WO2014115412A1 - 車両用電源制御装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vehicle power supply control device that controls on / off of a semiconductor switching element interposed between a power supply of a vehicle and a load to control power supply from the power supply to the load.
- a technique for realizing a fuse function with a semiconductor switching element for example, a technique for controlling a semiconductor switching element for turning on / off a power supply to a load in an ECU (electronic control unit) of a vehicle to which the semiconductor switching element is connected is conventionally known. Proposed by
- a microprocessor in an ECU receives a switch signal corresponding to an on / off operation of a switch connected to the ECU from another ECU. Then, based on the received switch signal, the power supply to the load is turned on / off by the semiconductor switching element according to the on / off operation of the switch.
- the microprocessor determines from the load current (current flowing through the load) detected using the sense circuit in the ECU whether the fuse is in an abnormal state in which power supply to the load should be restricted.
- the microprocessor controls the on / off of the semiconductor switching element in preference to the switch signal received from another ECU, and restricts the power supply to the load.
- the ECU additionally has an analog circuit for turning on and off the semiconductor switching element by a switch signal received from another ECU. This analog circuit function is disabled during normal functions in which the microprocessor periodically outputs output signals.
- the semiconductor switching element is switched according to the contents of the switch signal by an analog circuit that is activated when the output signal from the microprocessor is stopped. It can be turned on and off (see Patent Document 1).
- JP 5037414 B Japanese Patent No. 5037414
- the semiconductor switching element that turns on / off the power supply to the load according to the operation content of the switch determines that a fuse abnormal state that should cut off the power supply to the load has occurred based on the load current, the power to the load When operating so as to realize a fuse function that restricts supply, it is important to ensure that the battery is prevented from running out and that an abnormality in the vehicle is easily recognized.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to ensure battery prevention and ease of recognition of occurrence of an abnormality in a vehicle when realizing a fuse function using a semiconductor switching element.
- the object is to provide a vehicle power supply control device.
- a vehicle power supply control device includes: The semiconductor switching element is turned on / off based on a switch signal input in accordance with the operation of the first switch corresponding to the load of the vehicle and the vehicle to turn on / off the power supply from the vehicle power source to the load.
- the control unit turns on and off the semiconductor switching element regardless of the switch signal, and controls the power supply to the load
- the semiconductor switching element is turned on / off in synchronization with the on / off of the second switch based on another switch signal input in accordance with the operation of the second switch not corresponding to the load.
- a backup control circuit for turning on and off the power supply to the load.
- the backup control circuit turns on and off the semiconductor switching element based on a signal corresponding to the on / off operation of the second switch, Turn the power supply on and off.
- the second switch may be an ignition switch of the vehicle, and the backup control circuit turns on and off the semiconductor switching element in synchronization with the on / off of the ignition switch based on the ignition switch signal input along with the operation of the ignition switch. May be.
- the vehicle ignition switch is operated when switching between a state in which power can be supplied to the electrical components of the vehicle and a state in which power supply to the electrical components is disabled except for dark current.
- the ignition switch is present on the power supply side on the circuit with respect to the switch corresponding to the load. When supplying power to the load, the ignition switch is always turned on in advance.
- the ignition switch is not a switch that directly turns on / off the power supply to the load, but is always turned on when power is supplied to the load. Therefore, as a switch other than the first switch corresponding to the load, , A switch having relevance to the load.
- the vehicle power supply control device when realizing the fuse function using the semiconductor switching element, it is possible to ensure the prevention of the battery running out and the ease of recognizing the occurrence of the vehicle abnormality.
- FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a basic configuration of a power supply control device according to an embodiment.
- FIG. 2 is a timing chart showing the relationship between the on / off state of each signal and the on / off state of power supply to the load when the control unit of FIG. 1 is in a normal state.
- FIG. 3 is a timing chart showing the relationship between the on / off state of each signal and the on / off state of power supply to the load when the control unit of FIG. 1 is in an abnormal state.
- FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a basic configuration of a power supply control device 1 according to the embodiment.
- a power supply control device (vehicle power supply control device) 1 is based on a switch signal SW1 input in response to an on / off operation of a combination switch (first switch) 3 mounted on a vehicle (not shown).
