JP2010063312A - 電源装置の制御切替方法および制御切替装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源装置用の制御部に異常が発生したとき、電源装置の制御を電源装置用の制御部から既存の別の制御部に切り替えて電源装置を安定に駆動させる。
【解決手段】車両に搭載される電源装置を制御する電源装置用制御部の出力する第１のドライブ信号を監視して、第１のドライブ信号のレベルが予め設定した監視範囲より低下したことを検出し、第１のドライブ信号のレベル低下を検出すると電源装置の制御を電源装置用制御部から正常時の電源装置用制御部と同等の動作をする機能を有するバックアップ制御部に切り替える電源装置の制御切替方法および制御切替装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電源装置の制御を切り替える技術に関する。

従来、電源装置であるコンバータはコンバータ専用の制御部（制御ＩＣ）により制御されている。そして、コンバータ専用の制御部は電力を供給する主電源部とバックアップ電源部に接続され、通常は主電源部により制御部に電力が供給される。主電源部に異常が発生すると、コンバータの制御部への電力供給は主電源部とは別に設けられたバックアップ電源部に切り替えられる。このように、コンバータが異常動作または停止しないようにバックアップ電源部は、主電源部の異常（電圧低下など）を検出してその検出結果に基づいてバックアップ電源部に切り替える制御をしている。

特許文献１によれば、主電源部の主電池に基づいて第１の電源回路により生成される主電源電圧の異常時に、バックアップ電源部の一次電池に基づいて第２の電源回路によって生成されるバックアップ電源電圧が電子装置の回路部に供給され、主電池の電圧が規定値以下に低下したときにだけ第２の電源回路の動作をＯＮさせる。また、主電池電圧が規定値以下に低下したときには、バックアップ電源の供給を必要としない回路部へのバックアップ電源の供給をＯＦＦさせる。このように、バックアップ電源から主電源への漏れ電流を防止してバックアップ電源寿命を延ばすことができるバックアップ電源制御回路が提案されている。

しかしながら、上記のような構成ではコンバータの制御に電源部（または制御部）が２セット、実装スペースも約２倍必要になるという問題がある。また、異常時のみしか機能しないバックアップ電源部にかかる費用が大きいという問題がある。
特開２００３−３３９１２５号公報

上記のような実情に鑑みてなされたものであり、電源装置用の制御部に異常が発生したとき、電源装置の制御を電源装置用の制御部から既存の別の制御部に切り替えて電源装置を安定に駆動させる電源装置の制御切替方法および制御切替装置を提供することを目的とする。

態様のひとつである電源装置の制御切替方法は、前記電源装置を制御する前記電源装置用制御部の出力する第１のドライブ信号を監視し、前記第１のドライブ信号のレベルが予め設定した監視範囲より低下したことを検出すると前記電源装置の制御を前記電源装置用制御部から正常時の前記電源装置用制御部と同等の動作をする機能を有するバックアップ制御部に切り替える。

上記のようにすることで、既存の別の制御部（バックアップ制御部）が電源装置を制御する機能を有しているので、電源装置用の制御部に異常が発生したとき、電源装置の制御を電源装置用の制御部から既存の別の制御部に切り替えて電源装置を安定に駆動させることができる。

また、前記電源装置用制御部の出力する前記第１のドライブ信号のレベルが監視範囲より低下したことを検出すると、前記バックアップ制御部は前記電源装置用制御部の出力する正常時の前記第１のドライブ信号と同じように前記電源装置を制御する第２のドライブ信号及び前記第１のドライブ信号を前記第２のドライブ信号に切り替える制御切替信号を制御切替部に出力し、前記制御切替部は前記制御切替信号を受信すると前記電源装置に出力する信号を前記第１のドライブ信号から前記第２のドライブ信号に切り替える。

また、前記第１のドライブ信号を前記第２のドライブ信号に切り替え制御するときにフェール信号を出力し、前記フェール信号に基づいて運転者に通知する。

電源装置用の制御部に異常が発生したとき、電源装置の制御を電源装置用の制御部から既存の別の制御部に切り替えて電源装置を安定に駆動させることができる。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
図１は、車両に搭載される電源装置としてのコンバータ（図示せず）のドライブ回路１と、コンバータの主制御部となる制御ＩＣ２（電源装置用制御部）と、ある一定の条件が成立した場合（例えば、制御ＩＣ２の異常時）、制御ＩＣ２に替わりコンバータの制御を行うバックアップ制御部４（制御部５）を備えたコンバータ制御切替装置３とを示す図である。

ドライブ回路１は、ドライブ信号に基づいてコンバータを制御する回路であり、制御ＩＣ２および制御部５に対してフィードバック信号を出力する。フィードバック信号はドライブ回路１の制御状態を通知するための信号であり、制御ＩＣ２と制御部５とはフィードバック信号に基づいてコンバータを制御する。

