JP2013081325A

JP2013081325A - 車両用電源供給装置

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Publication number: JP2013081325A
Application number: JP2011220693A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kojima; 良朗小嶋; Toshiyuki Yamaguchi; 俊行山口; Hiroyuki Inagaki; 浩之稲垣; Shinji Kondo; 慎二近藤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2011-10-05
Filing date: 2011-10-05
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2031-10-05
Also published as: JP5796445B2

Abstract

【課題】新たな検出装置を用いることなく、リレーのオン故障を検知することができる車両用電源供給装置を提供する。
【解決手段】車両用電源供給装置１は、バッテリ２と、モータ駆動回路５と、イグニッションのオン／オフに連動してバッテリ２とモータ駆動回路５とを電気的に接続／非接続させるリレー４と、イグニッションのオン／オフを検出しモータ駆動回路５を制御する制御装置と、を備え、モータ駆動回路５は、制御装置にモータ駆動回路５の状態を識別可能なステータス信号を送信し、制御装置は、イグニッションがオフ状態でのステータス信号に基づいてリレー４のオン故障を検知する検知部６３と、検知部６３でオン故障を検知したことを記憶する記憶部６４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電源供給装置に関するものである。

車両において、モータ駆動回路等に電源を供給する車両用電源供給装置では、バッテリと駆動回路との接続にリレーが用いられている。車両で用いられる電源供給装置としては、例えば特開２０００−１３４７０７号公報（特許文献１）に記載されている。電源供給装置は、主にイグニッションのオンに連動して電源を駆動回路に供給する。

一般に、リレーは、一方の端子部と他方の端子部とを接続／非接続させる接続導体を有している。接続導体は、接続状態（オン状態）において両端子部に接続し、非接続状態（オフ状態）において両端子部から隔離する。

特開２０００−１３４７０７号公報

しかしながら、リレーがオン状態からオフ状態に移行する際、端子部と接続導体との接点間にアークが発生するおそれがあり、両者間で溶着が起こる可能性がある。接続導体と端子部とが溶着すると、リレーがオン状態からオフ状態に移行できない。つまり、イグニッションがオフであるにも関わらず、接続導体が端子から離れずにオン状態が維持されるオン故障が発生する。

このようなオン故障が生じると、電源が駆動回路に供給されたまま維持され、イグニッションがオフであってもバッテリが電源を供給し続けることとなる。つまり、バッテリの電力を無駄に消費してしまうこととなる。このオン故障の発生を、製造コストの観点から新たな検出装置（検出専用装置）を用いることなく、検知することが求められている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、新たな検出装置を用いることなく、リレーのオン故障を検知することができる車両用電源供給装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する請求項１に係る車両用電源供給装置の発明は、バッテリと、モータを駆動するモータ駆動回路と、前記バッテリと前記モータ駆動回路に電気的に接続され、イグニッションのオン／オフに連動して前記バッテリと前記モータ駆動回路とを電気的に接続／非接続させるリレーと、前記イグニッションのオン／オフを検出し、前記モータ駆動回路を制御する制御装置と、を備え、前記モータ駆動回路は、前記制御装置に前記モータ駆動回路の状態を識別可能なステータス信号を送信し、前記制御装置は、前記イグニッションがオフ状態での前記ステータス信号に基づいて前記リレーのオン故障を検知する検知部と、前記検知部でオン故障を検知したことを記憶する記憶部と、を備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、ユーザーに故障である旨を知らせるための通知手段を備え、前記制御装置は、前記記憶部にオン故障が記憶された場合に前記通知手段を作動させることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１において、ユーザーに故障である旨を知らせるための通知手段を備え、前記制御装置は、前記イグニッションがオンされた際に前記記憶部からオン故障の検知回数を読み出し、当該検知回数が予め設定された所定値以上である場合に前記通知手段を作動させることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１において、前記制御装置は、前記イグニッションがオフされた際に、前記検知部が前記リレーのオン故障を検知したか否かを判定し、前記検知部が前記リレーのオン故障を検知した場合には、前記記憶部にオン故障が記憶されることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項において、前記ステータス信号は、ＰＷＭ信号であることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何れか一項において、前記バッテリと前記リレーに電気的に接続され、前記イグニッションのオン／オフに連動して前記バッテリと前記リレーとを電気的に接続／非接続させるスイッチ手段を備え、前記リレーは、前記バッテリに電気的に接続される第一端子部と、前記モータ駆動回路に電気的に接続される第二端子部と、前記スイッチ手段に電気的に接続される第三端子部と、前記第三端子部からの給電に基づき前記第一端子部と前記第二端子部とを電気的に接続／非接続させる接続導体部と、を備えることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、制御装置がイグニッションのオフを認識し、当該イグニッションの状態とステータス信号によるモータ駆動装置の状態と比較して、リレーがオン故障であるか否かを検知することができる。つまり、イグニッションがオフの状態において、「駆動状態」を示すステータス信号を受信すれば、リレーがオンしたままであることがわかる。すなわち、本発明によれば、リレーのオン故障を検知することができる。また、制御装置とモータ駆動装置との間の通信を利用しているため、新たに検出装置を用いる必要がない。

