JP7662446B2 - 車載電力供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載電力供給装置に関する。

車両においては、車体上の様々な箇所に様々な電装装置が分散した状態で配置されている。例えば、ステアリングコラム、グローブボックス、センタークラスター、センターコンソールなどの各々の箇所に、車両の走行に関係する電装装置、オーディオに関係する電装装置、車体の機能に関係する電装装置などが配置されている。このような電装装置の各々は、通常は様々なスイッチ、様々なセンサ、様々な負荷、制御用のリレーなどを搭載している。

このような様々な電装装置に対して車両側の主電源（車載バッテリーやオルタネータ）から電力を供給する必要がある。また、各電装装置が有するスイッチやセンサの信号を他の電装装置、あるいは車両に搭載されている様々な電子制御装置（ＥＣＵ）に対して伝送する必要もある。したがって、従来より、車両側の電源と様々な電装装置および様々な電子制御装置の間をワイヤハーネスを介して接続している。このようなワイヤハーネスは、一般的には、多数本の電線を束ねることにより構成される。

一方、近年は車両の自動運転や運転支援技術の進歩と共に、車両に搭載されるセンサや電動負荷、ＥＣＵ等の数は増加の一途を辿っている。また、自動運転の車両では、車載バッテリやオルタネータが失陥しても最低限の機能を維持する必要がある。そのため、車両には、バッテリが複数台搭載され電源を冗長化されている。

例えば、特許文献１はメインバッテリとサブバッテリとを用いて電源を冗長化する際に、双方向ＤＣＤＣコンバータを用いて負荷への電力供給の信頼性を向上させるための技術を開示している。

また特許文献２は、車両の電源分配システムにおいて複数の電源ＢＯＸがそれぞれＤＣＤＣコンバータを内蔵し、スイッチングデバイスを介して分配された電源電力を各負荷に供給することを開示している。

特開２０１８－１９６２５２号公報 特開２０１６－４３８８２号公報

特許文献１や特許文献２に開示された技術を利用することで、車両の電源に何らかの不具合、例えばワイヤハーネスの断線やバッテリ外れなどが発生した場合でも、例えばブレーキ装置のように重要な負荷に対して電源電力を常時供給することが可能になる。

しかしながら、重要な負荷に対して電源電力を常時供給するためには、特許文献２に示されたようなＤＣＤＣコンバータやスイッチングデバイスは、常時オン状態に維持しなければならない。そのため、ＤＣＤＣコンバータやスイッチングデバイスが数ｍＡ～数十ｍＡ程度の電源電流を常時消費することになり、車両全体の暗電流が増えることが懸念される。

すなわち、車両が動作していない待機状態であっても暗電流の電源電力消費により車載バッテリに蓄積されている電力が減るので、例えば長時間に亘る駐車中などにバッテリ上がりが発生することが考えられる。また、一般的にサブバッテリは蓄積している電力量が少ないので、バッテリ上がりが発生しやすい。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の電源に不具合が発生した場合でも重要な負荷に対する電源電力供給を維持すると共に、冗長機能等により消費される暗電流を削減することが可能な車載電力供給装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る車載電力供給装置は、下記（１）～（５）を特徴としている。
（１） 車両上で電源電力供給を常時必要とする所定の重要負荷に対して、１つ以上の車載電源から電源電力を供給する車載電力供給装置であって、
前記重要負荷は、イグニッションのオン/オフとは無関係に常に前記車載電源から電力供給が可能な第１の電源端子と、イグニッションがオンの場合に前記車載電源から電力供給が可能な第２の電源端子と、を有し、
前記車載電源の出力電力を半導体スイッチを経由するメイン経路で前記重要負荷の前記第１の電源端子に供給するメイン電力供給部と、
前記車載電源の出力電力を少なくとも前記半導体スイッチを迂回するバイパス経路で前記重要負荷の前記第１の電源端子に供給するバイパス電力供給部と、
前記半導体スイッチを制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、イグニッションのオン/オフとは無関係に、待機状態では前記半導体スイッチをオフに制御し、所定の起動条件を満たすとウエイクアップモードに移行し、前記半導体スイッチをオンに制御する、
車載電力供給装置。

