(57)【要約】【課題】従来の技術は、各制御装置個別に監視用のＳＵＢ  ＭＰＵを設ける必要がある等、コストが増大するといった問題があった。【解決手段】各制御装置への電源供給を制御する制御装置において、前記制御装置は、Ａ／Ｄ基準電圧を出力する回路、他の制御機器と情報をやりとりする通信回路、前記通信回路からの情報を所定の条件に基づき計算し、所定の処理を行うＭＰＵ、前記ＭＰＵからの制御情報に基づき各制御装置に電源を供給するＢｕｆｆｅｒ、Ｂｕｆｆｅｒへ電源を供給する共用電源回路、自動車のエンジン停止時にバックアップ電源を供給する、及びクランキング中といった低電圧時に各制御装置へ電源を供給する二次電池からなる構成を採用する。【選択図】  図１
2013193721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の制御装置への電源供給を制御する車載用の共用電源装置において、
前記共用電源装置は、
演算処理を行う処理装置と、
前記処理装置からの制御情報に基づき前記複数の制御装置への供給電圧をバッテリー電圧から生成する共用電源回路と、
前記複数の制御装置がＡ／Ｄ変換を行うための基準電圧を前記共用電源回路から出力する基準電圧出力部と、
前記複数の制御装置各々から供給電圧のモニタ結果を受信する通信回路と、
を備えることを特徴とする共用電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の共用電源装置において、
前記処理装置は前記モニタ結果に基づいて前記複数の制御装置への供給電圧を可変するように前記共用電源回路を制御することを特徴とする共用電源装置。
【請求項３】
請求項２記載の共用電源装置において、
前記処理装置は、前記モニタ結果に基づいて前記複数の制御装置への供給電圧を個別に補正し、供給電圧が一定となるように前記共用電源回路を制御することを特徴とする共用電源装置。
【請求項４】
請求項２記載の共用電源装置において、
前記処理装置は、前記複数の制御装置の中で前記モニタ結果の更新に異常が生じた制御装置への供給電圧を断ち、フェールセーフ動作を行うように前記共用電源回路を制御することを特徴とする共用電源装置。
【請求項５】
請求項４記載の共用電源装置において、
前記処理装置は、前記モニタ結果に代えて、前記通信回路から得た異常情報に基づき前記複数の制御装置の中で異常が生じた制御装置への供給電圧を断つことを特徴とする共用電源装置。
【請求項６】
請求項２記載の共用電源装置において、
前記共用電源回路は前記複数の制御装置に電源を供給するための複数のＢｕｆｆｅｒに接続されていることを特徴とする共用電源装置。
【請求項７】
請求項６記載の共用電源装置において、
前記複数のＢｕｆｆｅｒは、前記複数の制御装置への供給電圧の天絡、地絡、オープンを検知する診断機能を有し、前記処理装置へ診断結果を通知し、
前記処理装置は前記診断結果に基づいて前記複数の制御装置の中で供給電圧に異常が生じた制御装置への供給電圧を断ち、フェールセーフ動作を行うように前記共用電源回路を制御することを特徴とする共用電源装置。
【請求項８】
請求項２記載の共用電源装置において、
前記共用電源装置は、前記複数の制御装置への供給電圧を複数種類生成することを特徴とする共用電源装置。
【請求項９】
請求項２記載の共用電源装置において、
前記共用電源装置は前記共用電源回路と接続される二次電池を備え、
自動車の停止時に前記複数の制御装置へのバックアップ電源を前記二次電池から供給することを特徴とする共用電源装置。
【請求項１０】
請求項２記載の共用電源装置において、
前記共用電源装置は前記共用電源回路と接続される二次電池を備え、
前記バッテリー電圧が前記複数の制御装置の動作保証電圧の下限値を下回る場合に、前記二次電池から制御装置への電源供給を行うことを特徴とする共用電源装置。
【請求項１１】
請求項２記載の共用電源装置において、
前記共用電源装置は記憶媒体を備え、
