WO2017122664A1 - 給電制御装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power supply control device that controls power supply from a battery to a load.
- the vehicle is equipped with a power supply control device that controls power supply from the battery to the load (see, for example, Patent Document 1).
- a switch is connected between the positive electrode of the battery and one end of the load, and the negative electrode of the battery and the other end of the load are grounded.
- the power supply control device described in Patent Literature 1 includes a switch control unit that switches a switch on or off. The switch control unit controls power supply from the battery to the load by switching the switch on or off.
- a switch control unit is further connected to the positive electrode of the battery, and power is supplied from the battery to the switch control unit. At this time, current flows from the positive electrode of the battery to the output terminal via the switch control unit. The output terminal is grounded, and the current flowing from the output terminal returns to the negative electrode of the grounded battery.
- the power supply control device described in Patent Document 1 further includes a diode having an anode connected to the output terminal and a cathode connected to one end of the load. For this reason, for example, when the wire used for grounding the output terminal is disconnected and the output terminal is opened, when the switch is off, the current flows from the positive electrode of the battery to the switch controller, the diode, and the load. The flow returns to the negative electrode of the battery, and the power supply from the battery to the switch control unit is continued.
- the switch control unit After the output terminal is opened, the switch control unit performs other controls while keeping the switch off. For example, the switch control unit controls power feeding to another load by switching a switch provided in a power feeding path from the battery to another load on or off.
- the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a power supply control device in which a switch is kept off at an appropriate timing.
- the power supply control device switches on or off a first switch and a second switch provided in each of a plurality of power supply paths from one end of the battery to one end of each of the first load and the second load.
- a power supply control device comprising a switch control unit fed from the battery and an output terminal from which a current flowing from the battery via the switch control unit is output, an anode is connected to the output terminal, and a cathode is the second A diode connected to one end of the load; and an open detection circuit that detects open of the output terminal, and the switch control unit turns off the second switch when the open detection circuit detects the open. It is characterized by maintaining.
- the switch control unit keeps the second switch off at an appropriate timing when the opening detection circuit detects the opening of the output terminal. Thereafter, the switch control unit switches the first switch on or off while maintaining the second switch off, and controls power supply from the battery to the first load.
- a power supply control device includes a voltage detection circuit that detects a voltage between one end of the battery and the output terminal, and the switch control unit detects that the voltage detected by the voltage detection circuit is less than a threshold value. In this case, the second switch is switched off, and the open detection circuit operates when the second switch is off.
- the switch control unit switches the second switch off when the voltage between the one end of the battery and the output terminal is less than the threshold value.
- the switch control unit switches the second switch off, current flows from one end of the battery to the switch control unit, the diode, and the second load in this order and returns to the other end of the battery. Thereby, the power supply from the battery to the microcomputer is resumed.
- the open detection circuit detects the open of the output terminal, and the switch control unit keeps the second switch off.
- the open detection circuit is connected between a resistor having a predetermined voltage applied to one end thereof, the other end of the resistor, and an anode of the diode, and a current is passed through the diode.
- a third switch that switches from off to on when flowing, and a voltage is output from the other end of the resistor to the switch control unit.
- the third switch if the output terminal is not open or the second switch is on, and no current flows through the diode, the third switch is off and the predetermined voltage is a resistance. Is output from the other end to the switch controller.
- the switch control unit keeps the second switch off.
- the power supply control device is characterized in that the switch control unit turns off the second switch when a state where the voltage detected by the voltage detection circuit is less than a threshold value continues for a predetermined time or more. .
- the second switch when the voltage that is less than the threshold value is continuously detected for a predetermined time or more, that is, when the probability that the output terminal is open is high, the second switch is turned off to supply power to the second load. To stop. Thereby, a switch control part controls electric power feeding from battery 2 to the 2nd load more appropriately.
- a power supply control device includes a capacitor that stores electric power supplied from the battery, and the capacitor is connected to the switch control unit when the output terminal is opened while the second switch is on. It is characterized by supplying power.
- the switch controller when the output terminal is opened while the second switch is on, power supply from the battery to the switch control unit is stopped, and power supply from the capacitor to the switch control unit is started. For this reason, even when the output terminal is opened while the second switch is on, the switch controller can continue to switch the first switch and the second switch on or off.
- the second switch is kept off at an appropriate timing.
- FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a power supply system 1 according to the present embodiment.
- the power supply system 1 is preferably mounted on a vehicle and includes a battery 2, first loads 3 a and 3 b, a second load 4, and a power supply control device 5.
- Each of the first loads 3a and 3b is an important electrical device that is required for the driver to drive the vehicle.
- the second load 4 is an electric device that is not necessarily required for the driver to drive the vehicle, for example, a defogger, and has a resistance R1.
- the resistor R1 is, for example, the resistance of a heating wire constituting the defogger.
- the power supply control device 5 includes a battery terminal 50, first load terminals 51 a and 51 b, a second load terminal 52, a GND terminal 53, and signal terminals 54 and 55.
- the battery terminal 50 is connected to the positive electrode of the battery 2.
- One ends of the first loads 3a and 3b are connected to the first load terminals 51a and 51b, respectively.
- One end of a resistor R 1 of the second load 4 is connected to the second load terminal 52.
- the negative electrode of the battery 2, the other ends of the first loads 3a and 3b, the other end of the resistor R1 of the second load 4, and the GND terminal 53 are grounded.
- Signal lines L1 and L2 are connected to the signal terminals 54 and 55, respectively.
- the battery 2 supplies power to the first loads 3 a and 3 b and the second load 4 through the power supply control device 5 and also supplies power to the power supply control device 5. While the battery 2 is supplying power, current is input from the positive electrode of the battery 2 to the battery terminal 50, and current is output from at least one of the first load terminals 51 a and 51 b, the second load terminal 52, and the GND terminal 53. .
- a load signal indicating an operating load to be operated in the first loads 3 a and 3 b and the second load 4 and a stop load to stop the operation is sent to the signal line L 1.
- the power supply control device 5 controls power supply from the battery 2 to the first loads 3 a and 3 b and the second load 4 based on the content indicated by the load signal input to the signal terminal 54.
- the power supply control device 5 outputs a notification signal for notification from the signal terminal 55 via the signal line L2.
- the power supply control device 5 further includes a first switch 60a, 60b, a second switch 61, a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) 62, a voltage detection circuit 63, a filter unit 64, a regulator 65, an open detection circuit 66, a capacitor C1, and It has diodes D1 and D2.
- the open detection circuit 66 includes a third switch 70 and resistors R2 and R3.
- Each of the first switches 60a and 60b and the second switch 61 is an N-channel FET (Field Effect Transistor).
- the third switch 70 is an NPN type bipolar transistor.
- the battery terminal 50 is connected to the drains of the first switches 60 a and 60 b and the second switch 61.
- the sources of the first switches 60a and 60b and the second switch 61 are connected to the first load terminals 51a and 51b and the second load terminal 52, respectively.
- the gates of the first switches 60 a and 60 b and the second switch 61 are respectively connected to the microcomputer 62.
- the battery terminal 50 is further connected to the voltage detection circuit 63 and the anode of the diode D1.
- the voltage detection circuit 63 is further connected to the GND terminal 53 and the filter unit 64 separately.
- the filter unit 64 is further connected to the microcomputer 62.
- the cathode of the diode D1 is connected to the regulator 65 and one end of the capacitor C1.
- the regulator 65 is further connected to the GND terminal 53 and the microcomputer 62.
- the microcomputer 62 and the other end of the capacitor C1 are connected to the GND terminal 53.
- a predetermined voltage Vcc is applied to one end of the resistor R2.
- the predetermined voltage Vcc is constant and is a voltage based on the potential of the GND terminal 53.
- the other end of the resistor R2 is connected to the microcomputer 62 and the collector of the third switch 70.
- the base of the third switch 70 is connected to the GND terminal 53 and one end of the resistor R3.
- the emitter of the third switch 70 is connected to the other end of the resistor R3 and the anode of the diode D2.
- the cathode of the diode D ⁇ b> 2 is connected to the second load terminal 52.
- the microcomputer 62 is further connected to the signal terminals 54 and 55 separately.
- the anode of the diode D2 is connected to the GND terminal 53 via the resistor R3 of the open detection circuit 66, and the cathode of the diode D2 is connected to the resistor R1 of the second load 4 via the second load terminal 52. It is connected to one end.
- the third switch 70 is connected between the other end of the resistor R2 and the anode of the diode D2.
