WO2012056823A1 - 車両用電源回路 - Google Patents

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達幸 大屋
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日本精機株式会社
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a power supply circuit mounted on a vehicle and used for electrical equipment of the vehicle.
  • the vehicle is equipped with a battery as a power source for the electrical equipment, and has a power circuit for supplying a predetermined constant voltage to the electrical equipment regardless of the state of the battery.
  • the power line of the battery that supplies power to the electronic control device is often superimposed with electromagnetic induction noise or surge generated from an ignition device or an actuator, relay, or solenoid controlled by the electronic control device. It is important to remove and reduce these noises and surges generated in the power supply line to prevent malfunction and damage of the electronic control device and to improve its reliability.
  • the above-described electrical equipment that is a target for supplying a constant voltage from the power supply circuit has a function that allows a vehicle user to select a desired mode and various settings.
  • a vehicle display device has a function of switching driving conditions such as a power mode and an eco mode.
  • the selected mode is stored in the storage medium as setting information.
  • an object of the present invention is to provide a vehicle power supply circuit capable of continuing to supply a constant voltage even when a surge is applied without complicating the circuit configuration. It is to supply.
  • a power supply circuit for a vehicle is a surge cut circuit provided with a constant voltage circuit that outputs a predetermined voltage, connected to a battery mounted on the vehicle, and a Zener diode and a transistor for protecting the constant voltage circuit. And a switching circuit for switching on / off the output to the constant voltage circuit between the constant voltage circuit and the surge cut circuit, and an output line of the switching circuit and the switching circuit. A feedback line for connecting the Zener diode is provided.
  • the constant voltage circuit supplies power to a load circuit including a storage medium for storing setting information.
  • the switching circuit switches on / off based on operation of a start switch of a vehicle.
  • the vehicle power supply circuit according to the present invention relates to a power supply circuit for electrical equipment mounted on a vehicle, and can continue to supply a constant voltage even when a surge is applied without complicating the circuit configuration.
  • the figure which shows the electrical structure in embodiment of this invention The figure which shows the example of an output waveform at the time of the surge application in embodiment same as the above.
  • FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration including a power supply circuit for a vehicle meter, a power supply circuit comprising a switching circuit 1, a surge cut circuit 2, and a constant voltage circuit 3, a control means 4, and a storage means. (Storage medium) 5.
  • the switching circuit 1 is connected to a power supply line a from the battery, and switches on / off whether or not the power supplied from the battery is supplied to the constant voltage circuit 3 based on a start switch (ignition switch) of the vehicle. Is.
  • the switching circuit 1 includes an NPN transistor 1a, a resistor 1b for limiting the base current of the NPN transistor 1a when the start switch is turned on in the input line b, and a resistor for limiting the collector current of the NPN transistor 1a.
  • 1c a P-channel FET (field effect transistor) 1d to which the gate of the resistor 1c and the gate are connected, and a resistor 1e for applying an ON potential between the gate and the source of the P-channel FET 1d are provided.
  • the start switch is turned on, the source and drain of the P-channel FET 1d are energized, and the battery and the constant voltage circuit 3 are electrically connected.
  • the surge cut circuit 2 is a circuit including a Zener diode 2a for removing a surge superimposed on the power supply line from the battery. Further, a Zener diode 2a for connecting a voltage fed back from a connection line (output line) c connected to the drain of the P-channel FET 1d to the cathode, a resistor 2b for limiting a current flowing through the Zener diode 2a, The NPN transistor 2c to which the base current is supplied from the resistor 2b, the resistor 2d for limiting the collector current of the NPN transistor 2c, and the collector current of the NPN transistor 2c are input to the base, and the battery and the P-channel FET 1d And a PNP transistor 2e for energizing the gate.
  • the surge cut circuit 2 constitutes a feedback line f that prompts the P-channel FET 1d to return to the on-control again when the drain potential is lowered by controlling the P-channel FET 1d to be turned off.
  • a voltage within a predetermined range can be continuously supplied to the voltage circuit 3, and the waveforms of the respective lines a, b, and c can be formed as shown in FIG. Therefore, even when a surge voltage is applied to the power supply line a and the input line b with the start switch turned on by the surge cut circuit 2, a surge exceeding a predetermined voltage set by the Zener diode 2a. Can be output to the constant voltage circuit 3 without exceeding the upper limit of the voltage allowed by the constant voltage circuit 3.