（２） 車両上で電源電力供給を常時必要とする所定の重要負荷に対して、１つ以上の車載電源
から電源電力を供給する車載電力供給装置であって、
前記車載電源の出力電力を半導体スイッチを経由するメイン経路で前記重要負荷の入力
側に供給するメイン電力供給部と、
前記車載電源の出力電力を少なくとも前記半導体スイッチを迂回するバイパス経路で前
記重要負荷の入力側に供給するバイパス電力供給部と、
前記半導体スイッチを制御する制御部と、
を含み、前記制御部は所定の待機状態では前記半導体スイッチをオフに制御し、所定の
起動条件を満たすとウエイクアップに移行し、前記半導体スイッチをオンに制御し、
前記バイパス電力供給部は、前記バイパス経路に流れる電流の大きさを検知する電流検出部を有し、
前記制御部は、少なくとも前記電流検出部が所定以上の電流を検知した場合にウエイクアップに移行し、前記半導体スイッチをオンに制御する、
車載電力供給装置。

（３） 前記制御部は、前記重要負荷との間で通信が可能な通信インタフェースを含み、
前記制御部は、少なくとも前記通信インタフェースが前記重要負荷の起動を検知した場合にウエイクアップに移行し、前記半導体スイッチをオンに制御する、
上記（１）又は（２）に記載の車載電力供給装置。

（４） 前記制御部は、ウエイクアップの状態で、所定の命令を受信した場合、又は通信のオフ状態を検出した場合に前記待機状態に移行する、
上記（１）～（３）のいずれかに記載の車載電力供給装置。

（５） 前記車載電源として第１の車載電源と第２の車載電源とを含み、
前記第１の車載電源が出力する第１の出力電圧は、前記第２の車載電源が出力する第２の出力電圧よりも高く、
前記第１の出力電圧を前記第２の出力電圧に近い電圧に降圧する電圧変換部を備え、
前記第１の車載電源の出力側に前記電圧変換部が接続され、
前記電圧変換部の出力側に前記半導体スイッチが接続され、
前記制御部は、前記待機状態に移行した場合に前記電圧変換部の動作を停止する、
上記（１）～（４）のいずれかに記載の車載電力供給装置。

上記（１）の構成の車載電力供給装置によれば、バイパス電力供給部は半導体スイッチを迂回するバイパス経路を利用するので、半導体スイッチがオフの状態であっても重要負荷の入力側に電源電力を常時供給できる。また、待機状態で半導体スイッチがオフになるので、半導体スイッチが消費する暗電流を削減できる。また、重要負荷が起動するときには、制御部が起動条件に従ってウエイクアップに移行するので、メイン経路を経由して電源電力を重要負荷に供給できる。また、例えばバイパス経路の入力側がサブバッテリと接続されている場合には、メイン経路の通電をオンに切り替えることでサブバッテリの電力消費を抑制できるので、サブバッテリの小型化が可能になる。

上記（２）の構成の車載電力供給装置によれば、重要負荷側で消費される電流だけでそれが起動したことを検知することが可能である。したがって、重要負荷が通信機能を有しない場合や一時的に通信機能が利用できない場合でも、重要負荷が起動するときに制御部がすばやくウエイクアップに移行できる。

上記（３）の構成の車載電力供給装置によれば、重要負荷側が通信機能を有している場合に、制御部が前記重要負荷側の通信に基づいてその起動を検知することができる。したがって、重要負荷側が大きな電源電力の消費を開始する前に、メイン経路の通電をオンに切り替えることができる。

上記（４）の構成の車載電力供給装置によれば、重要負荷の動作が終了した場合に、メイン経路の通電をオフに切り替えと待機状態に移行するので、暗電流を削減できる。

上記（５）の構成の車載電力供給装置によれば、車載電源が複数備わっているので、電源の冗長機能を実現できる。また、第１の出力電圧を上げることで第１の車載電源の出力側のワイヤハーネス等の配電経路上で発生する電力ロスを減らすことが容易になる。また、待機状態では電圧変換部の動作を停止するので、第１の車載電源の出力側に流れる暗電流を低減できる。

