WO2018066499A1 - 車載機器 - Google Patents

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WO2018066499A1
WO2018066499A1 PCT/JP2017/035793 JP2017035793W WO2018066499A1 WO 2018066499 A1 WO2018066499 A1 WO 2018066499A1 JP 2017035793 W JP2017035793 W JP 2017035793W WO 2018066499 A1 WO2018066499 A1 WO 2018066499A1
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voltage
battery
capacitor
main switch
power supply
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健太郎 芦邉
森口 雅勝
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株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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    • H02J2310/48The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]

Definitions

  • the present invention relates to an in-vehicle device including a capacitor and a plurality of components to which power is supplied from the capacitor.
  • a plurality of components including a microcomputer are mounted on an in-vehicle device such as an ECU (Electronic Control Unit).
  • the in-vehicle device is connected to the positive electrode of the battery, and power is supplied from the battery to each of the plurality of components described above.
  • the in-vehicle device is further equipped with a capacitor.
  • the battery has a capacitor, for example, and is charged by a battery.
  • Patent Document 1 discloses a power supply device that supplies power from a power source to a plurality of loads.
  • a switch is provided in each of a plurality of power supply paths from the power source to each of the plurality of loads. Each of these switches is switched on or off according to the magnitude of the current flowing through the plurality of power supply paths.
  • an on-vehicle device is equipped with a capacitor having a large capacity.
  • a capacitor having a large capacity can be realized by increasing the number of capacitors connected in parallel or by using a capacitor having a large capacity.
  • the size of the vehicle-mounted device is large because the size of the capacitor is large. Since the space in the vehicle is limited, it is not preferable that the size of the in-vehicle device is large.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a small in-vehicle device capable of supplying power from a capacitor to a specific target for a long time.
  • An in-vehicle device is provided in a power supply path from the capacitor to the second target in an in-vehicle device including a capacitor and a first target and a second target to which power stored in the capacitor is supplied.
  • a switch is provided that is switched off when the terminal voltage of the capacitor becomes less than a threshold value.
  • the present invention power is first supplied from the capacitor to the first object and the second object.
  • the switch is turned off, and the power supply from the battery to the second target is stopped.
  • releases per unit time falls.
  • electric power is supplied from the capacitor to the first target for a long time.
  • the number of targets to which power is supplied by the capacitor decreases as the terminal voltage of the capacitor decreases, it is possible to use a small capacitor having a small capacity. In this case, the size of the device is small.
  • the on-vehicle device is characterized in that the switch is turned on when a terminal voltage of the capacitor becomes equal to or higher than the threshold value.
  • the switch when the terminal voltage of the capacitor rises and becomes equal to or higher than the threshold value, the switch is turned on and power is supplied again to the second object.
  • the number of the second objects is two or more, and the switch is provided in each of a plurality of power supply paths from the capacitor to each of the plurality of second objects.
  • the threshold value of the switch provided in the power supply path is different from at least one of the threshold values of the switches provided in the other power supply paths.
  • electric power is supplied from the capacitor to a plurality of second objects, and there are a plurality of power supply paths.
  • Each of the plurality of power supply paths is provided with a switch.
  • the threshold value of the switch provided in one power supply path is different from at least one of the threshold values of the switches provided in the other power supply path. For this reason, the number of the 2nd object from which power supply is stopped increases in steps with the fall of the terminal voltage of a capacitor. As a result, it is possible to continue supplying power from the capacitor to the first object for a long time while suppressing a decrease in the function of the device.
  • the first target is a control unit that controls the operation of the device itself
  • the second target is an electric device that operates according to an instruction of the first target.
  • the power is supplied to the control unit for a long time by stopping the power supply to the control unit that controls the operation of the self-container, for example, the electric device that operates according to the instruction of the microcomputer.
  • the present invention it is possible to realize a small in-vehicle device that can supply power from a capacitor to a specific target for a long time.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of a power supply system according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a circuit diagram of a supply control circuit. It is explanatory drawing of the electric power supply in case the main switch is not provided. It is explanatory drawing of the electric power supply in vehicle equipment.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a main configuration of a power supply system in a second embodiment. It is explanatory drawing of the electric power supply in vehicle equipment.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a main configuration of a power supply system according to a third embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a main configuration of a power supply system 1 according to the first embodiment.
  • the power supply system 1 includes an in-vehicle device 10 and a battery 11.
  • the positive electrode of the battery 11 is connected to the in-vehicle device 10.
  • the negative electrode of the battery 11 is grounded.
  • Electric power is supplied from the battery 11 to the in-vehicle device 10.
  • the in-vehicle device 10 stores the electric power supplied from the battery 11.
  • the in-vehicle device 10 operates using electric power supplied from the battery 11 or stored electric power.
  • the in-vehicle device 10 is an ECU, for example.
  • the in-vehicle device 10 includes a capacitor 20, regulators 30, 31, a control unit 40, a main switch 50, a first communication circuit 60, a memory 61, a second communication circuit 62, a supply control circuit 70, and a diode D1.
  • the battery 20 has a capacitor C1 and a resistor R1.
  • the capacitor C1 is the main body of the battery 20, and the resistor R1 is the internal resistance of the battery 20.
  • the main switch 50 is a PNP type bipolar transistor.
  • the anode of the diode D1 is connected to the positive electrode of the battery 11.
  • the cathode of the diode D1 is connected to one end of the resistor R1 of the battery 20 and one end of each of the regulators 30 and 31.
  • the other end of the resistor R1 is connected to one end of the capacitor C1, and the other end of the capacitor C1 is grounded.
  • the other end of the regulator 30 is connected to the control unit 40 and the emitter of the main switch 50.
  • the collector of the main switch 50 is connected to the first communication circuit 60 and the memory 61.
  • the supply control circuit 70 is separately connected to the cathode of the diode D1 and the emitter and base of the main switch 50.
  • the other end of the regulator 31 is connected to the second communication circuit 62.
  • the control unit 40, the first communication circuit 60, the memory 61, and the second communication circuit 62 are each grounded.
  • Battery 11 outputs battery voltage Vb via diode D1. As a result, a voltage is applied across the capacitor 20. At this time, in the battery 20, electric power is supplied to the capacitor C1 via the resistor R1, and the capacitor C1 is charged. Since the diode D ⁇ b> 1 is provided, no current flows from the battery 20 to the battery 11, and the battery 20 does not charge the battery 11.
  • the main switch 50 when the base voltage with respect to the emitter potential is less than a constant negative voltage, a current can flow between the emitter and the collector. At this time, the main switch 50 is on. In the main switch 50, when the base voltage with respect to the emitter potential is equal to or higher than the negative constant voltage described above, no current flows between the emitter and the collector. At this time, the main switch 50 is off.
  • the supply control circuit 70 switches the main switch 50 on or off by adjusting the base voltage based on the emitter potential in the main switch 50.
  • the regulator 30 transforms the terminal voltage Vt to a predetermined first target voltage Vg when the terminal voltage Vt of the battery 20, which is a voltage at one end of the resistor R ⁇ b> 1, is equal to or higher than the predetermined first reference voltage Vr. Vg is output.
  • the first reference voltage Vr is higher than the first target voltage Vg.
  • the regulator 30 outputs a voltage lower than the first target voltage Vg.
  • the voltage output from the regulator 30 decreases as the terminal voltage Vt decreases.
  • the voltage output from the regulator 30 is applied to the control unit 40 regardless of whether the main switch 50 is on. Thereby, electric power is supplied to the control unit 40, and the control unit 40 operates using the supplied electric power.
  • the main switch 50 When the main switch 50 is on, the voltage output from the regulator 30 is further applied to the first communication circuit 60 and the memory 61. Thereby, electric power is supplied also to the 1st communication circuit 60 and the memory 61, and these operate
  • the main switch 50 When the main switch 50 is off, power is not supplied from the regulator 30 to the first communication circuit 60 and the memory 61, and the first communication circuit 60 and the memory 61 stop operating.
  • the regulator 31 transforms the terminal voltage Vt to the predetermined second target voltage and outputs the second target voltage.
  • the second reference voltage is higher than the second target voltage.
  • the regulator 31 outputs a voltage lower than the second target voltage when the terminal voltage Vt is less than the second reference voltage.
  • the voltage output from the regulator 31 decreases as the terminal voltage Vt decreases.
  • the second target voltage is different from the first target voltage.
  • the voltage output from the regulator 31 is applied to the second communication circuit 62. Thereby, electric power is supplied to the 2nd communication circuit 62, and the 2nd communication circuit 62 operate
  • the width of the voltage drop generated in the diode D1 is referred to as a forward voltage.
  • the battery voltage Vb is equal to or higher than the voltage obtained by adding the forward voltage to the terminal voltage Vt of the battery 20, a current flows from the battery 11 to the regulators 30 and 31, and the power of the battery 11 is consumed.
