(57)【要約】【課題】  装置内部における電子デバイスの実装面積を充分確保することを可能にする車載電子装置を提供する。【解決手段】  電解コンデンサ３０８の正極と車載電子装置３００に設けられたアンプ部３０４に用いられるパワーアンプＩＣおよび電源供給部３０７に用いられる電源ＩＣとの間に開閉可能に接続された複数の切替えスイッチ３０９、３１０を備え、車載電子装置３００に電源電力を供給している電源供給部３０７の入力電圧に応じて切替えスイッチ３０９、３１０を切替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられた電源に接続されて動作する車載電子装置であって、
電解コンデンサと、あらかじめ設定された閾値と前記電源の電圧値との大小関係を監視する電圧監視部と、前記電圧監視部の監視結果に応じた制御信号を出力する制御部と、前記制御信号に応じて開閉し前記電解コンデンサの正極と自装置に設けられた電子デバイスとの間に開閉可能に接続された複数の切替えスイッチとを備えた車載電子装置。
【請求項２】
前記複数の電子デバイスは、電源電圧がＶ１以下の値にて自己シャットダウンする第１電子デバイスと、電源電圧がＶ１＞Ｖ２なるＶ２以上の値にて所定の機能が実行される第２電子デバイスと、前記電源と前記第２電子デバイスとの間に設けられ前記電源から出力された電圧を前記第２電子デバイスに供給する第３電子デバイスとを含み、前記制御部は、前記電源の電圧値がＶ１より大きいときは前記第１電子デバイスと前記電解コンデンサとを接続し、Ｖ１以下のときは前記第３電子デバイスと前記電解コンデンサとを接続する請求項１に記載の車載電子装置。
【請求項３】
前記第１電子デバイスは前記電源の電圧が前記Ｖ１を下回ると自己シャットダウンして音声出力を停止するパワーアンプＩＣであり、第２電子デバイスは前記制御部であり、第３電子デバイスは前記電源から供給された電圧を前記第２電子デバイスに供給する電源ＩＣであり、前記第２電子デバイスは特定の情報を記憶するメモリを有し、前記電源の電圧値が前記Ｖ２以上の値である場合に前記特定の情報の記憶を保持する請求項２に記載の車載電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解コンデンサの正極を複数の電子デバイスと開閉可能に接続させ、電子デバイスに印可される電圧の値に応じて開閉動作の制御を行う車載電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解コンデンサの合成容量が最大の効果を発揮できるように電解コンデンサの組み合わせを変更可能にするものとして、各電解コンデンサに接続する切り替えスイッチを介してマイナス側に接続することで選択的に各電解コンデンサのオン・オフの切り替えることができて合成容量を可変にし、各電解コンデンサの合成容量が車種別に最適な組み合わせにすることが容易にできるものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−３８７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の技術をカーオーディオなどの車載電子装置に応用する場合、カーオーディオは、基板の実装面積が限られている中、近年のオーディオ高機能化が進み、実装面積だけでなく電子デバイスの高さ制限も厳しくなり３次元的に実装面積確保が困難であるという課題があった。本発明は上記課題を解決するために、使用用途が異なる電解コンデンサを目的別に切り替えて使用することで、電解コンデンサの使用数を削減し、実装スペースをより確保して装置の高機能化を実現する、あるいは装置の小型化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の車載電子装置は、車両に設けられた電源に接続されて動作する車載電子装置であって、電解コンデンサと、あらかじめ設定された閾値と前記電源の電圧値との大小関係を監視する電圧監視部と、前記電圧監視部の監視結果に応じた制御信号を出力する制御部と、前記制御信号に応じて開閉し前記電解コンデンサの正極と自装置に設けられた電子デバイスとの間に開閉可能に接続された複数の切替えスイッチとを備えた構成を有している。
【０００５】