前記記憶媒体に前記複数の制御装置のフェール情報を格納することを特徴とする共用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用制御装置の電源構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車にはエンジン、モータ、パワーステアリング装置などの様々な車載機器をそれぞれ制御するための車載制御装置が複数搭載されている。近年、これらの車載制御装置で使用されるマイコンの機能向上、高精度化に伴い、車載制御装置の消費電流が増加する傾向にある。これに伴い、バッテリー電圧を昇降圧する電源回路の供給能力も向上する必要があるため、コストＵＰの要因となっている。
【０００３】
特許文献１には、複数の車載制御装置（ＥＣＵ）で電源回路を共通化し、電源回路への配線を簡素化することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６６２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の技術では、各制御装置の状態をモニタしていないことから、各制御装置個別に監視用のＳＵＢ  ＭＰＵを設ける必要がある等、コストが増大するといった問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の共用電源装置は、複数の制御装置への電源供給を制御する車載用の共用電源装置において、前記共用電源装置は、演算処理を行う処理装置と、前記処理装置からの制御情報に基づき前記複数の制御装置への供給電圧をバッテリー電圧から生成する共用電源回路と、前記複数の制御装置がＡ／Ｄ変換を行うための基準電圧を前記共用電源回路から出力する基準電圧出力部と、前記複数の制御装置各々から供給電圧のモニタ結果を受信する通信回路と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、共用電源装置が各制御装置の状態を監視することで、供給電圧の補正や供給電圧を断つことによる確実なフェールセーフを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係わる制御装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】従来の技術に係わる制御装置の一実施例を示す構成図である。
【図３】本発明が係わる制御装置の他の実施例である。
【図４】本発明が係わる制御装置の他の実施例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、自動車用制御装置の電源構成に関し、特に電源を供給する制御装置に異常が発生した場合に供給電源を断つ等、フェールセーフ動作へ移行させる技術、及び共用電源装置が二次電池を有することによる暗電流の低減、自動車のクランキング時といったバッテリー電圧が低下した場合、制御装置に意図しない低電圧リセットの発生を防ぐ技術に関する。
【００１０】
より具体的には、各制御装置への電源供給を制御する制御装置において、前記制御装置は、Ａ／Ｄ基準電圧を出力する回路、他の制御機器と情報をやりとりする通信回路、前記通信回路からの情報を所定の条件に基づき計算し、所定の処理を行うＭＰＵ、前記ＭＰＵからの制御情報に基づき各制御装置に電源を供給するＢｕｆｆｅｒ、Ｂｕｆｆｅｒへ電源を供給する共用電源回路自動車のエンジン停止時にバックアップ電源を供給する、及びクランキング中といった低電圧時に各制御装置へ電源を供給する二次電池からなる構成を採用する。
【００１１】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、ＭＰＵは定期的に制御装置からの情報をモニタし、情報の更新が途絶えた場合は制御装置が異常であると判断し、制御装置への電源供給を断つ等、フェールセーフ動作への確実な移行を可能とする機能を備える。
【００１２】
以下、実施例について図面を用いて本発明について説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図１により説明する。
【００１４】
