(57)【要約】【課題】車両用電子制御装置において、バッテリの出力電圧の一時的な急降下に起因するマイクロコンピュータの停止の回避と、バッテリからの給電の開始から定電圧電源回路を通じたマイクロコンピュータへの給電の開始までの時間の短縮とを両立すること。【解決手段】給電中継回路２は、第１の給電路２０１、コンデンサ２４及び第２の給電路２０２を備えている。第１の給電路２０１は、バッテリ９側から順に直列に接続された第１のダイオード２１、抵抗素子２２及び第２のダイオード２３を有し、バッテリ９から定電圧電源素子３への給電路をなす。コンデンサ２４は、第１の給電路２０１における抵抗素子２２と第２のダイオード２３との間の部分と基準電位点８とに電気的に接続されている。第２の給電路２０２は、第３のダイオード２５を有し、第１の給電路２０１に対して並列に接続されてバッテリ９から定電圧電源素子３への給電路をなす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載機器の制御に関する処理を行うマイクロコンピュータと、
一定電圧の電力を前記マイクロコンピュータに供給する定電圧電源回路と、
バッテリから前記定電圧電源回路への給電を中継する給電中継回路と、を備える車両用電子制御装置であって、
前記給電中継回路は、
前記バッテリ側から順に直列に接続された第１のダイオード、抵抗素子及び第２のダイオードを有し、前記バッテリから前記定電圧電源回路への給電路をなす第１の給電路と、
前記第１の給電路における前記抵抗素子と前記第２のダイオードとの間の部分と基準電位点とに電気的に接続されたコンデンサと、
第３のダイオードを有し、前記第１の給電路に対して並列に接続されて前記バッテリから前記定電圧電源回路への給電路をなす第２の給電路と、を備えている車両用電子制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電子制御装置であって、
通信媒体に接続された通信処理部をさらに備え、
前記マイクロコンピュータは、前記通信媒体に接続された他の複数の電子制御装置各々と前記通信処理部を通じて通信を行うことによって前記他の複数の電子制御装置相互間のデータ通信を中継する処理を行う、車両用電子制御装置。
【請求項３】
バッテリから定電圧電源回路への給電を中継する給電中継回路であって、
前記バッテリ側から順に直列に接続された第１のダイオード、抵抗素子及び第２のダイオードを有し、前記バッテリから前記定電圧電源回路への給電路をなす第１の給電路と、
前記第１の給電路における前記抵抗素子と前記第２のダイオードとの間の部分と基準電位点とに電気的に接続されたコンデンサと、
第３のダイオードを有し、前記第１の給電路に対して並列に接続されて前記バッテリから前記定電圧電源回路への給電路をなす第２の給電路と、を備えている給電中継回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリから車載機器の制御に関する処理を行うマイクロコンピュータに電力を供給する定電圧回路への電力の供給を中継する給電中継回路、及びそれを備える車両用電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、車両の典型例である自動車は、走行系の制御、電源系の制御又は車載ネットワーク系の制御などの各種の制御を行う多数の電子制御装置を備えている。このような電子制御装置は、一般に、電子制御ユニット（Electric Control Unit）と称されている。
【０００３】
通常、車両の電子制御ユニットは、車載機器の制御に関する処理を行うマイクロコンピュータと、そのマイクロコンピュータに電力を供給する定電圧電源回路とを備えている。定電圧電源回路は、バッテリから給電され、一定電圧の電力をマイクロコンピュータに供給するレギュレータ素子として提供されることが多い。
【０００４】