請求項２に係る発明によれば、オン故障が検知されれば、通知装置が作動する。これにより、乗員等のユーザーは、容易にオン故障が発生したことを知ることができる。

請求項３に係る発明によれば、イグニッションがオンされた際、前回までのオン故障検知回数が所定値以上であれば、通知装置が作動する。所定値は、任意に設定でき、複数回に設定することで、故障検知の信頼性が向上する。

請求項４に係る発明によれば、イグニッションがオフされた際、オン故障の検知に伴い、記憶部のオン故障検知回数が増加されて記憶される。ユーザーは、例えば通知装置等によって、イグニッションをオンした際あるいはオフした際に、オン故障が検知されたか否かを知ることができる。

請求項５に係る発明によれば、制御装置とモータ駆動装置との通信において配線の短絡等の異常が起きた場合でも、矩形波の状態からオン故障か否かを判別することができる。つまり、より精度良くオン故障を検知できる。

請求項６に係る発明によれば、スイッチ手段により直接リレーを制御でき、より簡易な構成で本発明を実現することができる。つまり、製造コストの増加を抑制することができる。

本実施形態の車両用電源供給装置１を示す回路構成図である。車両用電源供給装置１の動作を示すフローチャートである。

次に、好ましい実施形態を挙げ、図１および図２を参照して本発明をより詳しく説明する。本実施形態の車両用電源供給装置１は、バッテリ２と、イグニッションスイッチ３と、リレー４と、モータ駆動回路５と、制御装置６と、通知装置７と、を備えている。バッテリ２は、１２Ｖ規格であり、正極がイグニッションリレー部３（第三端子部３２３）およびリレー４（第一端子部４１）に電気的に接続され、負極が車両接地（グランド）に電気的に接続されている。

イグニッションスイッチ３は、一方端子がバッテリ２の正極に電気的に接続され、他方端子がリレー４および制御装置６に電気的に接続されている。イグニッションスイッチ３は、イグニッション（図示せず）のオン／オフに連動して、一方端子と他方端子を接続（オン）／非接続（オフ）する。つまり、イグニッションスイッチ３は、イグニッションのオン／オフに連動してバッテリ２と制御装置６および制御装置６を介してリレー４（第三端子部４３）とを電気的に接続／非接続させる。イグニッションスイッチ３は、スイッチ素子で構成してもよい。また、イグニッションスイッチ３は、リレーであってもよい。

リレー４は、第一端子部４１と、第二端子部４２と、第三端子部４３と、第四端子部４４と、コイル４５と、接続導体４６と、を備えている。第一端子部４１は、バッテリ２の正極に電気的に接続されている。第二端子部４２は、モータ駆動回路５に電気的に接続されている。第三端子部４３は、イグニッションスイッチ３の他方端子に電気的に接続されている。第四端子部４４は、車両接地に電気的に接続されている。

コイル４５は、一端が第三端子部４３に電気的に接続され、他端が第四端子部４４に電気的に接続されている。接続導体４６は、略Ｔ字形状の導体であって、コイル４５が給電されると発生する磁力によりコイル４５に引き寄せられ、第一端子部４１と第二端子部４２とを電気的に接続させる。接続導体４６は、コイル４５への給電が止まると、第一端子部４１および第二端子部４２から隔離して、両者を非接続状態とする。

リレー４は、イグニッションがオンされると、イグニッションスイッチ３を介してコイル４５が給電され、第一端子部４１と第二端子部４２を電気的に接続させる。リレー４は、イグニッションがオフされると、イグニッションスイッチ３によりバッテリ２からコイル４５への給電が停止し、第一端子部４１と第二端子部４２を非接続状態とする。つまり、リレー４は、イグニッションのオン／オフに連動して、バッテリ２とモータ駆動回路５を電気的に接続／非接続させる。

