JP4712735B2 - 車両用昇圧装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリの電源電圧を昇圧して出力する車両用昇圧装置に関する。

従来、バッテリの電源電圧を昇圧して出力する昇圧部とこれを制御する制御部（マイコン）とを備えた車両用昇圧装置として、例えば特許文献１に記載された技術がある。これに記載された車両用昇圧装置（昇圧回路）は、直流電源ＶＢから電源電圧を入力し、電源電圧を昇圧して出力端子に出力する昇圧部と、直流電源ＶＢの電源電圧を監視し、この電源電圧が所定の昇圧開始電圧値より低くなると、昇圧部に昇圧を行なわせるための昇圧信号としてのＰＷＭ信号を出力するマイコンとを備えている。この昇圧回路は、ＩＧ電源オン時に直流電源ＶＢの電源電圧が所定の昇圧回路電圧値より低くなると、マイコンが昇圧部にＰＷＭ信号を出力することにより、昇圧部は、直流電源ＶＢの電源電圧を昇圧した電圧を出力端子に出力するようになっている。
特開２００５−１７６５０９号公報

ところで、上記従来技術では、直流電源ＶＢの電源電圧を監視し、この電源電圧が所定の昇圧開始電圧値より低くなることを昇圧開始のトリガーとしており、バッテリ（直流電源ＶＢ）の急激な電圧低下時に昇圧回路（昇圧部）による昇圧動作が間に合わない可能性があった。つまり、バッテリの急激な電圧低下時に必要な電圧を供給できなくなる虞があった。そのため、バッテリの急激な電圧低下時に、昇圧回路が駆動するまでにマイコンのリセットがかからないようにしなければならず、昇圧回路内部のコンデンサ容量を大きくすることで対応していた。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、昇圧回路に特別な変更を加えることなく、バッテリの急激な電圧低下時にも必要な電圧を出力できるようにした車両用昇圧装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る車両用昇圧装置は、バッテリの電源電圧を昇圧して出力する車両用昇圧装置において、前記バッテリの電源電圧を昇圧して出力する昇圧回路と、前記昇圧回路を駆動制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、エンジンの始動条件が成立したとき、前記昇圧回路を駆動させて昇圧を開始させるものであって、エンジンの始動条件の一つとして、スタートスイッチが押し下げられたことが含まれており、前記制御部は、前記スタートスイッチが押し下げられた時点から一定期間、前記昇圧回路による昇圧状態を保持すると共に、前記スタートスイッチが最初に押し下げられた後、前記一定期間中に前記スタートスイッチが再度押し下げられたとき、その時点から一定期間、前記昇圧回路による昇圧状態を保持するように前記昇圧回路を駆動制御することを特徴とする。

この態様によれば、エンジンの始動条件が成立したとき、昇圧回路を駆動させて昇圧を開始させるので、昇圧回路に特別な変更を加えることなく、バッテリの急激な電圧低下時にも必要な電圧を出力することができる。
また、制御部は、スタートスイッチの押下とその他の条件も満たされることでエンジンの始動条件が成立すると、スタートスイッチが押し下げられた時点から一定期間、昇圧回路による昇圧状態を保持する。そして、スタートスイッチが最初に押し下げられた後、一定期間中にスタートスイッチが再度押し下げられたとき、その時点から一定期間、昇圧回路による昇圧状態を保持する。これにより、スタートスイッチが最初に押し下げられた後、一定期間中にスタートスイッチが連続して押し下げられても、最後にスタートスイッチが押し下げられた時点から一定期間、昇圧回路による昇圧状態を保持する。つまり、昇圧回路による昇圧を開始（オン）させた後は、スタートスイッチが連続して押し下げられても、その都度昇圧回路による昇圧を停止（オフ）させて再び昇圧開始（オン）させることなく、最後にスタートスイッチが押し下げられた時点から一定期間、昇圧回路による昇圧状態を保持するようにしている。このため、昇圧回路のオン／オフ繰り返しによるノイズの発生を防止することができる。

本発明の他の態様に係る車両用昇圧装置は、前記昇圧回路は、前記電源電圧を昇圧した電圧を、前記電源電圧から前記制御部を動作させるのに必要な電圧を生成して前記制御部へ出力する定電圧電源回路と、エンジンの始動或いは車両の走行維持に必要な電気部品への、前記バッテリからの電力供給を切り替える切替手段を作動させる電源切替手段とに出力することを特徴とする。