ところで、セルモータなどの消費電力の大きな負荷が車両のバッテリに接続されたときに、バッテリの出力電圧が一時的に急降下することがある。この場合、同じバッテリから電力の供給を受ける電子制御装置の定電圧電源回路が、マイクロコンピュータの正常動作に必要な出力電圧を維持できなくなり、マイクロコンピュータが制御処理を継続できなくなる。この現象を電力の瞬断と称する。
【０００５】
電力の瞬断によるマクロコンピュータの処理の停止を回避するため、特許文献１に示される車両の制御装置は、バッテリから定電圧電源回路への給電路と基準電位点とに接続されたコンデンサ（Ｃ１）を備えている。これにより、電力の瞬断が生じたときに、コンデンサから定電圧電源回路へ電力が供給され、定電圧電源回路の出力電圧の低下及びそれに起因するマイクロコンピュータの処理の停止を防ぐことができる。
【０００６】
なお、基準電位点は、筐体接地において電位の基準となる部分であり、車両における基準電位点は、例えば、車両のボディを構成する金属の部材などである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−４１８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に示されるように、コンデンサが、バッテリから定電圧電源回路への給電路から基準電位点へ分岐したライン内に設けられている場合、定電圧電源回路の起動が遅延する。即ち、バッテリからの給電路への給電が開始してから、コンデンサへの電荷の蓄積がある程度進んだ後にしか、給電路を通じた定電圧電源回路への給電は開始されない。定電圧電源回路の起動が遅延すると、定電圧電源回路から電力を得るマイクロコンピュータの起動も遅延する。
【０００９】
一方、複数の電子制御装置が搭載された車両において、ある電子制御装置のマイクロコンピュータの起動時間を、他の電子制御装置のマイクロコンピュータよりも短くしたいという場合がある。その一例は、ある電子制御装置のマイクロコンピュータが、他の複数の電子制御装置のマイクロコンピュータ相互間で行われるデータ通信を中継する処理を行う場合である。この場合、通信の中継処理を行うマイクロコンピュータが最初に起動しないと、他のマイクロコンピュータ相互間の通信を開始できないため、通信の中継処理を行うマイクロコンピュータの起動時間を短縮することが望まれる。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に示されるコンデンサが採用される場合、バッテリからの給電の開始から定電圧電源回路への給電の開始までの時間の短縮のために電子制御装置のコンデンサの容量を小さくすると、電力の瞬断への対策に必要なコンデンサの蓄電量を確保できなくなる。
【００１１】
本発明は、車両用電子制御装置において、バッテリの出力電圧の一時的な急降下に起因するマイクロコンピュータの停止の回避と、バッテリからの給電の開始から定電圧電源回路を通じたマイクロコンピュータへの給電の開始までの時間の短縮とを両立することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様に係る車両用電子制御装置は、以下に示される各構成要素を備える。
（１）第１の構成要素は、車載機器の制御に関する処理を行うマイクロコンピュータである。
（２）第２の構成要素は、一定電圧の電力を上記マイクロコンピュータに供給する定電圧電源回路である。
（３）第３の構成要素は、バッテリから上記定電圧電源回路への給電を中継する給電中継回路である。この給電中継回路は、第１の給電路、コンデンサ及び第２の給電路を備えている。上記第１の給電路は、上記バッテリ側から順に直列に接続された第１のダイオード、抵抗素子及び第２のダイオードを有し、上記バッテリから上記定電圧電源回路への給電路をなす部分である。上記コンデンサは、上記第１の給電路における上記抵抗素子と上記第２のダイオードとの間の部分と基準電位点とに電気的に接続されている。上記第２の給電路は、第３のダイオードを有し、上記第１の給電路に対して並列に接続されて上記バッテリから上記定電圧電源回路への給電路をなす部分である。