  • the battery voltage Vb is less than the voltage obtained by adding the forward voltage to the terminal voltage Vt, a current flows from the battery 20 to the regulators 30 and 31, and the power stored in the battery 20 is consumed.
  • the battery 20 supplies the stored power to the control unit 40 via the regulator 30.
  • the battery 20 stores the stored power via the regulator 30 and the main switch 50. 1 is supplied to the communication circuit 60 and the memory 61. From this, it can be seen that the main switch 50 is provided in the power supply path from the battery 20 to the first communication circuit 60 and the memory 61.
  • the control unit 40 functions as a first target, and one of the first communication circuit 60 and the memory 61 functions as a second target.
  • the main voltage Vm applied to the control unit 40 substantially matches the voltage output from the regulator 30. Therefore, when the regulator 30 outputs the first target voltage Vg, the main voltage Vm substantially matches the first target voltage Vg. When the main voltage Vm is less than the first target voltage Vg, the control unit 40 stops its operation.
  • a communication line (not shown) is connected to each of the first communication circuit 60 and the second communication circuit 62.
  • Each of the first communication circuit 60 and the second communication circuit 62 receives data transmitted via a communication line connected to itself. Furthermore, each of the first communication circuit 60 and the second communication circuit 62 transmits data via a communication line connected to itself in accordance with an instruction from the control unit 40.
  • the control unit 40 reads data from the memory 61 and stores the data in the memory 61.
  • the control unit 40 is, for example, a microcomputer and controls the operation of the in-vehicle device 10.
  • the control unit 40 controls the operation of the in-vehicle device 10 as follows.
  • the control unit 40 stores the data received by the first communication circuit 60 in the memory 61 and instructs the second communication circuit 62 to transmit the data stored in the memory 61.
  • the control unit 40 stores the data received by the second communication circuit 62 in the memory 61 and instructs the first communication circuit 60 to transmit the data stored in the memory 61.
  • the control unit 40 relays communication performed between a device connected to one communication line and a device connected to the other communication line.
  • Each of the first communication circuit 60, the memory 61, and the second communication circuit 62 is an electric device that operates as described above in accordance with an instruction from the control unit 40.
  • the supply control circuit 70 turns off the main switch 50 when the terminal voltage Vt of the battery 20 becomes less than the threshold value V0. Thereby, the power supply to the first communication circuit 60 and the memory 61 is stopped.
  • the supply control circuit 70 switches the main switch 50 on when the terminal voltage Vt becomes equal to or higher than the threshold value V0. Thereby, the power supply to the first communication circuit 60 and the memory 61 is resumed.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the supply control circuit 70.
  • the supply control circuit 70 includes a sub switch 80, resistors R2, R3, R4, R5 and a Zener diode Z1.
  • the sub switch 80 is an NPN bipolar transistor.
  • the cathode of the Zener diode Z1 is connected to one end of the resistor R1 of the battery 20.
  • the anode of the Zener diode Z1 is connected to one end of the resistor R2.
  • the other end of the resistor R2 is connected to the base of the sub switch 80 and one end of the resistor R3.
  • the emitter of the sub switch 80 and the other end of the resistor R3 are grounded.
  • the collector of the sub switch 80 is connected to one end of the resistor R4.
  • the other end of the resistor R4 is connected to the base of the main switch 50 and one end of the resistor R5.
  • the other end of the resistor R5 is connected to the emitter of the main switch 50.
  • the sub switch 80 when the voltage of the base with respect to the potential of the emitter is a positive constant voltage or more, a current can flow between the collector and the emitter. At this time, the sub switch 80 is on. For the sub switch 80, when the base voltage with respect to the emitter potential is less than the positive constant voltage described above, no current flows between the collector and the emitter. At this time, the sub switch 80 is off.
  • Zener diode Z1 when the cathode voltage with respect to the anode potential is less than the predetermined voltage, no current flows through the Zener diode Z1.
  • the Zener diode Z1 when the cathode voltage based on the anode potential is equal to or higher than a predetermined voltage, a current flows through the Zener diode Z1.
  • the cathode voltage based on the anode potential is less than the predetermined voltage.
  • the base voltage of the sub switch 80 with reference to the emitter potential is zero V, which is less than the positive constant voltage described above. For this reason, the sub switch 80 is off.
  • the main switch 50 When the sub switch 80 is off, no current flows through the resistors R5 and R4. Therefore, the base voltage of the main switch 50 with respect to the emitter potential is zero V, which is equal to or higher than the negative constant voltage described above. is there. For this reason, the main switch 50 is off. When the main switch 50 is off, the power supply to the first communication circuit 60 and the memory 61 is cut off as described above.
  • the cathode voltage based on the anode potential is equal to or higher than a predetermined voltage.
  • a current flows from the battery 11 or the capacitor 20 in the order of the Zener diode Z1 and the resistors R2 and R3, and a voltage drop occurs between both ends of the resistor R3.
  • the sub switch 80 the base voltage based on the emitter potential becomes equal to or higher than the positive constant voltage described above, and the sub switch 80 is turned on.
  • the sub switch 80 When the sub switch 80 is on, current flows from the other end of the regulator 30 in the order of the resistors R5 and R4 and the sub switch 80, and a voltage drop occurs at the resistor R5. At this time, in the main switch 50, the base voltage based on the emitter potential becomes less than the negative constant voltage described above, and the main switch 50 is turned on.
  • the sub switch 80 and the main switch 50 are sequentially turned off, and the power supply to the first communication circuit 60 and the memory 61 is stopped. Further, when the terminal voltage Vt of the battery 20 becomes equal to or higher than the threshold value V0, the sub switch 80 and the main switch 50 are sequentially turned on, and the power supply to the first communication circuit 60 and the memory 61 is resumed.
  • the main switch 50 is immediately turned off when the terminal voltage Vt of the battery 20 becomes less than the threshold value V0. Further, when the terminal voltage Vt of the battery 20 becomes equal to or higher than the threshold value V0, the main switch 50 is immediately turned on.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of power supply when the main switch 50 is not provided.
  • FIG. 3 shows changes in the battery voltage Vb, the terminal voltage Vt of the battery 20 and the main voltage Vm.
  • the horizontal axis of these transitions shows time.
  • the battery voltage Vb is connected to the terminal voltage Vt of the battery 20 and the diode D1.
  • the power supply from the battery 20, specifically the capacitor C1 to the control unit 40, the first communication circuit 60, the memory 61, and the second communication circuit 62 is performed. Be started.
  • the battery voltage Vb is reduced to zero V.
  • the regulator 30 outputs the first target voltage Vg, and power is supplied to the control unit 40, the first communication circuit 60, and the memory 61. At this time, the main voltage Vm substantially coincides with the first target voltage Vg.
  • the control unit 40 stops its operation. While the terminal voltage Vt of the battery 20 is less than the first reference voltage Vr, the state of the control unit 40 is maintained in the stopped state.
  • the regulator 30 outputs the first target voltage Vg as described above, and the control unit 40 operates again.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of power supply in the in-vehicle device 10. 4 shows the transition of the battery voltage Vb, the terminal voltage Vt of the battery 20 and the main voltage Vm, as in FIG. FIG. 4 further shows on and off transitions of the main switch 50. Time is shown on the horizontal axis of the four transitions shown in FIG.
  • the in-vehicle device 10 when the battery voltage Vb is lower than the voltage obtained by adding the forward voltage of the diode D ⁇ b> 1 to the terminal voltage Vt of the capacitor 20, specifically from the capacitor C ⁇ b> 1 to the control unit 40, the first communication Power supply to the circuit 60, the memory 61, and the second communication circuit 62 is started.
  • the battery voltage Vb is reduced to zero V.
  • the main switch 50 is on, and power is supplied from the regulator 30 to the control unit 40, the first communication circuit 60, and the memory 61.
  • the main switch 50 When the terminal voltage Vt of the battery 20 becomes less than the threshold value V0, the main switch 50 is switched from on to off. Thereby, the power supply from the battery 20 to the first communication circuit 60 and the memory 61 is stopped. As a result, the electric power that the battery 20 discharges per unit time decreases, and the terminal voltage Vt of the battery 20 gradually decreases.
  • the threshold value V0 is higher than the first reference voltage Vr. Further, the terminal voltage Vt of the battery 20 increases as the battery voltage Vb increases.
  • the main switch 50 is turned off, and the power supply from the battery 20 to the first communication circuit 60 and the memory 61 is stopped. Thereby, the electric power which the electrical storage device 20 discharge
  • the in-vehicle device 10 can use a small capacitor 20 having a small capacity. In this case, the size of the in-vehicle device 10 is small.
  • the supply control circuit 70 can be configured with small parts, and the size of the main switch 50 is small. For this reason, the main switch 50 and the supply control circuit 70 can be mounted on, for example, the opposite surface of the substrate on which the battery 20 is mounted. For this reason, the space occupied by the main switch 50 and the supply control circuit 70 is small.
