特開 2024-107897 電源監視回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024107897

(43)【公開日】2024-08-09

(54)【発明の名称】電源監視回路

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20240802BHJP

   G06F 1/28 20060101ALI20240802BHJP

   B60R 16/02 20060101ALI20240802BHJP

【ＦＩ】

H02J1/00 310K

G06F1/28

B60R16/02 645Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012073

(22)【出願日】2023-01-30

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】久保 孝道

(72)【発明者】

【氏名】打田 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】勝見 吉昭

(72)【発明者】

【氏名】上野 将志

【テーマコード（参考）】

5B011

5G165

【Ｆターム（参考）】

5B011DA06

5B011DA13

5B011EA10

5B011GG03

5G165BB02

5G165DA07

5G165EA02

5G165EA04

5G165GA04

5G165GA09

5G165JA09

5G165KA01

5G165KA09

5G165LA01

5G165MA07

5G165PA01

5G165PA07

(57)【要約】

【課題】後段負荷の誤作動を引き起こすことを極力抑制できる電源監視回路を提供する。
【解決手段】電圧監視回路２０は、車載電源１０から複数の内部電源２１、２２に分岐する前の上流側にて共通接続される電源供給ラインLを監視する。制御回路２６、２７は、第１内部電源２１、第２内部電源２２、車載負荷４０から動作用の電荷を放電可能にする。制御回路２６、２７は、車載電源１０の電圧が所定のリセット電圧をまたぐと起動し第１内部電源２１、第２内部電源２２、車載負荷４０から残留した電荷を放電する。このとき、制御回路２６、２７は、後段負荷２３～２５、３０～４０が動作不定とならない電圧まで内部電源２１、２２の出力電圧が低下すると共に車載電源１０の電圧が所定の起動電圧を上回ったことを条件として内部電源２１、２２を起動させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車載電源（１０）から電源供給ライン（Ｌ）を通じて電力供給を受けそれぞれ電源を生成し後段負荷（２３～２５、３０～４０）に電源を供給する複数の電源回路（２１、２２）を内蔵した電子制御装置（１）にて前記車載電源を監視する電源監視回路（１５）であって、
前記車載電源から前記複数の電源回路に分岐する前の上流側にて共通接続される前記電源供給ラインを監視する電圧監視回路（２０）と、
各電源回路、又は、各電源回路から電源供給されるブロック、から動作用の電荷を放電可能な制御回路（２６、２７）と、を備え、
前記制御回路は、前記車載電源の電圧が所定のリセット電圧をまたぐと起動し、前記電源回路（２１、２２）又は電源供給される前記ブロック（４０）から残留した前記電荷を放電し、前記後段負荷が動作不定とならない電圧まで各電源回路の出力電圧が低下すると共に前記車載電源の電圧が所定の起動電圧を上回ったことを条件として前記電源回路を起動させる電源監視回路。

【請求項2】

前記電圧監視回路は、前記所定の起動電圧を上回っても予め定められた所定時間（Ｔ２）だけ前記複数の電源回路の出力の復帰を遅延させる請求項１記載の電源監視回路。

【請求項3】

前記複数の電源回路（２１、２２）の少なくとも一部の電源回路の後段には複数の後段電源（２３～２５）が接続され、
前記複数の前記後段電源を同時にリセットするように構成される請求項１記載の電源監視回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電源監視回路に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両には電子制御装置（以下、ＥＣＵと称す）が多数搭載されており、多数のＥＣＵはネットワーク接続されていたが、近年、各ＥＣＵの機能を統合するように開発が進められている。個々のＥＣＵの機能を統合すると搭載回路が大規模化する。すると、電源回路の電源供給経路も複雑化し、電源電圧の変動時の動作の不安定化が顕在化する。なお、本願に関連する技術として、特許文献１には複数の電源回路を同時にターンオフ又はターンオンさせる技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－３４１４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１記載の技術は、電源電圧が電源監視回路の閾値を超えると即座にターンオフ又はターンオンする構成のため、瞬断からの復帰時には電源回路の放電が完了する前に中間電位から再起動することとなる。このため後段負荷が誤作動を引き起こす可能性がある。