【００１３】
また、本発明の第２の態様に係る車両用電子制御装置は、第１の態様に係る車両用電子制御装置の一態様である。第２の態様に係る車両用電子制御装置は、通信媒体に接続された通信処理部をさらに備える。そして、上記マイクロコンピュータは、上記通信媒体に接続された他の複数の電子制御装置各々と上記通信処理部を通じて通信を行うことによって上記他の複数の電子制御装置相互間のデータ通信を中継する処理を行う。
【００１４】
また、本発明は、バッテリから定電圧電源回路への給電を中継する給電中継回路の発明として捉えられてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
各態様に係る車両用電子制御装置において、給電中継回路は以下のように動作する。即ち、バッテリから給電中継回路への給電が開始したとき、第２の給電路を通じた定電圧電源回路への給電が開始し、それとほぼ同時に、第１の給電路の一部を通じたコンデンサの蓄電が開始する。従って、コンデンサの蓄電に起因する定電圧電源回路の起動の遅延は生じず、ひいてはマイクロコンピュータの起動の遅延も生じない。
【００１６】
一方、バッテリから給電中継回路への給電が一時的に停止した場合、即ち、バッテリの電力の瞬断が生じた場合、第２の給電路を通じた定電圧電源回路への給電は一時的に停止するが、それと同時に、コンデンサに蓄積された電力が、第１の給電路の一部を通じて定電圧電源回路へ供給される。従って、バッテリの電力の瞬断に起因するマイクロコンピュータの停止を回避することができる。
【００１７】
以上に示したように、本発明によれば、車両用電子制御装置において、バッテリの出力電圧の一時的な急降下に起因するマイクロコンピュータの停止の回避と、バッテリからの給電の開始から定電圧電源回路を通じたマイクロコンピュータへの給電の開始までの時間の短縮とを両立することができる。
【００１８】
また、第２の態様において、マイクロコンピュータは、他の複数の電子制御装置相互間のデータ通信を中継する処理を行うため、他の複数の電子制御装置が備えるマイクロコンピュータよりも短時間で起動できることが望ましい。本発明は、そのようなマイクロコンピュータを備えた車両用電子制御装置への適用に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用電子制御装置の一例であるＥＣＵ１の主要部のブロック図である。
【図２】ＥＣＵ１に対する給電が開始したときにおける給電中継回路の複数の位置の電圧の変化を表すグラフである。
【図３】ＥＣＵ１に対する給電が一時停止したときにおける給電中継回路の複数の位置の電圧の変化を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２１】
まず、図１に示されるブロック図を参照しつつ、本発明の実施形態に係る車両用電子制御装置の一例であるＥＣＵ１（Electric Control Unit）の主要部の構成について説明する。ＥＣＵ１は、自動車（車両）に搭載され、自動車に搭載された機器を制御する機能を備えた装置である。
【００２２】
図１に示されるように、ＥＣＵ１は、給電中継回路２、定電圧電源素子３、ＭＣＵ４（Micro Computer Unit）、第１通信制御素子５１及び第２通信制御素子５２を備えている。
【００２３】
＜通信制御素子＞
第１通信制御素子５１及び第２通信制御素子５２の各々は、車載ＬＡＮ（Local Area Network）の通信媒体６１，６２に接続され、通信媒体６１，６２を通じた通信処理を行う素子である。図１に示される例では、ＥＣＵ１は、第１通信媒体６１に接続された第１通信制御素子５１と、第２通信媒体６２に接続された第２通信制御素子５２とを備えている。第１通信媒体６１及び第２通信媒体６２はそれぞれ独立している。
