(57)【要約】【課題】全期間にわたる電流要件を満足する技術を提供する。【解決手段】通常時に最適化された電源部と低消費電力状態時に最適化された電源部の２つの電源系統を持ち、それぞれを切り換えて使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電源系統と通信回路と演算素子有する車載制御装置において、消費電流の状態により、複数の電源系統を切りかえて使用する事を特徴とする車載制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車載制御装置において、複数の電源系統がスイッチングタイプの電源とリニアタイプの電源により構成される事を特徴とする車載制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の車両制御装置において、スリープモードの際には前記リニアタイプの電源をONし、ノーマルモードの際には前記スイッチングタイプの電源をONする車両制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両制御装置において、スリープモードからノーマルモードに切り替わる場合に、前記スイッチングタイプの電源をONして所定期間経過した後に前記リニアタイプの電源をOFFする車両制御装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の車両制御装置において、ノーマルモードからスリープモードに切り替わる場合に、前記リニアタイプの電源をONしてから所定期間経過した後に前記スイッチングタイプの電源をOFFする車両制御装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の車両制御装置において、前記所定の期間とは、リニアタイプの電源の発熱による温度上昇が、素子の動作保証温度範囲内となる期間である車両制御装置。
【請求項７】
バッテリー電源とスイッチングタイプの電源との間に設けられる第一のスイッチング素子と、該バッテリー電源とリニアタイプの電源との間に設けられる第二のスイッチング素子と、を備え、
スリープモードの場合には、前記第二のスイッチング素子のみをONし、
ノーマルモードの場合には、立ち上がりと立下りの所定期間は第一と第二のスイッチをONし、該所定期間以外は前記第一のスイッチング素子のみをONする車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
車載制御装置において、エンジン停止時等のおける待機期間中の消費電流を軽減し、車両バッテリーの長寿命化に貢献する技術を提供する。
【背景技術】
【０００２】
車両制御装置の高性能化に伴い、通常動作時の消費電流が増大しており、電源回路においても、より大電流を供給できることが要件とされている。一方、エンジン停止時においも、動作を要求される場合や、CAN等の通信ラインの監視により、制御装置の起動要否を判断する場合が想定さ、バッテリー上がりを防ぐ為、低消費電流状態も必要とされている。一般的に大電流を供給できる電源回路は、大電流供給時に効率が最大となるよう設計されており、車両停止時等における待機時の小消費電流時に効率が悪化するという背反事項があり、消費電力が大きい時と小さい時を両立する方法が要望されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2015-156060号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１に記載の技術は、複数の通信バスの間に接続され、且つ異なる通信バスに接続される通信ノード間の通信を中継するゲートウェイ装置は、各通信ノードについて低消費電力状態へ移行できない経過時間を計測し、該経過時間が所定の閾値以上となった通信ノードを低消費電力状態へ移行させる低消費電力状態移行要求信号を作成する制御部と、経過時間が所定の閾値以上となった通信ノードに前記低消費電力状態移行要求信号を送信する送信部とを有する車載制御装置について記載されているが、各通信ノードが実施し得る低消費電力の実現方法については、記載が無く、所望の低消費電力状態が達成困難となる懸念があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明においては、通常時に最適化された電源部と低消費電力状態時に最適化された電源部の２つの電源系統を持ち、それぞれを切り換えて使用する事により、全期間にわたる電流要件を満足する技術を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明における車載制御装置の回路ブロック図である。
【図２】本発明における車載制御装置の電源起動および遮断シーケンス図である。
【図３】発明の効果をしめすグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の実施例を、図面を用いて以下に説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１に本発明における車載制御装置の回路ブロック図を示す。車両バッテリーより供給される電力は電源端子１０から当該制御装置に供給され、電源回路に実装された切り替えスイッチ  １２を経由し、スイッチング電源  １４に接続される。切り換えスイッチ  １２がON状態となると、スイッチング電源  １４は動作可能となり、マイコン  １６に対して所定の電力を供給する。
【０００９】
また、車両バッテリーより供給される電力は電源端子１０から当該制御装置に供給され、電源回路に実装された切り替えスイッチ  １８を経由し、リニア電源  ２０に接続される。切り換えスイッチ  １８がON状態となると、リニア電源  ２０は動作可能となり、マイコン  １６に対して所定の電力を供給する。
【００１０】
ユニットの状態により、切り替えスイッチ  １２と切り替えスイッチ  １８は、両方がON状態の場合や、片側のみON状態の場合も設定可能であり、その選択はマイコン  １６によって判断される。
【００１１】
スイッチング電源  １４はバッテリー電圧をマイコン  １６の動作電圧範囲に変換し、マイコン  １６に供給する。通常の場合、バッテリー電圧は６V〜１６Vの変動が想定されるが、マイコン  １６の動作電圧範囲は一定の範囲内（3.0V〜3.6V  もしくは  4.5V〜５．５V）に制御される必要があり、スイッチング電源  １４により電圧フィードバッグが実行され、マイコンへ一定電圧を供給可能となる。
【００１２】
また、マイコンの消費電流は、マイコンの高速化に伴い、その消費電流も増大しており、従来は数十ｍAであった消費電流が、数１００ｍA〜数Aへと増大している。