  • the terminal voltage Vt of the battery 20 is equal to or higher than the threshold value V0, the first communication circuit 60 and the memory 61 are operating, and the function of the in-vehicle device 10 is maintained.
  • the terminal voltage Vt of the battery 20 increases as the battery voltage Vb increases.
  • the main switch 50 is switched from OFF to ON, and power is supplied to the first communication circuit 60 and the memory 61 again.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a main configuration of the power supply system 1 according to the second embodiment.
  • the differences between the second embodiment and the first embodiment will be described. Since the configuration other than the configuration described later is the same as that in the first embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment are given to the components common to the first embodiment, and the description thereof is omitted. To do.
  • the in-vehicle device 10 in the second embodiment includes main switches 51 and 52 and supply control circuits 71 and 72 in addition to the components included in the in-vehicle device 10 in the first embodiment.
  • Each of the main switches 51 and 52 is a PNP bipolar transistor.
  • Capacitor 20, regulators 30, 31, control unit 40, main switch 50, first communication circuit 60, supply control circuit 70, and diode D1 are connected in the same manner as in the first embodiment.
  • the anode of the diode D ⁇ b> 1 is connected to the positive electrode of the battery 11.
  • the other end of the regulator 30 is further connected to the emitter of the main switch 51.
  • the collector of the main switch 51 is connected to the memory 61.
  • the supply control circuit 71 is separately connected to the cathode of the diode D1 and the emitter and base of the main switch 51.
  • the other end of the regulator 31 is connected to the emitter of the main switch 52.
  • the collector of the main switch 52 is connected to the second communication circuit 62.
  • the supply control circuit 72 is separately connected to the cathode of the diode D1 and the emitter and base of the main switch 52.
  • the control unit 40, the first communication circuit 60, the memory 61, and the second communication circuit 62 are grounded as in the second embodiment.
  • the main switches 51 and 52 operate in the same manner as the main switch 50. Therefore, each of the main switches 51 and 52 is ON when the base voltage with respect to the emitter potential is equal to or higher than a negative constant voltage, and the base voltage with respect to the emitter potential is less than the negative constant voltage. Is off.
  • each of the supply control circuits 71 and 72 are the same as the configuration and operation of the supply control circuit 70.
  • the main switch 50, the supply control circuit 70, and the threshold value V0 are replaced with the main switch 51, the supply control circuit 71, and the threshold value V1, respectively. Can be explained.
  • the threshold value V1 is lower than the threshold value V0.
  • the regulator 30, the main switch 50, the supply control circuit 70, and the threshold value V0 are replaced with the regulator 31, the main switch 52, the supply control circuit 72, and the threshold value V2, respectively.
  • the configuration and operation of the supply control circuit 72 can be described.
  • the threshold value V2 is lower than the threshold value V1.
  • the supply control circuit 70 switches the main switch 50 off when the terminal voltage Vt of the battery 20 becomes less than the threshold value V0.
  • the supply control circuit 71 switches the main switch 51 off when the terminal voltage Vt becomes less than the threshold value V1 ( ⁇ V0).
  • the supply control circuit 72 switches the main switch 52 off when the terminal voltage Vt becomes less than the threshold value V2 ( ⁇ V1).
  • the supply control circuit 72 switches the main switch 52 on when the terminal voltage Vt becomes equal to or higher than the threshold value V2.
  • the supply control circuit 71 switches the main switch 51 on when the terminal voltage Vt becomes equal to or higher than the threshold value V1 (> V2).
  • the supply control circuit 70 switches the main switch 50 on when the terminal voltage Vt becomes equal to or higher than the threshold value V0 (> V1).
  • the threshold value V1 is lower than the threshold value V0 and the threshold value V2 is lower than the threshold value V1
  • each of the threshold values V0, V1, and V2 is different from at least one of the other threshold values.
  • the voltage output from the regulator 30 is applied to the control unit 40 regardless of whether the main switches 50, 51, 52 are on. Thereby, electric power is supplied to the control unit 40, and the control unit 40 operates using the supplied electric power.
  • the main switch 50 When the main switch 50 is on, the voltage output from the regulator 30 is further applied to the first communication circuit 60. As a result, power is also supplied to the first communication circuit 60, and the first communication circuit 60 operates using the supplied power. When the main switch 50 is off, power is not supplied from the regulator 30 to the first communication circuit 60, and the first communication circuit 60 stops operating.
  • the main switch 51 When the main switch 51 is on, the voltage output from the regulator 30 is further applied to the memory 61. As a result, power is also supplied to the memory 61, and the memory 61 operates using the supplied power. When the main switch 51 is off, no power is supplied from the regulator 30 to the memory 61, and the memory 61 stops operating.
  • the main switch 52 When the main switch 52 is on, the voltage output from the regulator 31 is applied to the second communication circuit 62. Thereby, electric power is supplied to the 2nd communication circuit 62, and the 2nd communication circuit 62 operate
  • the main switch 52 When the main switch 52 is off, power is not supplied from the regulator 31 to the second communication circuit 62, and the second communication circuit 62 stops operating.
  • the battery 20 supplies the stored power to the control unit 40 via the regulator 30.
  • the battery 20 stores the stored power via the regulator 30 and the main switch 50. 1 is supplied to the communication circuit 60.
  • the battery 20 when the main switch 51 is on, the battery 20 supplies the stored power to the memory 61 via the regulator 30 and the main switch 51. In the same case, when the main switch 52 is on, the battery 20 supplies the stored power to the second communication circuit 62 via the regulator 31 and the main switch 52.
  • the main switch 50 is provided in the power supply path from the battery 20 to the first communication circuit 60.
  • the main switch 51 is provided in the power supply path from the battery 20 to the memory 61.
  • the main switch 52 is provided in the power supply path from the battery 20 to the second communication circuit 62.
  • the control unit 40 functions as a first target, and the first communication circuit 60, the memory 61, and the second communication circuit 62 function as a second target. Therefore, the number of second objects is three.
  • the supply control circuits 71 and 72 are also configured by hardware similarly to the supply control circuit 70. Therefore, when the terminal voltage Vt of the battery 20 becomes less than the threshold value V1, the main switch 51 is immediately turned off. When the terminal voltage Vt of the battery 20 becomes less than the threshold value V2, the main switch 52 is immediately turned off. Further, when the terminal voltage Vt of the battery 20 becomes equal to or higher than the threshold value V1, the main switch 51 is immediately turned on. When the terminal voltage Vt of the battery 20 becomes equal to or higher than the threshold value V2, the main switch 52 is immediately turned on.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of power supply in the in-vehicle device 10.
  • FIG. 6 corresponds to FIG.
  • FIG. 6 shows the transition of the battery voltage Vb, the terminal voltage Vt of the battery 20 and the main voltage Vm, and the transition of the main switch 50 on and off, as in FIG. FIG. 6 further shows on and off transitions of the main switches 51 and 52.
  • the horizontal axis of these transitions shows time.
  • the capacitor 20 specifically, the capacitor C 1 to the control unit 40, the first communication circuit 60, the memory 61, and the first 2 Power supply to the communication circuit 62 is started.
  • the battery voltage Vb is reduced to zero V.
  • the voltage across the capacitor C1 decreases, and the terminal voltage Vt of the capacitor 20 decreases. While the terminal voltage Vt is equal to or higher than the threshold value V0, the main switches 50, 51, and 52 are on. At this time, power is supplied from the regulator 30 to the control unit 40, the first communication circuit 60 and the memory 61, and power is supplied from the regulator 31 to the second communication circuit 62.
  • the main switch 50 When the terminal voltage Vt of the battery 20 becomes less than the threshold value V0, the main switch 50 is switched from on to off. Thereby, the power supply from the battery 20 to the first communication circuit 60 is stopped. As a result, the electric power that the battery 20 discharges per unit time decreases, and the terminal voltage Vt of the battery 20 gradually decreases.
  • the main switch 51 When the terminal voltage Vt becomes less than the threshold value V1, the main switch 51 is further switched from on to off. Thereby, the power supply from the battery 20 to the memory 61 is stopped. As a result, the electric power that the battery 20 discharges per unit time further decreases, and the terminal voltage Vt of the battery 20 further decreases more gradually.
  • the main switch 52 When the terminal voltage Vt becomes less than the threshold value V2, the main switch 52 is further switched from on to off. Thereby, the power supply from the battery 20 to the second communication circuit 62 is stopped. As a result, the electric power that the battery 20 discharges per unit time further decreases, and the terminal voltage Vt of the battery 20 further decreases more gradually.
  • the threshold value V2 is higher than the first reference voltage Vr. Further, the terminal voltage Vt of the battery 20 increases as the battery voltage Vb increases.
  • the main switches 50, 51, 52 are sequentially turned off as the terminal voltage Vt of the battery 20 decreases.
  • the number of components whose power supply is stopped increases stepwise. For this reason, it becomes possible to continue supplying power from the battery 20 to the control unit 40 for a long time while suppressing a decrease in the function of the in-vehicle device 10.