共用電源装置３１は、各制御装置３２ａ、３２ｂ、３２ｃにＡ／Ｄ変換用の基準電圧を出力する回路４１、各制御装置３２ａ、３２ｂ、３２ｃや他の制御機器と情報をやりとりする通信回路５１、通信回路５１からの情報を所定の条件に基づき計算し、所定の処理を行うＭＰＵ６１、ＭＰＵ６１からの制御情報に基づき各制御装置３２ａ、３２ｂ、３２ｃに複数種類の電源電圧を供給するＢｕｆｆｅｒ７１及び８１、バッテリー１１から各制御装置３２ａ、３２ｂ、３２ｃが必要とする電源電圧を生成し、Ｂｕｆｆｅｒ７１及び８１へ電源を供給する共用電源回路１０１、自動車のエンジン停止時にバックアップ電源を供給したり、バッテリー１１の電圧が低下した時に各制御装置３２ａ、３２ｂ、３２ｃへ電源を供給する二次電池９１を備える。バッテリー１１の電圧は、例えばクランキング中等に低下する。
【００１５】
まず制御装置において、従来の構成について図２を用いて説明する。
【００１６】
図２は従来の技術を用いた場合の制御装置の一実施例である。
【００１７】
制御装置３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、制御装置３３ａ〜３３ｃに電源を供給する電源回路１０２ａ〜１０２ｃ、所定の条件に基づき、演算処理を行うＭＰＵ６３ａ〜６３ｃ、前記ＭＰＵと通信を行い、ＭＰＵが暴走・故障していないか監視を行うＳＵＢ  ＭＰＵ６４ａ〜６４ｃから構成されている。
【００１８】
従来の構成では、図２のように、制御装置３３ａ〜３３ｃ毎に電源回路１０２ａ〜１０２ｃが必要であり、部品点数が増加すると共に、電源回路の電子部品冷却のための放熱構造が制御装置個別に必要になる等、コストが増大するといった問題があった。本発明では、図１に示す制御装置３２ａ〜３２ｃには個別に電源回路を設けず、共用電源装置３１として共用化している。共用電源装置３１が共用電源回路１０１からＢｕｆｆｅｒ７１及び８１を経由して制御装置３２ａ〜３２ｃに電源を供給するようにすることでコスト低減が可能である。また、バッテリー電圧からの降圧を行うと、電源回路の放熱構造が必要となるが、共用電源装置３１へ放熱構造を集約することが可能となる。
【００１９】
この場合、Ｂｕｆｆｅｒ７１及び８１から各制御装置３２ａ、３２ｂ、３２ｃへの出力電流が多い場合、共用電源装置３１と各制御装置３２ａ、３２ｂ、３２ｃとの間のハーネスの抵抗による電圧降下が発生し、制御装置３２ａ〜３２ｃに供給される電源電圧が所定の値より低くなるという課題がある。本発明では、各制御装置３２ａ〜３２ｃに搭載されるＭＰＵ６２ａ〜６２ｃが、それぞれ共用電源装置３１から供給される電源電圧をモニタし、電圧モニタ結果が通信回路５２ａ〜５２ｃを経由して共用電源装置３１のＭＰＵ６１に伝達される。共用電源装置のＭＰＵ６１は、伝達された電圧モニタ結果を元にＢｕｆｆｅｒ７１及び８１の出力電圧を個別に電圧補正することで、制御装置３２ａ〜３２ｃに供給される電源電圧が所定の値となるようにフィードバックすることで、ハーネスの抵抗による電圧降下が発生しても、各制御装置３２ａ〜３２ｃに安定して電源電圧を供給できる。
【００２０】
この場合において、ＭＰＵ６２ａ〜６２ｃがＢｕｆｆｅｒ７１または８１から供給される電圧をＡ／Ｄコンバータの基準電圧とした場合、ハーネスによる電圧降下により正しい電圧をモニタできないといった課題がある。そのため、本発明ではハーネスに流れる電流が少なく、ハーネスによる電圧降下等による影響を受けない、Ａ／Ｄ基準電圧出力４１の専用ラインを設け、この出力と制御装置３２ａ〜３２ｃのＡ／Ｄ基準電圧入力４２ａ〜４２ｃを接続することにより、Ａ／Ｄ基準電圧のばらつきによるモニタ電圧の誤差を最小限としている。
【００２１】
次に、本発明を用いたフェールセーフ動作に移行する方法について説明する。
【００２２】
