JP3719303B2

JP3719303B2 - 車両用電源供給装置

Info

Publication number: JP3719303B2
Application number: JP06682597A
Authority: JP
Inventors: 章夫小島; 聖山本; 斎藤　　光弘
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2017-03-19
Also published as: JPH10271672A; US5982604A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された電子制御装置に電源供給を行う車両用電源供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両においては、点火、燃料噴射などのエンジン制御を行う電子制御装置（以下、ＥＣＵという）が搭載されている。このＥＣＵを動作させるためには安定した電圧の供給が必要である。
しかしながら、エンジン始動時にスタータを動作させると、車載バッテリの電圧が低下し、ＥＣＵを正常に動作させることができない場合が生じる。
【０００３】
そこで、従来では、スタータオン時にＥＣＵとは別に、点火、燃料噴射を行う専用のＩＣを動作させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＥＣＵとは別の専用ＩＣを設けることは、回路構成上複雑になる。
そこで、本発明は、スタータ動作時に別の専用ＩＣを設けることなく、ＥＣＵに動作可能な電圧を供給できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、ＥＣＵに電源供給を行う電源供給装置を、車載バッテリ（１）からの電源供給ライン（１０）に接続されたコイル（１１）と、このコイル（１１）に流れる電流を断続するスイッチング手段（１２）と、スタータスイッチ（５）がオンしたときにスイッチング手段（１２）をオン、オフ制御する制御回路（２０）と、スイッチング手段（１２）がオフしたときにコイル（１１）に発生する逆起電圧を平滑化し、ＥＣＵ（３）に昇圧電圧を供給する平滑化手段（１５、１６）にて構成したことを特徴としている。
【０００６】
スイッチング手段（１２）をオン、オフさせ、スイッチング手段（１２）がオフしたときにコイル（１１）に発生する逆起電圧を利用して、昇圧電圧を得ることができる。従って、スタータスイッチ（５）がオンしてスタータを駆動しているときでもＥＣＵ（３）を動作させることができる。また、請求項１に記載の発明では、コイル（１１）に流れる電流が所定値以上になったときに前記スイッチング手段（１２）をオフさせ、その後、所定時間が経過したときにスイッチング手段（１２）をオンさせるようにしている。具体的には、請求項２に記載の発明のように、制御回路（２０）は、スタータスイッチ（５）のオン時を検出するスタータオン検出回路（２２）を備え、スタータオン検出回路（２２）がスタータスイッチ（５）のオン時を検出しているときにスイッチング手段（１２）をオン、オフ制御し、スタータオン検出回路（２２）がスタータスイッチ（５）のオン時を検出していないときにスイッチング手段（１２）のオン、オフ制御を停止するようにすることができる。また、請求項３に記載の発明のように、スイッチング手段（１２）に直列にコイル電流検出抵抗（１４）が接続されており、制御回路（２０）は、コイル電流検出抵抗（１４）の電圧に基づきコイル（１１）に流れる電流を検出する電流検出回路（２３）を備え、電流検出回路（２３）によりコイル（１１）に流れる電流が所定値以上になったことが検出されると、スイッチング手段（１２）をオフさせるようにすることができる。また、請求項４に記載の発明のように、制御回路（２０）は、コイル（１１）に流す電流を停止させる期間を設定する設定回路（２６）を備え、この設定回路（２６）は、車載バッテリ（１）からのバッテリ電圧により充電を行うコンデンサ（２６ｂ）と抵抗（２６ｃ）とからなる時定数回路（２６ｂ、２６ｃ）を有し、電流検出回路（２３）によりコイル（１１）に流れる電流が所定値以下であることが検出されているときにはコンデンサ（２６ｂ）に蓄積されていた電荷を放電させ、電流検出回路（２３）により前記コイル（１１）に流れる電流が所定値以上になったことが検出されると時定数回路（２６ｂ、２６ｃ）の充電動作を開始させ、その充電電圧が所定電圧になったときにスイッチング手段（１２）をオンさせるようにすれば、バッテリ電圧が低下してもスイッチング手段（１２）をオフさせる期間を設定するに必要な充電電圧を十分得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