また、本発明の車載電子装置は、前記複数の電子デバイスが、電源電圧がＶ１以下の値にて自己シャットダウンする第１電子デバイスと、電源電圧がＶ１＞Ｖ２なるＶ２以上の値にて所定の機能が実行される第２電子デバイスと、前記電源と前記第２電子デバイスとの間に設けられ前記電源から出力された電圧を前記第２電子デバイスに供給する第３電子デバイスとを含み、前記制御部は、前記電源の電圧値がＶ１より大きいときは前記第１電子デバイスと前記電解コンデンサとを接続し、Ｖ１以下のときは前記第３電子デバイスと前記電解コンデンサとを接続する構成を有している。
【０００６】
さらに、本発明の車載電子装置は、前記第１電子デバイスが前記電源の電圧が前記Ｖ１を下回ると自己シャットダウンして音声出力を停止するパワーアンプＩＣであり、第２電子デバイスは前記制御部であり、第３電子デバイスは前記電源から供給された電圧を前記第２電子デバイスに供給する電源ＩＣであり、前記第２電子デバイスは特定の情報を記憶するメモリを有し、前記電源の電圧値が前記Ｖ２以上の値である場合に前記特定の情報の記憶を保持する構成を有している。
【０００７】
この構成により、複数の電子デバイスに対して電解コンデンサを切り替えて用いること
ができるため、電解コンデンサの使用数を削減し、実装スペースをより確保して装置の高機能化を実現する、あるいは装置の小型化を実現することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、電解コンデンサの切り替えスイッチを有し、電子デバイスに印加された電圧値に応じて切り替えスイッチを制御することで、複数の電子デバイスにそれぞれ接続する必要がある電解コンデンサを共用することができるため、装置内部における電子デバイスの実装面積を充分確保することを可能にする車載電子装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態にかかわる車載電子装置について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に係る車載電子装置の概略構成図を示す。
【００１１】
図１において、本実施形態の車載電子装置３００は、例えばカーオーディオなどの音響装置であり、多くの場合車載電子装置３００の大きさは、１ＤＩＮサイズや２ＤＩＮサイズといった特定の規格を遵守した所定の大きさであることを要求されたり、あるいはその他のサイズであっても、車室内のスペースや車両に搭載される他の電子装置の搭載スペースを確保するために、装置の小型化が望まれているものである。
【００１２】
車載電子装置３００としての音響装置は、車両に設置された電源５０１と接続されて車両に搭載され、電源５０１から電力供給されて動作するものである。また、車載電子装置３００は車両に設けられたスピーカ部５０２と電気的に接続可能であり、車載電子装置３００から出力された音声信号は、このスピーカを通して車両の搭乗者に聴取される。
【００１３】
車載電子装置３００は、以下に説明する複数の電子デバイスを備えている。
【００１４】
すなわち、車両の搭乗者が聴取する音源として、ＡＭやＦＭなどのラジオ放送信号を受信し復調して音声信号を出力するチューナ部３０１や、ＣＤやＤＶＤ、あるいはメモリカードなどの音声情報が記録された記録媒体から音声信号を再生して出力するデッキ部３０２などを備えている。車載電子装置３００は、音源として携帯音楽プレーヤなどと電気的に接続可能な構成として、携帯音楽プレーヤの出力音声信号を車載電子装置３００を介してスピーカ部５０２から聴取するようにしても良い。
【００１５】
チューナ部３０１およびデッキ部３０２などの音源は、音源の選択や音源からから出力された音声信号レベルの設定あるいはイコライザなどのデジタル信号処理を行うＤＳＰ部３０３に接続されている。音源から出力された音声信号はＤＳＰ部３０３にて所望の音声信号に処理された状態で次段のアンプ部３０４に入力される。アンプ部３０４はゲインが特定の値に固定された信号増幅器であり、スピーカ部５０２を電流駆動する電子デバイスである。すなわちアンプ部３０４は、いわゆるパワー系の電子デバイスであるため車載電子装置３００の他の電子デバイスと比べると消費電力が高い電子デバイスであり、アンプ部３０４への電源供給ラインにはアンプ部３０４動作時にリップル除去のための比較的容量の大きな電解コンデンサを接続する必要がある。
【００１６】
また、能動部品であるＤＳＰ部や後述する制御部３０５、電圧監視部３０６などや、チューナ部３０１やデッキ部３０２などの内部に用いられる能動部品などに対しては、電源５０１から電源供給部３０７を介して電源が供給される。この電源供給部３０７は、電源５０１から供給された１２（Ｖ）±１０％の電圧値を５（Ｖ）や３．３（Ｖ）などの各部
