(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＥＣＵ（ＥＣＵ１乃至ＥＣＵ４）を搭載した車両のバッテリから給電されて定電圧を作り前記複数のＥＣＵに供給する主電源装置（２０）と、
前記バッテリから給電されて前記定電圧を作り前記複数のＥＣＵに供給するバックアップ用副電源装置（３０）と、
前記主電源装置の故障の有無を判定する故障判定手段（６０ａ、６０ｂ、６３ａ、６３ｂ、６４）と、
この故障判定手段による故障なしとの判定時には前記副電源装置による定電圧の供給を遮断して前記主電源装置による定電圧の供給を維持し、また、前記故障判定手段による故障ありとの判定時には前記主電源装置による定電圧の供給を遮断して前記副電源装置による定電圧の供給を許容するように切り換える供給切り換え手段（４０、５０、６６、６７）と、
前記複数のＥＣＵを通信制御するネットワーク通信系（９０、９１、Ｔ１乃至Ｔ４）と、
前記故障判定手段による故障ありとの判定時には車両の状態に応じ前記ネットワーク通信系を介し前記複数のＥＣＵのうち少なくとも一つに前記副電源装置からの定電圧の供給を拒否するように指令する指令手段（８０）とを備える車両用ＥＣＵ電源システム。
【請求項２】
前記供給切り換え手段が、
前記バッテリから前記主電源装置への給電をオンにより許容しオフにより遮断する主スイッチング素子（４０）と、
前記副電源装置から前記複数のＥＣＵへの定電圧の供給をオンにより許容しオフにより遮断する副スイッチング素子（５０）と、
前記故障判定手段による故障なしとの判定時に、前記主スイッチング素子のオンにて前記副スイッチング素子のオフを維持し、また、前記故障判定手段による故障ありとの判定時には前記主スイッチング素子をオフするとともに前記副スイッチング素子をオンするスイッチング素子制御手段（６６、６７）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用ＥＣＵ電源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載した複数の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）にバッテリからの給電に基づき電力を供給する電源システムに係り、特に、通信ネットワーク化された複数のＥＣＵにバッテリからの給電に基づき電力を供給する車両のＥＣＵ用電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両に搭載の複数のＥＣＵに電力を供給するにあたっては、バッテリ（通常１２Ｖ）の出力電力をＤＣ−ＤＣコンバータにより各ＥＣＵ用定電圧電源（通常５Ｖ）を作り、これら各定電圧電源から各ＥＣＵに電力を供給するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、車両に搭載されるＥＣＵの数が増大する傾向にあり、これらＥＣＵ用定電圧電源のコストも増大している。さらに、ＥＣＵの増大に伴いＥＣＵのネットワーク化が進行する傾向にある。
従って、ＥＣＵ用の定電圧電源も各ＥＣＵ毎に個々に作るのではなく、各ＥＣＵに対し通信ラインと一緒にバス形式で電力を供給するようになっている。即ち、各ＥＣＵ間の結線は、負荷用電源線（１２Ｖ）と、ＥＣＵ用電源線（５Ｖ）と、アース（ＧＮＤ）と、通信線で構成されるようになっている。
【０００４】
具体的には、ＤＣ−ＤＣコンバータにより５Ｖの定電圧電源を集中的に単一のものとして作り、この定電圧電源の定電圧を通信線により各ＥＣＵに供給するようになっている。
しかし、上述のように定電圧電源が単一である場合、ＤＣ−ＤＣコンバータに故障が生じると、全ＥＣＵへの電力供給が不能となり各ＥＣＵの全ての機能が停止してしまうという不具合が発生する。
【０００５】
そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、車両用ＥＣＵ用電源システムにおいて、複数のＥＣＵのネットワーク化に着目し、このネットワークの通信機能を有効に活用して、主電源装置の故障時には、この主電源装置に代えて副電源装置から自動的に必要最小限のＥＣＵに給電するようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決にあたり、請求項１及び２に記載の発明によれば、主電源装置がバッテリから給電されて定電圧を作り複数のＥＣＵに供給し、また、バックアップ用副電源装置がバッテリから給電されて上記定電圧を作り複数のＥＣＵに供給するようになっている。
【０００７】