従来の構成図２では、制御装置３３ａ〜３３ｃ個別にＭＰＵ６３ａ〜６３ｃの暴走・故障監視用のＳＵＢ  ＭＰＵ６４ａ〜６４ｃを設けており、コストが増大するといった問題があった。本発明では、図１のＭＰＵ６２ａ〜６２ｃは所定の更新周期で共用電源装置３１からの供給電圧をモニタした結果を共用電源装置３１のＭＰＵ６１に通信回路５２ａ〜５２ｃを介してフィードバックする構成としている。これにより、ＭＰＵ６１は所定の周期で制御装置３２ａ〜３２ｃのＭＰＵ６２ａ〜６２ｃからの情報更新がない場合は、ＭＰＵ６２ａ〜６２ｃが暴走・故障していると判断し、Ｂｕｆｆｅｒ７１及び７２を制御することで、制御装置３２ａ〜３２ｃのＭＰＵ６２ａ〜６２ｃを再起動する。それでも制御装置３２ａ〜３２ｃのＭＰＵ６２ａ〜６２ｃが正常に復帰しない場合は制御装置３２ａ〜３２ｃが故障であると判断し、再度、Ｂｕｆｆｅｒ７１及び７２を制御し、該当する制御装置の電源を断つフェールセーフ動作を行う。また、Ｂｕｆｆｅｒ７１及び８１は、天絡、地絡、ＯＰＥＮ検知といった診断機能を有しており、制御装置３２ａ〜３２ｃへ電源を供給するハーネスに異常が発生した場合は、ＭＰＵ６１へ異常が発生したことを通知し、ＭＰＵ６１は該当する制御装置への電源を断つフェールセーフ動作を行う。これにより、制御装置３２ａ〜３２ｃに個別に監視用のＳＵＢ  ＭＰＵを設けることがないため、コスト低減をはかると共に、故障が発生した制御装置の供給電源を断つとすることから、リセット信号等により制御装置３２ａ〜３２ｃ側でフェールセーフ動作を行うよりも、確実なフェールセーフ動作の移行が可能である。
【００２３】
なおＭＰＵ６１は、ＭＰＵ６２ａ〜６２ｃの正常性の確認方法としては、ＭＰＵ６１からの例題に対する回答を通信回路５２ａ〜５２ｃを介して受信し、ＭＰＵ６２ａ〜６２ｃの正常性を確認しても良いし、ウォッチドッグタイマーを採用してもよい。
【００２４】
また、Ｂｕｆｆｅｒ７１及び８１に供給電圧の天絡、地絡、オープンを検出するための診断機能を設け、ＭＰＵに異常情報を通知するようにしてもよい。
【００２５】
次に、暗電流によるバッテリー消費を抑えることにより自動車のバッテリーあがりを防ぐ方法について説明する。
【００２６】
従来の構成図２ではキーＳＷ２１  ＯＦＦ時にバッテリー１１からＭＰＵ６３ａ〜６３ｃのバックアップ用電源を供給するため、暗電流を低減しないとバッテリーあがりが発生するという問題があり、近年、マイコンの性能向上により、バックアップ電源の消費電流も増加する傾向にあることから、暗電流を低減することが急務の課題となっている。本発明では、図１の共用電源装置３１に二次電池９１を設け、キ−ＳＷ２１  ＯＦＦ時に制御装置３２ａ〜３２ｃのＭＰＵ６２ａ〜６２ｃのバックアップ電源を二次電池９１から供給することでバッテリー１１の電力を消費しないことからバッテリーあがりの問題を解決している。共用電源装置３１の二次電池９１は、キーＳＷ２１  ＯＮ時で自動車のエンジンがかかっており、オルタネータが発電状態のときに充電を実施される。
【００２７】
次に自動車のクランキングや電源の瞬断・瞬低時等において、低電圧リセットの発生を防ぐ方法について説明する。従来の構成図２で電源装置１０２ａ〜１０２ｃは自動車のクランキングや電源の瞬断・瞬低時といった、バッテリー電圧が制御装置の動作保証電圧の下限値を下回り低電圧リセットが発生する電圧となった場合は、電源電圧の昇圧回路を動作させ、電源電圧を低電圧リセットが発生する電圧のしきい値より高い方へシフトさせる回路構成となっており、制御装置３３ａ〜３３ｃの電源回路１０２ａ〜１０２ｃ個別に昇圧回路を設けることはコストが増大するといった問題があった。本発明では前述の通り、図１共用電源装置３１に二次電池９１を設け、自動車のクランキングや電源の瞬断・瞬低時といった、バッテリー電圧が制御装置の動作保証電圧の下限値を下回り低電圧リセットが発生する電圧となった場合は、二次電池９１からＢｕｆｆｅｒ７１及び８１を経由して、制御装置３２ａ〜３２ｃへ電源を供給することで停電圧リセットが発生するのを防止している。制御装置３２ａ〜３２ｃ個別に二次電池を設けても、暗電流対策を含め、同様な対応が可能であるが、共用電源装置３１に二次電池を設けることでコストを削減できる。
【実施例２】
【００２８】
次に本発明の他の実施例を図３にて説明する。
【００２９】
図３は本発明が係わる制御装置の他の実施例である。