この態様によれば、バッテリの電源電圧が低下しても、制御部を動作させるのに必要な電圧を制御部に供給できると共に、エンジンの始動或いは車両の走行維持に必要な電気部品への、前記バッテリからの電力供給を切り替える切替手段を作動させる電源切替手段が動作するのに必要な電圧を電源切替手段に供給できる。これに対して、上記従来技術では、定電圧回路へ供給する電源電圧の昇圧は行なっているが、リレー駆動回路へ供給する電源電圧の昇圧は行なっていない。制御部（マイコン）がリセットする電圧は高温時のリレー開閉に必要な電圧よりも低い。そのため、エンジン始動時などバッテリの電源電圧が著しく低下する場合に、マイコンをリセットさせないようにはなっているが、リレーをオンさせる電圧は保証されていないという問題があった。

本発明の他の態様に係る車両用昇圧装置は、前記電源切替手段は、エンジン始動装置への前記バッテリからの電力供給を切り替えるリレーを作動させるリレー駆動回路であることを特徴とする。

この態様によれば、バッテリの電源電圧が低下しても、制御部を動作させるのに必要な電圧を制御部に供給できると共に、リレーを駆動させるのに必要な電圧をリレー駆動回路に供給できる。

本発明の他の態様に係る車両用昇圧装置は、プッシュスタートシステム用電源切替ＥＣＵに搭載されていることを特徴とする。

本発明によれば、昇圧回路に特別な変更を加えることなく、バッテリの急激な電圧低下時にも必要な電圧を出力することができる車両用昇圧装置を得ることができる。

次に、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態に係る車両用昇圧装置を、図１〜図４に基づいて説明する。図１は一実施形態に係る車両用昇圧装置が搭載されたＥＣＵの概略構成を示している。図２は図１に示すマイコンの概略構成を示している。図３および図４は、車両用昇圧装置の動作を示すフローチャートである。

本実施形態に係る車両用昇圧装置は、スタートスイッチ（押しボタン式の始動・停止スイッチ）の押下によりエンジンを始動させるプッシュスタートシステムに用いるプッシュスタートシステム用電源切替ＥＣＵに搭載されている。

このプッシュスタートシステム用電源切替ＥＣＵ１０（以下、「電源切替ＥＣＵ」という。）は、図１に示すように、マイコン（マイクロコンピュータ）１１と、昇圧回路１２と、定電圧電源回路１３と、入力インタフェース１４と、出力インタフェース１５と、を備えている。

この電源切替ＥＣＵ１０に搭載された車両用昇圧装置は、バッテリ１６の電源電圧を昇圧して出力する昇圧回路１２と、昇圧回路１２を駆動制御する制御手段としてのマイコン１１と、入力インタフェース１４と、出力インタフェース１５と、を備えている。この車両用昇圧装置の特徴は、エンジンの始動条件が成立したとき、昇圧回路１２を駆動させて昇圧を開始させる昇圧制御処理を行なう構成にある。

マイコン１１は、昇圧制御処理を行なうと共に、プッシュスタートシステムに用いる複数の電源切替部に供給する電力の切替制御を行なう。図１に示す電源切替ＥＣＵ１０には、３つの電源切替部１７、１８、１９が接続されている。

電源切替部１７は、エンジンの始動に必要な電気部品への、バッテリ１６からの電力供給を切り替える切替手段を作動させる電源切替手段としてのリレー駆動回路である。このリレー駆動回路は、エンジン始動装置のスタータモータ（図示省略）へのバッテリ１６からの電力供給を切り替える切替手段としてのリレー（ＳＴリレー）を駆動する。電源切替部１８は、車両の走行維持に必要な電気部品への、バッテリ１６からの電力供給を切り替える切替手段を作動させる電源切替手段としてのリレー駆動回路である。このリレー駆動回路は、車両の走行維持に必要な電気部品へバッテリ１６からの電力供給を切り替える切替手段としてのリレー（ＩＧリレー）を駆動する。また、電源切替部１９は、各種のオーディオ機器等の電気部品へのバッテリ１６からの電力供給を切り替える切替手段としてのリレー（ＡＣＣリレー）を駆動するリレー駆動回路である。

昇圧回路１２は、バッテリ１６の電源電圧を昇圧して出力する。定電圧電源回路１３は、バッテリ１７の電源電圧からマイコン１１を動作させるのに必要な電圧を生成してマイコン１１へ出力する。