- the microcomputer 62 adjusts the gate voltages of the first switches 60 a and 60 b and the second switch 61 with reference to the potential of the GND terminal 53. For each of the first switches 60a and 60b and the second switch 61, when the microcomputer 62 adjusts the gate voltage to a predetermined voltage or higher, a current can flow between the drain and the source. At this time, each of the first switches 60a and 60b and the second switch 61 is on.
- each of the first switches 60a and 60b and the second switch 61 when the microcomputer 62 adjusts the gate voltage to be lower than a certain voltage, no current flows between the drain and the source. At this time, each of the first switches 60a and 60b and the second switch 61 is off.
- the microcomputer 62 switches the first switches 60a, 60b and the second switch 61 on or off separately by adjusting the gate voltages of the first switches 60a, 60b and the second switch 61, respectively.
- the microcomputer 62 functions as a switch control unit.
- the microcomputer 62 switches the first switch 60a on, power is supplied from the battery 2 to the first load 3a, and the first load 3a operates.
- the microcomputer 62 switches the first switch 60a to OFF, power supply from the battery 2 to the first load 3a is stopped, and the first load 3a stops operating.
- the microcomputer 62 controls power feeding of the first load 3b and the second load 4 in the same manner as the first load 3a by switching each of the first switch 60b and the second switch 61 to ON or OFF.
- each of the first load 3b and the second load 4 operates when power is supplied, and stops operation when power supply is stopped.
- the microcomputer 62 switches on the first switches 60a and 60b and the second switch 61, the first loads 3a and 3b and the second load 4 from the battery 2 via the first switches 60a and 60b and the second switch 61, respectively. Is supplied with power.
- the first switches 60 a, 60 b and the second switch 61 are provided in the three power supply paths from the positive electrode of the battery 2 to one end of each of the first loads 3 a, 3 b and the second load 4. It has been.
- the voltage detection circuit 63 detects the voltage between the battery terminal 50 connected to the positive electrode of the battery 2 and the GND terminal 53.
- the voltage detection circuit 63 outputs a high level voltage to the filter unit 64 when the detected voltage is greater than or equal to a preset threshold value, and outputs a low level voltage to the filter unit 64 when the detected voltage is less than the threshold value. Output to.
- the filter unit 64 When the voltage input from the voltage detection circuit 63 is a high level voltage or the time during which the low level voltage is input from the voltage detection circuit 63 is less than a predetermined time, the filter unit 64 Is output to the microcomputer 62. The filter unit 64 outputs the low level voltage to the microcomputer 62 when the time during which the low level voltage is input from the voltage detection circuit 63 is a predetermined time or more.
- the filter unit 64 determines whether or not the voltage input from the voltage detection circuit 63 is a low level voltage every time a preset setting period elapses. In this configuration, the filter unit 64 outputs the low level voltage to the microcomputer 62 when it is determined that the voltage input from the voltage detection circuit 63 is a low level voltage continuously for a predetermined number of times. The predetermined number of times is two or more. The filter unit 64 continuously determines that the voltage input from the voltage detection circuit 63 is a high level voltage, or continuously determines that the voltage input from the voltage detection circuit 63 is a low level voltage. When the number of times is less than the predetermined number, a high level voltage is output to the microcomputer.
- the regulator 65 Power is supplied to the regulator 65 from the battery 2 or the capacitor C1. Further, the regulator 65 generates a predetermined voltage from the voltage input from the battery 2 or the capacitor C ⁇ b> 1 and outputs the generated predetermined voltage to the microcomputer 62. Thereby, power is supplied to the microcomputer 62.
- the predetermined voltage output from the regulator 65 to the microcomputer 62 is constant and is a voltage based on the potential of the GND terminal 53.
- the predetermined voltage Vcc applied to one end of the resistor R2 may be generated by the regulator 65.
- the GND terminal 53 When the GND terminal 53 is not open, that is, when the GND terminal 53 is grounded, the current flows from the positive electrode of the battery 2 in the order of the battery terminal 50, the diode D1, the regulator 65, the microcomputer 62, and the GND terminal 53. , And output from the GND terminal 53. The current output from the GND terminal 53 returns to the negative electrode of the battery 2. When the current flows in this way, power is supplied from the battery 2 to the microcomputer 62.
- the GND terminal 53 functions as an output terminal.
- the capacitor C1 stores the electric power supplied from the battery 2.
- the capacitor C1 functions as a capacitor.
- the currents output from the microcomputer 62 and the other end of the capacitor C1 are the resistance R3 and the diode D2 of the open detection circuit 66, respectively.
- the second load terminal 52 and the resistance R1 of the second load 4 flow in this order.
- the second load 4 operates when power equal to or higher than a predetermined power is supplied from the battery 2 to the second load 4.
- the GND terminal 53 is open and the second switch 61 is off, the power supplied from the battery 2 to the second load 4 is less than a predetermined power, and the second load 4 does not operate. .
- the regulator 65 When the GND terminal 53 is open and the second switch 61 is on, there is no power supply path from the battery 2 to the microcomputer 62 and no power supply path from the battery 2 to the capacitor C1. Power supply to the microcomputer 62 and the capacitor C1 is stopped. At this time, the capacitor C1 is discharged and supplies power to the regulator 65. As described above, the regulator 65 generates a predetermined voltage from the voltage input from the capacitor C1, and outputs the generated predetermined voltage to the microcomputer 62.
- the capacitor C1 supplies power to the microcomputer 62 via the regulator 65 when the GND terminal 53 is opened while the second switch 61 is on. While the capacitor C1 supplies power to the microcomputer 62, current flows from one end of the capacitor C1 to the regulator 65 and the microcomputer 62 in this order, and returns to the other end of the capacitor C1.
- the third switch 70 of the open detection circuit 66 when the voltage of the base with reference to the potential of the emitter is equal to or higher than a certain voltage, a current can flow between the collector and the emitter. At this time, the third switch 70 is on. In the third switch 70, when the base voltage with respect to the emitter potential is less than a certain voltage, no current flows between the collector and the emitter. At this time, the third switch 70 is off.
- the constant voltage is a positive voltage.
- the current output from the microcomputer 62 and the other end of the capacitor C1 is the resistance R3 and diode of the open detection circuit 66 as described above. Flow through D2.
- a voltage drop occurs in the resistor R3, and in the third switch 70, the base voltage based on the potential of the emitter becomes a certain voltage or more.
- the third switch 70 is switched from OFF to ON.
- the third switch 70 is on, a current flows in the order of the resistor R2, the third switch 70, and the diode D2, and a voltage lower than the predetermined voltage Vcc is output to the microcomputer 62 from the other end of the resistor R2.
- the microcomputer 62 stores information indicating a reference voltage that exceeds the voltage input to the microcomputer 62 from the other end of the resistor R2 when the third switch 70 is on and is equal to or lower than the predetermined voltage Vcc. Yes.
- the voltage input from the other end of the resistor R2 being equal to or higher than the reference voltage indicates that the GND terminal 53 is grounded, and the voltage input from the other end of the resistor R2 is less than the reference voltage is indicating the GND terminal. 53 indicates that it is open.
- the reference voltage is constant and is a preset voltage.
- the open detection circuit 66 operates when the second switch 61 is OFF.
- the open detection circuit 66 detects the open of the GND terminal 53 and outputs a voltage that is less than the reference voltage to the microcomputer 62.
- the open detection circuit 66 does not operate when the second switch 61 is on, and outputs a predetermined voltage Vcc to the microcomputer 62 regardless of whether or not the GND terminal 53 is open.
- the open detection circuit 66 also outputs the predetermined voltage Vcc to the microcomputer 62 even when the GND terminal 53 is grounded with the second switch 61 being OFF.
- the microcomputer 62 turns on the first switches 60 a and 60 b and the second switch 61 based on the content indicated by the load signal input from the signal terminal 54 and the voltages input from the filter unit 64 and the open detection circuit 66. Or it switches to OFF and controls the electric power feeding to 1st load 3a, 3b and the 2nd load 4.
- FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of the microcomputer 62.
- the microcomputer 62 includes switching units 80a, 80b, 81, input units 82, 83, 84, an output unit 85, a storage unit 86, and a control unit 87. These are connected to the bus 88 and operate using the electric power supplied from the regulator 65.
- the switching units 80a, 80b, and 81 are further connected to the gates of the first switches 60a and 60b and the second switch 61, respectively.