- the semiconductor relay 13 which is a semiconductor switching element is turned on / off to turn on / off the supply of electric power VB from the vehicle battery B to the load 5 such as a headlight.
- the semiconductor relay 13 is independent of the switch signal SW1. Is turned on and off to limit the supply of power VB from the battery B to the load 5.
- the power supply control device 1 includes a microprocessor (control unit) 11, a semiconductor relay 13, a current sensor circuit 15, a watchdog (WD) circuit 17, and a backup control circuit 19.
- the microprocessor 11 receives the switch signal SW1 from the combination switch 3 input to the input port IN of the power supply control device 1 via the interface (I / F) circuit 11a. As long as the microprocessor 11 is operating normally, the microprocessor 11 outputs a semiconductor relay drive signal RD that is turned on and off in synchronization with the switch signal SW1.
- the semiconductor relay 13 has its internal relay contact (not shown) turned on when the drive signal DR inputted from the backup control circuit 19 turns on the power from the battery B inputted to the battery port BATT of the power supply control device 1. During this time, the power is supplied to the load 5 via the output port OUT of the power supply control device 1.
- the current sensor circuit 15 detects the current flowing through the load 5 by the electric power supplied from the battery B via the semiconductor relay 13. The detected current is output to the microprocessor 11. As long as the microprocessor 11 is operating normally, the current of the input load 5 is monitored to determine whether or not an abnormal fuse state such as a complete short circuit or a local short circuit exceeding a certain integration time has occurred. Then, while determining that a fuse abnormal state has occurred, the microprocessor 11 turns off the semiconductor relay drive signal RD and turns off the power supply to the load 5 by the semiconductor relay 13.
- the watchdog circuit 17 resets the reset signal RESET output to the microprocessor 11 while the input of the watchdog pulse WDP output at regular intervals during normal operation of the microprocessor 11 is interrupted. Switch from normal off to on. When the watchdog pulse WDP whose input is interrupted is input again by the reset operation of the microprocessor 11, the watchdog circuit 17 returns the reset signal RESET from ON to OFF.
- the backup control circuit 19 includes an inverting circuit 19a that inverts an active / low (low level is on) reset signal RESET, and an ignition switch (second switch) 7 that is input to the ignition port IG of the power supply control device 1.
- An AND circuit 19b to which an ignition (IG) signal SWIG and the output of the inverting circuit 19a are input is provided, and an OR circuit 19c. The output of the AND circuit 19b is input to the OR circuit 19c together with the semiconductor relay drive signal RD from the microprocessor 11.
- the drive signal DR output from the OR circuit 19c of the backup control circuit 19 is synchronized with the semiconductor relay drive signal RD from the microprocessor 11 while the reset signal RESET is off (during normal operation of the microprocessor 11). Turn on and off. That is, if the fuse is not in an abnormal state, the drive signal DR is turned on and off in synchronization with the on / off operation of the combination switch 3 as shown in the timing chart of FIG. If the fuse is abnormal, the drive signal DR is always off.
- the drive signal DR is synchronized with the ignition (IG) signal SWIG from the ignition switch 7 as shown in the timing chart of FIG. Turn on and off.
- the power supply to the load 5 is switched to the combination switch corresponding to the load 5.
- the operation 3 can not be turned on / off, and the operation of the ignition switch 7 can be turned on / off.
- the combination switch 3 when the combination switch 3 is turned on when the operation of the microprocessor 11 is abnormal, it is possible to prevent the power from being continuously supplied to the load 5 and to suppress the battery from running out. Further, when the operation of the microprocessor 11 is abnormal, the power supply to the load 5 cannot be turned on / off by the operation of the combination switch 3, so that the operator of the combination switch 3 can easily recognize that the operation abnormality has occurred in the microprocessor 11. it can.
- the switch operated to turn on / off the power supply to the load 5 when the operation of the microprocessor 11 is abnormal is not limited to the ignition switch 7 of the present embodiment, and any switch other than the combination switch 3 may be used.