図１に、本発明の一実施形態を示す車両用電源供給装置の構成を示す。
図において、１は車載バッテリ、２はイグニッションスイッチ、３はＥＣＵである。このＥＣＵ３は、電源電圧を＋Ｂ端子に受けて点火、燃料噴射などのエンジン制御を行う。なお、車載バッテリ１からダイオード４を介したバッテリ電圧をＢａｔｔ端子に受けてＥＣＵ３内のメモリの保持を行う。
【０００９】
このＥＣＵ３に電源供給を行う電源供給装置は、車載バッテリ１からの電源供給ライン（＋Ｂライン）１０に接続されたコイル１１と、このコイル１１に流れる電流を断続するスイッチング手段としてのスイッチングトランジスタ１２と、スイッチングトランジスタ１２のバイアス抵抗１３と、コイル電流検出抵抗１４と、スイッチングトランジスタ１２がオフしたときにコイル１１に発生する逆起電圧を平滑化する平滑化手段としてのダイオード１５、平滑コンデンサ１６と、スイッチングトランジスタ１２をオン、オフ制御する制御回路２０とから構成されている。
【００１０】
制御回路２０は、平滑コンデンサ１６の昇圧電圧を監視し、昇圧電圧が所定電圧以上になるとローレベルの信号を出力する昇圧電圧監視回路２１と、スタータスイッチ５のオン時にハイレベルの信号を出力するスタータオン検出回路２２と、コイル電流検出抵抗１４の電圧に基づきコイル１１に流れる電流が低いときはハイレベルでコイル電流が所定値以上になるとローレベル信号を出力する電流検出回路２３と、スイッチングトランジスタ１２をオン、オフさせる昇圧動作ロジック部２４と、フリップフロップ回路２５と、コイル１１に流す電流を停止させる期間を設定するＴ_OFF設定回路２６とから構成されている。
【００１１】
なお、図中の一点鎖線で囲んだ回路部は、＋Ｂライン１０からバッテリ電圧（＋Ｂ電圧）を受けて作動するようになっており、Ｔ_OFF設定回路２６における時定数回路（コンデンサ２６ｂ、抵抗２６ｃ）がその回路部の外付け回路となっている。
上記構成においてその作動を説明する。なお、図１中の各部の信号波形を図２に示す。
【００１２】
車両の運転開始時にスタータスイッチ５をオン（このときイグニッションスイッチ２もオン）すると、スタータオン検出回路２２からハイレベルの信号が出力される。また、このときには平滑コンデンサ１６の昇圧電圧が低いので昇圧電圧監視回路２１からはハイレベルの信号が出力される。また、この電源投入時にはフリップフロップ回路２５の出力Ｑはローレベルになる。
【００１３】
このため、昇圧動作ロジック部２４においては、スタータオン検出回路２２からの信号、昇圧電源監視回路２１からの信号、フリップフロップ回路２５の出力ＱをＮＯＴゲート２４ａにて反転した信号のいずれもがハイレベルになり、ＮＡＮＤゲート２４ｂの出力がローレベルになる。従って、トランジスタ２４ｃがオフし、Ｖ_B端子の電圧レベルがハイレベルになる。
【００１４】
このことにより、スイッチングトランジスタ１２がオンし、コイル１１に電流が流れる。そして、コイル電流検出抵抗１４の端子電圧Ｖ_Eが上昇すると、電流検出回路２３の出力がローレベルに反転する。その結果、フリップフロップ回路２５の出力Ｑがハイレベルになり、昇圧動作ロジック部２４におけるＮＡＮＤゲート２４ｂの出力がハイレベルになるため、トランジスタ２４ｃがオンし、Ｖ_B端子の電圧レベルはローレベルになる。従って、スイッチングトランジスタ１２がオフし、コイル１１に流れる電流が遮断される。このとき、コイル１１に逆起電圧Ｖ_Cが生じそれがダイオード１５を介して平滑コンデンサ１６に充電される。
【００１５】
なお、電流検出回路２３の出力がローレベルになったときＮＡＮＤゲート２４ｄの出力がハイレベルになるため、Ｔ_OFF設定回路２６におけるトランジスタ２６ａがオンし、コンデンサ２６ｂに充電されていた電荷は放電される。