品の定格電圧値にレベル変換して複数の出力端子からそれぞれ出力するものである。ただし、電源供給部３０７は、電源５０１から供給された電圧値よりも高い電圧値にレベル変換することはできない。したがって、電源５０１から供給された電源電圧値が例えば２Ｖ程度の低い値になったら、通常使用状態において５（Ｖ）や３．３（Ｖ）出力していた端子からでも２Ｖ以下の低い電圧値を出力することとなる。すなわち、上述した「レベル変換」は、変換前後において必ずしも値が変わるわけではない。
【００１７】
本実施の形態の車載電子装置３００は電源５０１から車載電子装置３００へ供給される電源電圧値の変化に応じて電解コンデンサ３０８の正極の接続先を切り替えて複数の電子デバイスに電解コンデンサ３０８が接続されるように構成されている。以下その構成の詳細を説明する。
【００１８】
車載電子装置３００は、電解コンデンサ３０８の接続先を切替えるための複数のスイッチとして、第１切替スイッチ３０９および第２切替スイッチ３１０を備え、さらに、各スイッチ切替のタイミングを制御するために、車載電子装置３００へ供給される電源電圧値を検出して監視するための電圧監視部３０６およびこの電圧監視部３０６による監視結果に応じて各スイッチを切り替えるための信号を各スイッチへ出力する制御部３０５が設けられている。
【００１９】
車載電子装置３００の内部において、第１切替スイッチ３０９の一端と第２切替スイッチ３１０の一端と電解コンデンサ３０８の正極とが接続されており、第１スイッチ３０９の他端とアンプ部３０４の電源供給ラインとが、第２スイッチ３１０の他端と電源５０１から電源供給部３０７への電源供給ラインとが、それぞれ接続されている。したがって、第１切替スイッチ３０９が閉じれば電解コンデンサ３０８の正極とアンプ部３０４の電源供給ラインとが接続され、第２切替スイッチ３１０が閉じると電解コンデンサ３０８の正極と電源供給部３０７の電源供給ラインとが接続されることになる。
【００２０】
第１切替スイッチ３０９、第２切替スイッチ３１０にはトランジスタなどのスイッチ素子が用いられており、制御部３０５から出力されるＨｉ／Ｌｏ信号で各スイッチがＯＮ／ＯＦＦする。また、第１切替スイッチ３０９、第２切替スイッチ３１０のＯＮ／ＯＦＦ論理を逆に設定することで、制御部３０５からの一つの信号で同時に制御が可能となる。
【００２１】
電圧監視部３０６は、電源５０１の出力電圧値を監視して予め設定された所定の値と比較し、その大小関係を判別することができればよく、コンパレータなどを利用した一般的な電圧検出ＩＣを用いて実現できる。
【００２２】
ここで、制御部３０５はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えた所謂マイコンが用いられており、制御部３０５に接続している電圧監視部３０６の出力信号に応じて制御部３０５が第１切替スイッチ３０９および第２切替スイッチ３１０の開閉動作を行うための制御信号を出力する。、
なお、図１において電圧監視部３０６と制御部３０５とは別ブロックに分けて記載しているが、１つのＩＣに電圧監視部３０６の機能と制御部３０５の機能とを組み込んでも良い。
【００２３】
また、第２切替スイッチがＯＮになり、電解コンデンサ３０８の正極と電源供給部３０７の電源供給ラインとが接続されたときに電源５０１に向かって電流が逆流してしまうことを防止するために、逆流防止部３１１が電源５０１と電源供給部３０７との間に接続されている。本実施の形態においては、逆流防止部３１１にはダイオードが用いられている。
【００２４】
次に本実施の形態の車載電子装置の各機能についてその詳細を説明する。
【００２５】
制御部３０５は、別途ユーザが設定した、音源から出力される出力音声ボリュームの値や音場調整の調整値などを制御部３０５の内部のメモリーに記憶している。そのため、本実施形態においては制御部３０５に対して、制御部３０５の通常使用状態においては３．３（Ｖ）の電源を供給する必要があり、異常時であっても制御部３０５のメモリーに記憶された情報を失わないために最低供給電圧値が２．１（Ｖ）の電源を供給する必要がある。この電源電圧は電源供給部３０７を介して供給される。
【００２６】
電圧監視部３０６は、あらかじめ設定された所定値の電圧値を閾値として、閾値以上の電圧値を検知した場合はＨｉ、閾値より小さい電圧値を検知した場合はＬｏの信号を制御部３０５に出力する機能を有する。