【００２４】
ＥＣＵ１は、第１通信媒体６１に接続された他の電子制御装置と第２通信媒体６２に接続された他の電子制御装置との間のデータ通信を中継するゲートウェイの機能を有している。なお、第１通信制御素子５１及び第２通信制御素子５２の各々は、通信処理部の一例である。
【００２５】
図１に示される例では、第１通信制御素子５１及び第２通信制御素子５２の各々は、定電圧電源素子３から電力が供給される。
【００２６】
＜ＭＣＵ＞
ＭＣＵ４は、車載機器の制御に関する処理を行うマイクロコンピュータを内蔵する電子デバイスである。ＭＣＵ４は、不図示のＲＯＭから不図示のＲＡＭにロードされたプログラムを実行することによって各種の制御処理を実行する。
【００２７】
本実施形態においては、ＭＣＵ４は、ＲＡＭにロードされたプログラムを実行することにより、車載機器の一例である第１通信制御素子５１及び第２通信制御素子５２を制御する処理を行う。即ち、ＭＣＵ４は、第１通信制御素子５１を通じて第１通信媒体６１に接続された他の電子制御装置と通信を行うとともに、第２通信制御素子５２を通じて第２通信媒体６２に接続された他の電子制御装置と通信を行うことにより、他の複数の電子制御装置相互間のデータ通信を中継する処理を行う。
【００２８】
ＭＣＵ４が２つの通信制御素子５１，５２を制御することによって２つの通信媒体６１，６２に跨るデータ通信を中継することにより、ＥＣＵ１は、ゲートウェイとして動作する。
【００２９】
＜定電圧電源素子＞
定電圧電源素子３は、車両のバッテリ９から給電中継回路２を通じて給電され、一定電圧の電力をＭＣＵ４に供給する回路を構成する電子デバイスである。そのため、定電圧電源素子３は、入力電圧を出力電圧へ変換する電圧変換回路を有している。例えば、定電圧電源素子３は、バッテリ９から給電中継回路２を通じて９Ｖ〜１２Ｖ程度の電圧の電力が供給され、ＭＣＵ４の動作電圧を維持した電力を出力する。ＭＣＵ４の動作電圧は、例えば５Ｖである。
【００３０】
＜給電中継回路＞
給電中継回路２は、車両のバッテリ９から定電圧電源素子３への給電を中継する回路である。給電中継回路２は、第１の給電路２０１、コンデンサ２４及び第２の給電路２０２を備えている。
【００３１】
第１の給電路２０１は、バッテリ９側から順に直列に接続された第１のダイオード２１、抵抗素子２２及び第２のダイオード２３を有し、バッテリ９から定電圧電源素子３への給電路をなす回路である。
【００３２】
コンデンサ２４は、第１の給電路２０１における抵抗素子２２と第２のダイオード２３との間の部分と基準電位点８とに電気的に接続されている。即ち、コンデンサ２４は、第１の給電路２０１における抵抗素子２２と第２のダイオード２３との間の部分から基準電位点８へ分岐した導電路に設けられている。
【００３３】
基準電位点８は、筐体接地において電位の基準となる部分であり、車両における基準電位点８は、例えば、車両のボディを構成する金属の部材などである。コンデンサ２４の一端は、回路基板上の配線パターン及びその配線パターンに接続された電線などを介して、基準電位点８に対して接続されている。また、バッテリ９の負極も、基準電位点８に対して電気的に接続されている。
【００３４】
コンデンサ２４の容量は、想定されるバッテリ９の電力の瞬断の期間中に、定電圧電源素子３に対して必要な電力を供給し続けることができる程度に設定されている。定電圧電源素子３に対して必要な電力とは、定電圧電源素子３がＭＣＵ４の動作電圧の出力を維持するために必要な電力のことを意味する。
【００３５】
一方、第２の給電路２０２は、第３のダイオード２５を有し、第１の給電路２０１に対して並列に接続されてバッテリ９から定電圧電源素子３への給電路をなしている。なお、後述するように、第２の給電路２０２は、バッテリ９からコンデンサ２４への給電と、コンデンサ２４から定電圧電源素子３への給電と、を併せた２段階の給電によってバッテリ９から定電圧電源素子３への給電を実現する給電路である。
