、というように、仕様に基づく規定値、もしくは測定された電圧、電流の検出値から状態を判定して動作が決定される。このため、ＨＩＤバルブ１が仕様どおりに動作するか否かについて、制御部５で適宜自己診断が行われ、その診断結果がフラグに記憶される。
あるいは、制御部５は、パワーラインＬにかかる電圧ＶLを電圧インタフェース部４経由で取得し、その電圧低下の有無を判定する（ステップＳＴ３０１）。ここで、ＶLの電圧低下が認められた場合（ステップＳＴ３０５“電圧低下あり”）、制御部５は、更に、制御ラインＩＧにかかる電圧ＶIGを、電圧インタフェース部４経由で取得し、その電圧値ＶIGに変動が無いか否かを判定する（ステップＳＴ３０６）。
ここで、電圧値ＶIGとして一定の電圧値が保持されていれば（ステップＳＴ３０６“電圧低下なし”）、制御部５は、ライティングスイッチ２がＯＦＦされたと判定してＨＩＤバルブ１を消灯する。
ライティングスイッチ２がＯＦＦされることで、フラグを正常状態に戻す（ステップＳＴ３０７）。このことにより、一過性の異常事態に基づくフェイルセーフによってＨＩＤバルブ１が消灯しているときに、ライティングスイッチ２の短期間のＯＦＦ操作によって一過性のフェイルセーフによる消灯状態から脱却することができ、再度のライティングスイッチ２のＯＮによる再点灯操作が可能となり、ＨＩＤバルブ１の早急の再点灯が可能になる。
上記した実施の形態１によれば、制御部５が、ＶL、ＶIGの両電圧を比較判定するソフトウェアによるライティングＯＦＦ判断（ステップＳＴ３０２，ＳＴ３０６）により、パワーラインＬにかかる電圧ＶLが大きく降下するハードウェアによるライティングスイッチＯＦＦ（ステップＳＴ３０２）まで待つ必要が無く、速やかにライティングスイッチ２のＯＦＦ判定が可能になる。したがって、ＨＩＤバルブ１の一過性の異常事態に基づくフェイルセーフによる消灯状態から早々に脱却可能な車載用電源信号入力回路を提供することができる。
なお、上記した実施の形態１では、制御部５が、ＶL、ＶIGの両電圧を比較判定することでパワースイッチ２のＯＦＦ判定を行うこととしたが、ＶLの単位時間当たりの電圧低下が、ＶIGの単位時間当たりの電圧低下より大きい場合にパワースイッチ２のＯＦＦ判定を行ってもよい。
具体的に、車載用直流電源Ｅに接続された制御ラインＩＧにかかる電圧ＶIGは、電圧変動が含まれるが基本的に電圧値は概ね一定であるのに対し、ＯＦＦされたライティングスイッチ２側（パワーラインＬ）にかかる電圧ＶLは一様に低下する。したがって、電圧インタフェース部４が両電圧を取得し、制御部５が、両者の単位時間（例えば０．１秒）当たりの電圧低下（傾き：図２のΔＶLおよびΔＶIG）を演算し、比較すれば、電源Ｅが供給されていないパワーラインＬ側の電圧の低下が大きく、当該電圧の低下が所定の電圧値（例えば、１Ｖ）以上であれば、ライティングスイッチ２がＯＦＦされたことを即座に判定することができる。
なお、上記した実施の形態１の応用例によれば、所定時間当たりの電圧低下に基づく比較によりライティングスイッチ２のＯＦＦ判定を行ったが、車載用直流電源Ｅに接続された制御ラインＩＧにかかる電圧ＶIGと、ＯＦＦされたライティングスイッチ２側（パワーラインＬ）にかかる電圧ＶLとを単純に比較し、その電位差が、例えば、１Ｖ等の所定値以上であればライティングスイッチ２がＯＦＦされたと判定してもよい。
上記した実施の形態１の応用例によれば、所定時間当たりの電圧低下に基づく比較により、あるいは単純比較により電位差が所定値以上あったときにライティングスイッチ２のＯＦＦ判定を行うことでパワーラインＬにかかる電圧が大きく低下するまで待つ必要が無く、速やかにライティングスイッチ２のＯＦＦ判定が可能になる。