本発明の車載電力供給装置によれば、車両の電源に不具合が発生した場合でも重要な負荷に対する電源電力供給を維持できる。また、冗長機能等の影響で消費される暗電流を削減できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る電力供給装置の構成例－１を示すブロック図である。 図２は、図１に示したゾーンＥＣＵの状態遷移のための制御例を示すフローチャートである。 図３は、本発明の実施形態に係る電力供給装置の構成例－２を示すブロック図である。 図４は、本発明の実施形態に係る電力供給装置の構成例－３を示すブロック図である。 図５は、図４に示したゾーンＥＣＵの状態遷移のための制御例を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施形態に係る電力供給装置の構成例－４を示すブロック図である。 図７は、本発明の実施形態に係る電力供給装置の構成例－５を示すブロック図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電力供給装置１００の構成例－１を示すブロック図である。

図１に示した電力供給装置１００は、車両に搭載され負荷として接続される様々な車載機器に対して車載電源の電源電力を供給するために利用される。図１に示した例では、電力供給装置１００は、車載電源としてメインバッテリ（ＢＡＴ）２１、オルタネータ（ＡＬＴ）２２、及びサブバッテリ２３を備えている。この例では、メインバッテリ２１及びオルタネータ２２は、電圧が４８［Ｖ］の直流電源電力を出力する。また、サブバッテリ２３は、電圧が１２［Ｖ］の直流電源電力を出力する。

なお、例えば電気自動車のように数百［Ｖ］程度の高電圧を出力する高圧電源装置を搭載している場合には、オルタネータ２２の代わりにＤＣ／ＤＣコンバータが搭載される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータは、数百［Ｖ］の高電圧を４８［Ｖ］の電圧に変換して出力する。

図１の例では、電力供給装置１００は、車載電源としてメインバッテリ２１及びサブバッテリ２３の２系統が備えているので、電源機能に冗長性を持たせることができる。例えば、メインバッテリ２１側でバッテリ外れや電線の断線などの失陥が発生した場合に、重要な負荷に対してはメインバッテリ２１の代わりにサブバッテリ２３側から電源電力が供給される。これにより、車両上で重要な機能が喪失するのを防止できる。

なお、サブバッテリ２３は、車両の電源失陥時に重要な負荷に対してのみ短期間の電源電力供給を可能とするバックアップ電源の機能が割り当てられている。したがって、サブバッテリ２３は、メインバッテリ２１と比べて小型・軽量であり、蓄積可能な電力量は比較的小さい。

また、図１に示した例では電力供給装置１００の主要な機能は、ゾーンＥＣＵ１０に搭載されている。ゾーンＥＣＵ１０は、車両上の特定のゾーンにおける負荷への電源電力供給を管理するための機能を有している。なお、ゾーンについては車両上の特定の空間を表す領域に対して割り当てられる場合もあるし、特定の機能グループに対して割り当てられる場合もある。

ゾーンＥＣＵ１０の電源入力端子１０ａは、ヒューズ２４、２５、及び電源ライン２７を介してメインバッテリ２１の出力と接続されている。ゾーンＥＣＵ１０の電源入力端子１０ｂは、ヒューズ２６及び電源ライン２８を介してサブバッテリ２３の出力と接続されている。また、ゾーンＥＣＵ１０の通信端子１０ｃは、車両上に設けられた通信バス２９の電線と接続されている。

また、ゾーンＥＣＵ１０の出力端子１０ｄは、４８［Ｖ］の電源電力を必要とする負荷３１と接続されている。ゾーンＥＣＵ１０の出力端子１０ｅは、１２［Ｖ］の電源電力を必要とする負荷３２と接続されている。また、ゾーンＥＣＵ１０の出力端子１０ｆ及び出力端子１０ｇは、それぞれ電源ライン５１、５２を介して重要負荷３３の電源端子３３ａ及び３３ｂと接続されている。

重要負荷３３としては、例えば車両のブレーキ系統の制御を行う特別なＥＣＵのように、車両上で電源電力の供給を常時可能にすることが重要な機器が割り当てられる。そのため、重要負荷３３は、イグニッションのオンオフとは無関係に常時オン（ＯＮ）であることが要求される「＋Ｂ」の電源端子３３ａと、イグニッションがオンのときだけ電源電力供給を必要とする電源端子３３ｂとを有している。電源端子３３ａ、３３ｂが必要とする電源の電圧はいずれも１２［Ｖ］である。また、重要負荷３３の通信端子３３ｃは通信バス２９と接続されている。