【0005】

本開示は、後段負荷の誤作動を引き起こすことを極力抑制できる電源監視回路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】

【0006】

請求項１記載の発明は、車載電源から電源供給ラインを通じて電力供給を受けそれぞれ電源を生成し後段負荷に電源を供給する複数の電源回路を内蔵した電子制御装置にて車載電源を監視する電源監視回路を対象としている。電圧監視回路は、車載電源から複数の電源回路に分岐する前の上流側にて共通接続される電源供給ラインを監視する。制御回路は、各電源回路、又は、各電源回路から電源供給されるブロックから動作用の電荷を放電可能にする。

【0007】

制御回路は、車載電源の電圧が所定のリセット電圧をまたぐと起動し電源回路又は電源供給されるブロックから残留した電荷を放電する。このとき、制御回路は、後段負荷が動作不定とならない電圧まで各電源回路の出力電圧が低下すると共に車載電源の電圧が所定の起動電圧を上回ったことを条件として電源回路を起動させる。

【0008】

車載電源の電圧低下時に所定のリセット電圧を下回ると即座に制御回路が起動し放電する。これにより電源回路がオフとなるが、後段負荷が動作不定とならない電圧まで各電源回路の出力電圧が低下する。その後、車載電源の電圧が所定の起動電圧を上回っても動作不定とならない電圧まで低下した状態から電源回路が起動することとなる。このため、後段負荷の誤作動を極力防ぐことができ、後段負荷を正常に作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態における電源制御システムを概略的に示す電気的構成図

【図2】一実施形態におけるバッテリ電圧と各ノードの信号、電源電圧の変化を模式的に示すタイムチャートのその１

【図3】一実施形態におけるバッテリ電圧と各ノードの信号、電源電圧の変化を模式的に示すタイムチャートのその２

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、電源監視回路の一実施形態について図面を参照しながら説明する。電子制御装置１は、車両の各種制御を実行するＥＣＵを示し、車載電源１０から電源保護部１１及び電源供給ラインＬを通じて電力供給を受ける。車載電源１０はバッテリによるもので、バッテリ電圧ＶＢを出力する。電源保護部１１はヒューズ、リレー等を示す。

【0011】

電子制御装置１は、電源供給ラインＬを通じて供給を受けた電力からそれぞれ電源を生成する第１内部電源２１及び第２内部電源２２を電源回路として内蔵する。第１内部電源２１の後段には複数の第３内部電源２３～第５内部電源２５が接続され、第１内部電源２１は、後段負荷となる複数の第３内部電源２３、第４内部電源２４、及び第５内部電源２５に電源を供給する。第３内部電源２３～第５内部電源２５は、第１内部電源２１の後段電源として構成されている。

【0012】

回路上は図示していないが、例えば第１内部電源２１及び第２内部電源２２は、それぞれリニアレギュレータ又はスイッチングレギュレータにより構成されており、出力にコンデンサを備えている。そして、第１内部電源２１及び第２内部電源２２は、通常時にはそれぞれコンデンサに電力を蓄積し電源を供給する。

【0013】

その他、電子制御装置１は、マイコン３０、第１メモリ３１、第２メモリ３２、第３メモリ３３、第１通信ＩＣ３４、ＡＤ変換器３５、第２通信ＩＣ３６、第３通信ＩＣ３７、第１高速通信ＩＣ３８、及び、第２高速通信ＩＣ３９を備えている。