そして、故障判定手段が主電源装置の故障なしと判定したときには、供給切り換え手段が副電源装置による定電圧の供給を遮断して主電源装置による定電圧の供給を維持する。一方、故障判定手段が主電源装置の故障ありと判定したときには、供給切り換え手段が主電源装置による定電圧の供給を遮断して副電源装置による定電圧の供給を許容するように切り換える。
【０００８】
また、指令手段は、故障判定手段による故障ありとの判定時には車両の状態に応じネットワーク通信系を介し複数のＥＣＵのうち少なくとも一つに副電源装置からの定電圧の供給を拒否するように指令する。
これにより、複数のＥＣＵを通信制御するネットワーク通信系を活用して、主電源装置の故障時には車両の状態に応じ、乗員の安全を確保するに要する最小限のＥＣＵにのみ副電源装置から定電圧を自動的に供給させることができる。
【０００９】
この場合、副電源装置からの定電圧の供給先が最小限のＥＣＵに限定されているので、副電源装置を単一としても、この副電源装置の小型化を確保し得る。従って、車両用ＥＣＵ電源システムの小型化、低コスト化及び簡素化が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る車両用ＥＣＵ電源システムＳの一例を示している。
ＥＣＵ電源システムＳは、インパネ系ＥＣＵ１、ドア系ＥＣＵ２、ライト系ＥＣＵ３及び走行系ＥＣＵ４と共に当該車両に搭載されている。
【００１１】
インパネ系ＥＣＵ１は当該車両のインストルパネルの光源を制御する。ドア系ＥＣＵ２は当該車両のドアを制御する。ライト系ＥＣＵ３は当該車両の前照灯等を制御する。また、走行系ＥＣＵ４は、当該車両の燃料噴射制御装置やアンチロックブレーキ装置やオートマチックトランスミッション等の走行系装置を制御する。
【００１２】
ここで、インパネ系ＥＣＵ１、ドア系ＥＣＵ２、ライト系ＥＣＵ３及び走行系ＥＣＵ４の各制御は、インパネ系ＥＣＵ１、ドア系ＥＣＵ２、ライト系ＥＣＵ３及び走行系ＥＣＵ４の各通信ユニットＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４とＥＣＵ電源システムとの通信のもとに行われる。
当該車両の搭載のバッテリ１０は、イグニッションスイッチＩＧ及びインパネ系ＥＣＵ１を介し、ドア系ＥＣＵ２、ライト系ＥＣＵ３、走行系ＥＣＵ４、当該車両のスタータ回路、点火回路及びカーラジオ等の電気的負荷に電力を供給する。
【００１３】
シフトジションスイッチＳＷは、上記オートマチックトランスミッションがパーキングレンジＰ、リアレンジＲ、ニュートラルレンジＮ、ドライブレンジＤ、高速レンジ２或いは低速レンジＬに切り換えられたとき、当該切り換えレンジを検出する。
ＥＣＵ電源システムＳは、主電源装置としてのＤＣ−ＤＣコンバータ２０及びバックアップ用補助電源としてのレギュレータ３０を備えている。
【００１４】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、その入力端子２１にて、半導体スイッチ素子４０を介しバッテリ１０の正側端子＋Ｂに接続されており、このＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、半導体スイッチ素子４０のオンのもと、バッテリ１０から正の直流電圧（１２Ｖ）を受けて定電圧（５Ｖ）を発生する。
レギュレータ３０は、その入力端子３１にて、バッテリ１０の正側端子＋Ｂに接続されており、このレギュレータ３０は、半導体スイッチ素子５０のオンのもと、バッテリ１０から正の直流電圧を受けて定電圧（５Ｖ）を発生する。
【００１５】
両半導体スイッチ素子４０、５０は、共に、Ｐチャンネル型ＭＯＳＦＥＴにより構成されており、これら各半導体スイッチ素子４０、５０は、それぞれ、後述する故障判定装置６０により制御されてオンオフする。
ここで、半導体スイッチ素子５０はそのオンによりレギュレータ３０からの定電圧を５Ｖ線７０に供給する。
【００１６】
ダイオード８０ａは、その順方向導通により、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０からの定電圧を５Ｖ線７０に供給する。
故障判定装置６０は、分圧器６０ａを備えており、この分圧器６０ａは、両直列抵抗６１ａ、６１ｂによりＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力定電圧（５Ｖ）を分圧し分圧電圧ＶＤを発生する。なお、抵抗６１ｂは抵抗６１ａを介し接地されている。
【００１７】