【００３６】
＜給電開始時の給電中継回路の動作＞
次に、図２に示されるグラフを参照しつつ、バッテリ９からＥＣＵ１への給電が開始したときにおける給電中継回路２の複数の位置の電圧の変化について説明する。図２に示される符号Ｖ１は給電中継回路２の入力端の電圧を表す。即ち、Ｖ１は、バッテリ９から供給される電圧を表す。図２に示される符号Ｖ２は給電中継回路２の出力端の電圧を表す。即ち、Ｖ２は、定電圧電源素子３に供給される電圧を表す。図２に示される符号Ｖ３は給電中継回路２における第１の給電路２０１とコンデンサ２４との接続部の電圧を表す。
【００３７】
また、図２に示されるように、バッテリ９からＥＣＵ１への給電が開始した時点である給電開始時ｔ０において、給電中継回路２の入力端の電圧Ｖ１は、０Ｖから第１の定格電圧Ｖａまでステップ状に上昇する。
【００３８】
給電中継回路２の初期状態において、コンデンサ２４の蓄電量はゼロである。蓄電されていないコンデンサ２４の抵抗値は概ねゼロであるため、初期状態の給電中継回路２の入力端の電圧Ｖ１がステップ状に上昇すると、電流が、給電中継回路２の入力端から第１のダイオード２１及び抵抗素子２２を経てコンデンサ２４へ向かう経路と、給電中継回路２の入力端から第３のダイオード２５を経て定電圧電源素子３へ向かう経路とに流れる。
【００３９】
従って、給電中継回路２の入力端の電圧Ｖ１がステップ状に上昇すると同時に、第２の給電路２０２に電流が流れ、給電中継回路２の出力端の電圧Ｖ２もステップ状に上昇する。図２に示される例では、給電中継回路２の出力端の電圧Ｖ２は、０Ｖから第２の定格電圧Ｖｂまでステップ状に上昇している。
【００４０】
また、第２の給電路２０２には、第３のダイオード２５のわずかな順方向抵抗値に起因するごくわずかな電気抵抗しか存在しない。そのため、第１の定格電圧Ｖａから第２の定格電圧Ｖｂへの電圧降下はごく小さい。
【００４１】
また、第２のダイオード２３が、給電中継回路２の出力端からコンデンサ２４への電流の逆流を防ぐ。
【００４２】
一方、給電中継回路２の入力端の電圧Ｖ１がステップ状に上昇すると同時に、第１の給電路２０１からコンデンサ２４へも電流が流れる。そのため、コンデンサ２４の一端の電圧Ｖ３は、徐々に増加するコンデンサ２４の蓄電量に応じて徐々に上昇し、最終的には所定の第３の定格電圧Ｖｃに飽和する。
【００４３】
なお、上記の２つの経路に流れる電流のバランスは、抵抗素子２２の電気抵抗と、定電圧電源素子３から下流に位置する素子（回路）全体の電気抵抗とのバランスにより定まる。
【００４４】
また、第１の給電路２０１の電気抵抗は、第２の給電路２０２の電気抵抗よりも十分に大きいため、コンデンサ２４が最大限まで蓄電されると、電流は、第１の給電路２０１へはほとんど流れなくなる。
【００４５】
以上に示したように、バッテリ９から給電中継回路２への給電が開始したとき、第２の給電路２０２を通じた定電圧電源素子３への給電が開始し、それとほぼ同時に、第１の給電路２０１の一部を通じたコンデンサ２４の蓄電が開始する。従って、コンデンサ２４の蓄電に起因する定電圧電源素子３の起動の遅延は生じず、ひいてはＭＣＵ４の起動の遅延も生じない。
【００４６】
そして、ＥＣＵ１による通信の中継処理の相手となる他の複数の電子制御装置が、給電中継回路２における第２の給電路２０２を備えていなければ、給電開始時において、ＥＣＵ１が他の複数の電子制御装置よりも早く起動する。
【００４７】
＜給電停止時の給電中継回路の動作＞
次に、図３に示されるグラフを参照しつつ、バッテリ９からＥＣＵ１への給電が一時的に停止したときにおける給電中継回路２の３箇所の電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の変化について説明する。図３に示される符号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が表す電圧は、図２に示される符号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が表す電圧と同じである。