ゾーンＥＣＵ１０は、４つの出力端子１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、及び１０ｇのそれぞれに対する電源電力供給のオンオフを切り替え可能にするために、４つの半導体スイッチＩＰＤ１、ＩＰＤ２、ＩＰＤ３、及びＩＰＤ４を内蔵している。これらの半導体スイッチＩＰＤ１～ＩＰＤ４は、保護機能を持つ高機能な半導体スイッチ（IPD：Intelligent Power Device）である。

また、ゾーンＥＣＵ１０は、４つの半導体スイッチＩＰＤ１～ＩＰＤ４のオンオフを個別に制御するために、制御部（Controller）１２を備えている。図１においては一部分だけを示してあるが、実際には制御部１２の４つの出力がそれぞれ半導体スイッチＩＰＤ１～ＩＰＤ４の制御入力端子と接続されている。

また、電源入力端子１０ａに供給される４８［Ｖ］の電源電力を１２［Ｖ］の電源電力に降圧するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１がゾーンＥＣＵ１０に内蔵されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、入力側が電源ライン４１を介して電源入力端子１０ａと接続され、出力側が電源ライン４２を介して各半導体スイッチＩＰＤ２、ＩＰＤ３の入力と接続されている。

また、ゾーンＥＣＵ１０は、省電力機能の動作モード切替を可能にするためにマイクロコンピュータ（μＣ）１３を備えている。マイクロコンピュータ１３に内蔵された通信インタフェースは、通信端子１０ｃと接続されている。また、マイクロコンピュータ１３の複数の出力はＤＣ／ＤＣコンバータ１１及び制御部１２の制御入力端子とそれぞれ接続されている。

省電力機能の動作モードについては、電源電力をほとんど消費しない待機状態を意味するスリープモードと通常モードとがある。後述するように、マイクロコンピュータ１３は、スリープモードと通常モードとの切替を自動的に行うことができる。

図１に示すように、半導体スイッチＩＰＤ１は、入力側が電源ライン４１を介して電源入力端子１０ａと接続され、出力側が出力端子１０ｄと接続されている。半導体スイッチＩＰＤ２は、入力側が電源ライン４２と接続され、出力側が出力端子１０ｅと接続されている。半導体スイッチＩＰＤ３は、入力側が電源ライン４２と接続され、出力側が出力端子１０ｆと接続されている。半導体スイッチＩＰＤ４は、入力側が電源ライン４３を介して電源入力端子１０ｂと接続され、出力側が出力端子１０ｇと接続されている。

また、ゾーンＥＣＵ１０は、バイパス回路１４を備えている。このバイパス回路１４は、半導体スイッチＩＰＤ３がオフのときであっても、重要負荷３３に対しては必要最小限の電源電力を供給可能にするための機能を有している。すなわち、重要負荷３３の電源端子３３ａに対しては常時電力供給を可能にする必要があるが、バイパス回路１４が形成するバイパス経路を利用して重要負荷３３に電源電力を供給できるので、半導体スイッチＩＰＤ３をオフにすることが可能になる。半導体スイッチＩＰＤ３をオフにすることで、ゾーンＥＣＵ１０が消費する暗電流を減らすことが可能になる。

なお、半導体スイッチＩＰＤ３は、オンの状態で数［ｍＡ］～数十［ｍＡ］程度の電流をそれ自身の内部で消費してしまうので、常時オンの場合は暗電流が増大する原因になる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１についても、動作しているときには数［ｍＡ］～数十［ｍＡ］程度の電流をそれ自身の内部で消費してしまうので、常時オンの場合は暗電流が増大する原因になる。

図１に示したバイパス回路１４は、抵抗器１４ａとダイオードＤ１とによって構成される直列回路を形成している。また、バイパス回路１４の入力側は、電源ライン４３を介して電源入力端子１０ｂと接続され、バイパス回路１４の出力側は、電源ライン４４を介して出力端子１０ｆと接続されている。