- the ignition switch 7 is a switch that is turned on in advance and has a relationship with the load 5 so that the power supply to the load 5 can be turned on and off by the operation of the combination switch 3. For this reason, there is an advantage that the operator can easily recall it as a switch operated in place of the combination switch 3 when the operation of the microprocessor 11 is abnormal.
- the semiconductor relay 13 is assumed as the semiconductor switching element. However, a semiconductor switching element other than the semiconductor relay 13 such as a power semiconductor switch may be used.
- the present invention is extremely useful when controlling the power supply from the power supply to the load by controlling the on / off of the semiconductor switching element interposed between the power supply of the vehicle and the load.
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Abstract
車両用電源制御装置(1)は、マイクロプロセッサ(11)に動作異常が発生して、電流センサ回路(15)が検出した負荷(5)の電流からヒューズ異常状態を判定できなくなったときには、負荷(5)への電力供給を、負荷(5)に対応するコンビネーションスイッチ(3)の操作ではオンオフできなくし、イグニッションスイッチ(7)の操作でオンオフできるようにする。これにより、マイクロプロセッサ(11)の動作異常時にコンビネーションスイッチ(3)がオン操作されていると負荷(5)に電力が供給され続けてしまうことを防ぎ、バッテリ上がりの抑制を図る。また、マイクロプロセッサ(11)の動作異常時にコンビネーションスイッチ(3)の操作では負荷(5)に対する電力供給をオンオフできなくし、マイクロプロセッサ(11)の動作異常を操作者に容易に認識させる。
Description
本発明は、車両の電源と負荷との間に介設された半導体スイッチング素子のオンオフを制御して、負荷に対する電源からの電力供給を制御する車両用電源制御装置に関する。
車両には、従来から、過電流の発生時等に負荷を電源から切り離すヒューズ機能が設けられている。そして、近年では、ヒューズ機能を搭載する車両のジャンクションボックス(J/B)やリレーボックス(R/B)に対する小型化の要求が強い。それに伴い、車両では、ヒューズ機能を機械的なヒューズから半導体スイッチング素子に置き換える傾向が強まっている。
ヒューズ機能を半導体スイッチング素子で実現する技術としては、例えば、負荷に対する電力供給をオンオフする半導体スイッチング素子を、その半導体スイッチング素子が接続された車両のECU(電子制御装置)において制御するものが、従来から提案されている。
この提案では、ECU内のマイクロプロセッサが、他のECUからそのECUに接続されたスイッチのオンオフ操作に応じたスイッチ信号を受け取る。そして、受け取ったスイッチ信号に基づき、スイッチのオンオフ操作に応じて負荷に対する電力供給を、半導体スイッチング素子によりオンオフする。
これと共に、マイクロプロセッサは、ECU内のセンス回路を用いて検出した負荷電流(負荷を流れる電流)から、負荷への電力供給を制限すべきヒューズ異常状態であるかどうか判断する。そして、ヒューズ異常状態であると判断した場合にマイクロプロセッサが、他のECUから受け取るスイッチ信号に優先して半導体スイッチング素子のオンオフを制御し、負荷への電力供給を制限する。