そして、スイッチングトランジスタ１２がオフしてコイル電流検出抵抗１４に電流が流れなくなると、電流検出回路２３の出力がハイレベルになり、またフリップフロップ回路２５の出力Ｑがハイレベルであるため、昇圧動作ロジック部２４のＮＡＮＤゲート２４ｄの出力がローレベルになり、Ｔ_OFF設定回路２６におけるトランジスタ２６ａがオフする。
【００１６】
トランジスタ２６ａがオフすると、コンデンサ２６ｂと抵抗２６ｃによる時定数回路が＋Ｂライン１０からの＋Ｂ電圧により充電動作を開始する。その充電電圧はコンパレータ２６ｄの反転入力端子に入力されており、その電圧Ｖ_-が抵抗２６ｅ、２６ｆにより設定される基準電圧を超えると、コンパレータ２６ｄの出力がローレベルになり、フリップフロップ回路２５をリセットする。
【００１７】
その結果、フリップフロップ回路２５の出力Ｑがローレベルになり、昇圧動作ロジック部２４におけるＮＡＮＤゲート２４ｂの出力がローレベルに反転するため、トランジスタ２４ｃがオフし、スイッチングトランジスタ１２がオンしてコイル１１に再度、電流が流れる。
以後、上記した動作を繰り返し、制御回路２０は、スイッチングトランジスタ１２を断続的にオン、オフさせる。そして、スイッチングトランジスタ１２がオフしたときに生じるコイル１１の逆起電圧Ｖ_Cを、ダイオード１５、平滑コンデンサ１６により平滑化し、ＥＣＵ３に昇圧電圧を供給する。従って、その昇圧電圧の供給により、ＥＣＵ３は、スタータ動作時においても最低作動電圧を得て動作可能となる。
【００１８】
なお、平滑コンデンサ１６の昇圧電圧が所定電圧（例えば１０Ｖ）以上になると、昇圧電圧監視回路２１の出力がローレベルになり、昇圧動作ロジック部２４のＮＡＮＤゲート２４ｄの出力がハイレベルになるため、上述したスイッチングトランジスタ１２のオン、オフ制御が停止される。その後、平滑コンデンサ１６の昇圧電圧が所定電圧より低下すると、昇圧電圧監視回路２１の出力がハイレベルになるため、上述したスイッチングトランジスタ１２のオン、オフ制御が再開される。従って、昇圧電圧監視回路２１の作動により昇圧電圧は一定電圧に制限される。
【００１９】
また、スタータスイッチ５がオフしたときには、スタータオン検出回路２２の出力がローレベルになり、昇圧動作ロジック部２４のＮＡＮＤゲート２４ｄの出力がハイレベルになるため、上述したスイッチングトランジスタ１２のオン、オフ制御が停止される。従って、この後は、＋Ｂライン１０からコイル１１、ダイオード１５を介してＥＣＵ３に＋Ｂ電圧が供給され、この＋Ｂ電圧の供給によりＥＣＵ３はその動作を継続する。
【００２０】
なお、本実施形態においては、Ｔ_OFF設定回路２６においてコンデンサ２６ｂと抵抗２６ｃによる時定数回路に＋Ｂ電圧を用いて充電を行うようにしているため、＋Ｂ電圧が低下してもスイッチングトランジスタ１２をオフさせる期間を設定するに必要な充電電圧を十分得ることができる。
次に、昇圧電圧監視回路２１の具体的な構成について説明する。図３にその構成を示す。平滑コンデンサ１６の昇圧電圧は抵抗２１ａ、２１ｂにより抵抗分割され、その分割された電圧がコンパレータ２１ｇの反転入力端子に入力される。また、バンドギャップ回路２１ｃにて得られる温度依存性のない電圧を抵抗２１ｄ、２１ｆにて抵抗分割された基準電圧がコンパレータ２１ｇの非反転入力端子に入力される。このことにより、平滑コンデンサ１６の昇圧電圧が所定電圧より低いときはコンパレータ２１ｇからハイレベルの信号が出力され、平滑コンデンサ１６の昇圧電圧が所定電圧以上になるとコンパレータ２１ｇからローレベルの信号が出力される。
【００２１】
なお、スタータオン検出回路２２、電流検出回路２３も、図３に示すものと同様の回路構成となっている。この場合、スタータオン検出回路２２においては、スタータスイッチ５と抵抗６の接続点の電圧を抵抗分割した電圧が基準電圧と比較され、電流検出回路２３においてはコイル電流検出抵抗１４の端子電圧を抵抗分割した電圧が基準電圧と比較される。但し、それらの場合、抵抗分割を行う抵抗（図３における分割抵抗２１ａ、２１ｂ）の抵抗値はそれぞれの回路用に設定された値になっている。
【００２２】
従って、昇圧電圧監視回路２１、スタータオン検出回路２２、電流検出回路２３を、バンドギャップ回路により設定された基準電圧を用いて入力電圧レベルを比較する回路構成としているため、上述した昇圧動作において温度特性の少ない昇圧特性を得ることができる。