【００４８】
バッテリ９から給電中継回路２への電力供給が正常に継続されている状態において、コンデンサ２４の蓄電量は最大の状態である。そのような状態のある時点ｔ１において、バッテリ９の出力電圧が急降下して給電中継回路２の入力端の電圧Ｖ１がゼロになると、給電中継回路２の入力端から第１の給電路２０１及び第２の給電路２０２各々へ流入する電流はゼロになる。
【００４９】
しかしながら、時点ｔ１からコンデンサ２４の放電が開始するため、コンデンサ２４の一端の電圧Ｖ３及び給電中継回路２の出力端の電圧Ｖ２は、若干降下するものの、定電圧電源素子３を駆動可能な程度の電圧レベルをしばらくの間維持する。
【００５０】
また、第１のダイオード２１及び第３のダイオード２５が、コンデンサ２４からバッテリ９側への電流の逆流を防ぐ。
【００５１】
そして、コンデンサ２４が放電中に、給電中継回路２の入力端の電圧Ｖ１が第１の定格電圧Ｖａまで復帰すると、給電開始時と同様に、給電中継回路２の出力端の電圧Ｖ２も第２の定格電圧Ｖｂまで復帰する。
【００５２】
さらに、コンデンサ２４の蓄電量が最大になるまで、コンデンサ２４の蓄電量が徐々に増加する。そして、コンデンサ２４の一端の電圧Ｖ３は、徐々に増加するコンデンサ２４の蓄電量に応じて徐々に上昇し、最終的には第３の定格電圧Ｖｃに飽和する。
【００５３】
以上に示したように、バッテリ９から給電中継回路２への給電が一時的に停止した場合、即ち、バッテリ９の電力の瞬断が生じた場合、第２の給電路２０２を通じた定電圧電源素子３への給電は一時的に停止するが、それと同時に、コンデンサ２４に蓄積された電力が、第１の給電路２０１の一部を通じて定電圧電源素子３へ供給される。従って、バッテリ９の電力の瞬断に起因するＭＣＵ４の停止を回避することができる。
【００５４】
また、ＥＣＵ１において、ＭＣＵ４は他の複数の電子制御装置相互間のデータ通信を中継する処理を行うため、他の複数の電子制御装置が備えるＭＣＵよりも短時間で起動できることが望ましい。給電中継回路２は、そのようなＭＣＵ４を備えたＥＣＵ１への適用に好適である。
【００５５】
＜その他＞
通信の中継処理を行うＥＣＵ１が、２つの通信制御素子５１，５２の一方しか備えていないことも考えられる。例えば、ＥＣＵ１が、マスタースレーブ通信システムにおけるマスター装置として機能し、第１通信媒体６１に接続された他の複数の電子制御装置が、マスタースレーブ通信システムにおけるスレーブ装置として機能することが考えられる。この場合、ＥＣＵ１のＭＣＵ４は、第１通信媒体６１に接続された他の複数の電子制御装置各々と第１通信制御素子５１を通じて通信を行うことにより、他の複数の電子制御装置相互間のデータ通信を中継する処理を行う。
【００５６】
また、給電中継回路２が適用される電子制御装置のマイクロコンピュータが、他の複数の電子制御装置相互間のデータ通信を中継する処理以外の処理を行うことも考えられる。
【符号の説明】
【００５７】
１  ＥＣＵ（車両用電子制御装置）
２  給電中継回路
３  定電圧電源素子（定電圧電源回路）
４  ＭＣＵ
８  基準電位点
９  バッテリ
２１  第１のダイオード
２２  抵抗素子
２３  第２のダイオード
２４  コンデンサ
２５  第３のダイオード
５１  第１通信制御素子（通信処理部）
５２  第２通信制御素子（通信処理部）
６１  第１通信媒体
６２  第２通信媒体
２０１  第１の給電路
２０２  第２の給電路
【図１】
2013258864.tif 000003
【図２】
2013258864.tif 000004
【図３】
2013258864.tif 000005