図４は、フィルタ用コンデンサＣの放電特性（曲線）を示すグラフである。図４に示されるように、経過時間に対するコンデンサ電圧ＶCは時定数との間で、ＶCｅｘｐ1/RCの一定の関係をもって変化することが知られている。
すなわち、車載用直流電源Ｅに接続された制御ラインＩＧにかかる電圧ＶIGは、電圧変動が含まれるが、基本的に電圧値は概ね一定であるのに対し、ＯＦＦされたライティングスイッチ２側（パワーラインＬ）にかかる電圧ＶLは、ライティングスイッチ２に接続されるフィルタ用の大容量コンデンサＣの容量と、放電経路のインピーダンスＲとによって決まる放電曲線に沿って一様に低下する。このため、パワーラインＬにかかる電圧ＶLの単位時間当たりの電圧低下が、例えば、図４に示されるような所定の放電曲線に沿って低下していた場合にパワースイッチ２のＯＦＦを判定してもよい。この場合は、制御部５は、内蔵のメモリに図４に示されるような放電曲線を予め記憶しておき、当該放電曲線と電圧インタフェース部４を介して取得したパワーラインＬにかかる電圧ＶLと比較することにより、記憶した放電曲線に沿って低下していると判定した場合にパワースイッチ２のＯＦＦを認識することになる。
上記した実施の形態１の更なる応用例によれば、フィルタ用の大容量コンデンサＣの放電曲線に基づく比較により、パワーラインＬにかかる電圧が大きく低下するまで待つ必要が無く迅速にライティングスイッチ２のＯＦＦ判定が可能になる。
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係る車載用電源信号入力回路の内部構成を示すブロック図である。図１に示す実施の形態１との構成上の差異は電源部１０にあり、パワーラインＬを電源供給源として内部の制御用電源電圧を生成する第１の内部電源としてのスイッチングレギュレータ１００と、制御パワーラインＩＧを電源供給源として内部の制御用電源電圧を生成する第２の内部電源としてのシリーズレギュレータ１１０と、により構成される。他の構成は、図１に示す実施の形態１と同様である。
図６に電源部１０の回路図の一例が示されている。スイッチングレギュレータ１００は、パワーラインＬを介して供給される車載用直流電源Ｅから希望の出力電圧を得る電圧変換装置であり、電圧を変換調整するスイッチング制御部１０１を備えたＤＣ／ＤＣコンバータであり、ここでは、昇圧（ステップアップ）、および降圧（ステップダウン）が可能なスイッチングレギュレータ１００を使用するものとする。このスイッチングレギュレータ１００によれば、制御信号によるＯＮ／ＯＦＦの時間の割合（デューティ比）により出力電圧が決定されることは周知の事項である。また、シリーズレギュレータ１１０は、負荷（制御部５）に直列に電流制御素子Ｔｒ２が接続された、降圧のみ可能な定電圧直流電源回路である。
ここでは、スイッチングレギュレータ１００の出力設定電圧をシリーズレギュレータ１１０の出力設定電圧より高く設計している。すなわち、パワーラインＬに含まれるフィルタ用の大容量コンデンサＣの電圧がスイッチングレギュレータ１００の出力設定電圧以下になっても、上記したスイッチングレギュレータ１００の出力設定電圧＞シリーズレギュレータ１１０の出力設定電圧の関係を維持することとしている。
図６に示されるように、例えば、スイッチングレギュレータ１００の出力設定電圧を例えば８．５Ｖ、シリーズレギュレータ１１０の出力設定電圧を例えば８．４Ｖとした場合、まず、スイッチングレギュレータ１００が８．５Ｖを出力しようとして、ライティングスイッチ２に接続されたフィルタ用コンデンサＣの電荷を吐き出し、やがてフィルタ用コンデンサＣの電圧が低下して８．５Ｖを出力できなくなる。このように、フィルタ用のコンデンサＣの電荷を使いきってスイッチングレギュレータ１００の出力が８．４Ｖ以下になったときに、シリーズレギュレータ１１０が制御用電源としての役割を担い、電力を供給する。