【0014】

第３内部電源２３は、マイコン３０に動作用の電圧Ｖ１を生成して供給する。第４内部電源２４は、それぞれ異なる直流の電圧Ｖ２１～Ｖ２５を生成する。第４内部電源２４は、動作用の電圧Ｖ２１～２４をマイコン３０に供給する。第４内部電源２４は、動作用の電圧Ｖ２２、Ｖ２３及びＶ２４を第１メモリ３１に供給する。

【0015】

第４内部電源２４は、動作用の電圧Ｖ２２を第２メモリ３２に供給する。第４内部電源２４は、動作用の電圧Ｖ２１及びＶ２２を第３メモリ３３に供給する。第４内部電源２４は、動作用の電圧Ｖ２１及びＶ２５を第１通信ＩＣ３４に供給する。第４内部電源２４は、動作用の電圧Ｖ２１及びＶ２２をＡＤ変換器３５に供給する。第４内部電源２４は、動作用の電圧Ｖ２１及びＶ２２を第２通信ＩＣ３６に供給する。第４内部電源２４は、動作用の電圧Ｖ２２を第１高速通信ＩＣ３８及び第２高速通信ＩＣ３９に供給する。

【0016】

第５内部電源２５は、それぞれ異なる直流の電圧Ｖ３１～Ｖ３５を生成する。第５内部電源２５は、動作用の電圧Ｖ３１～Ｖ３３を第２通信ＩＣ３６に供給する。第５内部電源２５は、動作用の電圧Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３４及びＶ３５を第３通信ＩＣ３７に供給する。第５内部電源２５は、動作用の電圧Ｖ３２及びＶ３３を第１高速通信ＩＣ３８に供給する。第５内部電源２５は、動作用の電圧Ｖ３３を第２高速通信ＩＣ３９に供給する。

【0017】

第２内部電源２２は、第１高速通信ＩＣと、車載負荷４０との間の電力通信線に電源を重畳させる。車載負荷４０は電力通信線に重畳される電力を利用して動作し、第１高速通信ＩＣ３８は車載負荷４０との間で高速通信接続できる。

【0018】

ＡＤ変換器３５は、外部入力されるアナログ信号をデジタル変換し、マイコン３０に出力する。マイコン３０は、ＡＤ変換器３５の変換値及び第１メモリ３１～第３メモリ３３のうち何れかのメモリの記憶内容を参照し、車両の各種制御を主体的に実行する。第１通信ＩＣ３４、第２通信ＩＣ３６、第３通信ＩＣ３７、第２高速通信ＩＣ３９は、図示しない他の電子制御装置や車載負荷との間で必要な通信を実行する。

【0019】

なお、第３内部電源２３～第５内部電源２５、マイコン３０、第１メモリ３１、第２メモリ３２、第３メモリ３３、第１通信ＩＣ３４、ＡＤ変換器３５、第２通信ＩＣ３６、第３通信ＩＣ３７、第１高速通信ＩＣ３８、第２高速通信ＩＣ３９、及び車載負荷４０は、第１内部電源２１及び第２内部電源２２の電源供給対象となる後段負荷となる。このため、以下の説明では、後段負荷２３～２５、３０～４０と略して説明することがある。

【0020】

電源監視回路１５は、電圧監視回路２０、制御回路２６、２７を備え、車載電源１０を監視する。電圧監視回路２０は、車載電源１０から第１内部電源２１及び第２内部電源２２に分岐する前の上流側にて共通接続される電源供給ラインＬを監視する。制御回路２６は、第１内部電源２１が第３内部電源２３、第４内部電源２４及び第５内部電源２５に供給する動作用の電荷を放電可能にしている。制御回路２６は、例えば、第１内部電源２１の出力のコンデンサに接続された抵抗及びデジタルスイッチ（何れも図示せず）を備えており、デジタルスイッチをオン制御することでコンデンサに蓄積された電荷について抵抗を通じて放電可能になっている。