なお、ECUは、他のECUから受け取るスイッチ信号により半導体スイッチング素子をオンオフさせるためのアナログ回路を、別途有している。このアナログ回路の機能は、マイクロプロセッサが出力信号を定期的に出力する正常機能中には無効化される。
このため、マイクロプロセッサが暴走等により半導体スイッチング素子のオンオフを制御できなくなった場合は、マイクロプロセッサからの出力信号の停止に伴い有効化されるアナログ回路により、スイッチ信号の内容にしたがって半導体スイッチング素子をオンオフさせることができる(特許文献1参照)。
このように、上述した提案では、マイクロプロセッサに異常が生じてヒューズ異常状態かどうか判断できなくなっても、スイッチの操作に応じて半導体スイッチング素子をオンオフさせて負荷に対する電力供給を行うことができる。したがって、負荷に供給する電力が車両のバッテリからのものである場合は、ヒューズ異常状態が発生してもスイッチの操作次第で負荷に電力が供給され続けてしまい、バッテリ上がりを招く可能性がある。
また、上述した提案では、マイクロプロセッサに異常が生じていても、スイッチの操作に同期して負荷に電力が供給される。このため、負荷に対する電力供給のオンオフがスイッチの操作に同期しないことによって、スイッチの操作者(専ら車両の運転者)に車両の異常(マイクロプロセッサの異常発生)を認識させることができない。したがって、操作者に車両の異常を認識させることが困難になる可能性がある。
したがって、スイッチの操作内容に応じた負荷に対する電力供給をオンオフする半導体スイッチング素子を、負荷電流に基づき負荷への電力供給を遮断すべきヒューズ異常状態が発生したと判断したときに、負荷への電力供給を制限するヒューズ機能を実現するよう動作させる際には、バッテリ上がりの防止と車両の異常発生の認識容易性とを担保することが肝要である。
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、半導体スイッチング素子を用いたヒューズ機能の実現に際して、バッテリ上がりの防止と車両の異常発生の認識容易性とを担保することができる車両用電源制御装置を提供することにある。
上述の目的を達成するために、本発明の第1の態様に係る車両用電源制御装置は、
半導体スイッチング素子と、車両の負荷に対応した第1スイッチの操作に伴い入力されるスイッチ信号に基づいて半導体スイッチング素子をオンオフさせて、車両の電源から負荷に対する電力供給をオンオフさせ、負荷に流れる電流に負荷への電力供給を制限すべきヒューズ異常状態が発生しているときに、スイッチ信号とは無関係に制御部が半導体スイッチング素子をオンオフさせて、負荷に対する電力供給を制限する制御部と、
制御部に異常が発生しているときに、負荷には対応していない第2スイッチの操作に伴い入力される他のスイッチ信号に基づき、半導体スイッチング素子を第2スイッチのオンオフに同期してオンオフさせて、負荷に対する電力供給をオンオフさせるバックアップ用制御回路とを備える。
半導体スイッチング素子と、車両の負荷に対応した第1スイッチの操作に伴い入力されるスイッチ信号に基づいて半導体スイッチング素子をオンオフさせて、車両の電源から負荷に対する電力供給をオンオフさせ、負荷に流れる電流に負荷への電力供給を制限すべきヒューズ異常状態が発生しているときに、スイッチ信号とは無関係に制御部が半導体スイッチング素子をオンオフさせて、負荷に対する電力供給を制限する制御部と、
制御部に異常が発生しているときに、負荷には対応していない第2スイッチの操作に伴い入力される他のスイッチ信号に基づき、半導体スイッチング素子を第2スイッチのオンオフに同期してオンオフさせて、負荷に対する電力供給をオンオフさせるバックアップ用制御回路とを備える。
このような構成により、制御部が半導体スイッチング素子をオンオフさせることができない異常発生時には、バックアップ用制御回路が、第2スイッチのオンオフ操作に応じた信号に基づいて半導体スイッチング素子をオンオフさせ、負荷に対する電力供給をオンオフさせる。
したがって、制御部の異常発生中には、負荷に対応する第1スイッチを操作しても、負荷に対して電力を供給することができない。これにより、ヒューズ異常状態が発生していても負荷に電力が供給され続けてバッテリが上がってしまうのを抑制することができ、かつ、ヒューズ異常状態を判定できない車両の異常発生を、スイッチの操作者に容易に認識させることができる。
このため、半導体スイッチング素子を用いたヒューズ機能の実現に際して、バッテリ上がりの防止と車両の異常発生の認識容易性とを担保することができる。