ウインドウコンパレータ６０ｂは、両コンパレータ６２ａ、６２ｂを備えており、これら両コンパレータ６２ａ、６２ｂは、分圧器６０ａの分圧電圧ＶＤを両基準電圧発生器６３ａ、６３ｂの各基準電圧ＶＨ、ＶＬと比較する。
そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力定電圧（５Ｖ）に基づき分圧器６０ａから発生する分圧電圧ＶＤが両基準電圧ＶＨ、ＶＬの間の値をとるとき、両コンパレータ６２ａ、６２ｂはＮＡＮＤゲート６４からローレベルにてゲート出力を発生させる。また、分圧電圧ＶＤが両基準電圧ＶＨ、ＶＬの間の値をとらないとき、両コンパレータ６２ａ、６２ｂはＮＡＮＤゲート６４からのゲート出力をハイレベルにする。なお、基準電圧ＶＨは基準電圧ＶＬ（例えば、４．５Ｖ）よりも高く、例えば、５．５Ｖと設定されている。
【００１８】
遅延回路６５は、コンデンサ６５ａと、抵抗６５ｂとの直列回路により構成されており、抵抗６５ｂはその一端にてバッテリ１０の正側端子＋Ｂに接続されている。また、抵抗６５ｂはその他端にてコンデンサ６５ａを介し接地されている。そして、遅延回路６５のおいては、バッテリ１０と抵抗６５ｂとの直結時を起点としてコンデンサ６５ａが抵抗６５ｂを通しバッテリ１０により充電されて遅延電圧を発生する。この遅延電圧は、抵抗６５ｂの抵抗値とコンデンサ６５ａの静電容量から定まる時定数でもって上昇する。この時定数は、バッテリ１０からＤＣ−ＤＣコンバータ２０への給電直後ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力定電圧が立ち上がる時間よりも長く設定されている。
【００１９】
ＡＮＤゲート６６は、コンデンサ６５ａの遅延電圧及びＮＡＮＤゲート６４のゲート出力を受ける。但し、このＡＮＤゲート６６の閾値は、バッテリ１０と抵抗６５ａとの直結後遅延回路６５の時定数の経過前におけるコンデンサ６５ａの遅延電圧よりも高く設定されている。このため、バッテリ１０と抵抗６５ａとの直結後遅延回路６５の時定数の経過前は、コンデンサ６５ａの遅延電圧は、ローレベルの電圧としてＡＮＤゲート６６に入力される。
【００２０】
従って、ＡＮＤゲート６６のゲート出力は、バッテリ１０と抵抗６５ａとの直結後遅延回路６５の時定数の経過前では、ローレベルとなる。そして、当該時定数の経過後、ＡＮＤゲート６６のゲート出力がハイレベルに立ち上がる。
このことは、半導体スイッチ素子４０は、ＡＮＤゲート６６のゲート出力の立ち上がり前にはオン状態にあり、当該ゲート出力の立ち上がりに基づきオフすることを意味する。
【００２１】
インバータ６７は、ＡＮＤゲート６６のゲート出力を抵抗６７ａを介し半導体スイッチ素子５０のゲートに付与する。ここで、ＡＮＤゲート６６のゲート出力がローレベルにあれば、このゲート出力はインバータ６７により反転されて半導体スイッチ素子５０に付与されてこの半導体スイッチ素子５０をオフする。一方、ＡＮＤゲート６６のゲート出力がハイレベルにあれば、このゲート出力はインバータ６７により反転されて半導体スイッチ素子５０に付与されてこの半導体スイッチ素子５０をオンする。なお、抵抗６７ａは、抵抗６７ｂを介し接地されている。
【００２２】
主ＣＰＵ８０は、通信ユニット９０と一体となっており、この主ＣＰＵ８０は、ＡＮＤゲート６６のゲート出力に基づき通信ユニット９０及び通信線９１を介し所定の情報を各通信ユニットＴ１乃至Ｔ４に送信する。なお、主ＣＰＵ８０はその内蔵電源により作動するようになっている。
ブザー１００は、主ＣＰＵ８０により制御されて鳴動する。
【００２３】
このように構成した本実施形態において、バッテリ１０が、当該車両への搭載時に、正側端子＋Ｂにて、イグニッションスイッチＩＧの切り換え接点、シフトポジションスイッチＳＷの切り換え接点並びにＥＣＵ電源システムＳの半導体スイッチ素子４０のソース端子、遅延回路６５の抵抗６５ｂに直結される。
上述のように、バッテリ１０が抵抗６５ａに直結されると、遅延回路６５のコンデンサ６５ａの遅延電圧は、その時定数の経過までの間、ＡＮＤゲート６６への入力としてはローレベルにある。このため、ＡＮＤゲート６６のゲート出力はローレベルにある。これに伴いインバータ６７の出力はハイレベルにある。
【００２４】
従って、半導体スイッチ素子４０がＡＮＤゲート６６からのローレベルのゲート出力に基づきオンし、一方、半導体スイッチ素子５０は、インバータ６７からのハイレベルの出力に基づきオフする。