モータ駆動回路５は、リレー４、制御装置６、モータＭおよび車両接地に電気的に接続されている。モータ駆動回路５は、バッテリ２から給電され、制御装置６からの制御信号を受信してモータＭを駆動する回路である。モータ駆動回路５は、駆動部５１と、信号発信部５２と、を備えている。

駆動部５１は、リレー４の第二端子部４２、制御装置６およびモータＭと電気的に接続されている。駆動部５１は、リレー４を介してバッテリ２から給電され、制御装置６からの制御信号を受信し、それに応じてモータＭを駆動する。

信号発信部５２は、駆動部５１および制御装置６に電気的に接続されている。信号発信部５２は、トランジスタ５２ａを有し、トランジスタ５２ａをスイッチング動作させてＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を発生させる。ＰＷＭ信号は、デューティ比により、モータ駆動回路５の状態を表すステータス信号である。

信号発信部５２は、モータ駆動回路５が給電されるとＰＷＭ信号を制御装置６に送信し、給電が止まると送信を止める。ＰＷＭ信号は、そのデューティ比により、駆動待ち状態や駆動状態などを表す。

制御装置６は、モータ駆動回路５を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）であって、バッテリ２、イグニッションスイッチ３、モータ駆動回路５および通知装置７に電気的に接続されている。制御装置６は、ＩＧ検出回路部６１と、電源回路部６２と、マイコン６３と、メモリ６４と、スイッチング素子６５と、を備えている。

ＩＧ検出回路部６１は、イグニッションスイッチ３の他方端子、電源回路部６２およびマイコン６３に電気的に接続されている。ＩＧ検出回路部６１は、イグニッションスイッチ３がオンされて給電されることで、イグニッションがオンされたことを検出し、給電が止まることでイグニッションがオフされたことを検出する。ＩＧ検出回路部６１は、検出結果（ＩＧオン信号またはＩＧオフ信号）を電源回路部６２およびマイコン６３に送信する。ＩＧ検出回路部６１は、主にトランジスタ６１ａなどで構成され、トランジスタ６１ａのベース端子がイグニッションスイッチ３に、コレクタ端子がマイコン６３に、エミッタ端子が車両接地にそれぞれ電気的に接続されている。

電源回路部６２は、後述する自己保持電源６３ａを介してバッテリ２の正極、ＩＧ検出回路部６１およびマイコン６３に電気的に接続されている。電源回路部６２は、ＩＧ検出回路部６１からＩＧオン信号を受信すると、バッテリ２の電源を作動電圧に降圧してマイコン６３に供給する。

マイコン６３（「検知部」に相当する）は、ＣＰＵを有するマイクロコンピュータであって、ＩＧ検出回路部６１、電源回路部６２、メモリ６４、モータ駆動回路５および通知装置７に電気的に接続されている。マイコン６３は、電源回路部６２から給電されて起動する。

マイコン６３は、ＩＧ検出回路部６１からのＩＧオン信号を受信して、イグニッションがオンであることを認識する。マイコン６３は、イグニッションスイッチ３のオン／オフに応じて後述するスイッチング素子６５をオン／オフさせる。マイコン６３は、モータ駆動回路５の信号発信部５２からＰＷＭ信号を受信してモータ駆動回路５の状態を認識する。マイコン６３は、モータ駆動回路５に命令を発してモータ駆動回路５を制御する。

マイコン６３は、自己保持電源６３ａを有し、イグニッションがオフされた後も一定時間動作する。マイコン６３は、ＩＧ検出回路部６１からのＩＧオフ信号を受信した際、モータ駆動回路５のＰＷＭ信号を確認する。マイコン６３は、ＩＧオフ信号を受信した状態でＰＷＭ信号を受信した場合、リレー４がオン故障であると判定し、メモリ６４に検知回数を書き込む。自己保持電源は、イグニッションがオンされると電源保持される。なお、自己保持電源は、電源回路部６２に設けられてもよい。

メモリ６４（「記憶部」に相当する）は、不揮発性メモリであって、マイコン６３に電気的に接続されている。メモリ６４は、マイコン６３により、オン故障と判定した回数が記憶される。

スイッチング素子６５は、電界効果トランジスタであって、ゲート端子がマイコン６３に、ソース端子がバッテリ２の正極に、ドレイン端子がリレー４の第三端子部４３にそれぞれ電気的に接続されている。