- the input unit 82 is further connected to the filter unit 64.
- Each of the input unit 84 and the output unit 85 is further connected to signal terminals 54 and 55.
- the switching units 80a, 80b, 81 respectively switch the first switches 60a, 60b and the second switch 61 on or off by adjusting the gate voltages of the first switches 60a, 60b and the second switch 61.
- Each of the switching units 80a, 80b, 81 switches the first switches 60a, 60b and the second switch 61 on or off in accordance with an instruction from the control unit 87.
- a high level voltage or a low level voltage is input from the filter unit 64 to the input unit 82.
- the input unit 82 notifies the control unit 87 of the voltage input from the filter unit 64.
- a voltage is input to the input unit 83 from the other end of the resistor R2 of the open detection circuit 66.
- the input unit 83 notifies the control unit 87 of the voltage input from the open detection circuit 66.
- a load signal is input to the input unit 84 from the signal terminal 54.
- the input unit 84 notifies the control unit 87 of the content of the load signal input from the signal terminal 54.
- the output unit 85 outputs a notification signal indicating the opening of the GND terminal 53 to the outside via the signal terminal 55 in accordance with an instruction from the control unit 87.
- the storage unit 86 is a nonvolatile memory.
- the storage unit 86 stores information indicating the above-described reference voltage and a control program.
- the control unit 87 has a CPU (Central Processing Unit) (not shown), and controls power feeding to the first loads 3 a and 3 b and the second load 4 by executing a control program stored in the storage unit 86.
- a power supply control process, an off process for switching the second switch 61 off, and a limit process for limiting a load that can be supplied with power are executed.
- the storage unit 86 stores a flag. That the value of the flag is zero means that the loads that can be fed are the first loads 3 a and 3 b and the second load 4. A flag value of 1 means that loads that can be fed are the first loads 3a and 3b, and feeding to the second load 4 is prohibited.
- the value of the flag stored in the storage unit 86 is set by the control unit 87.
- FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of power supply control processing executed by the control unit 87.
- the control unit 87 performs power supply control processing when a load signal is input to the input unit 84 via the signal terminal 54.
- the control unit 87 determines whether or not the value of the flag stored in the storage unit 86 is zero (step S1). If the control unit 87 determines that the flag value is zero (S1: YES), the first switch 60a is switched to each of the switching units 80a, 80b, 81 based on the content of the load signal input to the input unit 84. 60b and the second switch 61 are turned on or off (step S2).
- the first loads 3a and 3b and the second load 4 correspond to the first switches 60a and 60b and the second switch 61, respectively.
- the controller 87 turns on the switch corresponding to the operating load indicated by the load signal among the first switches 60a and 60b and the second switch 61. Further, the control unit 87 turns off the switch corresponding to the stop load indicated by the load signal among the first switches 60a and 60b and the second switch 61.
- the control unit 87 instructs the switching units 80a, 80b, 81 to The switches 60a and 60b and the second switch 61 are turned on, off, and on, respectively.
- the first load 3a and the second load 4 are activated, and power supply from the battery 2 to the first load 3b is stopped, so that the first load 3b. Stops working.
- control unit 87 determines that the flag value is not zero, that is, 1 (S1: NO), based on the content of the load signal input to the input unit 84, the control unit 87 sets each of the switching units 80a and 80b.
- the first switches 60a and 60b are switched on or off (step S3).
- step S ⁇ b> 3 even when the load signal input to the input unit 84 indicates the second load 4 as the operating load, the control unit 87 turns on the second switch 61 in the switching unit 81. There is no switching.
- control unit 87 sets the flag value to 1 in a state where the second switch 61 is off. For this reason, when the value of the flag is 1, the second switch 61 is kept off.
- the control unit 87 executes the off process. To do. In the off process, the control unit 87 instructs the switching unit 81 to switch the second switch 61 off. The controller 87 ends the off process after the second switch 61 is switched off. When the control unit 87 executes the off process, the open detection circuit 66 can operate.
- FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of restriction processing executed by the control unit 87.
- the control unit 87 executes the limiting process when the open detection circuit 66 detects the open of the GND terminal 53, that is, when the voltage input from the open detection circuit 66 to the input unit 83 is less than the reference voltage. Since the operation of the open detection circuit 66 means that the second switch 61 is off, the limiting process is executed in a state where the second switch 61 is off.
- the control unit 87 sets the value of the flag stored in the storage unit 86 to 1 (step S11).
- the control unit 87 instructs the output unit 85 to output a notification signal (step S12).
- the notification signal is input to a notification device (not shown).
- the notification device displays a message or turns on a lamp to notify the opening of the GND terminal 53.
- the control unit 87 ends the restriction process.
- FIG. 5 is a timing chart showing an example of the operation of the power supply control device 5.
- FIG. 5 shows the transition of the ON / OFF state of the second switch 61, the transition of the detection voltage detected by the voltage detection circuit 63, the transition of the voltage output from the filter unit 64 to the microcomputer 62, and the open detection circuit.
- 66 shows the transition of the voltage output by the microcomputer 66 to the microcomputer 62.
- the horizontal axis of each transition shows time.
- the high level voltage is indicated by “H” and the low level voltage is indicated by “L”.
- Vth and Vr are the above-described threshold and reference voltage, respectively.
- the detection voltage that is, the voltage between the battery terminal 50 and the GND terminal 53 substantially matches the output voltage of the battery 2 and is equal to or higher than the threshold value Vth. For this reason, when the GND terminal 53 is grounded, the voltage detection circuit 63 outputs a high level voltage to the filter unit 64, and the filter unit 64 outputs a high level voltage to the input unit 82 of the microcomputer 62.
- the open detection circuit 66 outputs the predetermined voltage Vcc to the input unit 83 of the microcomputer 62.
- the predetermined voltage Vcc is equal to or higher than the reference voltage Vr.
- the open detection circuit 66 outputs the predetermined voltage Vcc to the input unit 83 of the microcomputer 62 when the second switch 61 is on.
- the voltage detection circuit 63 switches the voltage output to the filter unit 64 from the high level voltage to the low level voltage.
- the filter unit 64 changes the voltage output to the input unit 82 of the microcomputer 62 from the high level voltage to the low level. Switch to voltage.
- the control unit 87 performs an off process, and the control unit 87 causes the switching unit 81 to switch the second switch 61 off in the off process.
- the second switch 61 When the second switch 61 is switched off, since the GND terminal 53 is open, power supply from the battery 2 to the microcomputer 62 and the capacitor C1 is resumed as described above. At this time, the current output from the microcomputer 62 and the capacitor C1 flows in the order of the resistor R3, the diode D2, the second load terminal 52, and the resistor R1 of the second load 4. Due to the voltage drop in the resistor R3, the third switch 70 is turned on, and the open circuit detection circuit 66 switches the voltage output to the input unit 83 of the microcomputer 62 from the predetermined voltage Vcc to a voltage lower than the reference voltage Vr.
- the control unit 87 executes the limiting process.
- the value of the flag is set to 1 and a notification signal is output from the output unit 85. Since the value of the flag is set to 1, the second switch 61 is not turned on by the power supply control process after this setting is performed, and the second switch 61 is kept off. Further, the output unit 85 outputs a notification signal to notify the opening of the GND terminal 53.
- the detection voltage of the voltage detection circuit 63 returns to a voltage equal to or higher than the threshold value Vth.
- the detection voltage is equal to the voltage dropped by the resistor R3, the diode D2, and the resistor R1 rather than the output voltage of the battery 2. Low.
- the voltage output from the voltage detection circuit 63 to the filter unit 64 returns from the low level voltage to the high level voltage, so the filter unit 64 is connected to the input unit 82 of the microcomputer 62.
- the output voltage also returns from the low level voltage to the high level voltage.
- the open detection circuit 66 opens the GND terminal 53. It is not detected and the restriction process is not executed. For this reason, even after the off process is executed, the second switch 61 is switched on by the switching unit 81 in the power supply control process.
- FIG. 6 is a timing chart showing another example of the operation of the power supply control device 5.
- FIG. 6 shows the transition of the on / off state of the second switch 61, the transition of the detection voltage detected by the voltage detection circuit 63, and the transition of the voltage output from the open detection circuit 66 to the microcomputer 62. ing. The horizontal axis of each transition shows time.
- the detection voltage of the voltage detection circuit 63 is equal to or higher than the threshold value Vth, and the open detection circuit 66 outputs the predetermined voltage Vcc to the input unit 83 of the microcomputer 62.