【0021】

制御回路２７は、第２内部電源２２からブロックとなる車載負荷４０に供給する動作用の電荷、又は、第２内部電源２２から電源供給される車載負荷４０から動作用の電荷を放電可能にしている。制御回路２７は、例えば、第２内部電源２２の出力のコンデンサに接続された抵抗及びデジタルスイッチ（何れも図示せず）を備えており、デジタルスイッチをオン制御することでコンデンサに蓄積された電荷について抵抗を通じて放電可能になっている。

【0022】

制御回路２６、２７は、車載電源１０の電圧が所定のリセット電圧をまたぐ（例えば低下する）と起動し、第１内部電源２１、第２内部電源２２、又は、電源供給される車載負荷４０から残留した電荷を放電する。このとき電源監視回路１５は、後段負荷２３～２５、３０～４０が動作不定とならない電圧まで第１内部電源２１及び第２内部電源２２の出力電圧が低下すると共に、車載電源１０の電圧が所定の起動電圧を上回ったことを条件として第１内部電源２１及び第２内部電源２２を起動させるように構成されている。

【0023】

次に、図２及び図３を参照しながら上記構成の詳細動作を説明する。
通常時、電圧監視回路２０は電源供給ラインＬの電圧を監視している。図２に示すように、第３内部電源２３～第５内部電源２５は、それぞれ自身の動作不定領域及びその後段に接続される後段負荷３０～３９の電源電圧要求範囲に基づいて動作不定領域が予め定められている。同様に、車載負荷４０の動作不定領域も予め定められている。

【0024】

通常、バッテリ電圧ＶＢが規定範囲（例えば１２Ｖ付近）で与えられている場合、第１内部電源２１及び第２内部電源２２はこれらの動作不定領域よりも高い電圧を出力している。その後、車両負荷の増大など何らかの影響で車載電源１０のバッテリ電圧ＶＢが急低下すると、電圧監視回路２０はタイミングｔ０において所定のリセット電圧をまたいだ（例えば低下した）として検出する。

【0025】

車載電源１０の電圧低下時に所定のリセット電圧を下回ると、電圧監視回路２０が、制御回路２６、２７、第１内部電源２１及び第２内部電源２２に放電制御信号を出力する。すると制御回路２６、２７が即座に起動し、第１内部電源２１及び第２内部電源２２の出力のコンデンサに蓄積した電荷を放電させる。これにより、第１内部電源２１の電圧Ｖ０及び第２内部電源２２の電圧Ｖ４が徐々に低下しオフとなる。タイミングｔ０ａ参照。

【0026】

タイミングｔ０ａの時点では、後段負荷２３～２５、３０～４０が動作不定とならない電圧まで第１内部電源２１の電圧Ｖ０及び第２内部電源２２の電圧Ｖ４が低下している。第１内部電源２１の出力は複数の第３内部電源２３、第４内部電源２４、及び第５内部電源２５に同一ノードで接続されているため、複数の第３内部電源２３～第５内部電源２５を同時にリセットできる。すなわち、車載電源１０の出力が所定のリセット電圧を下回ると、第１内部電源２１がリセットされてから第３内部電源２３～第５内部電源２５が一斉にリセットされる。

【0027】

その後、タイミングｔ０～ｔ１において、バッテリ電圧ＶＢが復帰し所定の起動電圧を上回る。タイミングｔ１において所定の起動電圧を上回ると起動条件の一つを満たしたこととなり、この後、第１内部電源２１及び第２内部電源２２が起動可能になる。

【0028】

このとき、車載電源１０のバッテリ電圧ＶＢが、所定の起動電圧を上回っても後段負荷２３～２５、３０～４０が動作不定とならない電圧、すなわち動作不定領域の下限電圧未満のパワーオンリセット電圧以下の電圧（例えば０Ｖ）、まで低下した状態から、第１内部電源２１及び第２内部電源２２を起動させるとよい。このとき、後段負荷２３～２５、３０～４０の誤作動を防ぐことができ、後段負荷２３～２５、３０～４０を正常に作動させることができる。また復帰時には、必ず第１内部電源２１が動作した後に、第３内部電源２３～第５内部電源２５が起動することとなる。このため、電源シーケンスが乱れることがない。