  • the timing at which the power supply to the memory 61 stops is later than the timing at which the power supply to the first communication circuit 60 stops. For this reason, after the data received by the first communication circuit 60 is stored in the memory 61, the power supply to the memory 61 can be stopped.
  • Each of the supply control circuits 71 and 72 can be configured with small parts as in the case of the supply control circuit 70. Like the main switch 50, the main switches 51 and 52 are small in size. For this reason, the main switches 50, 51, 52 and the supply control circuits 70, 71, 72 can be mounted, for example, on the opposite surface of one surface of the substrate on which the capacitor 20 is mounted. For this reason, the space occupied by the main switches 50, 51, 52 and the supply control circuits 70, 71, 72 is small.
  • the terminal voltage Vt of the battery 20 does not become lower than the first reference voltage Vr before the battery voltage Vb decreases to zero V and then increases again. For this reason, the main voltage Vm is maintained at the first target voltage Vg, and the operation of the control unit 40 does not stop.
  • the main switch 52 When the terminal voltage Vt of the battery 20 becomes equal to or higher than the threshold value V2, the main switch 52 is switched from OFF to ON, and power is supplied to the second communication circuit 62 again.
  • the main switch 51 When the terminal voltage Vt becomes equal to or higher than the threshold value V1, the main switch 51 is switched from off to on, and power is supplied to the memory 61 again.
  • the main switch 50 When the terminal voltage Vt becomes equal to or higher than the threshold value V0, the main switch 50 is switched from off to on, and power is supplied to the first communication circuit 60 again.
  • the in-vehicle device 10 in the second embodiment has a configuration in which main switches 51 and 52 and supply control circuits 71 and 72 are added to the configuration of the in-vehicle device 10 in the first embodiment. For this reason, the in-vehicle device 10 in the second embodiment has the same effect as the in-vehicle device 10 in the first embodiment.
  • the number of second objects is not limited to 3, but may be 2 or more.
  • a main switch is provided in each of the plurality of power supply paths from the battery 20 to each of the plurality of second objects.
  • the threshold value of the main switch provided in one power supply path does not have to be different from all the threshold values of the main switches provided in other power supply paths, and the main switch threshold value provided in the other power supply path It may be different from at least one of them.
  • the threshold value V0 may be the same as the threshold value V2, and the threshold value V1 may be different from the threshold values V0 and V2.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a main configuration of the power supply system 1 according to the third embodiment.
  • the differences between the third embodiment and the first embodiment will be described. Since the configuration other than the configuration to be described later is the same as that of the first embodiment, the configuration common to the first embodiment is denoted by the same reference numeral as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted. .
  • the control unit 40 includes components such as a CPU (Central Processing Unit) and a nonvolatile memory in addition to the RAM described in the first embodiment.
  • the control unit 40 further includes a power supply circuit 40a.
  • the power supply circuit 40 a is connected to the other end of the regulator 30. Power is supplied to the power supply circuit 40 a via the regulator 30.
  • the power supply circuit 40a supplies the power supplied from the regulator 30 to the other components except for itself in the control unit 40.
  • the power supply circuit 40a stops the power supply to other components except for itself, for example, in accordance with an instruction from the CPU.
  • the other components except the power supply circuit 40a among the components included in the control unit 40 stop operating, and the state of the control unit 40 shifts to a so-called sleep state.
  • a signal is externally input to the power supply circuit 40a.
  • the power supply circuit 40a resumes power supply to these components when a specific signal is input from the outside in a state where power supply to other components other than itself is stopped. Thereby, the state of the control unit 40 shifts to a so-called wake-up state.
  • the power of the battery 11 is supplied to the power supply circuit 40a of the control unit 40. Further, when the battery voltage Vb is less than the voltage obtained by adding the forward voltage to the terminal voltage Vt, the power stored in the battery 20 is supplied to the power supply circuit 40 a of the control unit 40 via the regulator 30.
  • the in-vehicle device 10 according to the third embodiment configured as described above has the same effects as those of the first embodiment. Furthermore, in the in-vehicle device 10 according to the third embodiment, the state of the control unit 40 shifts to the sleep state, so that power is efficiently supplied to the control unit 40.