制御ＩＣ２は、通常時、コンバータを制御する回路である。
コンバータ制御切替装置３は、バックアップ制御部４、監視部８、制御切替部９などを備えている。

バックアップ制御部４は、制御部５、メモリ６及び通信部７を備え、例えばＣＰＵやプログラマブルデバイスなどのマイクロコンピュータ（マイコン）にて構成されている。そして、通信部７に備えられた各種Ｉ／Ｏポート（例えば、ＣＰＵのインプット、アウトプットなどのような入出力ポート）及び通信ポート（ＬＡＮなどの汎用通信）による通信を行っている。

バックアップ制御部４は、更にコンバータの制御を行う機能を有している。即ち、バックアップ制御部４の制御部５は、監視部８から状態モニタ信号（例えば、ドライブ信号の電圧をＡ／Ｄ変換した値）を取得する。そして、予めメモリ６に記録した条件と状態モニタ信号とを比較し、状態モニタ信号が異常であるか否かを判定する。状態モニタ信号が異常であるか否かは、制御ＩＣ２が出力するドライブ信号（第１のドライブ信号）のレベルが予め設定した監視範囲よりも低下しているか否かを判定し、低下していた場合は異常であると判定する。

制御部５は、状態モニタ信号の異常を検出すると、制御ＩＣ２から制御部５へコンバータの制御を切り替えるための制御切替信号を生成して制御切替部９に出力する。また、制御部５は、状態モニタ信号の異常を検出すると、制御ＩＣ２が出力していた第１のドライブ信号の代わりに第１のドライブ信号と同等の第２のドライブ信号を制御切替部９に出力する。

また、制御部５で異常があることを検出すると、外部に異常があることを通知するため、通信部７に通知をする。
メモリ６は、制御切替信号と第２のドライブ信号を出力するために必要な上記条件を記録している。

通信部７（出力部）は警報装置などと接続され、例えば、音声やＬＥＤなどを点灯させて利用者に通知するフェール信号を出力する。
監視部８は、第１のドライブ信号または第２のドライブ信号を監視して監視結果を制御部５に出力する。

制御切替部９は、制御ＩＣ２に異常が発生して第１のドライブ信号が異常であるとき、制御切替信号により第１のドライブ信号がドライブ回路１に転送されないようにし、第２のドライブ信号がドライブ回路１に転送されるようにする。

図２に制御切替部９の一例を示す。図２では制御切替部９はスイッチＳＷ−Ａ、ＳＷ−Ｂを備え、第１のドライブ信号が正常であればスイッチＳＷ−Ａはオン（クローズ）、スイッチＳＷ−Ｂはオフ（オープン）して第１のドライブ信号だけがドライブ回路１に出力される。第１のドライブ信号が異常であればスイッチＳＷ−Ａはオフ（オープン）、スイッチＳＷ−Ｂはオン（クローズ）して第２のドライブ信号だけがドライブ回路１に出力される。なお、制御切替部９の構成は図２に示す構成に限るものではなく、トランジスタなどを用いてもよい。

図３は、制御部５の動作を説明するためのフロー図である。
ステップＳ１（Ｐｏｗｅｒ＿ＯＮ）では車両の電源が供給され、コンバータ、制御ＩＣ２、コンバータ制御切替装置３などが動作状態になる。動作開始時は制御ＩＣ２から立ち上がる。

ステップＳ２ではイニシャル処理が行われる。イニシャル処理では、制御部５がメモリチェック、通信チェックなどのイニシャライズを行う。
ステップＳ３、Ｓ４では基本処理が行われる。ステップＳ３では通信部７の各種Ｉ／Ｏポートを用いた入出力通信の制御処理を行う。ステップＳ４では通信部７の通信ポートを用いた通信の制御処理を行う。なお、基本処理は上記Ｓ３、Ｓ４以外の処理も含めることができる。

ステップＳ５ではドライブ信号切り替えのステータスを監視する。例えば、制御ＩＣ２が使用されていればステータスに「００」が設定され、バックアップ制御部４が使用されている場合にはステータスに「０１」が設定される。ステータスが「００」であればステップＳ６に移行し、「０１」であればステップＳ３に移行する。例えば、ステータスの設定はメモリ６に記録する。

ステップＳ６では、制御ＩＣ２から出力される第１のドライブ信号を監視する。制御部５は、監視部８から状態モニタ信号を取得して、第１のドライブ信号が異常であるかを判定する。例えば、第１のドライブ信号のレベルがメモリ６に予め設定した電圧値より低いときに異常と判断してステップＳ７に移行し、正常であればステップＳ３に移行する。なお、本例では予め設定した監視範囲を電圧としたが、特に限定するものではなく特定の周波数範囲や波形パターンなどをメモリ６に記録し監視範囲としてもよい。