- the control unit 87 executes the limiting process.
- the value of the flag is set to 1 and a notification signal is output from the output unit 85. Since the value of the flag is set to 1, the second switch 61 is not turned off in the power supply control process after this setting is performed, and the second switch 61 is kept off. Further, the output unit 85 outputs a notification signal to notify the opening of the GND terminal 53.
- the detection voltage of the voltage detection circuit 63 is maintained at the threshold value Vth or higher. However, since the current returns to the negative electrode of the battery 2 after flowing through the resistor R3, the diode D2, and the resistor R1, the detection voltage is equal to the voltage dropped by the resistor R3, the diode D2, and the resistor R1 rather than the output voltage of the battery 2. Low.
- the microcomputer 62 sets the value of the flag to 1 and sets the second switch 61 at an appropriate timing when the opening detection circuit 66 detects the opening of the GND terminal 53. Keep off. Thereafter, in the power supply control process, the microcomputer 62 switches the first switches 60a and 60b on or off while maintaining the second switch 61, and controls power supply from the battery 2 to the first loads 3a and 3b.
- the filter unit 64 is connected to the input unit 82 of the microcomputer 62.
- the microcomputer 62 outputs the low level voltage, switches the second switch 61 to OFF, and stops the power supply from the battery 2 to the second load 4. Thereby, the microcomputer 62 more appropriately controls power feeding from the battery 2 to the second load 4.
- the voltage detection circuit 63 may output a high level voltage or a low level voltage to the input unit 82 of the microcomputer 62 instead of the filter unit 64. In this case, immediately after the voltage output from the voltage detection circuit 63 is switched from the high level voltage to the low level voltage, that is, immediately after the detection voltage becomes less than the threshold value Vth, the control unit 87 of the microcomputer 62 performs the off process. The switching unit 81 switches the second switch 61 to OFF.
- the opening detection circuit 66 is not limited to a circuit configured by the third switch 70 and the resistors R2 and R3, and may be any configuration that can detect the opening of the GND terminal 53.
- the power supply control device 5 may not include the voltage detection circuit 63 and the filter unit 64.
- the control unit 87 of the microcomputer 62 sets the value of the flag to 1 and instructs the switching unit 81 to switch off the second switch 61 in the restriction process.
- the first switches 60a and 60b and the second switch 61 are not limited to N-channel FETs, but may be P-channel FETs or bipolar transistors. Further, the number of first switches, that is, the number of first loads is not limited to 2, and may be 1 or 3 or more. Even in this case, the power supply control device 5 has the same effect as when the number of first switches is two.
- the capacitor C1 only needs to have a function of storing the power supplied by the battery 2 and a function of supplying power to the regulator 65 and the microcomputer 62 when the GND terminal 53 is opened. For this reason, a battery may be used instead of the capacitor C1. Furthermore, the 2nd load 4 is not limited to the load which has resistance, For example, the load which has an inductor may be sufficient.
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Abstract
給電制御装置(5)では、ダイオード(D2)及びレギュレータ(65)を介して、バッテリ(2)からマイコン(62)に給電される。マイコン(62)は、第1スイッチ(60a,60b)及び第2スイッチ(61)をオン又はオフに切替える。GND端子(53)が接地されている場合、マイコン(62)を介して流れた電流はGND端子(53)から出力される。第2スイッチ(61)がオフである状態でGND端子(53)が開放された場合、電流が、バッテリ(2)の正極から、ダイオード(D1)、レギュレータ(65)、マイコン(62)、抵抗(R3)、ダイオード(D2)及び第2負荷(4)の順に流れ、バッテリ(2)の負極に戻る。このとき、開放検出回路(66)は、GND端子(53)の開放を検出し、マイコン(62)は第2スイッチ(61)をオフに維持する。
Description
本発明は、バッテリから負荷への給電を制御する給電制御装置に関する。
車両には、バッテリから負荷への給電を制御する給電制御装置が搭載されている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1に記載の給電制御装置では、バッテリの正極と負荷の一端との間にスイッチが接続されており、バッテリの負極と負荷の他端とは接地されている。特許文献1に記載の給電制御装置は、スイッチをオン又はオフに切替えるスイッチ制御部を備える。スイッチ制御部は、スイッチをオン又はオフに切替えることによって、バッテリから負荷への給電を制御する。
バッテリの正極には、スイッチ制御部が更に接続されており、バッテリからスイッチ制御部に給電される。このとき、電流はバッテリの正極からスイッチ制御部を介して出力端子に流れる。出力端子は接地されており、出力端子から流れた電流は、接地されているバッテリの負極に戻る。
特許文献1に記載の給電制御装置は、アノードが出力端子に接続され、カソードが負荷の一端に接続されているダイオードを更に備える。このため、例えば、出力端子を接地させるために用いられていた電線が断線して出力端子が開放された場合において、スイッチがオフであるとき、電流がバッテリの正極からスイッチ制御部、ダイオード及び負荷の順に流れ、バッテリの負極に戻り、バッテリからスイッチ制御部への給電が継続される。
