(57)【要約】【課題】電子制御装置の内部回路への電圧供給が遮断されない、車両用電源回路の制御方法を提供すること。【解決手段】電子制御装置への入力電圧を降圧するスイッチングレギュレータと、前記スイッチングレギュレータと直列に接続され、前記スイッチングレギュレータにより降圧された電圧を降圧するシリーズレギュレータと、を備える、車両用電源回路の制御方法であって、前記電子制御装置がスリープ状態であるか否かを判定する判定ステップと、前記入力電圧が、閾値以上であるか否かを判定する判定ステップと、前記電子制御装置がスリープ状態であり、且つ、前記入力電圧が前記閾値以上である場合に、前記スイッチングレギュレータを停止状態から作動状態へと切り替える切り替えステップと、を有する、車両用電源回路の制御方法。【選択図】図１
2015159642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御装置への入力電圧を降圧するスイッチングレギュレータと、前記スイッチングレギュレータと直列に接続され、前記スイッチングレギュレータにより降圧された電圧を降圧するシリーズレギュレータと、を備える、車両用電源回路の制御方法であって、
前記電子制御装置がスリープ状態であるか否かを判定する判定ステップと、
前記入力電圧が、閾値以上であるか否かを判定する判定ステップと、
前記電子制御装置がスリープ状態であり、且つ、前記入力電圧が前記閾値以上である場合に、前記スイッチングレギュレータを停止状態から作動状態へと切り替える切り替えステップと、を有する車両用電源回路の制御方法。
【請求項２】
前記スイッチングレギュレータの出力側と前記シリーズレギュレータの入力側との間のノードの電圧を、前記閾値を超えないように降圧制御する、請求項１に記載の車両用電源回路の制御方法。
【請求項３】
前記シリーズレギュレータの出力側のノードの電圧を、一定に制御する、請求項１又は２のいずれか一項に記載の車両用電源回路の制御方法。
【請求項４】
ＩＧ−スイッチのオンオフ、及びマイクロコンピュータのステータス信号に基づいて、前記電子制御装置がスリープ状態であるか否かを判定する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両用電源回路の制御方法。
【請求項５】
電子制御装置への入力電圧を降圧するスイッチングレギュレータと、
前記スイッチングレギュレータと直列に接続され、前記スイッチングレギュレータにより降圧された電圧を降圧するシリーズレギュレータと、
前記スイッチングレギュレータのスイッチング動作を制御する制御回路と、を備える車両用電源回路であって、
前記制御回路は、
前記電子制御装置がスリープ状態であり、且つ、前記入力電圧が閾値以上であると検出された場合に、前記スイッチングレギュレータを停止状態から作動状態へと切り替える、車両用電源回路。
【請求項６】
前記制御回路は、
前記スイッチングレギュレータの出力側と前記シリーズレギュレータの入力側との間のノードの電圧が、前記閾値を超えないように、前記スイッチングレギュレータのスイッチング動作を制御する、請求項５に記載の車両用電源回路。
【請求項７】
前記制御回路は、
前記シリーズレギュレータの出力側のノードの電圧を、一定にする、請求項５又は６のいずれか一項に記載の車両用電源回路。
【請求項８】
前記制御回路は、
ＩＧ−スイッチのオンオフ、及びマイクロコンピュータのステータス信号に基づいて、前記電子制御装置がスリープ状態であるか否かを判定する、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の車両用電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電源回路及び車両用電源回路の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外部電源からの入力電圧を、スイッチングレギュレータにて降圧し、スイッチングレギュレータと直列に接続されるシリーズレギュレータにて、更に降圧し、所望の定電圧を生成して各回路へ電圧供給を行う電源回路が知られている。
【０００３】
入力電圧が、所定の電圧値を超える場合に、制御回路によりシリーズレギュレータの駆動を停止させることで、システムの安全性を確保できる電源回路が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