ステップＳ７（制御切替処理）では、制御部５が制御切替信号を制御切替部９に出力し、制御切替部９は第１のドライブ信号に替わって第２のドライブ信号を出力する経路を構築する。例えば、図２の例であればスイッチＳＷ−Ａをオンからオフにし、スイッチＳＷ−Ｂをオフからオンにする。

ステップＳ８ではＳ７の切替処理が完了すると、制御部５が第１のドライブ信号の替わりに第２のドライブ信号の出力を開始する。
ステップＳ９ではフェール信号を出力して外部に通知をする。例えば、音声やＬＥＤなどを点灯させる。制御部５が通信部７にフェール信号出力の指示を通知し、通信部７（出力部）から外部にフェール信号が出力される。

ステップＳ１０では、ステータスを「０１」に設定しステップＳ３に移行する。その後、制御部５によりドライブ回路１は制御される。その後、ステータスが「０１」が設定されているため、基本処理（Ｓ３、Ｓ４などの処理）を、例えばマシンサイクルごとに実行する。

なお、利用者はこの時点で車両の異常に気づくため修理（制御ＩＣ２が正常に戻る）を行うことができる。その場合には再度イニシャライズ処理などを行い、ステータスは「００」に設定する。

既存の別の制御部であるバックアップ制御部４の制御部５に、上記のような追加機能（コンバータを制御する機能）を持たせることで、安価に電源装置のバックアップ機能を構成することができる。

また、ＣＰＵなどを搭載しているコンバータであれば、バックアップ機能を安価に追加することができるため、付加価値を高めるとともに信頼性向上ができる。
また、制御ＩＣ２などを他に追加する必要がないため、基板実装スペースなども縮小することができる。

なお、車両搭載型以外のコンバータや電源装置の主制御部や内部電源回路などにも流用可能である。
また状態モニタの手法により、バックアップ対象範囲についても変更可能である。

また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

本発明の構成を示す図である。 制御切替部の詳細を示す図である。 本発明の動作を示すフロー図ある。

符号の説明

１ ドライブ回路、
２ 制御ＩＣ（電源装置用制御部）、
３ コンバータ制御切替装置（電源装置の制御切替装置）、
４ バックアップ制御部、
５ 制御部、
６ メモリ、
７ 通信部（出力部）、
８ 監視部、
９ 制御切替部、

Claims (6)

1. 電源装置の制御切替方法であって、
   前記電源装置を制御する電源装置用制御部の出力する第１のドライブ信号を監視して、
   前記第１のドライブ信号のレベルが予め設定した監視範囲より低下したことを検出すると前記電源装置の制御を前記電源装置用制御部から正常時の前記電源装置用制御部と同等の動作をする機能を有するバックアップ制御部に切り替える、
   ことを特徴とする電源装置の制御切替方法。
2. 前記電源装置用制御部の出力する前記第１のドライブ信号のレベルが監視範囲より低下したことを検出すると、
   前記バックアップ制御部は、前記電源装置用制御部の出力する正常時の前記第１のドライブ信号と同じように前記電源装置を制御する第２のドライブ信号及び前記第１のドライブ信号を前記第２のドライブ信号に切り替える制御切替信号を制御切替部に出力し、
   前記制御切替部は、前記制御切替信号を受信すると前記電源装置に出力する信号を前記第１のドライブ信号から前記第２のドライブ信号に切り替える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置の制御切替方法。
3. 前記第１のドライブ信号を前記第２のドライブ信号に切り替え制御するときにフェール信号を出力し、前記フェール信号に基づいて運転者に通知することを特徴とする請求項２に記載の電源装置の制御切替方法。
4. 電源装置用制御部により制御される電源装置の制御切替装置であって、
   前記電源装置を制御する機能を有し、前記電源装置用制御部の出力する第１のドライブ信号を監視して前記第１のドライブ信号のレベルが予め設定した監視範囲より低下したことを検出すると、前記電源装置用制御部に替わり前記電源装置の制御を行うバックアップ制御部と、
   を備えることを特徴とする電源装置の制御切替装置。
5. 前記バックアップ制御部は、前記電源装置用制御部の出力する前記第１のドライブ信号のレベルが監視範囲より低下したことを検出すると、前記電源装置用制御部の出力する正常時の前記第１のドライブ信号と同じように前記電源装置を制御する第２のドライブ信号及び前記第１のドライブ信号を前記第２のドライブ信号に切り替る制御切替信号を出力する制御部を備え、
   前記制御部から出力された前記制御切替信号を受信すると前記電源装置に出力する信号を前記第１のドライブ信号から前記第２のドライブ信号に切り替える制御切替部
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の電源装置の制御切替装置。
6. 前記第１のドライブ信号を前記第２のドライブ信号に切り替え制御するときにフェール信号を出力し、前記フェール信号に基づいて運転者に通知する出力部を備えることを特徴とする請求項５に記載の電源装置の制御切替装置。