【0029】

＜比較例との対比＞
例えば、図３に示すように、車載電源１０のバッテリ電圧ＶＢが所定の起動電圧を上回るタイミングが前述より速くなることを考慮する。この場合、第１内部電源２１の電圧Ｖ０及び第２内部電源２２の電圧Ｖ４が共に、タイミングｔ０ｂにて符号Ｈで示したように動作不定領域に位置してしまうこともある。この場合、図３のタイミングｔ０ｂから出力を復帰させてしまうと、後段負荷２３～２５、３０～４０に与えられる電源が不安定な状態となることから好ましくない。

【0030】

本実施形態によれば、電圧監視回路２０は、動作不定領域の下限電圧未満の電圧まで低下した状態から、第１内部電源２１及び第２内部電源２２を起動させている。このため、後段負荷２３～２５、３０～４０の誤作動を防ぐことができ、後段負荷２３～２５、３０～４０を正常に作動させることができる。

【0031】

また電圧監視回路２０は、タイミングｔ１～ｔ２に示すように、所定の起動電圧を上回っても予め定められた所定時間Ｔ２だけ第１内部電源２１及び第２内部電源２２の出力の復帰を遅延させることが望ましい。第１内部電源２１及び第２内部電源２２の出力の復帰を遅延させることで、起動時に十分な放電時間を確保できるようになり、確実に放電した状態から再起動できる。第２内部電源２２の放電時間についても、車載負荷４０の要求仕様に合わせて同様に放電時間を確保することで誤作動を防ぐことができる。

【0032】

（他の実施形態）
本開示は前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形又は拡張が可能である。
バッテリ電圧ＶＢが所定の起動電圧に達した後に所定時間Ｔ２だけ経過したタイミングｔ２まで第１内部電源２１及び第２内部電源２２の出力を遅延させる方法を挙げたがこれに限定されるものではない。後段負荷２３～２５、３０～４０が動作不定とならない電圧となるタイミングの検出方法は、車載電源１０がリセット電圧をまたいでから所定の遅延時間（＞Ｔ１）についてタイマを用いてカウントする方法も挙げられる。また実際に第１内部電源２１の電圧Ｖ０及び第２内部電源２２の電圧Ｖ４を検出する方法を挙げることができる。このため、この検出方法を用いて検出したタイミングから、第１内部電源２１及び第２内部電源２２を再起動するようにしてもよい。

【0033】

本開示に記載の電子制御装置１及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の電子制御装置１及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。

【0034】

もしくは、本開示に記載の電子制御装置１及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。つまりプロセッサ等が提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供できる。たとえばプロセッサが備える機能の一部または全部はハードウェアとして実現されても良い。或る機能をハードウェアとして実現する態様には、ひとつ以上のＩＣなどを用いて実現する態様が含まれる。

【0035】

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【符号の説明】

【0036】

図面中、１０は車載電源、２０は電圧監視回路、２１は第１内部電源（電源回路）、２２は第２内部電源（電源回路）、２３～２５は第３～第５内部電源（後段負荷、後段電源）、２６、２７は制御回路、３０はマイコン（後段負荷）、３１は第１メモリ（後段負荷）、３２は第２メモリ（後段負荷）、３３は第３メモリ（後段負荷）、３４は第１通信ＩＣ（後段負荷）、３５はＡＤ変換器（後段負荷）、３６は第２通信ＩＣ（後段負荷）、３７は第３通信ＩＣ（後段負荷）、３８は第１高速通信ＩＣ（後段負荷）、３９は第２高速通信ＩＣ（後段負荷）、４０は車載負荷（後段負荷、電源回路から電源供給されるブロック）、を示す。

【図1】

【図2】

【図3】