【００２７】
また、本実施の形態における車載電子装置３００としてのカーオーディオに用いられている電子デバイスのうち、大容量の電解コンデンサに接続する必要がある電子デバイスとして、アンプ部３０４に用いられるパワーアンプＩＣ、電源供給部３０７に用いられる電源ＩＣがある。この２つの電子デバイスの特徴として、パワーアンプＩＣは一定値以下の電源電圧ではコンデンサに接続される必要がなく、電源ＩＣは、一定値以下の電源電圧時にのみ、大容量のコンデンサに接続される必要がある。したがって、本実施の形態においては、車載電子装置３００に用いられている電子デバイスのうち、このような特徴を持つ複数の電子デバイスに対して、各スイッチを切替えるよう制御している。
【００２８】
すなわち、アンプ部３０４に用いられるパワーアンプＩＣは、通常使用時に電源安定化のため大容量の電解コンデンサを電源ラインに接続する必要がある。本発明の実施の形態に係わるアンプ部３０４のパワーアンプＩＣは、その電源電圧が６．５（Ｖ）を下回ると電源電圧変動に伴う不必要なノイズ等を出力させないために自己シャットダウンし、音を出力しなくなる。したがって、この場合アンプ部３０４の電源を安定化させる必要がなくなり、大容量電解コンデンサの電源ラインへの接続は不要となる。
【００２９】
電源供給部３０７に用いられている電源ＩＣは、制御部３０５やＤＳＰ部３０３などの他の電子デバイスに電源５０１から供給された電源電圧が電圧変換された電源を供給する役割を持つ。ここで制御部３０５に対しては、前述した制御部３０５のメモリに記憶した内容が失われないようにするために、一定時間、制御部３０５の電源電圧を２．１（Ｖ）以上に保持させる必要がある。
【００３０】
以上のように、電源供給部３０７の入力電圧が６．５（Ｖ）より高いときは、制御部３０５に対する電源供給電圧は十分であるため電源供給部３０７の電源ラインに電源保持用の電解コンデンサを接続する必要がなく、電源供給部３０７の入力電圧が６．５（Ｖ）以下のときは、制御部３０５に対する電源供給電圧を一定時間２．１（Ｖ）以上確保するために、例えば４７００ｕＦ程度の大容量電解コンデンサを電源供給部３０６の電源ラインに接続することで、車載電子装置３００に設けられる電解コンデンサの使用数を削減し、車載電子装置３００の内部の実装スペースを確保して装置の高機能化、あるいは装置の小型化を実現することができる。
【００３１】
以上のように構成された車載電子装置について、その動作を説明する
図２は、本発明の実施の形態に係る車載電子装置のタイミング図を示す。
【００３２】
図２は、エンジン始動時のクランキング動作や、急激にブレーキを踏んだとき等の異常動作時に起こる電源５０１の電源電圧低下時の過渡領域における制御タイミングを示している。
【００３３】
図２において、電源５０１から供給されている電源電圧Ｖｉｎは異常動作が起こる前の時刻ｔ０以前は１２（Ｖ）＋１０％の１３．２（Ｖ）であるが、時刻ｔ０にて異常動作が起こり始めると電源電圧Ｖｉｎが下降し始め、時刻ｔ１において電源電圧Ｖｉｎ＝６．５Ｖとなる。ｔ１以前の状態、すなわち電源電圧Ｖｉｎが６．５（Ｖ）より大きい領域では、アンプ部３０４が通常動作を行う領域なので、制御部３０５が第１切替スイッチ３０９をＯＮ、第２切替スイッチ３１０をＯＦＦに制御しするよう制御信号を出力し、電解コンデンサ３０８の正極がアンプ部３０４の電源ラインに接続される。すなわち、この制御によって電解コンデンサ３０８がアンプ部３０４の電源安定化に用いられる。
【００３４】
時刻ｔ１を過ぎて、電源電圧Ｖｉｎが６．５（Ｖ）以下になると、上述したようにアンプ部３０４がシャットダウンするため、電源安定化としての電解コンデンサ３０８がアンプ部３０４の電源ラインへ接続が不要になる。したがって時刻ｔ１のタイミングで制御部３０５が制御信号を出力することで第１切替スイッチ３０９がＯＦＦ、第２切替スイッチ３１０がＯＮとなり、電解コンデンサ３０８の正極が電源供給部３０７の電源ラインに接続される。これによって電源供給部３０７が制御部３０５に供給する電源電圧として２．１（Ｖ）以上の電圧を保持することが可能になる。
【００３５】
その後、時刻ｔ２にて電源電圧Ｖｉｎがゼロとなっても電源供給部３０７の電源ラインに電解コンデンサ３０８が接続されているため、電源供給部３０７へ供給されている電圧Ｖｐｓｉｎは制御部３０５のメモリ保持のための最低電圧である２．１（Ｖ）よりも大きい値を保持し続けることができる。