又、負荷電流に応じて、スイッチングレギュレータの動作開始又は動作停止を制御することにより、車載用バッテリに対する負担を低減できる電源回路が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１５６８７４号公報
【特許文献２】特開平０５−０３８１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
極低温（例えば、−４０℃）時のエンジン始動性向上のため、バッテリーを２個直列に接続し、故意に電子制御装置への入力電圧を大きくする（例えば、２４Ｖ）場合がある。
【０００７】
しかしながら、エンジン始動時、スイッチングレギュレータはスイッチング動作を行っていないため、この場合、シリーズレギュレータに、高電圧が入力されてしまう。
【０００８】
回路保護のために、シリーズレギュレータの駆動を停止させると、電子制御装置の内部回路（例えば、マイクロコンピュータ）への電圧供給が遮断されてしまい、エンジン始動が困難になる。
【０００９】
そこで、電子制御装置の内部回路への電圧供給が遮断されない、車両用電源回路の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、一態様によれば、
電子制御装置への入力電圧を降圧するスイッチングレギュレータと、前記スイッチングレギュレータと直列に接続され、前記スイッチングレギュレータにより降圧された電圧を降圧するシリーズレギュレータと、を備える、車両用電源回路の制御方法であって、
前記電子制御装置がスリープ状態であるか否かを判定する判定ステップと、
前記入力電圧が、閾値以上であるか否かを判定する判定ステップと、
前記電子制御装置がスリープ状態であり、且つ、前記入力電圧が前記閾値以上である場合に、前記スイッチングレギュレータを停止状態から作動状態へと切り替える切り替えステップと、
を有する、車両用電源回路の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
一態様によれば、電子制御装置の内部回路への電圧供給が遮断されない、車両用電源回路の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る電源回路の構成の一例を示す図である。
【図２】本実施形態に係る電源回路の動作の一例を示す図である。
【図３】本実施形態に係る電源回路の動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１４】
なお、「ＩＧ−スイッチ（イグニッションスイッチ）」とは、車両のエンジンを起動させたり、停止させたりするスイッチを指す。
【００１５】
又、「スイッチングレギュレータの停止状態」とは、スイッチングレギュレータに含まれるスイッチング素子をスイッチング動作させず、且つスイッチング素子を常時オンさせている状態を意味し、「スイッチングレギュレータの作動状態」とは、スイッチングレギュレータに含まれるスイッチング素子をスイッチング動作させている状態を意味する。
【００１６】
＜車両用電源回路の構成＞
図１に、本実施の形態に係る電源回路１００の概略構成の一例を示す。
【００１７】
電源回路１００は、バッテリー１、ＩＧ−スイッチ２、車載ＥＣＵ（電子制御装置）３、等を含む。車載ＥＣＵ３は、フィルタ回路４、スイッチングレギュレータ５、シリーズレギュレータ６、電源制御回路７、電圧モニタ回路８、入力回路９、マイコン（マイクロコンピュータ）１０、等を含む。スイッチングレギュレータ５の出力側とシリーズレギュレータ６の入力側との間のノードを、ノードＡとする。シリーズレギュレータ６の出力側のノードを、ノードＢとする。
【００１８】
ステータス信号１１は、車載ＥＣＵ３が待機（スリープ）状態であるか、車載ＥＣＵ３が通常（ウェイクアップ）状態であるか、を示す信号であり、マイコン１０から出力される信号である。
【００１９】
バッテリー１は、エンジンルーム、トランク等に搭載される公知の２次電池（蓄電式電池）であり、例えば、１２Ｖ系の鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、等が挙げられる。バッテリー１は、車両には、通常１個搭載される。
【００２０】
ＩＧ−スイッチ２は、車両のドライバー席付近に配置され、車両のエンジンを起動させたり、車両のエンジンを停止させたりするスイッチである。ＩＧ−スイッチ２のスイッチポジションをオフからオンにすることで、車両に電源が投入される。