出力端子が開放された後、スイッチ制御部は、スイッチをオフに維持した状態で他の制御を行う。例えば、スイッチ制御部は、バッテリから他の負荷への給電経路に設けられたスイッチをオン又はオフに切替えることにより、他の負荷への給電を制御する。
しかしながら、特許文献1に記載の給電制御装置では、スイッチ制御部に出力端子が開放されたか否かを示す信号が入力されることがないので、スイッチ制御部は適切なタイミングでスイッチをオフに維持することができないという問題がある。出力端子が開放されているにも関わらず、スイッチ制御部がスイッチをオフからオンに切替えた場合、バッテリはスイッチ制御部に給電することができず、スイッチ制御部は動作を停止する。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、適切なタイミングでスイッチがオフに維持される給電制御装置を提供することにある。
本発明に係る給電制御装置は、バッテリの一端から第1負荷及び第2負荷夫々の一端への複数の給電経路夫々に設けられた第1スイッチ及び第2スイッチをオン又はオフに切替え、前記バッテリから給電されるスイッチ制御部と、前記バッテリから該スイッチ制御部を介して流れた電流が出力される出力端子とを備える給電制御装置において、アノードが前記出力端子に接続され、カソードが前記第2負荷の一端に接続されているダイオードと、前記出力端子の開放を検出する開放検出回路とを備え、前記スイッチ制御部は該開放検出回路が前記開放を検出した場合に前記第2スイッチをオフに維持することを特徴とする。
本発明にあっては、第2スイッチがオフである状態で出力端子が開放された場合、電流が、バッテリの一端から、スイッチ制御部、ダイオード及び第2負荷の順に流れてバッテリの他端に戻り、スイッチ制御部に電力が供給される。スイッチ制御部は、開放検出回路が出力端子の開放を検出した適切なタイミングで第2スイッチをオフに維持する。その後、スイッチ制御部は、第2スイッチをオフに維持した状態で第1スイッチをオン又はオフに切替え、バッテリから第1負荷への給電を制御する。
本発明に係る給電制御装置は、前記バッテリの一端、及び、前記出力端子間の電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記スイッチ制御部は、該電圧検出回路が検出した電圧が閾値未満である場合に前記第2スイッチをオフに切替え、前記開放検出回路は、該第2スイッチがオフである場合に動作することを特徴とする。
本発明にあっては、第2スイッチがオンである状態で出力端子が開放された場合、バッテリからスイッチ制御部への給電が停止するため、出力端子の電位が上昇し、バッテリの一端と出力端子との間の電圧が低下する。スイッチ制御部は、バッテリの一端と出力端子との間の電圧が閾値未満である場合、第2スイッチをオフに切替える。出力端子が開放されていた場合において、スイッチ制御部が第2スイッチをオフに切替えたとき、電流がバッテリの一端からスイッチ制御部、ダイオード及び第2負荷の順に流れてバッテリの他端に戻る。これにより、バッテリからマイコンへの給電が再開される。このとき、第2スイッチがオフに切替えられているので、開放検出回路は出力端子の開放を検出し、スイッチ制御部は第2スイッチをオフに維持する。
本発明に係る給電制御装置は、前記開放検出回路は、一端に所定電圧が印加されている抵抗と、該抵抗の他端、及び、前記ダイオードのアノード間に接続され、前記ダイオード介して電流が流れた場合にオフからオンに切替わる第3スイッチとを有し、前記抵抗の他端から電圧が前記スイッチ制御部に出力されることを特徴とする。
本発明にあっては、出力端子が開放されていないか、又は、第2スイッチがオンであるため、ダイオードを介して電流が流れていない場合、第3スイッチはオフであり、所定電圧が抵抗の他端からスイッチ制御部に出力される。第2スイッチがオフである状態で出力端子が開放されている場合、ダイオードを介して電流が流れ、第3スイッチがオンとなり、所定電圧よりも低い電圧が抵抗の他端からスイッチ制御部に出力される。スイッチ制御部は、この電圧が入力された場合、第2スイッチをオフに維持する。
本発明に係る給電制御装置は、前記スイッチ制御部は、前記電圧検出回路が検出した電圧が閾値未満である状態が所定時間以上続いた場合に前記第2スイッチをオフに切替えることを特徴とする。
本発明にあっては、閾値未満である電圧を所定時間以上検出し続けた場合、即ち、出力端子が開放されている確率が高い場合に第2スイッチをオフに切替え、第2負荷への給電を停止する。これにより、スイッチ制御部は、バッテリ2から第2負荷への給電をより適切に制御する。
本発明に係る給電制御装置は、前記バッテリから供給された電力を蓄える蓄電器を備え、該蓄電器は、前記第2スイッチがオンである状態で前記出力端子が開放された場合に前記スイッチ制御部に給電することを特徴とする。
本発明にあっては、第2スイッチがオンである状態で出力端子が開放された場合、バッテリからスイッチ制御部への給電が停止し、蓄電器からスイッチ制御部への給電が開始される。このため、第2スイッチがオンである状態で出力端子が開放された場合であっても、スイッチ制御部は第1スイッチ及び第2スイッチを継続してオン又はオフに切替えることが可能である。
本発明によれば、適切なタイミングで第2スイッチがオフに維持される。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図1は、本実施の形態における電源システム1の要部構成を示すブロック図である。電源システム1は、好適に車両に搭載され、バッテリ2、第1負荷3a,3b、第2負荷4及び給電制御装置5を備える。
第1負荷3a,3b夫々は、運転者が車両を運転するために必要とされる重要な電気機器である。第2負荷4は、運転者が車両を運転するために必ずしも必要とされない電気機器、例えばデフォッガであり、抵抗R1を有する。抵抗R1は例えばデフォッガを構成する電熱線の抵抗である。
図1は、本実施の形態における電源システム1の要部構成を示すブロック図である。電源システム1は、好適に車両に搭載され、バッテリ2、第1負荷3a,3b、第2負荷4及び給電制御装置5を備える。
第1負荷3a,3b夫々は、運転者が車両を運転するために必要とされる重要な電気機器である。第2負荷4は、運転者が車両を運転するために必ずしも必要とされない電気機器、例えばデフォッガであり、抵抗R1を有する。抵抗R1は例えばデフォッガを構成する電熱線の抵抗である。
給電制御装置5は、バッテリ端子50、第1負荷端子51a,51b、第2負荷端子52、GND端子53及び信号端子54,55を有する。バッテリ端子50には、バッテリ2の正極が接続されている。第1負荷端子51a,51b夫々には第1負荷3a,3bの一端が接続されている。第2負荷端子52には、第2負荷4の抵抗R1の一端が接続されている。バッテリ2の負極と、第1負荷3a,3b夫々の他端と、第2負荷4の抵抗R1の他端と、GND端子53とは接地されている。信号端子54,55夫々には信号線L1,L2が接続されている。
バッテリ2は、給電制御装置5を介して、第1負荷3a,3b及び第2負荷4に給電すると共に、給電制御装置5にも給電する。バッテリ2が給電している間、バッテリ2の正極からバッテリ端子50に電流が入力され、第1負荷端子51a,51b、第2負荷端子52及びGND端子53の少なくとも1つから電流が出力される。
給電制御装置5の信号端子54には、第1負荷3a,3b及び第2負荷4の中で作動すべき作動負荷と動作を停止すべき停止負荷とが示された負荷信号が信号線L1を介して入力される。給電制御装置5は、信号端子54に入力された負荷信号が示す内容に基づいて、バッテリ2から第1負荷3a,3b及び第2負荷4への給電を制御する。また、給電制御装置5は、報知を行うための報知信号を、信号端子55から信号線L2を介して出力する。
給電制御装置5は、更に、第1スイッチ60a,60b、第2スイッチ61、マイクロコンピュータ(以下、マイコンという)62、電圧検出回路63、フィルタ部64、レギュレータ65、開放検出回路66、キャパシタC1及びダイオードD1,D2を有する。開放検出回路66は、第3スイッチ70及び抵抗R2,R3を有する。第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々はNチャネル型のFET(Field Effect Transistor)である。第3スイッチ70はNPN型のバイポーラトランジスタである。
バッテリ端子50は、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々のドレインに接続されている。第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々のソースは、第1負荷端子51a,51b及び第2負荷端子52に接続されている。第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々のゲートはマイコン62に各別に接続されている。
バッテリ端子50は、更に、電圧検出回路63と、ダイオードD1のアノードとに接続されている。電圧検出回路63は、更に、GND端子53と、フィルタ部64とに各別に接続されている。フィルタ部64は更にマイコン62に接続されている。ダイオードD1のカソードは、レギュレータ65と、キャパシタC1の一端とに接続されている。レギュレータ65は、更に、GND端子53とマイコン62とに接続されている。マイコン62と、キャパシタC1の他端とはGND端子53に接続されている。
開放検出回路66において、抵抗R2の一端には所定電圧Vccが印加されている。所定電圧Vccは、一定であり、GND端子53の電位を基準とした電圧である。抵抗R2の他端は、マイコン62と第3スイッチ70のコレクタとに接続されている。第3スイッチ70のベースは、GND端子53と、抵抗R3の一端とに接続されている。第3スイッチ70のエミッタは、抵抗R3の他端と、ダイオードD2のアノードとに接続されている。ダイオードD2のカソードは第2負荷端子52に接続されている。マイコン62は、更に、信号端子54,55に各別に接続されている。
以上のように、ダイオードD2のアノードは、開放検出回路66の抵抗R3を介してGND端子53に接続され、ダイオードD2のカソードは、第2負荷端子52を介して、第2負荷4の抵抗R1の一端に接続されている。また、第3スイッチ70は、抵抗R2の他端、及び、ダイオードD2のアノード間に接続されている。