  • a DC / DC converter or a regulator can be applied, and a power source from an in-vehicle battery is input via the switching circuit 1 and the like, and a predetermined voltage suitable for a load side configuration is generated and output. is there.
  • the control means 4 can be applied with a microcomputer, operates based on the drive voltage supplied from the constant voltage circuit 3, and generates and outputs a control signal for controlling the display means 6 based on the input vehicle information and the like.
  • the control means 4 includes a storage unit such as a ROM and a RAM (not shown) used for storing a predetermined program and various data, a storage area at the time of calculation, a CPU for performing arithmetic processing according to the predetermined program, and an input / output interface.
  • the vehicle information based on the operation signal by the vehicle user and various sensors of the vehicle is input via the dedicated cable, and the display means 6 is controlled according to these signals.
  • control means 4 is activated when a start switch is turned on and a drive voltage is supplied, and outputs a control signal that prompts the display means 6 to display and output vehicle information such as vehicle speed, alarm, and indicator. .
  • the storage means 5 is a storage medium for storing various information related to the vehicle and setting information selected by the vehicle user such as the operation mode of the vehicle.
  • the storage means 5 is connected to the control means 4 such as an EEPROM or a flash memory. External memory is applied.
  • the storage unit 5 can also serve as a storage unit provided in the control unit 4.
  • the display means 6 displays vehicle information and the like based on a control signal from the control means 4, and is compared and read by a pointer that is rotated by a driving source such as a motor and an index portion that is an instruction target of the pointer.
  • a display device such as a pointer-type meter that displays a measured value, a liquid crystal panel, or an organic EL panel can be applied.
  • a circuit configuration as shown in FIG. 3 can be applied, and the switching circuit 10 and the surge cut circuit 20 cut the surge.
  • the voltage can be continuously supplied to the constant voltage circuit 3.
  • the switching circuit 10 is such that when the start switch is turned on, the source and drain of the P-channel FET 10a are turned on, and the battery and the constant voltage circuit 3 are electrically connected.
  • the surge cut circuit 20 turns off the P-channel FET 10a with a predetermined voltage set by the Zener voltage of the Zener diode 20a when a surge occurs in the input from the battery and the drain potential of the P-channel FET 10a rises. It controls to do. Therefore, when there is an input accompanied by a surge, an output similar to the waveform shown in FIG. 2 can be performed.
  • Such a vehicle power supply circuit is connected to a battery mounted on the vehicle, and includes a constant voltage circuit 3 that outputs a predetermined voltage, a surge provided with a Zener diode 2a and a transistor 2c for protecting the constant voltage circuit 3.
  • a vehicle power supply circuit comprising: a cut circuit 2; and a switching circuit 1 that switches on / off an output to the constant voltage circuit 3 between the constant voltage circuit 3 and the surge cut circuit 2.
  • a feedback line f for connecting the connection line (output line) c and the Zener diode 2a is provided.
  • the vehicle power supply circuit can continue to supply a constant voltage even when a surge is applied (at the time of abnormal voltage) without complicating the circuit configuration.
  • the constant voltage circuit 3 can store and hold information even under a situation where a surge is applied by supplying power to a load circuit including a storage means (storage medium) 5 for storing setting information.
  • the switching circuit 1 can be used for both the surge countermeasure and the load-side on / off operation by switching on / off based on the operation of the start switch of the vehicle.
  • the present invention has been described by way of example in the configuration of the above-described embodiment, the present invention is not limited to this, and various other configurations can be used without departing from the spirit of the present invention.
  • the storage unit for example, SRAM
  • the storage unit is directly connected to the drive voltage from the constant voltage circuit without using the control unit. Even in the configuration of storing and holding, the same effect as the above-described embodiment can be obtained.
  • the NPN transistor in the above-described embodiment can be replaced with an N-channel FET, or the PNP transistor can be replaced with a P-channel FET.
  • the positions of the Zener diode and the resistor may be interchanged, and the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.
  • the present invention relates to a power supply device for in-vehicle electrical equipment, and can be applied, for example, as a power supply device for a vehicle instrument mounted on a moving body equipped with an automobile, a motorcycle, an agricultural machine, or a construction machine.