  • control unit 40 in the power supply system 1 in the second embodiment may also be configured in the same manner as in the third embodiment. That is, the control unit 40 according to the second embodiment may also include the power supply circuit 40a, and power may be supplied to the power supply circuit 40a via the regulator 30.
  • the power supply system 1 configured as described above has the same effect as that described in the second embodiment, and the power is efficiently supplied to the control unit 40.
  • the configuration unit (target) to which power is constantly supplied is not limited to the control unit 40 that controls the operation of the in-vehicle device 10. Further, the number of components to which power is constantly supplied is not limited to 1, and may be 2 or more. For example, the control unit 40 and the memory 61 may be components that are constantly supplied with power.
  • the main switch may not be a switch in which the threshold used for switching from on to off and the threshold used for switching from off to on are the same.
  • the configuration of the battery 20 is not limited to the configuration having the capacitor C1, and may be a configuration having a battery.
  • each of the regulators 30 and 31 may function as a transformer that transforms the terminal voltage Vt of the battery 20.
  • a DCDC converter may be used instead of the regulators 30 and 31, for example.
  • the number of transformers is not limited to two, but may be one or more.
  • the other end of the regulator 30 may be further connected to the second communication circuit 62. In this case, the regulator 31 is not included in the in-vehicle device 10.
  • one end of the capacitor 20 is connected to the control unit 40, the first communication circuit 60, the memory 61, or the second without passing through a transformer such as a regulator or a DCDC converter.
  • the second communication circuit 62 is configured to operate by applying a voltage equal to or higher than the second target voltage, one end of the battery 20 is connected to the regulator 31.
  • the main switch is not limited to a PNP type bipolar transistor, but may be an NPN type bipolar transistor, an FET (Field Effect Transistor), or a relay contact.
  • the sub switch 80 is not limited to an NPN type bipolar transistor, and may be a PNP type bipolar transistor, an FET, or a relay contact.

Abstract

車載機器(10)は、蓄電器(20)と、制御部(40)と、第1通信回路(60)及びメモリ(61)とを有する。蓄電器(20)が蓄えた電力は、制御部(40)、第1通信回路(60)及びメモリ(61)に供給される。蓄電器(20)から第1通信回路(60)及びメモリ(61)への電力供給経路にメインスイッチ(50)が設けられている。メインスイッチ(50)は、蓄電器(20)の端子電圧が閾値未満となった場合にオフに切替わる。

Description

車載機器
 本発明は、蓄電器と、該蓄電器から電力が供給される複数の構成部とを備える車載機器に関する。
 車載機器、例えば、ECU(Electronic Control Unit)には、マイクロコンピュータ(以下、マイコンという)を含む複数の構成部が搭載されている。車載機器はバッテリの正極に接続されており、前述した複数の構成部夫々には、バッテリから電力が供給されている。
 車載機器には、更に、蓄電器が搭載されている。蓄電器は、例えばキャパシタを有し、バッテリによって充電される。バッテリから車載機器への電力供給が一時的に停止した場合、蓄電器から、前述した複数の構成部に電力が供給される。このため、バッテリから車載機器への電力供給が一時的に停止した場合であっても、マイコンは処理を継続して実行する。
 特許文献1には、電源から複数の負荷に電力が供給される電源供給装置が開示されている。電源から複数の負荷夫々への複数の電力供給経路夫々にスイッチが設けられている。これらのスイッチ夫々は、複数の電力供給経路を流れる電流の大きさに応じてオン又はオフに切替えられる。
特開2014-192994号公報
 近年、車載機器の高機能化に伴い、車載機器に搭載される構成部の数が増加している。蓄電器が電力を供給する構成部の数が多い場合、蓄電器からマイコンへの電力供給を維持することができる期間が短いという問題がある。
 この問題を解決する構成として、車載機器に、容量が大きい蓄電器を搭載する構成が挙げられる。例えば、並列に接続されるキャパシタの数を増加させるか、又は、容量が大きいキャパシタを用いることによって、容量が大きい蓄電器が実現される。容量が大きい蓄電器を用いた場合、蓄電器のサイズが大きいため、車載機器のサイズも大きい。車両内の空間は限定的であるため、車載機器のサイズが大きいことは好ましくない。
 本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蓄電器から特定の対象に電力を長く供給することができる小型の車載機器を提供することにある。
 本発明に係る車載機器は、蓄電器と、該蓄電器が蓄えた電力が供給される第1対象及び第2対象とを備える車載機器において、前記蓄電器から前記第2対象への電力供給経路に設けられ、該蓄電器の端子電圧が閾値未満となった場合にオフに切替わるスイッチを備えることを特徴とする。
 本発明にあっては、最初、蓄電器から第1対象及び第2対象に電力が供給される。蓄電器の端子電圧が閾値未満となった場合、スイッチがオフに切替わり、蓄電器から第2対象への電力供給が停止する。これにより、蓄電器が単位時間当たりに放出する電力が低下する。結果、蓄電器から第1対象に電力が長く供給される。また、蓄電器の端子電圧の低下と共に蓄電器が電力を供給する対象の数が低下するため、容量が小さい小型の蓄電器を用いることが可能である。この場合、機器のサイズは小さい。
 本発明に係る車載機器は、前記スイッチは、前記蓄電器の端子電圧が前記閾値以上となった場合にオンに切替わることを特徴とする。
 本発明にあっては、蓄電器の端子電圧が上昇して閾値以上となった場合、スイッチはオンに切替わり、第2対象に電力が再び供給される。
 本発明に係る車載機器は、前記第2対象の数は2以上であり、前記蓄電器から複数の前記第2対象夫々への複数の電力供給経路夫々に前記スイッチが設けられており、一の前記電力供給経路に設けられているスイッチの閾値は、他の前記電力供給経路に設けられているスイッチの閾値中の少なくとも1つと異なっていることを特徴とする。
 本発明にあっては、蓄電器から複数の第2対象に電力が供給され、複数の電力供給経路が存在する。複数の電力供給経路夫々にはスイッチが設けられている。一の電力供給経路に設けられているスイッチの閾値は、他の電力供給経路に設けられているスイッチの閾値中の少なくとも1つと異なっている。このため、蓄電器の端子電圧の低下と共に、電力供給が停止される第2対象の数が段階的に増加する。結果、機器の機能の低下を抑制しつつ、蓄電器から第1対象への電力供給を長く続けることが可能となる。
 本発明に係る車載機器は、前記第1対象は、自器の動作を制御する制御部であり、前記第2対象は、前記第1対象の指示に従って動作を行う電気機器であることを特徴とする。
 本発明にあっては、蓄電器は、自器の動作を制御する制御部、例えばマイコンの指示に従って動作を行う電気機器への電力供給を停止することによって、制御部に電力が長く供給される。
 本発明によれば、蓄電器から特定の対象に電力を長く供給することができる小型の車載機器を実現することができる。
実施の形態1における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 供給制御回路の回路図である。 メインスイッチが設けられていない場合における電力供給の説明図である。 車載機器内の電力供給の説明図である。 実施の形態2における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 車載機器内の電力供給の説明図である。 実施の形態3における電源システムの要部構成を示すブロック図である。
 以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
(実施の形態1)
 図1は、実施の形態1における電源システム1の要部構成を示すブロック図である。電源システム1は車載機器10及びバッテリ11を備える。バッテリ11の正極は車載機器10に接続されている。バッテリ11の負極は接地されている。
 バッテリ11から車載機器10に電力が供給される。車載機器10は、バッテリ11から供給された電力を蓄える。車載機器10は、バッテリ11から供給された電力、又は、蓄えられている電力を用いて作動する。車載機器10は、例えばECUである。