【００２１】
車載ＥＣＵ３は、ＩＧ−スイッチ２に連動して、待機状態と通常状態との間の状態遷移を行うＥＣＵである。例えば、ＩＧ−スイッチ２がオンの場合、車載ＥＣＵ３は、通常状態となる。
【００２２】
フィルタ回路４は、スイッチングレギュレータ５の入力側に配置され、電源ラインのノイズ吸収を行う。フィルタ回路４は、バッテリー１に近接して配置されるため、耐圧性の高い（例えば、３５Ｖ耐圧）回路で構成されることが好ましい。例えば、コンデンサ、コイル、等で構成されるπ型のフィルタ回路であっても良いし、アルミ電解コンデンサ等で構成される平滑回路であっても良い。
【００２３】
スイッチングレギュレータ５は、スイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）、コイル、ダイオード、等を含み、車載ＥＣＵ３への入力電圧を、降圧して出力する電源回路である。スイッチングレギュレータ５から出力される電圧（ノードＡの電圧）は、閾値を超えないように降圧制御される。
【００２４】
例えば、車載ＥＣＵ３が通常状態の場合、スイッチングレギュレータ５は、作動状態となる。スイッチングレギュレータ５は、スイッチング素子をスイッチング動作（例えば、周波数４００ｋＨｚ）させることにより、入力電圧（例えば、１２Ｖ）を降圧して出力する。この場合、ノードＡの電圧は、例えば、６．０Ｖとなる。
【００２５】
又、車載ＥＣＵ３が待機状態であり、且つ、入力電圧（例えば、１２Ｖ）が、閾値より小さい場合、スイッチングレギュレータ５は、停止状態となる。スイッチングレギュレータ５は、スイッチング素子をスイッチング動作させず、スイッチング素子を、常時オンさせることにより、入力電圧（例えば、１２Ｖ）を、そのまま、出力する。この場合、ノードＡの電圧は、例えば、１２Ｖとなる。
【００２６】
又、車載ＥＣＵ３が待機状態であり、且つ、入力電圧（例えば、２４Ｖ）が、閾値以上である場合、スイッチングレギュレータ５は、作動状態となる。スイッチングレギュレータ５は、スイッチング素子をスイッチング動作させることにより、入力電圧（例えば、２４Ｖ）を降圧して出力する。この場合、ノードＡの電圧は、例えば、６．０Ｖとなる。
【００２７】
車載ＥＣＵ３の状態、及び入力電圧の大きさに応じて、スイッチング素子のスイッチング動作が制御されるため、ノードＡの電圧を、閾値以下に保つことができる。
【００２８】
なお、閾値は、電源回路の仕様、構成、等により変動するため、その値は、特に限定されるものではない。電源回路１００において、閾値は、少なくとも、バッテリー１の電圧以上であれば良い。
【００２９】
シリーズレギュレータ６は、スイッチングレギュレータ５と直列に接続され、ノードＡの電圧（例えば、６．０Ｖ、１２Ｖ）を、降圧して出力する電源回路である。シリーズレギュレータ６から出力される電圧（ノードＢの電圧）は、一定（少なくとも５．０Ｖ以上）となるように降圧制御される。５．０Ｖとは、マイコン１０及び車載ＥＣＵ３内の各回路で行われている各種処理（例えば、ＥＣＵ内のメモリ保持等）を継続するのに最低限必要な電圧である。降圧させる電圧は、スイッチングレギュレータ５から出力される電圧（ノードＡの電圧）の変動に応じて、調整される。
【００３０】
例えば、車載ＥＣＵ３が通常状態の場合、シリーズレギュレータ６は、ノードＡの電圧（例えば、６．０Ｖ）を更に降圧して出力する。この場合、降圧させる電圧は、例えば、５．０Ｖとなる。
【００３１】
又、車載ＥＣＵ３が待機状態であり、且つ、入力電圧（例えば、１２Ｖ）が、閾値より小さい場合、シリーズレギュレータ６は、ノードＡの電圧（例えば、１２Ｖ）を降圧して出力する。この場合、降圧させる電圧は、例えば、５．０Ｖとなる。
【００３２】
又、車載ＥＣＵ３が待機状態であり、且つ、入力電圧（例えば、２４Ｖ）が、閾値以上である場合、シリーズレギュレータ６は、ノードＡの電圧（例えば、６．０Ｖ）を更に降圧して出力する。この場合、降圧させる電圧は、例えば、５．０Ｖとなる。
【００３３】
なお、シリーズレギュレータ６は、スイッチングレギュレータ５と比較して、より正確にレギュレートされた電圧（例えば、±３５ｍＶ）を生成することが可能である。このため、マイコン１０及び車載ＥＣＵ３内の各回路は、ノードＢの電圧を利用することで、安定した動作を行うことが可能になる。
【００３４】