図４に、上述した電源供給装置を用い、昇圧出力電流を変化させたときの、昇圧出力電圧と＋Ｂ電圧との関係を示す。この図から、例えば昇圧出力電流が６００ｍＡのとき＋Ｂ電圧が３Ｖでも４Ｖの昇圧が可能であることが分かる。
【００２３】
なお、エンジン始動時においては、スタータ駆動のために大電流が必要であるため、他の回路には極力電流を流さないようにする必要があるが、上述した昇圧動作においては、コイル電流を断続させているためスタータ駆動のために必要な電流を確保させることができる。この場合、コイル電流はコイル電流検出抵抗１４の抵抗値によって設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用電源供給装置の構成を示す回路図である。
【図２】図１中の各部の信号波形図である。
【図３】図１中の昇圧電圧監視回路２１の構成を示す回路図である。
【図４】図１に示す電源供給装置において、昇圧出力電流を変化させたときの、昇圧出力電圧と＋Ｂ電圧との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１…車載バッテリ、２…イグニッションスイッチ、３…ＥＣＵ、
５…スタータスイッチ、１１…コイル、１２…スイッチングトランジスタ、
１４…コイル電流検出抵抗、１５…ダイオード、１６…平滑コンデンサ、
２０…制御回路、２１…昇圧電圧監視回路、２２…スタータオン検出回路、
２３…電流検出回路、２４…昇圧動作ロジック部、
２５…フリップフロップ回路、２６…Ｔ_OFF設定回路。

Claims

車両に搭載された電子制御装置（３）に電源供給を行う車両用電源供給装置において、
車載バッテリ（１）からの電源供給ライン（１０）に接続されたコイル（１１）と、
このコイル（１１）に流れる電流を断続するスイッチング手段（１２）と、
スタータスイッチ（５）がオンしたときに、前記スイッチング手段（１２）をオン、オフ制御する制御回路（２０）と、
前記スイッチング手段（１２）がオフしたときに前記コイル（１１）に発生する逆起電圧を平滑化し、前記電子制御装置（３）に昇圧電圧を供給する平滑化手段（１５、１６）とを備え、
前記制御回路（２０）は、前記コイル（１１）に流れる電流が所定値以上になったときに前記スイッチング手段（１２）をオフさせ、その後、所定時間が経過したときに前記スイッチング手段（１２）をオンさせることを特徴とする車両用電源供給装置。
前記制御回路（２０）は、前記スタータスイッチ（５）のオン時を検出するスタータオン検出回路（２２）を備え、前記スタータオン検出回路（２２）が前記スタータスイッチ（５）のオン時を検出しているときに前記スイッチング手段（１２）をオン、オフ制御し、前記スタータオン検出回路（２２）が前記スタータスイッチ（５）のオン時を検出していないときに前記スイッチング手段（１２）のオン、オフ制御を停止することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源供給装置。
前記スイッチング手段（１２）に直列にコイル電流検出抵抗（１４）が接続されており、前記制御回路（２０）は、前記コイル電流検出抵抗（１４）の電圧に基づき前記コイル（１１）に流れる電流を検出する電流検出回路（２３）を備え、前記電流検出回路（２３）により前記コイル（１１）に流れる電流が所定値以上になったことが検出されると、前記スイッチング手段（１２）をオフさせることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用電源供給装置。
前記制御回路（２０）は、前記コイル（１１）に流す電流を停止させる期間を設定する設定回路（２６）を備え、この設定回路（２６）は、前記車載バッテリ（１）からのバッテリ電圧により充電を行うコンデンサ（２６ｂ）と抵抗（２６ｃ）とからなる時定数回路（２６ｂ、２６ｃ）を有し、前記電流検出回路（２３）により前記コイル（１１）に流れる電流が所定値以下であることが検出されているときには前記コンデンサ（２６ｂ）に蓄積されていた電荷を放電させ、前記電流検出回路（２３）により前記コイル（１１）に流れる電流が所定値以上になったことが検出されると前記時定数回路（２６ｂ、２６ｃ）の充電動作を開始させ、その充電電圧が所定電圧になったときに前記スイッチング手段（１２）をオンさせるようにすることを特徴とする請求項３に記載の車両用電源供給装置。