 車載機器10は、蓄電器20、レギュレータ30,31、制御部40、メインスイッチ50、第1通信回路60、メモリ61、第2通信回路62及び供給制御回路70及びダイオードD1を有する。蓄電器20はキャパシタC1及び抵抗R1を有する。キャパシタC1は蓄電器20の本体であり、抵抗R1は蓄電器20の内部抵抗である。メインスイッチ50はPNP型のバイポーラトランジスタである。
 ダイオードD1のアノードは、バッテリ11の正極に接続されている。ダイオードD1のカソードは、蓄電器20の抵抗R1の一端と、レギュレータ30,31夫々の一端とに接続されている。蓄電器20では、抵抗R1の他端はキャパシタC1の一端に接続され、キャパシタC1の他端は接地されている。
 レギュレータ30の他端は、制御部40と、メインスイッチ50のエミッタとに接続されている。メインスイッチ50のコレクタは、第1通信回路60及びメモリ61に接続されている。供給制御回路70は、ダイオードD1のカソードと、メインスイッチ50のエミッタ及びベースとに各別に接続されている。レギュレータ31の他端は、第2通信回路62に接続されている。制御部40、第1通信回路60、メモリ61及び第2通信回路62夫々は接地されている。
 バッテリ11は、バッテリ電圧Vbを、ダイオードD1を介して出力する。これにより、蓄電器20の両端間に電圧が印加される。このとき、蓄電器20では、電力が、抵抗R1を介してキャパシタC1に供給され、キャパシタC1が充電される。ダイオードD1が設けられているため、蓄電器20からバッテリ11に電流が流れることはなく、蓄電器20がバッテリ11を充電することはない。
 メインスイッチ50について、エミッタの電位を基準としたベースの電圧が負の一定電圧未満である場合、エミッタ及びコレクタ間を電流が流れることが可能である。このとき、メインスイッチ50はオンである。メインスイッチ50について、エミッタの電位を基準としたベースの電圧が前述した負の一定電圧以上である場合、エミッタ及びコレクタ間を電流が流れることはない。このとき、メインスイッチ50はオフである。
 供給制御回路70は、メインスイッチ50において、エミッタの電位を基準としたベースの電圧を調整することによって、メインスイッチ50をオン又はオフに切替える。
 レギュレータ30は、抵抗R1の一端における電圧である蓄電器20の端子電圧Vtが所定の第1基準電圧Vr以上である場合、端子電圧Vtを所定の第1目標電圧Vgに変圧し、第1目標電圧Vgを出力する。第1基準電圧Vrは第1目標電圧Vgよりも高い。レギュレータ30は、端子電圧Vtが第1基準電圧Vr未満である場合、第1目標電圧Vgよりも低い電圧を出力する。端子電圧Vtが第1基準電圧Vr未満である場合、レギュレータ30が出力する電圧は、端子電圧Vtの低下と共に低下する。
 メインスイッチ50がオンであるか否かに無関係に、レギュレータ30が出力した電圧は制御部40に印加される。これにより、制御部40に電力が供給され、制御部40は、供給された電力を用いて作動する。
 メインスイッチ50がオンである場合、レギュレータ30が出力した電圧は、更に、第1通信回路60及びメモリ61に印加される。これにより、第1通信回路60及びメモリ61にも電力が供給され、これらは、供給された電力を用いて作動する。
 メインスイッチ50がオフである場合、レギュレータ30から第1通信回路60及びメモリ61に電力が供給されることはなく、第1通信回路60及びメモリ61は動作を停止する。
 レギュレータ31は、端子電圧Vtが所定の第2基準電圧以上である場合、端子電圧Vtを所定の第2目標電圧に変圧し、第2目標電圧を出力する。第2基準電圧は第2目標電圧よりも高い。レギュレータ31は、端子電圧Vtが第2基準電圧未満である場合、第2目標電圧よりも低い電圧を出力する。端子電圧Vtが第2基準電圧未満である場合、レギュレータ31が出力する電圧は、端子電圧Vtの低下と共に低下する。第2目標電圧は第1目標電圧と異なっている。
 第2通信回路62には、レギュレータ31が出力した電圧が印加される。これにより、第2通信回路62に電力が供給され、第2通信回路62は、供給された電力を用いて作動する。
 以下、ダイオードD1において、電流がアノードからカソードに流れた場合にダイオードD1で生じる電圧降下の幅を順方向電圧と記載する。バッテリ電圧Vbが、蓄電器20の端子電圧Vtに順方向電圧を加算した電圧以上である場合、バッテリ11からレギュレータ30,31に電流が流れ、バッテリ11の電力が消費される。バッテリ電圧Vbが、端子電圧Vtに順方向電圧を加算した電圧未満である場合、蓄電器20からレギュレータ30,31に電流が流れ、蓄電器20が蓄えた電力が消費される。
 従って、バッテリ電圧Vbが、端子電圧Vtに順方向電圧を加算した電圧未満である場合、蓄電器20は、蓄えた電力を、レギュレータ30を介して制御部40に供給する。バッテリ電圧Vbが、端子電圧Vtに順方向電圧を加算した電圧未満である場合において、メインスイッチ50がオンであるとき、蓄電器20は、蓄えた電力を、レギュレータ30及びメインスイッチ50を介して第1通信回路60及びメモリ61に供給する。このことから、蓄電器20から第1通信回路60及びメモリ61への電力供給経路にメインスイッチ50が設けられていることがわかる。制御部40は第1対象として機能し、第1通信回路60及びメモリ61の一方は第2対象として機能する。
 制御部40に印加されているメイン電圧Vmは、レギュレータ30が出力している電圧と略一致する。従って、レギュレータ30が第1目標電圧Vgを出力している場合、メイン電圧Vmは、第1目標電圧Vgと略一致している。メイン電圧Vmが第1目標電圧Vg未満である場合、制御部40は動作を停止する。
 第1通信回路60及び第2通信回路62夫々には、図示しない通信線が接続されている。第1通信回路60及び第2通信回路62夫々は、自身に接続されている通信線を介して送信されたデータを受信する。更に、第1通信回路60及び第2通信回路62夫々は、制御部40の指示に従って、自身に接続されている通信線を介してデータを送信する。制御部40は、メモリ61からデータを読み出すと共に、メモリ61にデータを保存する。
 制御部40は、例えば、マイコンであり、車載機器10の動作を制御する。制御部40は、例えば、車載機器10の動作を以下のように制御する。制御部40は、第1通信回路60が受信したデータをメモリ61に保存し、第2通信回路62に指示して、メモリ61に保存されているデータを送信させる。更に、制御部40は、第2通信回路62が受信したデータをメモリ61に保存し、第1通信回路60に指示して、メモリ61に保存されているデータを送信させる。以上のように、制御部40は、一方の通信線に接続されている装置と、他方の通信線に接続されている装置との間で行われる通信を中継する。
 第1通信回路60、メモリ61及び第2通信回路62夫々は、制御部40の指示に従って、以上のように動作を行う電気機器である。
 供給制御回路70は、蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V0未満となった場合、メインスイッチ50をオフに切替える。これにより、第1通信回路60及びメモリ61への電力供給が停止する。供給制御回路70は、端子電圧Vtが閾値V0以上となった場合、メインスイッチ50をオンに切替える。これにより、第1通信回路60及びメモリ61への電力供給が再開される。
 図2は供給制御回路70の回路図である。供給制御回路70は、サブスイッチ80、抵抗R2,R3,R4,R5及びツェナーダイオードZ1を有する。サブスイッチ80はNPN型のバイポーラトランジスタである。
 ツェナーダイオードZ1のカソードは、蓄電器20の抵抗R1の一端に接続されている。ツェナーダイオードZ1のアノードは、抵抗R2の一端に接続されている。抵抗R2の他端は、サブスイッチ80のベースと、抵抗R3の一端とに接続されている。サブスイッチ80のエミッタと、抵抗R3の他端とは接地されている。サブスイッチ80のコレクタは、抵抗R4の一端に接続されている。抵抗R4の他端は、メインスイッチ50のベースと、抵抗R5の一端とに接続されている。抵抗R5の他端はメインスイッチ50のエミッタに接続されている。
 サブスイッチ80について、エミッタの電位を基準としたベースの電圧が正の一定電圧以上である場合、コレクタ及びエミッタ間を電流が流れることが可能である。このとき、サブスイッチ80はオンである。サブスイッチ80について、エミッタの電位を基準としたベースの電圧が前述した正の一定電圧未満である場合、コレクタ及びエミッタ間を電流が流れることはない。このとき、サブスイッチ80はオフである。
 ツェナーダイオードZ1について、アノードの電位を基準としたカソードの電圧が所定電圧未満である場合、ツェナーダイオードZ1を電流が流れることはない。ツェナーダイオードZ1について、アノードの電位を基準としたカソードの電圧が所定電圧以上である場合、ツェナーダイオードZ1を電流が流れる。
 蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V0未満である場合、ツェナーダイオードZ1では、アノードの電位を基準としたカソードの電圧が所定電圧未満である。この場合、抵抗R2,R3に電流が流れないので、サブスイッチ80について、エミッタの電位を基準としたベースの電圧は、ゼロVであり、前述した正の一定電圧未満である。このため、サブスイッチ80はオフである。
 サブスイッチ80がオフである場合、抵抗R5,R4に電流が流れないため、メインスイッチ50について、エミッタの電位を基準としたベースの電圧は、ゼロVであり、前述した負の一定電圧以上である。このため、メインスイッチ50はオフである。メインスイッチ50がオフである場合、前述したように、第1通信回路60及びメモリ61への電力供給が遮断される。
 蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V0以上である場合、ツェナーダイオードZ1では、アノードの電位を基準としたカソードの電圧が所定電圧以上である。この場合、バッテリ11又は蓄電器20から、電流が、ツェナーダイオードZ1及び抵抗R2,R3の順に流れ、抵抗R3の両端間で電圧降下が生じる。このとき、サブスイッチ80において、エミッタの電位を基準としたベースの電圧が前述した正の一定電圧以上となり、サブスイッチ80はオンに切替わる。
 サブスイッチ80がオンである場合、レギュレータ30の他端から、電流が抵抗R5,R4及びサブスイッチ80の順に流れ、抵抗R5で電圧降下が生じる。このとき、メインスイッチ50において、エミッタの電位を基準としたベースの電圧が前述した負の一定電圧未満となり、メインスイッチ50はオンに切替わる。
 以上のように、蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V0未満となった場合、サブスイッチ80及びメインスイッチ50が順次オフに切替わり、第1通信回路60及びメモリ61への電力供給が停止する。また、蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V0以上となった場合、サブスイッチ80及びメインスイッチ50が順次オンに切替わり、第1通信回路60及びメモリ61への電力供給が再開される。
 供給制御回路70はハードウェアで構成されているため、蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V0未満となった場合、メインスイッチ50は即時にオフに切替わる。更に、蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V0以上となった場合、メインスイッチ50は即時にオンに切替わる。
 図3は、メインスイッチ50が設けられていない場合における電力供給の説明図である。図3には、バッテリ電圧Vb、蓄電器20の端子電圧Vt及びメイン電圧Vmの推移が示されている。これらの推移の横軸には時間が示されている。