しかして、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、半導体スイッチ素子４０を介しバッテリ１０から給電されて作動し始める。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧が定電圧５Ｖになるまでは、分圧器６０ａの分圧電圧ＶＤが両基準電圧発生器６３ａ、６３ｂの各基準電圧ＶＨ、ＶＬの間にないため、ウインドウコンパレータ６０ｂがＮＡＮＤゲート６４のゲート出力をハイレベルに維持する。
【００２５】
このとき、遅延回路６５の時定数が、上述のごとく、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧の立ち上がり時間に比べ、長く設定されているため、遅延回路６５からの遅延電圧はＡＮＤゲート６６の閾値よりも低い。従って、半導体スイッチ素子４０のオン及び半導体スイッチ素子５０のオフの各状態はそのまま維持される。
【００２６】
その後、遅延回路６５の時定数が経過すれば、遅延回路６５の遅延電圧がＡＮＤゲート６６の閾値を超えるが、それよりも前に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧が５Ｖに立ち上がり、ウインドウコンパレータ６０ｂがＮＡＮＤゲート６４のゲート出力をローレベルにする。このため、半導体スイッチ素子４０のオン及び半導体スイッチ素子５０のオフが維持される。
【００２７】
従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の定電圧はダイオード８０及び５Ｖ線７０を通し各ＥＣＵ１乃至ＥＣＵ４に供給される。
一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０が何らかの原因で故障し、その定電圧がバッテリ１０の正側端子＋Ｂの電圧又は接地方向（ＧＮＤ方向）に変化すると、ウインドウコンパレータ６０ｂがＮＡＮＤゲート６４のゲート出力をハイレベルにする。
【００２８】
このため、半導体スイッチ素子４０がオフし、一方、半導体スイッチ素子５０がオンする。従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の電圧供給が半導体スイッチ素子４０により停止され、一方、レギュレータ３０が半導体スイッチ素子５０及び５Ｖ線７０を通して各ＥＣＵ１乃至ＥＣＵ４に供給する。
このことは、５Ｖ線７０に対する電圧供給源が、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の故障に伴い、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０からレギュレータ３０に自動的に切り替わることを意味する。
【００２９】
なお、本実施形態では、レギュレータ３０はホットスタンバイであるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０からレギュレータ３０への切り替わりの過渡期において一時的な電圧降下も発生しない。
また、上述のようなＤＣ−ＤＣコンバータ２０の故障に伴いＡＮＤゲート６６のゲート出力がハイレベルに変化すると、この変化が故障情報として主ＣＰＵ８０に入力される。
【００３０】
すると、主ＣＰＵ８０は、上記故障情報をもとに、通信ユニット９０及びＴ１乃至Ｔ４のネットワークとしての通信機能を利用して現在の車両状況を判断する。
具体的には、オートマチックトランスミッションがパーキングレンジＰ又はニュートラルレンジ以外の走行レンジにあり当該車両が０ｋｍ／ｈよりも高い車速で走行しておれば、当該走行レンジに対するシフトポジションスイッチＳＷの切り換え状態に基づき、主ＣＰＵ８０は、走行系ＥＣＵ４及びライト系ＥＣＵ３にはレギュレータ３０の出力電圧を受けるように通信ユニット９０、Ｔ３、Ｔ４を介し指令し、インパネ系ＥＣＵ１及びドア系ＥＣＵ２にはレギュレータ３０の出力電圧を受けないように通信ユニット９０、Ｔ１、Ｔ２を介し指令する。
【００３１】
このため、走行系ＥＣＵ４及びライト系ＥＣＵ３は、その動作を、レギュレータ３０の出力電圧を受けて維持し、一方、インパネ系ＥＣＵ１及びドア系ＥＣＵ２は、レギュレータ３０の出力電圧を拒否して動作を停止する。
このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の故障時において当該車両が走行中である場合には、この走行に要する走行系ＥＣＵ４及びライト系ＥＣＵ３への給電をレギュレータ３０で確保する。
【００３２】
換言すれば、複数のＥＣＵのネットワーク化に着目し、このネットワークの通信機能を有効に活用することで、遅延回路６５及び両半導体スイッチ素子４０、５０の採用のもと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の故障時には、このＤＣ−ＤＣコンバータ２０に代えてレギュレータ３０から自動的に必要最小限のＥＣＵに給電する。