電源制御回路７は、ＩＧ−スイッチ２のオンオフ（入力回路９からの出力）、ステータス信号１１等に基づいて、車載ＥＣＵ３が待機状態であるか、又は、車載ＥＣＵ３が通常状態であるか、を判定する。更に、電源制御回路７は、車載ＥＣＵ３の状態、入力電圧（電圧モニタ回路８からの通知）等に基づいて、スイッチングレギュレータ５のスイッチング動作を制御する。
【００３５】
例えば、ＩＧ−スイッチ２がオン、又はマイコン１０のステータス信号１１が、車載ＥＣＵ３が通常状態であることを示す信号であれば、電源制御回路７は、スイッチングレギュレータ５を作動状態とする。即ち、スイッチングレギュレータ５に含まれるスイッチング素子をスイッチング動作させる。
【００３６】
例えば、ＩＧ−スイッチ２がオフ、且つマイコン１０のステータス信号１１が、車載ＥＣＵ３が待機状態であることを示す信号であり、更に、入力電圧が閾値より小さければ、電源制御回路７は、スイッチングレギュレータ５を停止状態とする。即ち、スイッチングレギュレータ５に含まれるスイッチング素子をスイッチング動作させず、且つスイッチング素子を常時オンさせる。スイッチング素子を常時オンさせることにより、電源回路１００において低消費電流化を図ることができる。
【００３７】
例えば、ＩＧ−スイッチ２がオフ、且つマイコン１０のステータス信号１１が、車載ＥＣＵ３が待機状態であることを示す信号であり、更に、入力電圧が閾値以上であれば、電源制御回路７は、スイッチングレギュレータ５を作動状態とする。これにより、車載ＥＣＵ３が待機状態である場合に、予期せぬ（又は故意に）高電圧が入力されても、該電圧は、適切に降圧され、ノードＡの電圧を閾値以下に保つことができる。従って、シリーズレギュレータ６を常に動作させ（停止させることなく）、マイコン１０及び車載ＥＣＵ３内の各回路へ安定した定電圧を供給することができる。
【００３８】
電圧モニタ回路８は、コンパレータ、等により構成され、スイッチングレギュレータ５への入力電圧を検出し、検出結果を、電源制御回路７へ通知する。例えば、電圧モニタ回路８は、入力電圧が閾値以上（例えば、１８Ｖ以上）であるという検出結果を、電源制御回路７へ通知する。
【００３９】
なお、電圧モニタ回路８は、ＩＧ−スイッチ２がオフであっても、入力電圧を検出することが可能である。ＩＧ−スイッチ２がオフの場合、バッテリー１の電圧は、ダイオード（図面上側）を介して、フィルタ回路４、スイッチングレギュレータ５へと入力され、更に、ダイオード（図面上側）を介して、電圧モニタ回路８へ入力されるためである。この場合、ＩＧ−スイッチ２からダイオード（図面下側）を介したフィルタ回路４への経路、ＩＧ−スイッチ２からダイオード（図面下側）を介した電圧モニタ回路８への経路、及び、ＩＧ−スイッチ２から入力回路９への経路は、遮断される。
【００４０】
入力回路９は、ＩＧ−スイッチ２がオンであるか、又は、ＩＧ−スイッチ２がオフであるか、を示す信号（例えば、１２Ｖ系信号）を変換し、変換した信号（例えば、５Ｖ系信号）を、電源制御回路７及びマイコン１０へ出力する。例えば、入力回路９は、ＩＧ−スイッチ２がオンの場合、電源制御回路７及びマイコン１０へ、５．０Ｖを出力し、ＩＧ−スイッチ２がオフの場合、電源制御回路７及びマイコン１０へ、０Ｖを出力する。
【００４１】
マイコン１０は、入力回路９から入力される信号に基づいて、ステータス信号１１を生成し、電源制御回路７へ出力する。例えば、ＩＧ−スイッチ２がオンの場合、マイコン１０は、車載ＥＣＵ３が通常状態であることを示すステータス信号１１を、電源制御回路７へ出力する。又、マイコン１０は、シリーズレギュレータ６から出力される電圧（ノードＢの電圧）が供給されることで、車載ＥＣＵ３の各種制御を実行する。又、マイコン１０は、エンジンの駆動を制御し、ＩＧ−スイッチ２がオンの場合、エンジンを始動させ、ＩＧ−スイッチ２がオフの場合、エンジンを停止させる。なお、ＩＧ−スイッチ２がオフの場合、マイコン１０は、低消費電流モードとなる。
【００４２】
＜電源回路のフローチャート＞
図２は、車載ＥＣＵ３が通常状態又は待機状態である場合におけるスイッチングレギュレータ５の制御方法の一例を示したフローチャートである。図２のフローチャートは、電源制御回路７によって実行される。
【００４３】
ステップＳ１０において、電源制御回路７は、ＩＧ−スイッチ２のオンオフをモニタし、ＩＧ−スイッチ２が、オフであるか否かを判定する。ＩＧ−スイッチ２が、オフである場合（ＹＥＳ）、電源制御回路７は、ステップＳ２０の処理を行う。ＩＧ−スイッチ２が、オンである場合（ＮＯ）、電源制御回路７は、ステップＳ４０の処理を行う。