上記のように、スイッチングレギュレータ１００をシリーズレギュレータ１１０より優先的に動作させることで、ライティングスイッチ２に接続されたフィルタ用の大容量コンデンサＣの電荷を速やかに吐き出し、当該コンデンサＣの電圧を早々に低下させることができる。このように、ライティングスイッチ２側の電圧が早々に低下すれば、所定の電圧と比較してライティングスイッチ２のＯＦＦを早いタイミングで確実に検出することができる。
なお、電源部１０の内部電源を昇降圧型のスイッチングレギュレータ１００とすることで、ライティングスイッチ２をＯＦＦにすれば、ライティングスイッチ２に接続されたフィルタ用の大容量コンデンサＣに蓄積された電荷は、スイッチングレギュレータ１００の昇圧作用により吐き出されるため、当該コンデンサＣに蓄積された電荷は早々に放電され、図２に破線（Ｃの強制放出）で表記されるように電圧降下速度が速くなる。したがって、当該電圧の降下によって、ライティングスイッチ２のＯＦＦを迅速に検出することが容易になる。
上記した実施の形態２によれば、電源部１０の内部電源を、ライティングスイッチ２側とイグニッションスイッチ３側の２系統から別個に供給する構成とし、ライティングスイッチ２側に接続されたスイッチングレギュレータ１００の出力設定電圧を、イグニッションスイッチ３側に接続されたシリーズレギュレータ１１０の出力設定電圧より高くすることで、ライティングスイッチ２側の電圧が早急に低下するため、従来における閾値と比較する方式によってもライティングスイッチ２のＯＦＦを早いタイミングで確実に検出することができる。
すなわち、ライティングスイッチ２と、回路内のフィルタ用の大容量コンデンサＣとの間にダイオード等の逆流防止素子を介在させることなく電源経路の電圧の測定にあたり、当該コンデンサＣの電荷を速やかに放電し、電源経路の電圧をライティングスイッチ２のＯＦＦに追従させて信号として入力し、当電源経路の電圧を判定することで、迅速にライティングスイッチ２のＯＦＦを判定するものである。
ライティングスイッチ２のＯＦＦの判定を迅速に行うことで、例えば、放電灯の一過性の異常事態によるフェイルセーフによって放電灯を消灯しているときに、短い時間のライティングスイッチ２のＯＦＦ操作によって、一過性のフェイルセーフによる消灯状態を脱却し、再度のライティングスイッチのＯＮによる再点灯操作が可能となりＨＩＤバルブ１の迅速な復旧点灯が可能である。
車両の前照灯として用いられるＨＩＤバルブ１を点灯させる点灯装置には、ＨＩＤバルブ１の異常動作発生時に点灯動作を停止するフェイルセーフ機能を有するものがある。ＨＩＤバルブ１の異常動作として一般的なのは、早い周期の短い消灯を繰り返す“ちらつき”や、遅い周期で点灯と消灯を繰り返す“点滅”および、振動等を起因にする突発的な“立消え”であり、いずれも、一瞬“消える”ことが異常動作の発端である。なお、ＨＩＤバルブ１の外部要因によって発生する消灯を、上記の異常と誤判定する可能性が無いわけではない。ＨＩＤバルブ１および点灯装置のいずれにも異常が無く、再度点灯動作を行なえば正常に点灯できることがある。
両者に異常が無いときに再度点灯動作をさせるきっかけは、車両の運転者にとって機能的に自然な操作ができるライティングスイッチ２の再操作であることが好ましい。しかしながら、フィルタ用の大容量コンデンサＣが電源回路内に設けられているため、ライティングスイッチ２をＯＦＦ操作しても当該操作を早々に放電灯点灯装置が認識するのは困難であったが、上記した実施の形態１、２のように、ライティングスイッチ２のＯＦＦ操作を早急に判定できる手段を講じることにより、ＨＩＤバルブ１が外部要因により消灯されても早々に復活点灯させることができる好適な放電灯点灯装置を実現できるものである。