抵抗器１４ａは、バイパス回路１４のバイパス経路を経由して重要負荷３３側に流れる電流を制限するための機能を有している。具体的には、重要負荷３３が最低限の通信機能を実行するのに必要な必要最低限の電源電流の通過を許容するように、抵抗器１４ａの抵抗値を定めてある。例えば、このバイパス経路を介して負荷側に所定以上の電流が流れると抵抗器１４ａの電圧降下が増大するので、それ以上の電力供給が抑制される。したがって、サブバッテリ２３に蓄積されている電力の消耗を抑制できる。

ダイオードＤ１は、必要なときにバイパス経路で電流を流すと共に、電流の逆流を防止する機能を有している。すなわち、半導体スイッチＩＰＤ３がオフになると、電源ライン４３からダイオードＤ１を通り、出力端子１０ｆから重要負荷３３に向かう方向に電源電流が流れる。また、半導体スイッチＩＰＤ３がオンになったときには、電源ライン４３側からバイパス経路に向かう方向の電流がゼロになり、逆流する方向の電流もダイオードＤ１により阻止される。

このような電力供給装置１００において、車両のイグニッションがオンのときには、半導体スイッチＩＰＤ１～ＩＰＤ４をそれぞれ必要に応じてオンにすることができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は常時動作状態になる。したがって、電力供給装置１００は、電圧が４８［Ｖ］の電源電力を、電源入力端子１０ａから電源ライン４１、半導体スイッチＩＰＤ１を介して出力端子１０ｄに供給できる。また、電圧が１２［Ｖ］の電源電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力から電源ライン４２、半導体スイッチＩＰＤ２を介して出力端子１０ｅに供給できる。また、電圧が１２［Ｖ］の電源電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力から電源ライン４２、半導体スイッチＩＰＤ３を介して出力端子１０ｆに供給できる。また、電圧が１２［Ｖ］の電源電力を、電源入力端子１０ｂ、電源ライン４３、半導体スイッチＩＰＤ４を介して出力端子１０ｇに供給できる。

一方、車両のイグニッションがオフのときには、特別な指示がない限り半導体スイッチＩＰＤ１、ＩＰＤ２、及びＩＰＤ４がオフになるので、各出力端子１０ｄ、１０ｅ、及び１０ｇに対する電源電力供給は停止する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１のオンオフ及び半導体スイッチＩＰＤ３のオンオフは、省電力機能の動作モードに応じて自動的に切り替わる。すなわち、マイクロコンピュータ１３の制御によりゾーンＥＣＵ１０がスリープ状態になると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の動作が停止して半導体スイッチＩＰＤ３がオフになるので、ゾーンＥＣＵ１０の内部で消費される暗電流が削減される。

また、このスリープ状態であっても、図１に示したバイパス回路１４のバイパス経路が存在するので、重要負荷３３の電源端子３３ａに対する最小限の電源電力供給を維持できる。

また、車両のイグニッションがオフのときであっても、マイクロコンピュータ１３がスリープ状態からウエイクアップすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の動作がオンになり、半導体スイッチＩＰＤ３もオンになる。これにより、電源電流の制限なしの状態で重要負荷３３を動作させることが可能になる。また、重要負荷３３の動作が終了すると、再びマイクロコンピュータ１３がスリープ状態に遷移するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の動作がオフになり、半導体スイッチＩＰＤ３もオフになる。したがって、車両のイグニッションがオフのときにＤＣ／ＤＣコンバータ１１及び半導体スイッチＩＰＤ３が消費する電流に相当する暗電流を削減できる。

図２は、図１に示したゾーンＥＣＵ１０の状態遷移のための制御例を示すフローチャートである。例えば、車両のイグニッションがオフの場合のようにゾーンＥＣＵ１０のマイクロコンピュータ１３がスリープ状態になっているときに、図２の制御が実施される。図２に示した制御の内容について以下に説明する。

マイクロコンピュータ１３は、それ自身がスリープ状態であっても、例えば定期的に実行する処理により内蔵された通信インタフェースの状態を監視している（Ｓ１１）。また、ゾーンＥＣＵ１０がスリープ状態であっても、ゾーンＥＣＵ１０のバイパス回路１４を経由して重要負荷３３に供給される電源電力により、重要負荷３３は通信機能を常時使用できる。したがって、重要負荷３３が動作を開始しようとする場合には、重要負荷３３側の通信回路により出力された信号が通信バス２９に現れる。