入力インタフェース１４は、上記昇圧制御処理と電源の切替制御を行なうのに必要な各種スイッチやセンサからの入力信号をコンピュータ部が扱える値に変換する回路であり、Ａ／Ｄコンバータおよびディジタル入力バッファを備えている。

出力インタフェース１５は、マイコン１１からの信号をパワートランジスタで電力増幅して電源切替部１７〜１９に供給する回路構成になっている。

図1において、符号「２０」は、エンジンを始動させるためのスタートスイッチ（スタートＳＷ）であり、スタートスイッチ２０を押し下げると、オン信号を出力する。符号「２１」は、パーキングブレーキをかけたときにオン信号を出力するブレーキスイッチ（ブレーキＳＷ）である。スタートスイッチ２０およびブレーキスイッチ２１からの出力信号は、入力インタフェース１４を介してマイコン１１にそれぞれ入力されるようになっている。

この入力インタフェース１４には、マイコン１１が上記昇圧制御処理を行なうために、スタートスイッチ２０およびブレーキスイッチ２１の他に、シフトレバーがＰレンジの位置にあるときにオン信号を出力するＰレンジスイッチ（図示省略）と、シフトレバーがＮレンジの位置にあるときにオン信号を出力するＮレンジスイッチ（図示省略）の各出力信号が入力されるようになっている。

昇圧回路１２は電源ライン２２を介して電源入力端子２３に接続されており、この電源入力端子２３に供給されるバッテリ１６の電源電圧が電源ライン２２を介して昇圧回路１２に供給されるようになっている。また、昇圧回路１２は、バッテリ１６の電源電圧を昇圧した電圧を、電源ライン２４を介して定電圧電源回路１３に出力すると共に、電源ライン２５を介して電源出力端子２６から電源切替部１７に出力するようになっている。

マイコン１１は、図２に示すように、ＣＰＵ３０、ＲＯＭ３１，ＲＡＭ３２、入力ポート３３、および出力ポート３４を備える。ＣＰＵ３０は、予めＲＯＭ３１に書き込んであるプログラムに従って上記昇圧制御処理と電源の切替制御を行なう。また、ＣＰＵ３０は、プログラムの順序に従ってＲＯＭ３１から実行命令を読み出してデコード（ＣＰＵ内部で処理に必要な制御信号に変換）し、オペランド（命令の実行の対象となるデータ）を入力ポート３３やＲＯＭ３１，ＲＡＭ３２から読み出す。また、ＣＰＵ３０は、読み出したデータの算術演算や論理演算を行い、その結果をＲＡＭ３２に格納したり、出力ポート３４を通して出力して電源切替部１７〜１９を作動させる。入力ポート３３および出力ポート３４は、ＣＰＵ３０からの指令によって特定されるスイッチやセンサ等からのデータを取り込んだり、ＣＰＵ３０からの指令によって特定される電源切替部等へデータを出力するインタフェースの役割をもつ。

次に、マイコン１１のＣＰＵ３０が実行する昇圧制御処理を図３および図４に基づいて説明する。

この昇圧制御処理では、まずエンジン停止状態でスタートスイッチ２０が押し下げられたか否かが判定される（ステップS２１）。スタートスイッチ２０の押下があるとステップS２１の判定結果がＹＥＳとなり、ステップS２２に進む。ステップS２１の判定結果がＮＯの場合にはステップS２１に戻る。

スタートスイッチ２０が押し下げられてステップS２２に進むと、ブレーキスイッチ２１が押し下げられたか否かが判定される。ブレーキスイッチ２１の押下があるとステップS２２の判定結果がＹＥＳとなり、ステップS２３に進む。ステップS２２の判定結果がＮＯの場合にはステップS２２に戻る。

ブレーキスイッチ２１が押し下げられてステップS２３に進むと、シフトレバーがＰレンジの位置又はＮレンジの位置のいずれかの位置にあるか否かが判定される。シフトレバーがＰレンジの位置にあってＰレンジスイッチからオン信号が出力されている場合には、シフトレバーがＰレンジの位置にあると判定されてステップS２４に進む。又は、シフトレバーがＮレンジの位置にあってＮレンジスイッチからオン信号が出力されている場合には、シフトレバーがＮレンジの位置にあると判定されてステップS２４に進む。ＰレンジスイッチとＮレンジスイッチのいずれからもオン信号が出力されていない場合には、ステップS２３の判定結果はＮＯとなり、ステップS２３に戻る。