  • Switching circuit 1d P-channel FET 2 Surge Cut Circuit 2a Zener Diode 3 Constant Current Circuit 5 Storage Means (Storage Medium) a Power line b Input line c Connection line (Output line) f Feedback line

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Abstract

　回路構成を複雑にすることなく、サージ印加時（異常電圧時）であっても、定電圧を供給し続けることができる車両用電源回路を供給する。　車両に搭載されるバッテリに接続され、所定の電圧を出力する定電圧回路３と、定電圧回路３を保護するためのツェナーダイオード２ａとトランジスタ２ｃとを設けたサージカット回路２と、定電圧回路３とサージカット回路２との間において、定電圧回路３への出力をオン／オフ切り換えするスイッチング回路１と、を備えた車両用電源回路において、スイッチング回路１の接続ライン（出力ライン）ｃとツェナーダイオード２ａとを接続するフィードバックラインを備えてなる。　

Description

車両用電源回路
　本発明は、車両に搭載され、車両の電装機器のための電源回路に関する。
　車両はその電装機器の電源としてバッテリを搭載するとともに、当該バッテリの状態にかかわらず、所定の定電圧を電装機器へ供給するため電源回路を備えている。一方、電子制御装置に電源を供給するバッテリの電源ラインには、点火装置、あるいは電子制御装置で制御されるアクチュエータ、リレー、ソレノイドから発生する電磁誘導のノイズやサージが重畳することが多く、バッテリの電源ラインに発生したこれらのノイズ、サージを除去・低減して電子制御装置の誤動作や破損を防ぎ、その信頼性を向上することが重要である。
　そこで、バッテリ電源に対して、サージ防止回路、スイッチング回路、定電圧回路（平滑回路）を順次接続する構成が用いられており、例えば、特許文献１に開示されている。これらの電源回路にあっては、サージ印加時に、サージ防止回路が機能し、スイッチング回路をオフさせて、定電圧回路を動作させない構成としていた。
特開２００２－１７５１２４号公報
　電源回路からの定電圧の供給対象となる上述した電装機器にあっては、車両利用者が所望するモードや各種設定を選択できる機能がある。例えば、車両用表示装置にあっては、パワーモードやエコモードなど運転状況を切り換える機能がある。なお、選択したモードは、設定情報として記憶媒体に格納している。
　しかしながら、従来の電源回路では、サージ印加時（異常電圧時）に電源供給がオフするため、記憶媒体に該設定情報を記憶することができず、サージ印加毎に、初期設定に戻ってしまい、車両利用者による再設定が必要となり、煩雑なものとなってしまう問題があった。
　また、前述問題点を解決するものとしては、記憶手段に別途専用の電源回路を設けることによって、サージ印加時であっても記憶媒体を作動させ続ける構成も考えられるが、電子部品が増え、また、配線構造など回路構成も複雑になってしまうという問題があった。
　そこで本発明の目的とするところは、上述した課題に着目してなされ、回路構成を複雑にすることなく、サージ印加時であっても、定電圧を供給し続けることができる車両用電源回路を供給することにある。
　本発明の車両用電源回路は、車両に搭載されるバッテリに接続され、所定の電圧を出力する定電圧回路と、前記定電圧回路を保護するためのツェナーダイオードとトランジスタとを設けたサージカット回路と、前記定電圧回路と前記サージカット回路との間において、前記定電圧回路への出力をオン／オフ切り換えするスイッチング回路と、を備えた車両用電源回路において、前記スイッチング回路の出力ラインと前記ツェナーダイオードとを接続するフィードバックラインを備えてなることを特徴とする。
　また、前記定電圧回路は、設定情報を格納する記憶媒体を含む負荷回路へ電源供給することを特徴とする。
　また、前記スイッチング回路は、車両の起動スイッチの操作に基づいて前記オン／オフ切り換えすることを特徴とする。
　本発明の車両用電源回路は、車両に搭載される電装機器のための電源回路に関し、回路構成を複雑にすることなく、サージ印加時であっても、定電圧を供給し続けることができる。
本発明の実施の形態における電気的な構成を示す図。 同上実施の形態におけるサージ印加時の出力波形例を示す図。 同上実施の形態の別例を示す図。