第2スイッチは前記車両のイグニッションスイッチであってもよく、バックアップ用制御回路は、イグニッションスイッチの操作に伴い入力されるイグニッションスイッチ信号に基づき、半導体スイッチング素子をイグニッションスイッチのオンオフに同期してオンオフさせてもよい。
車両のイグニッションスイッチは、車両の電装品に対する電力供給可能な状態と、暗電流以外は電装品に対する電力供給を不可とする状態とを切り替える際に操作される。そして、イグニッションスイッチは、負荷に対応するスイッチよりも回路上の電源側に存在し、負荷に対して電力を供給する際には、必ずイグニッションスイッチが事前にオン操作される。
即ち、イグニッションスイッチは負荷に対する電力供給を直接オンオフさせるスイッチではないが、負荷に電力を供給する際には必ずオン操作されることから、負荷に対応する第1スイッチ以外のスイッチとしては、比較的、負荷に対する関連性を有するスイッチである。
イグニッションスイッチを、制御部の異常発生時に負荷に対する電力供給をオンオフさせるために操作する第2スイッチとすることで、制御部の異常発生を認識した操作者に、負荷に対する電力供給をオンオフするために操作すべきスイッチを容易に想起させることができる。
本発明の態様に係る車両用電源制御装置によれば、半導体スイッチング素子を用いたヒューズ機能の実現に際して、バッテリ上がりの防止と車両の異常発生の認識容易性とを担保することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、実施形態に係る電源制御装置1の原理的な構成を示す回路図である。
実施形態に係る電源制御装置(車両用電源制御装置)1は、車両(不図示)に搭載されたコンビネーションスイッチ(第1スイッチ)3のオンオフ操作に応じて入力されるスイッチ信号SW1に基づいて、半導体スイッチング素子である半導体リレー13をオンオフさせて、車両のバッテリBからヘッドライト等の負荷5に対する電力VBの供給をオンオフさせるためのものである。
また、電源制御装置1は、負荷5を流れる電流(負荷電流)から、負荷5への電力供給を制限すべきヒューズ異常状態であると判断した場合に、スイッチ信号SW1とは無関係に半導体リレー13をオンオフさせて、バッテリBから負荷5に対する電力VBの供給を制限する。
そのために、電源制御装置1は、マイクロプロセッサ(制御部)11、半導体リレー13、電流センサ回路15、ウォッチドッグ(WD)回路17、及び、バックアップ用制御回路19を備える。
マイクロプロセッサ11は、電源制御装置1の入力ポートINに入力されるコンビネーションスイッチ3からのスイッチ信号SW1を、インターフェイス(I/F)回路11aを介して受け取る。そして、マイクロプロセッサ11は、正常に動作している限り、スイッチ信号SW1と同期してオンオフする半導体リレー駆動信号RDを出力する。
半導体リレー13は、電源制御装置1のバッテリポートBATTに入力されたバッテリBからの電力を、バックアップ用制御回路19から入力される駆動信号DRのオンにより内部のリレー接点(不図示)がオンしている間、電源制御装置1の出力ポートOUTを介して負荷5に供給する。
電流センサ回路15は、半導体リレー13を介してバッテリBから供給される電力により負荷5を流れる電流を検出する。検出した電流は、マイクロプロセッサ11に出力される。マイクロプロセッサ11では、正常に動作している限り、入力された負荷5の電流を監視し、完全短絡や一定の積算時間以上の局部短絡等のヒューズ異常状態が発生したかどうかを判断する。そして、ヒューズ異常状態が発生したと判断している間、マイクロプロセッサ11は、半導体リレー駆動信号RDをオフして、半導体リレー13による負荷5への電力供給をオフさせる。
ウォッチドッグ回路17は、マイクロプロセッサ11が正常動作中に一定間隔で出力するウォッチドッグパルスWDPの入力が途絶えている間、マイクロプロセッサ11に出力しているリセット信号RESETを、マイクロプロセッサ11にリセット動作させるために通常のオフからオンに切り替える。入力が途絶えたウォッチドッグパルスWDPがマイクロプロセッサ11のリセット動作により再び入力されると、ウォッチドッグ回路17はリセット信号RESETをオンからオフに戻す。