【００３０】
本実施例において、１１１は警告をユーザーへ知らせる警告灯であり、１１０は他制御装置を示す。本発明の他の実施例について、以下、説明する。
【００３１】
本実施例は、前述の図１の実施例に対し、共用電源装置３１が制御装置３２ａ〜３２ｃ、または制御装置３２ａ〜３２ｃへ電源を供給するＢｕｆｆｅｒのラインに異常を検知した場合に、ユーザーまたは、通信回路を用いて他の制御装置へ警告を実施する手段を有していることを特徴とする。警告灯１１１は共用電源装置３１が駆動する場合と、通信回路を経由して他制御装置１１０が駆動しても問題ないということはいうまでもない。  
【実施例３】
【００３２】
次に本発明の他の実施例を図４にて説明する。
【００３３】
図４は本発明が係わる制御装置の他の実施例である。
【００３４】
本実施例において、１１３はフェールセーフモードへ移行した情報を記憶する記憶媒体であり、１１２は通信回路を利用して記憶媒体１１３に記憶されたフェール情報を確認することが可能なモニタ装置を示す。フェール情報は通信回路を用いて共用電源装置３１の外部にある別な記憶媒体に記憶させても問題ない。
【００３５】
本実施例は、前述の図１の実施例に対し、ＭＰＵ内蔵または共用電源装置３１内部に準備された記憶媒体を用いてフェール情報を記憶する手段を有し、後からフェール情報を確認することが可能な構成を特徴とする。
【００３６】
以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば、各制御装置のマイコンへの電源供給を共用電源装置に集約することにより、個別に電源回路を設ける必要がないため、部品実装面積の削減、放熱構造の簡素化によるコスト低減をはかることが可能である。また、各制御装置の状態を共用電源回路のＭＰＵが監視することにより、制御装置個別に監視用のＳＵＢ  ＭＰＵを設ける必要がないため、コスト低減が可能である。また、共用電源装置のＭＰＵは定期的に制御装置からの情報をモニタし、制御装置が異常であると判断した場合、制御装置への電源供給を断つ等、確実なフェールセーフ動作への移行が可能である。
【００３７】
また、共用電源装置は二次電池を備え、自動車のエンジン停止時に制御装置へのバックアップ電源を二次電池から供給し、暗電流を抑えることにより自動車のバッテリーあがりを防ぐことが可能である。近年、マイコンの性能向上によりバックアップ電流の消費も増大していることから、暗電流を低減する問題を解決する手段として本願は有効であると考える。また、共用電源装置は自動車のクランキングや電源の瞬断・瞬低時といった、バッテリー電圧が制御装置の動作保証電圧の下限値を下回り低電圧リセットが発生する恐れがある場合に、二次電池から制御装置への電源供給を行うことで、低電圧リセットの発生を防ぐことが可能であると共に、電源回路において低電圧時に動作する昇圧回路が不要となるため、コスト低減が可能である。これは、例えばアイドリングストップ対応車において、クランキング時に低電圧リセットが発生し、制御装置の起動時間が遅れることが問題となる場合に有効な解決策である。また、自動車のバッテリー交換時にバックアップ電源を供給することにより、制御装置の学習値や故障履歴といった制御情報の消去を防ぐといった効果も期待できる。
【符号の説明】
【００３８】
１１  バッテリー
２１  キーＳＷ
３１  共用電源装置
４１  Ａ／Ｄ基準電圧出力回路
５１  通信回路
６１、６２ａ〜６２ｃ、６３ａ〜６３ｃ  ＭＰＵ
７１、８１  Ｂｕｆｆｅｒ
９１  二次電池
１０１  共用電源回路
３２ａ〜３２ｃ、３３ａ〜３３ｃ  制御装置
４２ａ〜４２ｃ  Ａ／Ｄ基準電圧入力
５２ａ〜５２ｃ  通信用回路
６４ａ〜６４ｃ  ＳＵＢ  ＭＰＵ
７２ａ〜７２ｃ、８２ａ〜８２ｃ  電源入力
１１０  他制御装置
１１１  警告灯
１１２  モニタ装置
１１３  記憶媒体
【図１】
2013193721.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2013193721.tif 000006