　以下、本発明が適用された実施の形態について添付図面を用いて説明する。
　図１は、車両用計器の電源回路を含む回路構成を示す図であり、スイッチング回路１と、サージカット回路２と、定電圧回路３と、からなる電源回路と、制御手段４と、記憶手段（記憶媒体）５と、を備えている。
　スイッチング回路１は、バッテリからの電源ラインａに接続され、車両の起動スイッチ（イグニションスイッチ）に基づいて、バッテリから供給される電源を定電圧回路３へ供給するか否かをオン／オフ切り換えするものである。
　スイッチング回路１は、ＮＰＮ型トランジスタ１ａと、入力ラインｂにおいて起動スイッチがオン操作されたときにＮＰＮトランジスタ１ａのベース電流を制限する抵抗体１ｂと、ＮＰＮ型トランジスタ１ａのコレクタ電流を制限する抵抗体１ｃと、抵抗体１ｃとゲートが接続されるＰチャンネルＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１ｄと、ＰチャンネルＦＥＴ１ｄのゲート・ソース間にオン電位を与える抵抗体１ｅと、を設けている。起動スイッチがオンしたときには、ＰチャンネルＦＥＴ１ｄのソース・ドレイン間が通電しバッテリと定電圧回路３とが電気的に接続される。
　サージカット回路２は、バッテリからの電源ラインに重畳するサージを除去するためのツェナーダイオード２ａを含む回路である。また、ＰチャンネルＦＥＴ１ｄのドレインと接続する接続ライン（出力ライン）ｃから分岐してフィードバックされる電圧をカソードに接続するツェナーダイオード２ａと、ツェナーダイオード２ａに流れる電流を制限する抵抗体２ｂと、この抵抗体２ｂからベース電流が供給されるＮＰＮ型トランジスタ２ｃと、ＮＰＮ型トランジスタ２ｃのコレクタ電流を制限する抵抗体２ｄと、ＮＰＮ型トランジスタ２ｃのコレクタ電流をベースに入力することによってバッテリとＰチャンネルＦＥＴ１ｄのゲートとを通電させるＰＮＰ型トランジスタ２ｅと、を設けている。
　なお、サージカット回路２は、ＰチャンネルＦＥＴ１ｄをオフ制御してドレイン電位が下がると、再びＰチャンネルＦＥＴ１ｄがオン制御に戻るように促すフィードバックラインｆを構成しているため、サージをカットしつつ定電圧回路３へ所定範囲の電圧を供給し続けることができ、図２に示すような、各ラインａ，ｂ，ｃの波形をなすことができる。従って、サージカット回路２によって、起動スイッチがオンされた状態で、電源ラインａや入力ラインｂにサージ電圧が印加された場合であっても、ツェナーダイオード２ａにて設定される所定電圧以上のサージをカットし、定電圧回路３の許容する電圧の上限を超えることなく、定電圧回路３へ出力することができる。
　定電圧回路３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、もしくはレギュレータを適用でき、スイッチング回路１などを介して車載バッテリからの電源を入力し、負荷側の構成に適した所定電圧を生成して出力するものである。
　制御手段４は、マイクロコンピュータを適用でき、定電圧回路３から供給される駆動電圧に基づいて作動し、入力する車両情報などに基づいて表示手段６を制御するための制御信号を生成し出力する。この場合、制御手段４は、所定プログラムや各種データの格納、演算時の記憶領域などに用いる図示しないＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部と、前記所定プログラムに従って演算処理するためのＣＰＵと、入出力インターフェース等を設けてなり、車両利用者による操作信号や、車両の各種センサに基づく車両情報を専用ケーブルを介して入力し、これらの信号に応じて表示手段６を制御する。
　例えば、制御手段４は、起動スイッチがオンされて駆動電圧が供給されることによって起動し、車両速度や警報、インジケータなどの車両情報を表示手段６が表示出力するように促す制御信号を出力する。
　記憶手段５は、車両に関する各種情報や車両の作動モードなど車両利用者が選択した設定情報などを格納するための記憶媒体であり、この場合、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなどの制御手段４に接続される外部メモリを適用している。なお、記憶手段５は、制御手段４内に設けられる記憶部を兼用することもできる。
　表示手段６は、制御手段４からの制御信号に基づいて、車両情報などを表示するものであり、モータなどの駆動源によって回動する指針と、この指針の指示対象となる指標部によって対比判読することで計測値を表示する指針式計器や、液晶パネル、あるいは有機ＥＬパネルなどの表示デバイスを適用することができる。