なお、この発明は、上記した放電灯点灯装置に限らず、各々のスイッチによって切り離される２系統の電源を使用し、片方の電源に大きな負荷を負わせる、電動パワーステアリング制御装置、エンジン制御装置等の車載制御機器においても直列のダイオードを挿入しない電源経路を有する構成になるため、主に接続する負荷に電力を供給する電源スイッチの短時間のＯＦＦを検出でき、電源経路を制御信号として活用することができる。
以上のように、この発明に係る車載用電源信号入力回路は、主に負荷に電力を供給する第１のスイッチを含む第１の電源経路と、主に制御用の電力を供給する第２のスイッチを含む第２の電源経路と、前記第１の電源経路と第２の電源経路を電源供給源とし、前記第１の電源経路にかかる電圧と前記第２の電源経路にかかる電圧とを取得して、前記第１の電源経路にかかる電圧が下降し、前記第２の電源経路にかかる電圧が保持されている場合に、前記第１のスイッチの遮断を検出する制御部と、を有するように構成したので、負荷に電力を供給する電源経路内に含まれる電源スイッチとコンデンサ間にダイオード等の逆流防止素子を介在させることなく、電源スイッチのＯＦＦ状態を迅速に判定し、例えば、一過性の異常事態によるフェイルセーフによる放電灯の消灯状態から早々に脱却可能な車載用電源信号入力回路を提供することができる。

Claims (7)

  1. 主に負荷に電力を供給する第１のスイッチを含む第１の電源経路と、
    主に制御用の電力を供給する第２のスイッチを含む第２の電源経路と、
    前記第１の電源経路と第２の電源経路を電源供給源とし、前記第１の電源経路にかかる電圧と前記第２の電源経路にかかる電圧とを取得して、前記第１の電源経路にかかる電圧が下降し、前記第２の電源経路にかかる電圧が保持されている場合に、前記第１のスイッチの遮断を検出する制御部
    を有することを特徴とする車載用電源信号入力回路。
  2. 前記制御部は、
    前記第１の電源経路にかかる電圧の単位時間当たりの電圧低下が、前記第２の電源経路にかかる電圧の単位時間当たりの電圧低下より大きい場合に、前記第１のスイッチの遮断を検出することを特徴とする請求項１記載の車載用電源信号入力回路。
  3. 前記制御部は、
    前記第１の電源経路にかかる電圧の単位時間当たりの電圧低下が所定の放電曲線に沿って低下している場合に、前記第１のスイッチの遮断を検出することを特徴とする請求項１記載の車載用電源信号入力回路。
  4. 前記制御部は、
    前記第２の電源経路にかかる電圧と、前記第１の電源経路にかかる電圧の差が所定値以上の場合に、前記第１のスイッチの遮断を検出することを特徴とする請求項１記載の車載用電源信号入力回路。
  5. 前記第１の電源経路を電源供給源として内部の制御用電源電圧を生成する第１の内部電源と、前記第２の電源経路を電源供給源として内部の制御用電源電圧を生成する第２の内部電源とを有し、
    前記第１の内部電源の出力設定電圧を前記第２の内部電源の出力設定電圧より高く設定することを特徴とする請求項１記載の車載用電源信号入力回路。
  6. 前記第１の内部電源を昇降圧型のスイッチングレギュレータで構成し、前記第１の電源経路に含まれるコンデンサの電圧が前記第１の内部電源の出力設定電圧以下になっても、前記第１の内部電源の出力設定電圧＞第２の内部電源の出力設定電圧の関係を維持することを特徴とする請求項５記載の車載用電源信号入力回路。
  7. 前記負荷を放電灯とし、前記第１のスイッチをライティングスイッチ、前記第２のスイッチをイグニッションスイッチとしたことを特徴とする請求項１記載の車載用電源信号入力回路。
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