以上のステップS２１〜ステップS２３により、エンジンの始動条件が成立したか否かが判定される。

エンジンの始動条件が成立して、ステップS２４に進むと、昇圧回路１２による昇圧を開始させる。

このように、図３に示す上記ステップS２１〜ステップS２４により、エンジンの始動条件が成立したか否かを判定し、その条件が成立した場合に昇圧回路１２による昇圧を開始させる。

次に、図４に示すフローチャートは、エンジンの始動条件が成立したか否かの判定から、昇圧回路１２による昇圧を停止させるまでの処理手順を示している。

まず、図４のステップS３１では、エンジンの始動条件が成立したか否かを判定する。この判定は、図３に示す上記ステップS２１〜ステップS２３の処理に相当する。ステップS３１の判定結果がＮＯの場合にはステップS３１に戻る。

ステップS３１の判定結果がＹＥＳになると、ステップS３２に進み、昇圧回路１２による昇圧を開始させる。

この後、ステップS３３に進み、昇圧回路１２による昇圧状態を一定期間（Ｘ秒）保持する。このステップS３３では、スタートスイッチ２０の押下とその他の条件も満たされることでエンジンの始動条件が成立すると、スタートスイッチ２０が押し下げられた時点から一定期間のタイマーカウントを開始し、昇圧回路１２による昇圧状態を保持する。なお、Ｘ秒は、例えば３〜５秒程度である。

この後、ステップS３４に進み、スタートスイッチ２０の押下があったか否かが判定される。このステップS３４では、スタートスイッチ２０が最初に押し下げられた後、一定期間中にスタートスイッチ２０が再度押し下げられたか否かが判定される。つまり、一定期間のタイマーカウント中に、スタートスイッチ２０が再度押し下げられたか否かが判定される。スタートスイッチ２０の再度の押し下げがあると、ステップS３４の判定結果がＹＥＳとなり、ステップS３５に進む。

ステップS３５では、昇圧回路１２による昇圧状態を保持したまま、一定期間（Ｘ秒）のタイマーカウントを再度開始する（Ｘ秒の再カウント）。

この後、ステップS３６に進み、昇圧回路１２による昇圧状態を保持したまま、一定期間（Ｘ秒）のタイマーカウントが終了したか否か（Ｘ秒経過）が判定される。その判定結果がＮＯの場合にはステップS３６に戻り、一定期間（Ｘ秒）のタイマーカウントが終了すると、ステップS３６の判定結果がＹＥＳとなり、ステップS３７に進む。

このステップS３７では、昇圧回路１２による昇圧を停止させる。

以上のように構成された一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
○エンジンの始動条件が成立したとき（図３のステップS２３と図４のステップS３１の判定結果がＹＥＳになる場合）、昇圧回路１２を駆動させて昇圧を開始させる（図３のステップS２４、図４のステップS３２）ので、昇圧回路１２に特別な変更を加えることなく、バッテリ１６の急激な電圧低下時にも必要な電圧を出力することができる。
○昇圧回路１２は、バッテリ１６の電源電圧を昇圧した電圧を、定電圧電源回路１３と、リレー駆動回路である電源切替部１７とに出力するので、バッテリ１６の電源電圧が低下しても、マイコン１１を動作させるのに必要な電圧をマイコン１１に供給できると共に、電源切替部１７が動作するのに必要な電圧を電源切替部１７に供給できる。
○マイコン１１のＣＰＵ３０は、スタートスイッチ２０が押し下げられた時点から一定期間、昇圧回路１２による昇圧状態を保持する。つまり、スタートスイッチ２０の押下とその他の条件も満たされることでエンジンの始動条件が成立すると（ステップS３１の判定結果がＹＥＳの場合）、スタートスイッチ２０が押し下げられた時点から一定期間（Ｘ秒）のタイマーカウントを開始し（ステップS３２）、昇圧回路１２による昇圧状態を一定期間保持する（ステップS３３）。

そして、スタートスイッチ２０が最初に押し下げられた後、一定期間中にスタートスイッチ２０が再度押し下げられたとき、その時点から一定期間、昇圧回路１２による昇圧状態を保持するように昇圧回路１２を駆動制御する。つまり、図４のステップS３５で、昇圧回路１２による昇圧状態を保持したまま、一定期間（Ｘ秒）のタイマーカウントを再度開始し、そのタイマーカウントが終了すると（ステップS３６の判定結果がＹＥＳの場合）、昇圧回路１２による昇圧を停止させる。