 メインスイッチ50が設けられていない場合、即ち、レギュレータ30の他端が第1通信回路60及びメモリ61に直接に接続されている場合において、バッテリ電圧Vbが、蓄電器20の端子電圧VtにダイオードD1の順方向電圧を加算した電圧よりも低い電圧に低下したとき、蓄電器20、具体的にはキャパシタC1から制御部40、第1通信回路60、メモリ61及び第2通信回路62への電力供給が開始される。以下では、バッテリ電圧VbがゼロVに低下した例を説明する。
 キャパシタC1の電力が供給されると共に、キャパシタC1の両端間の電圧が低下し、蓄電器20の端子電圧Vtが低下する。蓄電器20の端子電圧Vtが第1基準電圧Vr以上である間、レギュレータ30は第1目標電圧Vgを出力し、制御部40、第1通信回路60及びメモリ61に電力が供給される。このとき、メイン電圧Vmは第1目標電圧Vgと略一致する。
 蓄電器20の端子電圧Vtが第1基準電圧Vr未満となった場合、メイン電圧Vmは第1目標電圧Vg未満となり、制御部40は動作を停止する。蓄電器20の端子電圧Vtが第1基準電圧Vr未満である間、制御部40の状態は停止状態に維持される。バッテリ電圧Vbが上昇し、蓄電器20の端子電圧Vtが第1基準電圧Vr以上となった場合、前述したように、レギュレータ30は第1目標電圧Vgを出力し、制御部40は再び作動する。
 制御部40への電力供給が停止した場合、例えば、制御部40が有する図示しないRAM(Random Access Memory)に記憶されているデータが不意に消去される。これにより、制御部40が実行すべき一又は複数の処理が適切に実行されない虞がある。このため、制御部40への電力供給が不意に停止することを避けるべきである。
 図4は、車載機器10内の電力供給の説明図である。図4には、図3と同様に、バッテリ電圧Vb、蓄電器20の端子電圧Vt及びメイン電圧Vmの推移が示されている。図4には、更に、メインスイッチ50のオン及びオフの推移が示されている。図4に示す4つの推移の横軸には時間が示されている。
 車載機器10では、バッテリ電圧Vbが、蓄電器20の端子電圧VtにダイオードD1の順方向電圧を加算した電圧よりも低い場合に、蓄電器20、具体的にはキャパシタC1から制御部40、第1通信回路60、メモリ61及び第2通信回路62への電力供給が開始される。以下では、バッテリ電圧VbがゼロVに低下した例を説明する。
 キャパシタC1の電力が供給されると共に、キャパシタC1の両端間の電圧が低下し、蓄電器20の端子電圧Vtが低下する。端子電圧Vtが閾値V0以上である間、メインスイッチ50はオンであり、レギュレータ30から制御部40、第1通信回路60及びメモリ61に電力が供給される。
 蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V0未満となった場合、メインスイッチ50がオンからオフに切替わる。これにより、蓄電器20から第1通信回路60及びメモリ61への電力供給が停止される。結果、蓄電器20が単位時間当たりに放出する電力が低下し、蓄電器20の端子電圧Vtは緩やかに低下する。閾値V0は第1基準電圧Vrよりも高い。
 また、蓄電器20の端子電圧Vtは、バッテリ電圧Vbの上昇と共に上昇する。
 車載機器10では、蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V0未満となった場合、メインスイッチ50がオフに切替わり、蓄電器20から第1通信回路60及びメモリ61への電力供給が停止する。これにより、蓄電器20が単位時間当たりに放出する電力が低下する。結果、蓄電器20から制御部40に電力が長く供給され、バッテリ電圧VbがゼロVに低下してから再び上昇するまでに、蓄電器20の端子電圧Vtが第1基準電圧Vr未満となることはない。このため、メイン電圧Vmは第1目標電圧Vgに維持され、制御部40の動作が停止することはない。
 また、蓄電器20の端子電圧Vtの低下と共に蓄電器20が電力を供給する対象の数が低下するため、車載機器10では、容量が小さい小型の蓄電器20を用いることができる。この場合、車載機器10のサイズは小さい。
 供給制御回路70については小型の部品で構成することができ、メインスイッチ50のサイズは小さい。このため、メインスイッチ50及び供給制御回路70を、例えば、蓄電器20が実装されている基板の一面の反対面に実装することができる。このため、メインスイッチ50及び供給制御回路70が占める空間は小さい。
 更に、蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V0以上である間、第1通信回路60及びメモリ61が作動しており、車載機器10の機能が保持される。
 前述したように、蓄電器20の端子電圧Vtは、バッテリ電圧Vbの上昇と共に上昇する。蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V0以上となった場合、メインスイッチ50はオフからオンに切替わり、第1通信回路60及びメモリ61に電力が再び供給される。
(実施の形態2)
 図5は実施の形態2における電源システム1の要部構成を示すブロック図である。
 以下では、実施の形態2について、実施の形態1と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施の形態1と共通しているため、実施の形態1と共通する構成部には実施の形態1と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
 実施の形態1における電源システム1と比較して、実施の形態2における電源システム1では、車載機器10の構成が異なる。実施の形態2における車載機器10は、実施の形態1の車載機器10が有する構成部に加えて、メインスイッチ51,52及び供給制御回路71,72を有する。メインスイッチ51,52夫々はPNP型バイポーラトランジスタである。
 蓄電器20、レギュレータ30,31、制御部40、メインスイッチ50、第1通信回路60、供給制御回路70及びダイオードD1は、実施の形態1と同様に接続されている。ダイオードD1のアノードはバッテリ11の正極に接続されている。レギュレータ30の他端は、更に、メインスイッチ51のエミッタに接続されている。メインスイッチ51のコレクタはメモリ61に接続されている。供給制御回路71は、ダイオードD1のカソードと、メインスイッチ51のエミッタ及びベースとに各別に接続されている。
 レギュレータ31の他端はメインスイッチ52のエミッタに接続されている。メインスイッチ52のコレクタは第2通信回路62に接続されている。供給制御回路72は、ダイオードD1のカソードと、メインスイッチ52のエミッタ及びベースとに各別に接続されている。制御部40、第1通信回路60、メモリ61及び第2通信回路62は、実施の形態2と同様に接地されている。
 メインスイッチ51,52はメインスイッチ50と同様に作用する。従って、メインスイッチ51,52夫々は、エミッタの電位を基準としたベースの電圧が負の一定電圧以上である場合、オンであり、エミッタの電位を基準としたベースの電圧が負の一定電圧未満である場合、オフである。
 供給制御回路71,72夫々の構成及び作用は、供給制御回路70の構成及び作用と同様である。供給制御回路70の構成及び作用の説明において、メインスイッチ50、供給制御回路70及び閾値V0夫々を、メインスイッチ51、供給制御回路71及び閾値V1に置き換えることによって、供給制御回路71の構成及び作用を説明することができる。閾値V1は閾値V0よりも低い。
 また、供給制御回路70の構成及び作用の説明において、レギュレータ30、メインスイッチ50、供給制御回路70及び閾値V0夫々を、レギュレータ31、メインスイッチ52、供給制御回路72及び閾値V2に置き換えることによって、供給制御回路72の構成及び作用を説明することができる。閾値V2は閾値V1よりも低い。
 以上のことから、供給制御回路70は、蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V0未満となった場合、メインスイッチ50をオフに切替える。供給制御回路71は、端子電圧Vtが閾値V1(<V0)未満となった場合、メインスイッチ51をオフに切替える。供給制御回路72は、端子電圧Vtが閾値V2(<V1)未満となった場合、メインスイッチ52をオフに切替える。
 また、供給制御回路72は、端子電圧Vtが閾値V2以上となった場合、メインスイッチ52をオンに切替える。供給制御回路71は、端子電圧Vtが閾値V1(>V2)以上となった場合、メインスイッチ51をオンに切替える。供給制御回路70は、端子電圧Vtが閾値V0(>V1)以上となった場合、メインスイッチ50をオンに切替える。
 前述したように、閾値V1は閾値V0よりも低く、閾値V2は閾値V1よりも低いので、閾値V0,V1,V2夫々は、他の閾値中の少なくとも1つの閾値と異なっている。
 メインスイッチ50,51,52がオンであるか否かに無関係に、レギュレータ30が出力した電圧は制御部40に印加される。これにより、制御部40に電力が供給され、制御部40は、供給された電力を用いて作動する。
 メインスイッチ50がオンである場合、レギュレータ30が出力した電圧は、更に、第1通信回路60に印加される。これにより、第1通信回路60にも電力が供給され、第1通信回路60は、供給された電力を用いて作動する。メインスイッチ50がオフである場合、レギュレータ30から第1通信回路60に電力が供給されることはなく、第1通信回路60は動作を停止する。
 メインスイッチ51がオンである場合、レギュレータ30が出力した電圧は、更に、メモリ61に印加される。これにより、メモリ61にも電力が供給され、メモリ61は、供給された電力を用いて作動する。メインスイッチ51がオフである場合、レギュレータ30からメモリ61に電力が供給されることはなく、メモリ61は動作を停止する。
 メインスイッチ52がオンである場合、レギュレータ31が出力した電圧は、第2通信回路62に印加される。これにより、第2通信回路62に電力が供給され、第2通信回路62は、供給された電力を用いて作動する。メインスイッチ52がオフである場合、レギュレータ31から第2通信回路62に電力が供給されることはなく、第2通信回路62は動作を停止する。
 バッテリ電圧Vbが、端子電圧Vtに順方向電圧を加算した電圧未満である場合、蓄電器20は、蓄えた電力を、レギュレータ30を介して制御部40に供給する。
 バッテリ電圧Vbが、端子電圧Vtに順方向電圧を加算した電圧未満である場合において、メインスイッチ50がオンであるとき、蓄電器20は、蓄えた電力を、レギュレータ30及びメインスイッチ50を介して第1通信回路60に供給する。
 同様の場合において、メインスイッチ51がオンであるとき、蓄電器20は、蓄えた電力を、レギュレータ30及びメインスイッチ51を介してメモリ61に供給する。
 同様の場合において、メインスイッチ52がオンであるとき、蓄電器20は、蓄えた電力を、レギュレータ31及びメインスイッチ52を介して第2通信回路62に電力を供給する。
 結果、以下のことがわかる。メインスイッチ50は、蓄電器20から第1通信回路60への電力供給経路に設けられている。メインスイッチ51は、蓄電器20からメモリ61への電力供給経路に設けられている。メインスイッチ52は、蓄電器20から第2通信回路62への電力供給経路に設けられている。制御部40は第1対象として機能し、第1通信回路60、メモリ61及び第2通信回路62は第2対象として機能する。従って、第2対象の数は3である。