【００１３】
スイッチング電源  １４はマイコンが動作するに十分な電流を通電する必要がある。電源の種類としては、一般的にスイッチングタイプとリニアタイプがあるが、消費電流の増加とともに、リニアタイプでは発熱が過大となり動作保証温度を越える場合があり、より電源効率が高いスイッチングタイプを用いる場合が増えている。
【００１４】
ここで、図１の切り替えスイッチ  １８は前記  リニア電源に接続されており、リニア電源を使用する状態の場合、切り替えスイッチ  １８を接続し、リニア電源からマイコンへ電力を供給する。
【００１５】
一般的に、スイッチング電源はその効率の良さから大電流が通電できるが、回路構成が複雑となる事、また、低消費電流時の効率が低下する事などが特徴としてあり、一方、リニア電源は低消費電流状態に適しているが、効率が低く、発熱が多い為、大電流用途への適用は困難との特徴がある。
【００１６】
さらに、当該制御装置には、車両の他の制御装置との通信手段として、CAN(Controller Area Network)が実装されており、CAN通信素子  ２２を介して、車両の他の制御装置と送受信が可能となる。
【００１７】
ここで、前記CAN通信素子  ２２は通常動作時の他、待機状態で低消費電力を実現するモードを備えており、マイコン  １６の指示に従い、通常動作から低消費電力状態に遷移可能となる。この低消費電力状態においては、通信素子の全機能は動作できないが、車両CANラインの電圧変化に応じて、マイコン  １６に割り込み信号を伝達することが可能であり、マイコンの起動要因の一因となる。
【００１８】
さらに、当該制御装置には、車両のエンジンスタート時に用いるイグニション信号が入力されており、前記CAN通信素子と同様に、イグニション信号の変化発生時には、マイコン  １６に割り込み信号を伝達することが可能であり、マイコンの起動要因の一因となる。
【００１９】
図２に本発明における電源起動および遮断シーケンス図を示す。
【００２０】
当該ユニットはその消費電流の違いにより、複数の動作モードを有しており、例えば、図２では、Sleepモード  １００および１０４  とNormalモード  １０２  の２種類の動作モードに基づいて、電源起動および遮断シーケンスを記載する。
【００２１】
Sleepモード  １００の状態において、CAN通信  もしくは  イグニションの信号変化が発生した場合、スイッチング電源がOFF状態  １１２からON状態１２２に遷移する。Sleepモード  １００の期間中は、リニア電源がON状態１１６となっているが、スイッチング電源  １１２のOFFがONに切り替わった後、T1（図２では１２４として図示）の期間後に、リニア電源をOFF状態  １１８とする。
【００２２】
スイッチング電源とリニア電源が、ともにOFFとなってしまうと、制御装置全体の電源が遮断されるため、互いにON区間が重なる様に、T1区間を設ける必要がある。また、Normalモードでは、リニア電源の発熱が大きくなる懸念がある。そのため、T1区間は、リニア電源の発熱による温度上昇が、素子の動作保証温度範囲内となるように、制限する必要がある。
【００２３】
同様に、Normalモード  １０２の状態において、CAN通信  もしくは  イグニションの信号変化が停止し、一定時間が経過した場合、リニア電源は  OFF状態  １１８からON状態１２０に遷移する。Normalモード  １０２の期間中は、スイッチング電源がON状態１１２となっているが、リニア電源がOFF状態  １１８からON状態  １２０に切り替わった後、T2（図２では１２６として図示）の期間後に、スイッチング電源をOFF状態  １１４とする。
【００２４】
スイッチング電源とリニア電源が、ともにOFFとなってしまうと、制御装置全体の電源が遮断されるため、互いにON区間が重なる様に、T２区間を設ける必要がある。また、Normalモードでは、リニア電源の発熱が大きくなる懸念がある。そのため、T２区間は  リニア電源の発熱による温度上昇が、素子の動作保証温度範囲内となるように、制限する必要がある。
【００２５】
図３は本発明の効果をしめすグラフである。
【００２６】
スイッチング電源１４の電源効率を、入力電力に対する出力電力の割合と定義する。例えば効率が１００％であれば、入力電力は発熱等の熱損失に変ること無く、出力に帰還される。図３に示すとおり、CPUの消費電流、（ここでは、スイッチング電源の出力電流に相当する）が１Aの高電流時は８０％の電源効率を実現できるが、CPUの消費電流の低下とともに、電源効率が低下し、CPUの低消費電力時である100uA相当の条件においては、その電源効率が１０％程度となる場合がある。電源効率が１０％の場合において、その入力電流を計算すると図３  ２０６に示すとおり、４００uAの入力電流が必要となる。出力電流以上の入力電流が必要となるため、車両バッテリーからの消費電流が増加する。
【００２７】
一方、リニア電源を用いた場合の消費電流は、出力電流と入力電流がほぼ同値となる性質より、１００uAに近い入力電流となっており、スイッチング電源を用いた場合と比較し、より低消費電流を実現する事が可能となっている。
【符号の説明】
【００２８】
１０  電源入力端子
１２  スイッチング電源用切り替えスイッチ１
１４  スイッチング電源
１６  マイコン
１８  リニア電源用切り替えスイッチ２
２０  リニア電源
２２  CAN通信用回路
２４  CAN通信端子
２６  イグニション入力端子
２８  イグニション入力回路
１００  Sleepモード
１０２  Normalモード
１０４  Sleepモード
１０６  CANあるいははイグニション  OFF状態
１０８  CANあるいはイグニション  ON状態
１１０  CANあるいはイグニション  OFF状態
１１２  スイッチング電源OFF状態
１１４  スイッチング電源OFF状態
１１６  リニア電源ON状態
１１８  リニア電源OFF状態
１２０  リニア電源ON状態
１２２  スイッチング電源ON状態
１２４  起動時における両電源ON期間
１２６  Sleep遷移時における両電源ON期間
２００  スイッチング電源の電源効率
２０２  スイッチング電源を用いた場合の制御装置全体の消費電流
２０４  リニア電源を用いた場合の制御装置全体の消費電流
２０６  スイッチング電源を用いた場合のSleepモード時の消費電流値(400uA)
２０８  リニア電源を用いた場合のSleepモード時の消費電流値(100uA)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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