【００４４】
ステップＳ２０において、電源制御回路７は、ステータス信号１１をモニタし、車載ＥＣＵ３が待機状態であるか否かを判定する。車載ＥＣＵ３が待機状態である場合（ＹＥＳ）、電源制御回路７は、ステップＳ３０の処理を行う。車載ＥＣＵ３が通常状態である場合（ＮＯ）、電源制御回路７は、ステップＳ４０の処理を行う。
【００４５】
ステップＳ３０において、電源制御回路７は、車載ＥＣＵ３が待機状態であると判定した場合（ＩＧ−スイッチ２がオフ、且つ車載ＥＣＵ３が待機状態であるとステータス信号１１が示す場合）、スイッチングレギュレータ５を停止状態とする。
【００４６】
ステップＳ４０において、電源制御回路７は、車載ＥＣＵ３が通常状態であると判定した場合（ＩＧ−スイッチ２がオン、又は車載ＥＣＵ３が通常状態であるとステータス信号１１が示す場合）、スイッチングレギュレータ５を作動状態とする。
【００４７】
ステップＳ３０、ステップＳ４０における処理の後、電源制御回路７は、再び、ステップＳ１０の処理を行う（リターン）。
【００４８】
上述の処理によれば、電源制御回路７は、ＩＧ−スイッチ２のオンオフ、ステータス信号１１に基づいて、車載ＥＣＵ３が通常状態であると判定した場合には、スイッチングレギュレータ５を作動状態とし、入力電圧を所望の電圧へ降圧させることができる。
【００４９】
図３は、車載ＥＣＵ３が待機状態である場合において、入力電圧に基づくスイッチングレギュレータ５の切り替え制御方法の一例を示したフローチャートである。図３のフローチャートは、電源制御回路７によって実行される。
【００５０】
ステップＳ２１０において、電源制御回路７は、車載ＥＣＵ３が、待機状態であるか否かを判定する。車載ＥＣＵ３が、待機状態である場合（ＹＥＳ）、電源制御回路７は、ステップＳ２２０の処理を行う。車載ＥＣＵ３が、待機状態ではない場合（ＮＯ）、電源制御回路７は、再び、ステップＳ２１０の処理を行う（リターン）。
【００５１】
ステップＳ２２０において、電源制御回路７は、入力電圧として閾値以上（例えば、１８Ｖ以上）の電圧が、電圧モニタ回路８により検出されたか否かを判定する。入力電圧として閾値以上の電圧が検出された場合（ＹＥＳ）、電源制御回路７は、ステップＳ２３０の処理を行う。入力電圧として閾値より小さい電圧が検出された場合（ＮＯ）、電源制御回路７は、再び、ステップＳ２１０の処理を行う（リターン）。
【００５２】
ステップＳ２３０において、電源制御回路７は、車載ＥＣＵ３がスリープ状態であり、且つ、入力電圧として閾値以上の電圧が検出されたという判定に基づいて、スイッチングレギュレータ５を停止状態から作動状態へと切り替える。
【００５３】
上述の処理によれば、電源制御回路７は、車載ＥＣＵ３が待機状態であり、且つ、入力電圧として閾値以上の電圧が検出された場合には、スイッチングレギュレータ５を作動状態とし、入力電圧を所望の電圧へ降圧させることができる。
【００５４】
本実施の形態に係る電源回路の制御方法によれば、車載ＥＣＵ３が待機状態である場合に高電圧が入力されても、車載ＥＣＵ３内の各回路等への電圧供給が、遮断されないため、例えば、極低温時におけるエンジン始動を容易にすることも可能になる。
【００５５】
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００５６】
例えば、上述の実施形態では、スイッチング素子の一例として、オンオフ動作する半導体素子であるＭＯＳＦＥＴを挙げた。しかしながら、スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴなどの絶縁ゲートによる電圧制御型パワー素子でもよいし、バイポーラトランジスタでもよい。
【符号の説明】
【００５７】
２                      ＩＧ−スイッチ
３                      車載ＥＣＵ（電子制御装置の一例）
５                      スイッチングレギュレータ
６                      シリーズレギュレータ
７                      電源制御回路（制御回路）
１００                      電源回路
【図１】
2015159642.tif 000003
【図２】
2015159642.tif 000004
【図３】
2015159642.tif 000005