 供給制御回路71,72も、供給制御回路70と同様にハードウェアで構成されている。従って、蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V1未満となった場合、メインスイッチ51は即時にオフに切替わる。蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V2未満となった場合、メインスイッチ52は即時にオフに切替わる。更に、蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V1以上となった場合、メインスイッチ51は即時にオンに切替わる。蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V2以上となった場合、メインスイッチ52は即時にオンに切替わる。
 図6は、車載機器10内の電力供給の説明図である。図6は図4に対応する。図6には、図4と同様に、バッテリ電圧Vb、蓄電器20の端子電圧Vt及びメイン電圧Vmの推移と、メインスイッチ50のオン及びオフの推移とが示されている。図6には、更に、メインスイッチ51,52夫々のオン及びオフの推移が示されている。これらの推移の横軸には、時間が示されている。
 車載機器10では、バッテリ電圧Vbが、蓄電器20の端子電圧Vtよりも低い電圧に低下した場合に、蓄電器20、具体的にはキャパシタC1から制御部40、第1通信回路60、メモリ61及び第2通信回路62への電力供給が開始される。以下では、バッテリ電圧VbがゼロVに低下した例を説明する。
 キャパシタC1の電力が供給されると共に、キャパシタC1の両端間の電圧が低下し、蓄電器20の端子電圧Vtが低下する。端子電圧Vtが閾値V0以上である間、メインスイッチ50,51,52はオンである。このとき、レギュレータ30から制御部40、第1通信回路60及びメモリ61に電力が供給され、レギュレータ31から第2通信回路62に電力が供給される。
 蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V0未満となった場合、メインスイッチ50がオンからオフに切替わる。これにより、蓄電器20から第1通信回路60への電力供給が停止される。結果、蓄電器20が単位時間当たりに放出する電力が低下し、蓄電器20の端子電圧Vtは緩やかに低下する。
 端子電圧Vtが閾値V1未満となった場合、メインスイッチ51が更にオンからオフに切替わる。これにより、蓄電器20からメモリ61への電力供給が停止される。結果、蓄電器20が単位時間当たりに放出する電力が更に低下し、蓄電器20の端子電圧Vtは更に緩やかに低下する。
 端子電圧Vtが閾値V2未満となった場合、メインスイッチ52が更にオンからオフに切替わる。これにより、蓄電器20から第2通信回路62への電力供給が停止される。結果、蓄電器20が単位時間当たりに放出する電力が更に低下し、蓄電器20の端子電圧Vtは更に緩やかに低下する。閾値V2は第1基準電圧Vrよりも高い。
 また、蓄電器20の端子電圧Vtは、バッテリ電圧Vbの上昇と共に上昇する。
 車載機器10では、蓄電器20の端子電圧Vtの低下と共に、メインスイッチ50,51,52が順次オフに切替わる。これにより、電力供給が停止される構成部の数が段階的に増加する。このため、車載機器10の機能の低下を抑制しつつ、蓄電器20から制御部40への電力供給を長く続けることが可能となる。
 また、メモリ61への電力供給が停止するタイミングは、第1通信回路60への電力供給が停止するタイミングよりも遅い。このため、第1通信回路60が受信したデータがメモリ61に保存された後に、メモリ61への電力供給を停止することができる。
 供給制御回路71,72夫々について、供給制御回路70と同様に、小型の部品で構成することができ、メインスイッチ50と同様に、メインスイッチ51,52のサイズは小さい。このため、メインスイッチ50,51,52及び供給制御回路70,71,72を、例えば、蓄電器20が実装されている基板の一面の反対面に実装することができる。このため、メインスイッチ50,51,52及び供給制御回路70,71,72が占める空間は小さい。
 バッテリ電圧VbがゼロVに低下してから再び上昇するまでに、蓄電器20の端子電圧Vtが第1基準電圧Vr未満となることはない。このため、メイン電圧Vmは第1目標電圧Vgに維持され、制御部40の動作が停止することはない。
 蓄電器20の端子電圧Vtが閾値V2以上となった場合、メインスイッチ52がオフからオンに切替わり、第2通信回路62に電力が再び供給される。端子電圧Vtが閾値V1以上となった場合、メインスイッチ51がオフからオンに切替わり、メモリ61に電力が再び供給される。端子電圧Vtが閾値V0以上となった場合、メインスイッチ50がオフからオンに切替わり、第1通信回路60に電力が再び供給される。
 実施の形態2における車載機器10は、実施の形態1における車載機器10の構成にメインスイッチ51,52及び供給制御回路71,72を追加した構成である。このため、実施の形態2における車載機器10は、実施の形態1における車載機器10と同様の効果を奏する。
 なお、実施の形態2において、第2対象の数は、3に限定されず、2以上であればよい。この場合、例えば、蓄電器20から複数の第2対象夫々への複数の電力供給経路夫々にメインスイッチが設けられる。
 また、一の電力供給経路に設けられたメインスイッチの閾値は、他の電力供給経路に設けられたメインスイッチの閾値の全てと異なる必要はなく、他の電力供給経路に設けられたメインスイッチの中の少なくとも1つと異なっていればよい。例えば、閾値V0が閾値V2と同じであり、閾値V1が閾値V0,V2と異なっていてもよい。
(実施の形態3)
 図7は実施の形態3における電源システム1の要部構成を示すブロック図である。
 以下では、実施の形態3について、実施の形態1と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施の形態1と共通しているため、実施の形態1と共通する構成には実施の形態1と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
 制御部40は、実施の形態1で述べたRAMに加えて、CPU(Central Processing Unit)及び不揮発性メモリ等の構成要素を有する。制御部40は、更に、電源供給回路40aを有する。実施の形態3における車載機器10では、電源供給回路40aは、レギュレータ30の他端に接続されている。電源供給回路40aには、レギュレータ30を介して電力が供給される。また、電源供給回路40aは、制御部40において、自身を除く他の構成要素に、レギュレータ30から供給された電力を供給する。
 制御部40において、電源供給回路40aは、例えば、CPUの指示に従って、自身を除く他の構成要素への電力供給を停止する。これにより、制御部40が有する構成要素の中で電源供給回路40aを除く他の構成要素は動作を停止し、制御部40の状態は、所謂スリープ状態に移行する。例えば、電源供給回路40aには、外部から信号が入力される。電源供給回路40aは、自身を除く他の構成要素への電力供給が停止している状態で、外部から特定の信号が入力された場合、これらの構成要素への電力供給を再開する。これにより、制御部40の状態は、所謂ウェイクアップ状態に移行する。
 実施の形態3における車載機器10では、バッテリ電圧Vbが、端子電圧Vtに順方向電圧を加算した電圧以上である場合、バッテリ11の電力が制御部40の電源供給回路40aに供給される。また、バッテリ電圧Vbが、端子電圧Vtに順方向電圧を加算した電圧未満である場合、蓄電器20が蓄えた電力がレギュレータ30を介して制御部40の電源供給回路40aに供給される。
 以上のように構成された実施の形態3における車載機器10は、実施の形態1と同様の効果を奏する。更に、実施の形態3における車載機器10では、制御部40の状態はスリープ状態に移行するため、制御部40に電力が効率的に供給される。
 なお、実施の形態2における電源システム1における制御部40も実施の形態3と同様に構成されてもよい。即ち、実施の形態2における制御部40も電源供給回路40aを有し、レギュレータ30を介して電源供給回路40aに電力が供給されてもよい。このように構成された電源システム1は、実施の形態2で述べた効果と同様の効果を奏し、更に、制御部40に電力が効率的に供給される。
 なお、実施の形態1~3において、電力が常時供給される構成部(対象)は、車載機器10の動作を制御する制御部40に限定されない。また、電力が常時供給される構成部の数は、1に限定されず、2以上であってもよい。例えば、制御部40及びメモリ61が、電力が常時供給される構成部であってもよい。
 また、メインスイッチは、オンからオフへの切替えに用いられる閾値と、オフからオンへの切替えに用いられる閾値とが同一であるスイッチでなくてもよい。
 更に、蓄電器20の構成は、キャパシタC1を有する構成に限定されず、電池を有する構成であってもよい。
 また、レギュレータ30,31夫々は、蓄電器20の端子電圧Vtを変圧する変圧部として機能すればよい。このため、レギュレータ30,31の代わりに、例えばDCDCコンバータを用いてもよい。更に、変圧部の数は、2に限定されず、1以上であればよい。図1の例では、レギュレータ30の他端が更に第2通信回路62に接続されてもよい。この場合、車載機器10にレギュレータ31は含まれない。
 また、蓄電器20の端子電圧Vtを変圧する必要がない場合、レギュレータ又はDCDCコンバータ等の変圧部を介さずに、蓄電器20の一端を、制御部40、第1通信回路60、メモリ61又は第2通信回路62等の構成部に接続してもよい。例えば、図1、図5又は図7に示す構成において、第2目標電圧以上の電圧の印加によって動作するように第2通信回路62が構成されている場合、蓄電器20の一端を、レギュレータ31を介さずに第2通信回路62に接続してもよい。
 メインスイッチは、PNP型のバイポーラトランジスタに限定されず、NPN型のバイポーラトランジスタ、FET(Field Effect Transistor)又はリレー接点等であってもよい。サブスイッチ80は、NPN型のバイポーラトランジスタに限定されず、PNP型のバイポーラトランジスタ、FET又はリレー接点等であってもよい。
 開示された実施の形態1~3はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 10 車載機器
 20 蓄電器
 40 制御部(第1対象)
 50,51,52 メインスイッチ
 60 第1通信回路(第2対象)
 61 メモリ(第2対象)
 62 第2通信回路(第2対象)

Claims (4)

  1.  蓄電器と、該蓄電器が蓄えた電力が供給される第1対象及び第2対象とを備える車載機器において、
     前記蓄電器から前記第2対象への電力供給経路に設けられ、該蓄電器の端子電圧が閾値未満となった場合にオフに切替わるスイッチを備えること
     を特徴とする車載機器。
  2.  前記スイッチは、前記蓄電器の端子電圧が前記閾値以上となった場合にオンに切替わること
     を特徴とする請求項1に記載の車載機器。
  3.  前記第2対象の数は2以上であり、
     前記蓄電器から複数の前記第2対象夫々への複数の電力供給経路夫々に前記スイッチが設けられており、
     一の前記電力供給経路に設けられているスイッチの閾値は、他の前記電力供給経路に設けられているスイッチの閾値中の少なくとも1つと異なっていること
     を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車載機器。
  4.  前記第1対象は、自器の動作を制御する制御部であり、
     前記第2対象は、前記第1対象の指示に従って動作を行う電気機器であること
     を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の車載機器。
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