スイッチング素子６５は、マイコン６３からの指令を受けてリレー４の第三端子部４３に給電する。つまり、マイコン６３がゲート端子に電圧をかけることでバッテリ２からリレー４に給電が行われる。マイコン６３は、イグニッションのオン／オフに連動してスイッチング素子６５をオン／オフさせる。

通知装置７は、ユーザーに故障である旨を知らせる手段である。本実施形態では、通知装置７は、ランプであって、ユーザーが視認できる場所、例えばインストルメントパネルに組み込まれている。通知装置７は、制御装置６からの指令により作動し、ランプを点灯させる。

ここで、マイコン６３の故障検知動作について図２を参照して説明する。まず、マイコン６３は、起動されると、メモリ６４からオン故障の検知回数を読み込む（Ｓ１）。続いて、マイコン６３は、オン故障確定処理（Ｓ２、Ｓ２１）に入り、検知回数が予め設定された所定値（本実施形態では２とする）以上であるかを判定する（Ｓ２２）。

ここで、検知回数が所定値以上であった場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、マイコン６３は、リレー４がオン故障であることを確定する（Ｓ２３）。この場合、マイコン６３は、通知装置７に指令し、ランプを点灯させる。一方、検知回数が所定値未満であった場合（Ｓ２２：Ｎｏ）、メイン処理に移行する（Ｓ３）。メイン処理は、モータ駆動回路５を制御する通常の処理を意味する。マイコン６３は、イグニッションがオンの間（Ｓ４：Ｎｏ）は、メイン処理等を実行する（Ｓ３）。

続いて、イグニッションがオフされた場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、マイコン６３は、オン故障判定処理を実行する（Ｓ５、Ｓ５１）。まず、マイコン６３は、モータ駆動回路５の状態を読み込む（Ｓ５２）。マイコン６３がＰＷＭ信号を受信しなければモータ駆動回路５は停止状態であり、ＰＷＭ信号を受信すればモータ駆動回路５は動作していることとなる。マイコン６３は、ＰＷＭ信号の有無を確認して、モータ駆動回路５が動作中か否かを判定する（Ｓ５３）。

ＰＷＭ信号を受信した場合（Ｓ５３：Ｙｅｓ）、イグニッションがオフの状態でモータ駆動回路５が動作しているため、マイコン６３は、仮として、リレー４がオン故障であると判定する。そして、マイコン６３は、オン故障を検知したとして、メモリ６４の検知回数を１増やす（インクリメント）（Ｓ５４）。

一方、ＰＷＭ信号を受信しなかった場合（Ｓ５３：Ｎｏ）、モータ駆動回路５が停止しているため、リレー４は正常に動作したものと判定でき、マイコン６３は、メモリ６４に記憶された検知回数を０にリセットする（Ｓ５５）。

マイコン６３は、オン故障を検知した場合、検知回数を１増やしてメモリ６４に記憶し、オン故障を検知しなかった場合、検知回数を０としてメモリ６４に記憶する（Ｓ６）。その後、マイコン６３は、自己保持電源をオフして停止する（Ｓ７）。

本実施形態によれば、イグニッションがオフされた際にＰＷＭ信号を確認することで、リレー４のオン故障が検知できる。つまり、本実施形態は、新たな検出装置を用いることなく、モータ駆動回路５のステータス信号を利用してオン故障を検知することができる。

ここで、所定値は１に設定することも可能であるが、本実施形態のように複数回（２以上）に設定することで、より信頼性の高い故障検知が可能となる。オン故障は、モータ駆動回路５が給電されたまま維持される故障であり、実際に１回目の故障検知でオン故障が発生していたとしても、それほど悪影響はない。したがって、所定値を複数回とすることは信頼性向上の面で有効である。

なお、モータ駆動回路５のステータス信号として、一定値の信号（ハイ、ロー）を用いてもよい。つまり、信号発信部５２が、モータ駆動回路５が動作中はハイ信号（またはロー信号）を発信し、停止中はロー信号（またはハイ信号）を発信するようにしてもよい。これによってもオン故障が検知できる。

本実施形態では、モータ駆動回路５のステータス信号としてＰＷＭ信号を用いている。このため、万が一配線短絡等の異常があった場合でも、本実施形態では精度よくオン故障を検知できる。これは、オン故障発生時に配線異常があった場合でも、矩形波がゆがむ等が起きるものの、ＰＷＭ信号が発信されているか否かは識別することができるためである。また、既存のステータス信号を利用することができ、設計が容易となる。