マイコン62は、GND端子53の電位を基準として、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々のゲートの電圧を調整する。第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々について、マイコン62がゲートの電圧を一定電圧以上に調整した場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることが可能となる。このとき、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々はオンである。
また、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々について、マイコン62がゲートの電圧を一定電圧未満に調整した場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることはない。このとき、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々はオフである。
マイコン62は、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々のゲートの電圧を調整することによって、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61を各別にオン又はオフに切替える。マイコン62はスイッチ制御部として機能する。
マイコン62は、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々のゲートの電圧を調整することによって、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61を各別にオン又はオフに切替える。マイコン62はスイッチ制御部として機能する。
マイコン62が第1スイッチ60aをオンに切替えた場合、バッテリ2から第1負荷3aに給電され、第1負荷3aは作動する。マイコン62が第1スイッチ60aをオフに切替えた場合、バッテリ2から第1負荷3aへの給電が停止され、第1負荷3aは動作を停止する。マイコン62は、第1スイッチ60b及び第2スイッチ61夫々をオン又はオフに切替えることによって、第1負荷3aと同様に、第1負荷3b及び第2負荷4の給電を制御する。第1負荷3b及び第2負荷4夫々は、第1負荷3aと同様に、給電された場合に作動し、給電が停止された場合に動作を停止する。
マイコン62が第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61をオンに切替えた場合、バッテリ2から第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々を介して第1負荷3a,3b及び第2負荷4に給電される。このように、給電制御装置5では、バッテリ2の正極から第1負荷3a,3b及び第2負荷4夫々の一端への3つの給電経路夫々に第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61が設けられている。
電圧検出回路63は、バッテリ2の正極に接続されているバッテリ端子50とGND端子53との間の電圧を検出する。電圧検出回路63は、検出した検出電圧が、予め設定されている閾値以上である場合にハイレベル電圧をフィルタ部64に出力し、検出電圧が閾値未満である場合にローレベル電圧をフィルタ部64に出力する。
フィルタ部64は、電圧検出回路63から入力されている電圧がハイレベル電圧であるか、又は、電圧検出回路63からローレベル電圧が入力されている時間が所定時間未満である場合、ハイレベル電圧をマイコン62に出力する。フィルタ部64は、電圧検出回路63からローレベル電圧が入力されている時間が所定時間以上である場合、ローレベル電圧をマイコン62に出力する。
フィルタ部64は、例えば、予め設定されている設定期間が経過する都度、電圧検出回路63から入力されている電圧がローレベル電圧であるか否かを判定する。この構成では、フィルタ部64は、所定回数、連続して、電圧検出回路63から入力されている電圧がローレベル電圧であると判定した場合、ローレベル電圧をマイコン62に出力する。所定回数は2回以上である。フィルタ部64は、電圧検出回路63から入力されている電圧がハイレベル電圧であると判定した場合、又は、電圧検出回路63から入力されている電圧がローレベル電圧であると連続して判定した回数が所定回数未満である場合、ハイレベル電圧をマイコンに出力する。
レギュレータ65には、バッテリ2又はキャパシタC1から給電される。更に、レギュレータ65は、バッテリ2又はキャパシタC1から入力された電圧から所定電圧を生成し、生成した所定電圧をマイコン62に出力する。これにより、マイコン62に給電される。レギュレータ65がマイコン62に出力する所定電圧は、一定であり、GND端子53の電位を基準とした電圧である。
なお、抵抗R2の一端に印加されている所定電圧Vccは、レギュレータ65によって生成されてもよい。
なお、抵抗R2の一端に印加されている所定電圧Vccは、レギュレータ65によって生成されてもよい。
GND端子53が開放されていない場合、即ち、GND端子53が接地されている場合、電流は、バッテリ2の正極から、バッテリ端子50、ダイオードD1、レギュレータ65、マイコン62及びGND端子53の順に流れ、GND端子53から出力される。GND端子53から出力された電流はバッテリ2の負極に戻る。このように電流が流れることによって、バッテリ2からマイコン62に給電される。GND端子53は出力端子として機能する。
GND端子53が接地されている場合、電流は、更に、バッテリ2の正極から、バッテリ端子50、ダイオードD1、キャパシタC1及びGND端子53の順に流れ、バッテリ2の負極に戻る。これにより、キャパシタC1は、バッテリ2から供給された電力を蓄える。キャパシタC1は蓄電器として機能する。
例えば、GND端子53を接地させるために用いられる電線の断線によってGND端子53が開放されており、かつ、第2スイッチ61がオフである場合においても、GND端子53が接地している場合と同様に、電流がバッテリ2の正極からマイコン62及びキャパシタC1に流れる。従って、GND端子53が開放されており、かつ、第2スイッチ61がオフである場合においても、レギュレータ65を介して、バッテリ2からマイコン62に給電され、キャパシタC1は、バッテリ2から供給された電力を蓄える。
GND端子53が開放されており、かつ、第2スイッチ61がオフである場合において、マイコン62、及び、キャパシタC1の他端夫々から出力された電流は、開放検出回路66の抵抗R3、ダイオードD2、第2負荷端子52、及び、第2負荷4の抵抗R1の順に流れる。
第2負荷4は、バッテリ2から第2負荷4に所定電力以上の電力が供給された場合に作動する。GND端子53が開放されており、かつ、第2スイッチ61がオフである場合、バッテリ2から第2負荷4に供給される電力は所定電力未満であり、第2負荷4が作動することはない。
第2負荷4は、バッテリ2から第2負荷4に所定電力以上の電力が供給された場合に作動する。GND端子53が開放されており、かつ、第2スイッチ61がオフである場合、バッテリ2から第2負荷4に供給される電力は所定電力未満であり、第2負荷4が作動することはない。
GND端子53が開放されており、かつ、第2スイッチ61がオンである場合、バッテリ2からマイコン62への給電経路と、バッテリ2からキャパシタC1への給電経路とが存在せず、バッテリ2からマイコン62及びキャパシタC1への給電は停止する。このとき、キャパシタC1は、放電し、レギュレータ65に給電する。レギュレータ65は、前述したように、キャパシタC1から入力された電圧から所定電圧を生成し、生成した所定電圧をマイコン62に出力する。
このように、キャパシタC1は、第2スイッチ61がオンである状態でGND端子53が開放された場合、レギュレータ65を介してマイコン62に給電する。キャパシタC1がマイコン62に給電している間、電流は、キャパシタC1の一端からレギュレータ65及びマイコン62の順に流れ、キャパシタC1の他端に戻る。
開放検出回路66の第3スイッチ70について、エミッタの電位を基準としたベースの電圧が一定電圧以上である場合、コレクタ及びエミッタ間に電流が流れることが可能である。このとき、第3スイッチ70はオンである。また、第3スイッチ70について、エミッタの電位を基準としたベースの電圧が一定電圧未満である場合、コレクタ及びエミッタ間に電流が流れることはない。このとき、第3スイッチ70はオフである。ここで、一定電圧は、正の電圧である。
GND端子53が接地されている場合、又は、第2スイッチ61がオンである場合、開放検出回路66の抵抗R3及びダイオードD2に電流が流れることはない。従って、第3スイッチ70のエミッタ及びベース間の電圧は略ゼロVであり、第3スイッチ70はオフである。第3スイッチ70がオフである場合、所定電圧Vccが抵抗R2の他端からマイコン62に出力される。
第2スイッチ61がオフである状態でGND端子53が開放されている場合、前述したように、マイコン62、及び、キャパシタC1の他端夫々から出力した電流が開放検出回路66の抵抗R3とダイオードD2とを流れる。このとき、抵抗R3で電圧降下が生じ、第3スイッチ70において、エミッタの電位を基準としたベースの電圧は一定電圧以上となる。これにより、第3スイッチ70はオフからオンに切替わる。第3スイッチ70がオンである場合、電流が抵抗R2、第3スイッチ70及びダイオードD2の順に流れ、所定電圧Vccよりも低い電圧が抵抗R2の他端からマイコン62に出力される。
マイコン62には、第3スイッチ70がオンである場合に抵抗R2の他端からマイコン62に入力される電圧を超えており、かつ、所定電圧Vcc以下である基準電圧を示す情報が記憶されている。抵抗R2の他端から入力される電圧が基準電圧以上であることはGND端子53が接地していることを示し、抵抗R2の他端から入力される電圧が基準電圧未満であることはGND端子53が開放されていることを示す。基準電圧は、一定であり、予め設定されている電圧である。