【００３３】
これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０のバックアップ用電源の小型化、低コスト化及び簡素化を図りつつ、当該車両の走行に要する必要最小限のＥＣＵへの給電を確保できる。
また、主ＣＰＵ８０は、ブザー１００を鳴動させて運転者にＤＣ−ＤＣコンバータ２０の異常を知らせ、当該車両の停止を促す。なお、主ＣＰＵ８０は、周囲の走行車両に対し、運転者の操作とは無関係に上記通信機能を利用してヘッドライト及びハザードを点灯し危険を促す。
【００３４】
また、当該車両が停止しオートマチックトランスミッションがパーキングレンジＰ又はニュートラルレンジＮにある場合には、乗員の安全を確保するために、イグニッションスイッチＩＧの状態とはかかわりなく、主ＣＰＵ８０は、通信ユニット９０及び通信ユニットＴ１を通し、インパネ系ＥＣＵ１に対し、一定時間（例えば５秒）の経過後に、イグニッションスイッチＩＧから走行系ＥＣＵ４及びライト系ＥＣＵ３への給電を停止するように指令する。これにより、当該車両のエンジンが停止し、当該車両の各種のライトが消灯する。
【００３５】
また、このとき、ドア系ＥＣＵ２のみが主ＣＰＵ８０からの指令により作動し続ける。これにより、当該車両からの降車が可能となる。また、主ＣＰＵ８０は、ブザー１００の鳴動により、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の異常を運転者に知らせる。
図２は上記実施形態の変形例を示している。
【００３６】
この変形例では、上記実施形態にて述べた５Ｖ線７０に代えて、両５Ｖ線７０Ａ、７０Ｂ及び両アナログスイッチ１１０、１２０が採用されている。
５Ｖ線７０Ａは、半導体スイッチ素子５０のドレン端子と両ＥＣＵ２、３との間に接続されている。また、５Ｖ線７０Ｂは、半導体スイッチ素子５０のドレン端子とＥＣＵ４との間に接続されている。アナログスイッチ１１０は、そのオンにより、半導体スイッチ素子５０から両ＥＣＵ２、３への給電を許容する。アナログスイッチ１２０は、そのオンにより、半導体スイッチ素子５０からＥＣＵ４への給電を許容する。
【００３７】
上記実施形態にて述べた主ＣＰＵ８０は、ＡＮＤゲート６６からの上記故障情報を受けて、オン状態にある両アナログスイッチ１１０、１２０の一方をオフする。この場合、当該車両が走行中であれば、アナログスイッチ１２０のみがオフされる。また、当該車両が停止しておれば、アナログスイッチ１１０のみがオフされる。
【００３８】
これによっても、走行中或いは停止中の当該車両に必要なＥＣＵのみへのレギュレータ３０からの給電が確保され得る。
その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０のバックアップ電源の小型化、低コスト化及び簡素化を図りつつ、上記実施形態と同様の作用効果を達成できる。
なお、本発明の実施にあたり、各ＥＣＵ１乃至４に対する給電遮断において、各ＥＣＵが一本の電源ラインでＤＣ−ＤＣコンバータ２０やレギュレータ３０にシリーズにつながる場合は、主ＣＰＵ８０が上記通信機能を利用して、不要なＥＣＵをスリープさせるようにこれに対応する通信ユニットにスリープ指令を送信するようにしてもよい。この場合、自分宛のスリープ指令を受信したＥＣＵは低消費電流モード（≒ＯＡ）に遷移する。
【００３９】
また、本発明の実施にあたり、上記実施形態にて述べた半導体スイッチ素子４０、８０としては、ＭＯＳＦＥＴに限ることなく、バイポーラトランジスタ、サイリスタ等の各種の半導体スイッチング素子やアナログスイッチ等の各種のスイッチング素子を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】上記実施形態の変形例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…バッテリ、２０…ＤＣ−ＤＣコンバータ、３０…レギュレータ、
４０、５０…半導体スイッチ素子、６０…故障判定装置、６０ａ…分圧器、
６０ｂ…ウインドウコンパレータ、６３ａ、６３ｂ…基準電圧発生器、
６４…ＮＡＮＤゲート、６６…ＡＮＤゲート、６７…インバータ、
８０…主ＣＰＵ、９０、Ｔ１乃至Ｔ４…通信ユニット、９１…通信線、
ＳＷ…シフトポジションスイッチ。
【図１】
0003613927.tif 000002
【図２】
0003613927.tif 000003