バックアップ用制御回路19は、アクティブ・ロー(ローレベルがオン)のリセット信号RESETを反転させる反転回路19aと、電源制御装置1のイグニッションポートIGに入力されるイグニッションスイッチ(第2スイッチ)7からのイグニッション(IG)信号SWIGと反転回路19aの出力とが入力されるAND回路19bと、OR回路19cとを備える。OR回路19cには、マイクロプロセッサ11からの半導体リレー駆動信号RDと共にAND回路19bの出力が入力される。
したがって、バックアップ用制御回路19のOR回路19cが出力する駆動信号DRは、リセット信号RESETのオフ中(マイクロプロセッサ11の正常動作中)には、マイクロプロセッサ11からの半導体リレー駆動信号RDに同期してオンオフする。即ち、ヒューズ異常状態でなければ、図2のタイミングチャートに示すように、駆動信号DRはコンビネーションスイッチ3のオンオフ操作に同期してオンオフする。また、ヒューズ異常状態であれば、駆動信号DRは常時オフとなる。
一方、リセット信号RESETのオン中(マイクロプロセッサ11の動作異常発生中)には、図3のタイミングチャートに示すように、駆動信号DRは、イグニッションスイッチ7からのイグニッション(IG)信号SWIGに同期してオンオフする。
したがって、マイクロプロセッサ11に動作異常が発生して、電流センサ回路15が検出した負荷5の電流からヒューズ異常状態を判定できなくなったときには、負荷5への電力供給を、負荷5に対応するコンビネーションスイッチ3の操作ではオンオフできなくし、イグニッションスイッチ7の操作でオンオフできるようにすることができる。
これにより、マイクロプロセッサ11の動作異常時にコンビネーションスイッチ3がオン操作されていると負荷5に電力が供給され続けてしまうのを防ぎ、バッテリ上がりの抑制を図ることができる。また、マイクロプロセッサ11の動作異常時にはコンビネーションスイッチ3の操作で負荷5に対する電力供給をオンオフできなくなるので、マイクロプロセッサ11に動作異常が発生したことをコンビネーションスイッチ3の操作者に容易に認識させることができる。
このため、半導体リレー13を用いたヒューズ機能の実現に際して、バッテリ上がりの防止と車両(マイクロプロセッサ11)の異常発生の認識容易性とを担保することができる。
なお、マイクロプロセッサ11の動作異常時に負荷5に対する電力供給をオンオフさせるために操作するスイッチは、本実施形態のイグニッションスイッチ7に限らず、コンビネーションスイッチ3以外のスイッチであれば任意である。
そして、イグニッションスイッチ7は、負荷5に対する電力供給をコンビネーションスイッチ3の操作によりオンオフできる状態とするために、事前にオン操作するスイッチであり、負荷5との関連性を有するスイッチである。このため、マイクロプロセッサ11の動作異常時にコンビネーションスイッチ3に代わって操作するスイッチとして操作者が想起しやすいというメリットがある。
また、実施形態では、半導体スイッチング素子として半導体リレー13を想定したが、パワー半導体スイッチ等、半導体リレー13以外の半導体スイッチング素子を用いてもよい。
本発明は、車両の電源と負荷との間に介設された半導体スイッチング素子のオンオフを制御して、負荷に対する電源からの電力供給を制御する際に用いて極めて有用である。
Claims (2)
- 車両用電源制御装置であって、
半導体スイッチング素子と、
車両の負荷に対応した第1スイッチの操作に伴い入力されるスイッチ信号に基づいて前記半導体スイッチング素子をオンオフさせて、前記車両の電源から前記負荷に対する電力供給をオンオフさせ、前記負荷に流れる電流に前記負荷への電力供給を制限すべきヒューズ異常状態が発生しているときには、前記スイッチ信号とは無関係に前記半導体スイッチング素子をオンオフさせて、前記負荷に対する電力供給を制限する制御部と、
前記制御部に異常が発生しているときに、前記負荷には対応していない第2スイッチの操作に伴い入力される他のスイッチ信号に基づき、前記半導体スイッチング素子を前記第2スイッチのオンオフに同期してオンオフさせて、前記負荷に対する電力供給をオンオフさせるバックアップ用制御回路と
を備えることを特徴とする車両用電源制御装置。 - 請求項1記載の車両用電源制御装置であって、
前記第2スイッチは前記車両のイグニッションスイッチであり、
前記バックアップ用制御回路は、前記イグニッションスイッチの操作に伴い入力されるイグニッションスイッチ信号に基づき、前記半導体スイッチング素子を前記イグニッションスイッチのオンオフに同期してオンオフさせる
ことを特徴とする車両用電源制御装置。
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