以上のように、開放検出回路66は、第2スイッチ61がオフである場合に動作する。開放検出回路66は、第2スイッチ61がオフである状態でGND端子53が開放された場合に、GND端子53の開放を検出し、基準電圧未満である電圧をマイコン62に出力する。開放検出回路66は、第2スイッチ61がオンである場合、動作することはなく、GND端子53が開放されているか否かに無関係に所定電圧Vccをマイコン62に出力する。また、開放検出回路66は、第2スイッチ61がオフである状態でGND端子53が接地されている場合も、所定電圧Vccをマイコン62に出力する。
マイコン62は、信号端子54から入力される負荷信号が示す内容と、フィルタ部64及び開放検出回路66夫々から入力される電圧とに基づいて、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61をオン又はオフに切替え、第1負荷3a,3b及び第2負荷4への給電を制御する。
図2はマイコン62の要部構成を示すブロック図である。マイコン62は、切替え部80a,80b,81、入力部82,83,84、出力部85、記憶部86及び制御部87を有する。これらは、バス88に接続されており、レギュレータ65から供給された電力を用いて作動する。切替え部80a,80b,81夫々は、更に、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61のゲートに接続されている。入力部82は、更に、フィルタ部64に接続されている。入力部84及び出力部85夫々は、更に、信号端子54,55に接続されている。
切替え部80a,80b,81夫々は、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61のゲートの電圧を調整することによって、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61をオン又はオフに切替える。切替え部80a,80b,81夫々は、制御部87の指示に従って、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61をオン又はオフに切替える。
入力部82には、フィルタ部64からハイレベル電圧又はローレベル電圧が入力されている。入力部82は、フィルタ部64から入力されている電圧を制御部87に通知する。
入力部83には、開放検出回路66の抵抗R2の他端から電圧が入力されている。入力部83は、開放検出回路66から入力されている電圧を制御部87に通知する。
入力部83には、開放検出回路66の抵抗R2の他端から電圧が入力されている。入力部83は、開放検出回路66から入力されている電圧を制御部87に通知する。
入力部84には、信号端子54から負荷信号が入力される。入力部84は、信号端子54から入力された負荷信号の内容を制御部87に通知する。
出力部85は、制御部87の指示に従って、GND端子53の開放を示す報知信号を、信号端子55を介して、外部に出力する。
出力部85は、制御部87の指示に従って、GND端子53の開放を示す報知信号を、信号端子55を介して、外部に出力する。
記憶部86は不揮発性メモリである。記憶部86には、前述した基準電圧を示す情報と、制御プログラムとが記憶されている。
制御部87は、図示しないCPU(Central Processing Unit)を有し、記憶部86に記憶されている制御プログラムを実行することによって、第1負荷3a,3b及び第2負荷4への給電を制御する給電制御処理、第2スイッチ61をオフに切替えるオフ処理、及び、給電可能な負荷を制限する制限処理を実行する。
制御部87は、図示しないCPU(Central Processing Unit)を有し、記憶部86に記憶されている制御プログラムを実行することによって、第1負荷3a,3b及び第2負荷4への給電を制御する給電制御処理、第2スイッチ61をオフに切替えるオフ処理、及び、給電可能な負荷を制限する制限処理を実行する。
記憶部86にはフラグが記憶されている。フラグの値がゼロであることは、給電可能な負荷が第1負荷3a,3b及び第2負荷4であることを意味する。フラグの値が1であることは、給電可能な負荷が第1負荷3a,3bであり、第2負荷4への給電が禁止されていることを意味する。記憶部86に記憶されているフラグの値は制御部87によって設定される。
図3は、制御部87が実行する給電制御処理の手順を示すフローチャートである。制御部87は、信号端子54を介して、負荷信号が入力部84に入力された場合に給電制御処理を実行する。まず、制御部87は、記憶部86に記憶されているフラグの値がゼロであるか否かを判定する(ステップS1)。制御部87は、フラグの値がゼロであると判定した場合(S1:YES)、入力部84に入力された負荷信号の内容に基づいて、切替え部80a,80b,81夫々に第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61をオン又はオフに切替えさせる(ステップS2)。
第1負荷3a,3b及び第2負荷4夫々は第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61に対応する。ステップS2では、制御部87は、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61の中で、負荷信号が示す作動負荷に対応するスイッチをオンに切替えさせる。更に、制御部87は、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61の中で、負荷信号が示す停止負荷に対応するスイッチをオフに切替えさせる。
例えば、負荷信号が作動負荷として第1負荷3a及び第2負荷4を示し、停止負荷として第1負荷3bを示す場合、制御部87は、切替え部80a,80b,81に指示して、第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々をオン、オフ及びオンに切替えさせる。これにより、バッテリ2から第1負荷3a及び第2負荷4に給電されて第1負荷3a及び第2負荷4が作動し、バッテリ2から第1負荷3bへの給電が停止されて第1負荷3bは動作を停止する。
制御部87は、フラグの値がゼロではない、即ち、1であると判定した場合(S1:NO)、入力部84に入力された負荷信号の内容に基づいて、切替え部80a,80b夫々に第1スイッチ60a,60bをオン又はオフに切替えさせる(ステップS3)。ステップS3において、入力部84に入力された負荷信号が、作動負荷として、たとえ第2負荷4を示している場合であっても、制御部87は、切替え部81に第2スイッチ61をオンに切替えさせることはない。
制限処理において、制御部87は、第2スイッチ61がオフである状態でフラグの値を1に設定する。このため、フラグの値が1である場合、第2スイッチ61はオフに維持されている。
制御部87は、ステップS2,S3のいずれか一方を実行した後、給電制御処理を終了する。
制御部87は、ステップS2,S3のいずれか一方を実行した後、給電制御処理を終了する。
制御部87は、フィルタ部64から入力部82にローレベル電圧が入力された場合、即ち、電圧検出回路63が検出した電圧が閾値未満である状態が所定時間以上続いた場合、オフ処理を実行する。オフ処理では、制御部87は、切替え部81に指示して第2スイッチ61をオフに切替えさせる。制御部87は、第2スイッチ61をオフに切替えた後、オフ処理を終了する。制御部87がオフ処理を実行することにより、開放検出回路66は動作することが可能となる。
図4は、制御部87が実行する制限処理の手順を示すフローチャートである。制御部87は、開放検出回路66がGND端子53の開放を検出した場合、即ち、開放検出回路66から入力部83に入力されている電圧が基準電圧未満である場合に制限処理を実行する。開放検出回路66が動作していることは、第2スイッチ61がオフであることを意味するので、制限処理は第2スイッチ61がオフである状態で実行される。
制限処理では、制御部87は、記憶部86に記憶されているフラグの値を1に設定する(ステップS11)。これにより、給電制御処理で第2スイッチ61がオンに切替わることはなく、第2スイッチ61はオフに維持される。制御部87は、ステップS11を実行した後、出力部85に指示して、報知信号を出力させる(ステップS12)。報知信号は図示しない報知装置に入力される。報知装置は、報知信号が入力された場合、メッセージの表示、又は、ランプの点灯等を行い、GND端子53の開放を報知する。制御部87は、ステップS12を実行した後、制限処理を終了する。
図5は、給電制御装置5の動作の一例を示すタイミングチャートである。図5には、第2スイッチ61のオンオフ状態の推移と、電圧検出回路63が検出している検出電圧の推移と、フィルタ部64がマイコン62に出力している電圧の推移と、開放検出回路66がマイコン62に出力している電圧の推移とが示されている。各推移の横軸には、時間が示されている。図5では、ハイレベル電圧を「H」で示し、ローレベル電圧を「L」で示している。また、図5において、Vth及びVr夫々は、前述した閾値及び基準電圧である。
GND端子53が接地されている場合、検出電圧、即ち、バッテリ端子50及びGND端子53間の電圧は、バッテリ2の出力電圧に略一致しており、閾値Vth以上である。このため、GND端子53が接地されている場合、電圧検出回路63はフィルタ部64にハイレベル電圧を出力し、フィルタ部64はマイコン62の入力部82にハイレベル電圧を出力する。
前述したように、GND端子53が接地されている場合、又は、第2スイッチ61がオンである場合、開放検出回路66はマイコン62の入力部83に所定電圧Vccを出力する。前述したように、所定電圧Vccは基準電圧Vr以上である。
第2スイッチ61がオンである状態でGND端子53が開放された場合、前述したように、バッテリ2からマイコン62及びキャパシタC1への給電が停止され、キャパシタC1は、レギュレータ65及びマイコン62に給電すべく、放電する。キャパシタC1からレギュレータ65及びマイコン62への給電により、レギュレータ65及びマイコン62は継続的に作動する。従って、第2スイッチ61がオンである状態でGND端子53が開放された場合であっても、マイコン62は第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61を継続してオン又はオフに切替えることができる。