このように、スタートスイッチ２０が最初に押し下げられた後、一定期間中にスタートスイッチ２０が連続して押し下げられても、最後にスタートスイッチ２０が押し下げられた時点から一定期間、昇圧回路１２による昇圧状態を保持する。つまり、昇圧回路１２による昇圧を開始（オン）させた後は、スタートスイッチ２０が連続して押し下げられても、その都度昇圧回路１２による昇圧を停止（オフ）させて再び昇圧開始（オン）させることなく、最後にスタートスイッチ２０が押し下げられた時点から一定期間、昇圧回路１２による昇圧状態を保持するようにしている。このため、昇圧回路１２のオン／オフ繰り返しによるノイズの発生を防止することができる。

なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。

・上記一実施形態では、ステップS２１〜ステップS２３により、エンジンの始動条件が成立したか否かが判定されるようにしているが、ステップS２１〜ステップS２３の判定に加えて、他の条件の判定を行なってエンジンの始動条件が成立したか否かが判定をするようにした構成にも本発明は適用される。

・上記一実施形態では、スタートスイッチ２０が最初に押し下げられた後、一定期間中にスタートスイッチ２０が連続して押し下げられても、最後にスタートスイッチ２０が押し下げられた時点から一定期間、昇圧回路１２による昇圧状態を保持するようにしているが、本発明はこのような構成に限定されない。具体的には、図３のステップS２４および図４のステップS３２で昇圧を開始した後、一定期間のタイマーカウントが終了したときに、昇圧回路１２による昇圧を終了させる構成の車両用昇圧制御装置にも本発明は適用可能である。

・上記一実施形態では、車両用昇圧制御装置がプッシュスタートシステム用電源切替ＥＣＵに搭載される場合について一例として説明したが、プッシュスタートシステム用電源切替ＥＣＵ以外の電源切替ＥＣＵに搭載される車両用昇圧制御装置にも本発明は適用可能である。

本発明の一実施形態に係る車両用昇圧制御装置が搭載されたプッシュスタートシステム用電源切替ＥＣＵの概略構成を示すブロック図。 図１に示すマイコンの概略構成を示すブロック図。 マイコンのＣＰＵが実行する昇圧制御処理を示すフローチャート。 マイコンのＣＰＵが実行する昇圧制御処理を示すフローチャート。

符号の説明

１０…プッシュスタートシステム用電源切替ＥＣＵ
１１…マイコン
１２…昇圧回路
１３…定電圧電源回路
１６…バッテリ
１７…電源切替部
２０…スタートスイッチ
２１…ブレーキスイッチ

Claims (4)

1. バッテリの電源電圧を昇圧して出力する車両用昇圧装置において、
   前記バッテリの電源電圧を昇圧して出力する昇圧回路と、
   前記昇圧回路を駆動制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、エンジンの始動条件が成立したとき、前記昇圧回路を駆動させて昇圧を開始させるものであって、
   エンジンの始動条件の一つとして、スタートスイッチが押し下げられたことが含まれており、
   前記制御部は、前記スタートスイッチが押し下げられた時点から一定期間、前記昇圧回路による昇圧状態を保持すると共に、前記スタートスイッチが最初に押し下げられた後、前記一定期間中に前記スタートスイッチが再度押し下げられたとき、その時点から一定期間、前記昇圧回路による昇圧状態を保持するように前記昇圧回路を駆動制御することを特徴とする車両用昇圧装置。
2. 前記昇圧回路は、前記電源電圧を昇圧した電圧を、前記電源電圧から前記制御部を動作させるのに必要な電圧を生成して前記制御部へ出力する定電圧電源回路と、エンジンの始動或いは車両の走行維持に必要な電気部品への、前記バッテリからの電力供給を切り替える切替手段を作動させる電源切替手段とに出力することを特徴とする請求項１に記載の車両用昇圧装置。
3. 前記電源切替手段は、エンジン始動装置への前記バッテリからの電力供給を切り替えるリレーを作動させるリレー駆動回路であることを特徴とする請求項２に記載の車両用昇圧装置。
4. プッシュスタートシステム用電源切替ＥＣＵに搭載されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の車両用昇圧装置。

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