また、通知装置７は、ランプに限らず、音による通知（例えばブザー）であってもよい。また、通知装置７を設けない場合でも、ユーザーは、修理等の際にメモリ６４を確認することで、オン故障またはオン故障検知回数を知ることができる。

また、制御装置６は、オン故障検知後、次回のイグニッションオンを待たずに通知装置７を作動するように設定されてもよい。つまり、制御装置６は、オン故障を検知した後、メモリ６４に検知結果を記憶する（Ｓ５４、Ｓ６）とともに、通知装置７を作動させる。この場合、通知装置７は、例えば制御装置６の自己保持電源により作動するか、あるいはイグニッションがオフであっても供給可能な電源を有している。

また、この場合であっても、メモリ６４に記憶された検知回数が所定値以上となった後に、通知装置を作動させるようにしてもよい。つまり、図２におけるＳ６の後に、Ｓ２２およびＳ２３のステップを挿入し、マイコン６３は、故障が確定したらイグニッションオフ状態で通知装置７を作動させる。これにより、信頼性向上が可能となるうえ、ユーザーはイグニッションオフした際にオン故障を知ることができる。このように、制御装置６は、イグニッションがオフされた際に、メモリ６４にオン故障が記憶されるとメモリ６４からオン故障の検知回数を読み出し、当該検知回数が予め設定された所定値以上である場合に通知手段７を作動させるようにしてもよい。

また、リレー４への電源供給ルートは上記に限られない。例えば、リレー４の第三端子部４３は、スイッチング素子６５ではなく、イグニッションスイッチ３の他方端子に接続されていてもよい。これにより、スイッチング素子６５を用いず設計することができる。このように、バッテリ２からリレー４の第三端子部４３への給電は、制御装置６を介さず、イグニッションスイッチ３から直接的にするものであってもよい。

１：車両用電源供給装置、２：バッテリ、
３：イグニッションスイッチ（スイッチ手段）、
４：リレー、
４１：第一端子部、４２：第二端子部、４３：第三端子部、４４：第四端子部、
４５：コイル、４６：接続導体、
５：モータ駆動回路、５１：駆動部、５２：信号発信部、
６：制御装置、６１：ＩＧ検出回路部、６２：電源供給部、
６３：マイコン（検知部）、６４：メモリ（記憶部）、６５：スイッチング素子、
７：通知装置

Claims

バッテリと、
モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記バッテリと前記モータ駆動回路に電気的に接続され、イグニッションのオン／オフに連動して前記バッテリと前記モータ駆動回路とを電気的に接続／非接続させるリレーと、
前記イグニッションのオン／オフを検出し、前記モータ駆動回路を制御する制御装置と、
を備え、
前記モータ駆動回路は、前記制御装置に前記モータ駆動回路の状態を識別可能なステータス信号を送信し、
前記制御装置は、前記イグニッションがオフ状態での前記ステータス信号に基づいて前記リレーのオン故障を検知する検知部と、前記検知部でオン故障を検知したことを記憶する記憶部と、を備えることを特徴とする車両用電源供給装置。
請求項１において、
ユーザーに故障である旨を知らせるための通知手段を備え、
前記制御装置は、前記記憶部にオン故障が記憶された場合に前記通知手段を作動させることを特徴とする車両用電源供給装置。
請求項１において、
前記制御装置は、前記イグニッションがオンされた際に、前記記憶部からオン故障の検知回数を読み出し、当該検知回数が予め設定された所定値以上である場合に前記通知手段を作動させることを特徴とする車両用電源供給装置。
請求項１において、
前記制御装置は、前記イグニッションがオフされた際に、前記検知部が前記リレーのオン故障を検知したか否かを判定し、前記検知部が前記リレーのオン故障を検知した場合には、前記記憶部にオン故障が記憶されることを特徴とする車両用電源供給装置。
請求項１〜４の何れか一項において、
前記ステータス信号は、ＰＷＭ信号であることを特徴とする車両用電源供給装置。
請求項１〜５の何れか一項において、
前記バッテリと前記リレーに電気的に接続され、前記イグニッションのオン／オフに連動して前記バッテリと前記リレーとを電気的に接続／非接続させるスイッチ手段を備え、
前記リレーは、前記バッテリに電気的に接続される第一端子部と、前記モータ駆動回路に電気的に接続される第二端子部と、前記スイッチ手段に電気的に接続される第三端子部と、前記第三端子部からの給電に基づき前記第一端子部と前記第二端子部とを電気的に接続／非接続させる接続導体部と、を備えることを特徴とする車両用電源供給装置。