キャパシタC1の放電に伴って、GND端子53の電位が上昇し、キャパシタC1の両端間の電圧が低下する。これにより、バッテリ端子50及びGND端子53間の電圧、即ち、電圧検出回路63の検出電圧も低下する。前述したように、GND端子53が開放されている場合であっても、第2スイッチ61がオンであるとき、開放検出回路66は所定電圧Vccをマイコン62の入力部83に出力している。
検出電圧が閾値Vth未満となった場合、電圧検出回路63はフィルタ部64に出力している電圧をハイレベル電圧からローレベル電圧に切替える。そして、電圧検出回路63がフィルタ部64にローレベル電圧を出力している状態が所定時間続いた場合、フィルタ部64はマイコン62の入力部82に出力している電圧をハイレベル電圧からローレベル電圧に切替える。このとき、制御部87はオフ処理を実行し、オフ処理で制御部87は切替え部81に第2スイッチ61をオフに切替えさせる。
第2スイッチ61がオフに切替わった場合、GND端子53が開放されているので、前述したように、バッテリ2からマイコン62及びキャパシタC1への給電が再開される。このとき、マイコン62及びキャパシタC1から出力した電流は、抵抗R3、ダイオードD2、第2負荷端子52及び第2負荷4の抵抗R1の順に流れる。抵抗R3における電圧降下により、第3スイッチ70はオンとなり、開放検出回路66は、マイコン62の入力部83に出力している電圧を、所定電圧Vccから、基準電圧Vr未満である電圧に切替える。
以上のように、開放検出回路66がGND端子53の開放を検出してマイコン62の入力部83に、基準電圧Vr未満の電圧が入力された場合、制御部87は制限処理を実行する。制限処理では、フラグの値が1に設定され、出力部85から報知信号が出力される。フラグの値が1に設定されるので、この設定が行われた後において給電制御処理で第2スイッチ61がオンに切替えられることはなく、第2スイッチ61はオフに維持される。また、出力部85が報知信号を出力することによって、GND端子53の開放が報知される。
前述したように、バッテリ2からマイコン62及びキャパシタC1への給電を再開された場合、電圧検出回路63の検出電圧は閾値Vth以上の電圧に戻る。ただし、電流が抵抗R3、ダイオードD2及び抵抗R1を流れた後にバッテリ2の負極に戻るため、検出電圧は、バッテリ2の出力電圧よりも、抵抗R3、ダイオードD2及び抵抗R1で降下した電圧分だけ低い。
検出電圧が閾値Vth以上の電圧に戻った場合、電圧検出回路63がフィルタ部64に出力している電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に戻るので、フィルタ部64がマイコン62の入力部82に出力している電圧もローレベル電圧からハイレベル電圧に戻る。
なお、GND端子53が接地している状態でオフ処理が実行された場合、例えば、バッテリ2の出力電圧が低下したためにオフ処理が実行された場合、開放検出回路66はGND端子53の開放を検出することはなく、制限処理が実行されることはない。このため、オフ処理が実行された後であっても、給電制御処理において、第2スイッチ61は、切替え部81によってオンに切替えられる。
図6は、給電制御装置5の動作の他例を示すタイミングチャートである。図6には、第2スイッチ61のオンオフ状態の推移と、電圧検出回路63が検出している検出電圧の推移と、開放検出回路66がマイコン62に出力している電圧の推移とが示されている。各推移の横軸には、時間が示されている。
GND端子53が接地されている場合、前述したように、電圧検出回路63の検出電圧は閾値Vth以上であり、開放検出回路66はマイコン62の入力部83に所定電圧Vccを出力している。
第2スイッチ61がオフである状態でGND端子53が開放された場合、バッテリ2からマイコン62及びキャパシタC1への給電経路が変更され、電流が、開放検出回路66の抵抗R3、ダイオードD2、第2負荷端子52、及び、第2負荷4の抵抗R1の順に流れる。抵抗R3における電圧降下により、第3スイッチ70はオフからオンに切替わり、開放検出回路66がマイコン62の入力部83に出力している電圧が、所定電圧Vccから基準電圧Vr未満である電圧に切替わる。
以上のように、開放検出回路66がGND端子53の開放を検出してマイコン62の入力部83に、基準電圧Vr未満の電圧が入力された場合、制御部87は制限処理を実行する。制限処理では、フラグの値が1に設定され、出力部85から報知信号が出力される。フラグの値が1に設定されるので、この設定が行われた後において給電制御処理で第2スイッチ61がオフに切替えられることはなく、第2スイッチ61はオフに維持される。また、出力部85が報知信号を出力することによって、GND端子53の開放が報知される。
バッテリ2からマイコン62及びキャパシタC1への給電経路が変更された後においても、電圧検出回路63の検出電圧は閾値Vth以上に維持される。ただし、電流が抵抗R3、ダイオードD2及び抵抗R1を流れた後にバッテリ2の負極に戻るため、検出電圧は、バッテリ2の出力電圧よりも、抵抗R3、ダイオードD2及び抵抗R1で降下した電圧分だけ低い。
以上のように構成された給電制御装置5においては、マイコン62は、開放検出回路66がGND端子53の開放を検出した適切なタイミングで、フラグの値を1に設定し、第2スイッチ61をオフに維持する。その後、マイコン62は、給電制御処理において、第2スイッチ61を維持した状態で第1スイッチ60a,60bをオン又はオフに切替え、バッテリ2から第1負荷3a,3bへの給電を制御する。
また、閾値Vth未満である電圧を、電圧検出回路63が所定時間以上検出し続けた場合、即ち、GND端子53が開放されている確率が高い場合、フィルタ部64がマイコン62の入力部82にローレベル電圧を出力し、マイコン62は第2スイッチ61をオフに切替え、バッテリ2から第2負荷4への給電を停止する。これにより、マイコン62は、バッテリ2から第2負荷4への給電をより適切に制御する。
また、電圧検出回路63は、ハイレベル電圧又はローレベル電圧をフィルタ部64ではなく、マイコン62の入力部82に出力してもよい。この場合、電圧検出回路63が出力している電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わった直後、即ち、検出電圧が閾値Vth未満になった直後に、マイコン62の制御部87はオフ処理を実行し、切替え部81は第2スイッチ61をオフに切替える。
開放検出回路66は、第3スイッチ70及び抵抗R2,R3によって構成される回路に限定されず、GND端子53の開放を検出することが可能な構成であればよい。開放検出回路66が第2スイッチ61のオンオフ状態に無関係に動作するように構成されている場合、給電制御装置5は、電圧検出回路63及びフィルタ部64を有していなくてもよい。この場合、マイコン62の制御部87は、制限処理において、フラグの値を1に設定すると共に、切替え部81に指示して第2スイッチ61をオフに切替える。
第1スイッチ60a,60b及び第2スイッチ61夫々は、Nチャネル型のFETに限定されず、Pチャネル型のFET、又は、バイポーラトランジスタ等であってもよい。また、第1スイッチの数、即ち、第1負荷の数は、2に限定されず、1又は3以上であってもよい。この場合であっても、給電制御装置5は、第1スイッチの数が2である場合と同様の効果を奏する。
また、キャパシタC1は、バッテリ2が供給した電力を蓄える機能と、GND端子53が開放された場合にレギュレータ65及びマイコン62に給電する機能とを有しておればよい。このため、キャパシタC1の代わりに電池を用いてもよい。更に、第2負荷4は、抵抗を有する負荷に限定されず、例えば、インダクタを有する負荷であってもよい。
開示された本実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
2 バッテリ
3a,3b 第1負荷
4 第2負荷
53 GND端子(出力端子)
60a,60b 第1スイッチ
61 第2スイッチ
62 マイコン(スイッチ制御部)
63 電圧検出回路
66 開放検出回路
70 第3スイッチ
C1 キャパシタ(蓄電器)
D2 ダイオード
R2 抵抗
3a,3b 第1負荷
4 第2負荷
53 GND端子(出力端子)
60a,60b 第1スイッチ
61 第2スイッチ
62 マイコン(スイッチ制御部)
63 電圧検出回路
66 開放検出回路
70 第3スイッチ
C1 キャパシタ(蓄電器)
D2 ダイオード
R2 抵抗
Claims (5)
- バッテリの一端から第1負荷及び第2負荷夫々の一端への複数の給電経路夫々に設けられた第1スイッチ及び第2スイッチをオン又はオフに切替え、前記バッテリから給電されるスイッチ制御部と、前記バッテリから該スイッチ制御部を介して流れた電流が出力される出力端子とを備える給電制御装置において、
アノードが前記出力端子に接続され、カソードが前記第2負荷の一端に接続されているダイオードと、
前記出力端子の開放を検出する開放検出回路と
を備え、
前記スイッチ制御部は該開放検出回路が前記開放を検出した場合に前記第2スイッチをオフに維持すること
を特徴とする給電制御装置。 - 前記バッテリの一端、及び、前記出力端子間の電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記スイッチ制御部は、該電圧検出回路が検出した電圧が閾値未満である場合に前記第2スイッチをオフに切替え、
前記開放検出回路は、該第2スイッチがオフである場合に動作すること
を特徴とする請求項1に記載の給電制御装置。 - 前記開放検出回路は、
一端に所定電圧が印加されている抵抗と、
該抵抗の他端、及び、前記ダイオードのアノード間に接続され、前記ダイオード介して電流が流れた場合にオフからオンに切替わる第3スイッチと
を有し、
前記抵抗の他端から電圧が前記スイッチ制御部に出力されること
を特徴とする請求項2に記載の給電制御装置。 - 前記スイッチ制御部は、前記電圧検出回路が検出した電圧が閾値未満である状態が所定時間以上続いた場合に前記第2スイッチをオフに切替えること
を特徴とする請求項2又は請求項3に記載の給電制御装置。 - 前記バッテリから供給された電力を蓄える蓄電器を備え、
該蓄電器は、前記第2スイッチがオンである状態で前記出力端子が開放された場合に前記スイッチ制御部に給電すること
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の給電制御装置。
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