　また、図１に示す実施の形態と同様の機能を実現するために、図３に示すような回路構成を適用することもでき、スイッチング回路１０とサージカット回路２０とによって、サージをカットしつつ定電圧回路３に電圧を供給し続けることができる。
　なお、スイッチング回路１０は、起動スイッチがオンしたときにＰチャンネルＦＥＴ１０ａのソース・ドレイン間がオンし、バッテリと定電圧回路３とが電気的に接続するものである。また、サージカット回路２０は、バッテリからの入力にサージが発生し、ＰチャンネルＦＥＴ１０ａのドレイン電位が上昇したときに、ツェナーダイオード２０ａのツェナ電圧により設定される所定の電圧にてＰチャンネルＦＥＴ１０ａをオフするように制御するものである。従って、サージを伴う入力があった場合には、図２に示す波形と同様の出力を行うことができる。
　斯かる車両用電源回路は、車両に搭載されるバッテリに接続され、所定の電圧を出力する定電圧回路３と、定電圧回路３を保護するためのツェナーダイオード２ａとトランジスタ２ｃとを設けたサージカット回路２と、定電圧回路３とサージカット回路２との間において、定電圧回路３への出力をオン／オフ切り換えするスイッチング回路１と、を備えた車両用電源回路において、スイッチング回路１の接続ライン（出力ライン）ｃとツェナーダイオード２ａとを接続するフィードバックラインｆを備えてなる。
　従って、回路構成を複雑にすることなく、サージ印加時（異常電圧時）であっても、定電圧を供給し続けることができる車両用電源回路となる。
　また、定電圧回路３は、設定情報を格納する記憶手段（記憶媒体）５を含む負荷回路へ電源供給することによって、サージが印加される状況下においても情報を記憶保持することができる。
　また、スイッチング回路１は、車両の起動スイッチの操作に基づいて前記オン／オフ切り換えすることによって、サージ対策と負荷側のオン／オフ操作との構成を兼用することができる。
　なお、本発明を上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに設計の変更が可能なことは勿論である。例えば、制御手段を介して定電圧回路と記憶手段とが接続される構成を示したが、制御手段を介さないで、記憶手段（例えば、ＳＲＡＭ）が、直接に定電圧回路からの駆動電圧によって、記憶保持する構成としても、上述した実施の形態と同等の効果を得ることができる。
　また、上述した実施の形態におけるＮＰＮトランジスタをＮチャンネルＦＥＴに置き換えたり、ＰＮＰ型トランジスタをＰチャンネルＦＥＴに置き換えたりして構成することもできる。また、ツェナーダイオードと抵抗体は、位置を入れ替えてもよく、上述した実施の形態と同等の効果を得ることができる。
　本発明は、車載電装機器の電源装置に関し、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載される車両用計器用の電源装置として適用できる。
１　スイッチング回路
１ｄ　ＰチャンネルＦＥＴ
２　サージカット回路
２ａ　ツェナーダイオード
３　定電流回路
５　記憶手段（記憶媒体）
ａ　電源ライン
ｂ　入力ライン
ｃ　接続ライン（出力ライン）
ｆ　フィードバックライン
　

Claims (3)

  1. 　車両に搭載されるバッテリに接続され、所定の電圧を出力する定電圧回路と、
    前記定電圧回路を保護するためのツェナーダイオードとトランジスタとを設けたサージカット回路と、
    前記定電圧回路と前記サージカット回路との間において、前記定電圧回路への出力をオン／オフ切り換えするスイッチング回路と、を備えた車両用電源回路において、
    前記スイッチング回路の出力ラインと前記ツェナーダイオードとを接続するフィードバックラインを備えてなることを特徴とする車両用電源回路。
  2. 　前記定電圧回路は、設定情報を格納する記憶媒体を含む負荷回路へ電源供給することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源回路。
  3. 　前記スイッチング回路は、車両の起動スイッチの操作に基づいて前記オン／オフ切り換えすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用電源回路。
    　
PCT/JP2011/071087 2010-10-29 2011-09-15 車両用電源回路 WO2012056823A1 (ja)

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