【００３６】
図２には図示していないものの、その後、異常動作が解除されて通常動作状態に復帰し始めて電源電圧Ｖｉｎが上昇し、電源電圧Ｖｉｎが６．５（Ｖ）より大きくなった時点で制御部３０５が制御信号を出力して第１切替スイッチ３０９がＯＮ、第２切替スイッチ３１０がＯＦＦとなり、電解コンデンサ３０８の正極がアンプ部３０４の電源ラインに接続される。
【００３７】
なお、電解コンデンサ３０８は、あらかじめ実際の車両を用いて計測したりシミュレーションなどを用いて異常動作時の電源電圧Ｖｉｎ波形を求め、制御部３０５の特性を踏まえてＶｐｓｉｎが２．１（Ｖ）を保持し続けなければならない時間を加味した上で時定数を算出して決定された容量値のものが用いられる。
【００３８】
次に図３を用いて本発明の実施の形態に係る車載電子装置３００の動作フローを説明する。
【００３９】
図３は、本発明の実施の形態に係る車載電子装置のフロー図である。
【００４０】
まず、電解コンデンサ３０８が接続されている電源５０１の電源供給電圧である電源電圧Ｖｉｎは、電圧監視部３０６にて、あらかじめ設定された電圧値である閾値の６．５（Ｖ）より高いか低いかの判定がおこなわれる（ステップＳ１０１）。
【００４１】
この判定結果は制御部３０５に送信され、電源電圧Ｖｉｎが６．５（Ｖ）より高いとき、制御部３０５よりＬｏ信号が出力され（ステップ１０２）、第１切替スイッチ３０９がＯＮ、第２切替スイッチ３１０がＯＦＦとなり、電解コンデンサ３０８はアンプ部３０４の電源ラインに接続される。電源電圧が６．５（Ｖ）以下のとき、制御部３０５からＨｉ信号が出力され（ステップ１０４）、第１切替スイッチ３０９がＯＦＦ、第２切替スイッチ３１０がＯＮとなり、電解コンデンサ３０８は電源供給部３０７の電源ラインに接続される。
【００４２】
以上のとおり、本発明の実施の形態の車載電子装置３００によれば、第１切替スイッチ３０９と、第２切替スイッチ３１０と、これらのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部３０５と、電解コンデンサが接続される電源ラインの電圧を監視する電圧監視部３０６とを備え、第１切替スイッチ３０９を電解コンデンサ３０８と電源電圧が６．５（Ｖ）以上の場合に通常動作するパワーアンプＩＣを有したアンプ部３０４との間を開閉可能に接続して設け、第２切替スイッチを電解コンデンサ３０８と電源電圧２．１（Ｖ）以上を一定時間保持させる必要のある電源ＩＣを有した電源供給部３０７との間を開閉可能に接続して設けることにより、従来２つの電子デバイスそれぞれで実装されていた容量数千ｕＦ程度の大容量電解コンデンサを１つの電解コンデンサで目的別に切り替えて使用することができ、基板上の実装面積確保を可能にすることができる。
【００４３】
なお、本実施の形態は、車載オーディオ装置に限らず、ナビゲーション装置やディスプレイオーディオ等にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明にかかる車載電子装置は、大容量の電解コンデンサを使用目的に応じて切替スイッチにより接続先を切り替えることで、電解コンデンサの使用数を削減し、実装スペースをより確保することが可能であり、車載オーディオにおけるパワーアンプＩＣの電源安定化用と、電源ＩＣの電源保持用のように目的が異なりかつ使用電圧が重ならずに複数の電解コンデンサを必要とするような電子装置の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態における車載電子装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態における車載電子装置におけるスイッチ切替えのタイミング図
【図３】本発明の実施の形態における車載電子装置のスイッチ切替え処理における処理フロー図
【符号の説明】
【００４６】
３００  車載電子装置
３０１  チューナ部
３０２  デッキ部
３０３  ＤＳＰ部
３０４  アンプ部
３０５  制御部
３０６  電圧監視部
３０７  電源供給部
３０８  電解コンデンサ
３０９  第１切替スイッチ
３１０  第２切替スイッチ
３１１  逆流防止部
５０１  電源
５０２  スピーカ部
【図１】
2010226826.tif 000003
【図２】
2010226826.tif 000004
【図３】
2010226826.tif 000005