マイクロコンピュータ１３は、通信バス（ＢＵＳ）２９の状態がビジーか否かをＳ１１で識別することにより、重要負荷３３が動作を開始しようとしているか否かを自動的に検知する。そして、通信バス２９の状態がビジーの場合はＳ１１からＳ１２の処理に進む。

マイクロコンピュータ１３は、Ｓ１２でそれ自身の動作をスリープ状態からウエイクアップして通常の動作状態に遷移すると共に、ゾーンＥＣＵ１０全体もウエイクアップするように制御する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を起動し、半導体スイッチＩＰＤ３をオンに切り替える。これにより、重要負荷３３は、電源電流の制限を受けることなく通常の動作ができる状態になる。

また、マイクロコンピュータ１３は、次のＳ１３で通常の動作モードにおける制御を実施する。例えば、マイクロコンピュータ１３に内蔵された通信インタフェース及び通信バス２９を利用してゾーンＥＣＵ１０、重要負荷３３等の間で通信を実施する。また、マイクロコンピュータ１３は、各半導体スイッチＩＰＤ１、ＩＰＤ２、及びＩＰＤ４を必要に応じてそれぞれ個別にオンオフ制御する。

マイクロコンピュータ１３は、内蔵された通信インタフェースを利用して通信バス２９の状態を監視し、重要負荷３３、もしくは他の上位ＥＣＵからのスリープ移行命令を受信するまでＳ１３、Ｓ１４の処理を繰り返す。そして、マイクロコンピュータ１３がスリープ移行命令を受信し、且つ通信バス２９がオフになった（バスが開放された）ことをＳ１４で検知すると次のＳ１５に進む。

マイクロコンピュータ１３は、Ｓ１５でゾーンＥＣＵ１０をスリープ状態に移行すると共にマイクロコンピュータ１３自身もスリープ状態に遷移する。すなわち、半導体スイッチＩＰＤ１～ＩＰＤ４の全てをオフにすると共にＤＣ／ＤＣコンバータ１１の動作をオフにする。これにより、ゾーンＥＣＵ１０が消費する暗電流はごく僅かになるが、バイパス回路１４を経由して重要負荷３３の電源端子３３ａに必要最小限の電源電力を供給することは可能である。

図３は、本発明の実施形態に係る電力供給装置１００Ａの構成例－２を示すブロック図である。図３に示した電力供給装置１００Ａは図１の電力供給装置１００の変形例である。また、図３において図１の電力供給装置１００と共通の構成要素は同一の符号を付けて示してある。これらの共通の構成要素については以下の説明を省略する。

図３に示した電力供給装置１００Ａにおいては、ゾーンＥＣＵ１０Ａに電源電力を供給するメインバッテリ２１Ａの出力電圧が１２［Ｖ］になっている。したがって、オルタネータ２２が電源ライン２７に出力する電圧も１２［Ｖ］である。

また、ゾーンＥＣＵ１０Ａの電源入力端子１０ａに１２［Ｖ］の電圧が供給されるので、図１中のＤＣ／ＤＣコンバータ１１に相当する要素はゾーンＥＣＵ１０Ａには備えられていない。また、ゾーンＥＣＵ１０Ａの出力端子１０ｄに接続されている負荷３１Ａは、１２［Ｖ］の電圧で動作する仕様に変更されている。

また、ゾーンＥＣＵ１０Ａ内に設けたバイパス回路１４Ａは、入力側が電源ライン４１に接続され、出力側が電源ライン４４に接続されている。なお、ゾーンＥＣＵ１０と同じようにバイパス回路１４Ａの入力側を電源ライン４３に接続してもよい。

したがって、図３に示した電力供給装置１００Ａは、図１の電力供給装置１００とほぼ同じように動作することができる。但し、図１の電力供給装置１００と比べてメインバッテリ２１Ａの出力する電圧が低いので、電源ライン２７、４１等に流れる電流が増大し電力ロスが増大することが想定される。したがって、図３に示した電力供給装置１００Ａでは、例えば、電源ライン２７、４１等に相当するワイヤハーネスの電線や端子等の部品がより太く大型にされる。

図４は、本発明の実施形態に係る電力供給装置１００Ｂの構成例－３を示すブロック図である。図４に示した電力供給装置１００Ｂは図１の電力供給装置１００の変形例である。また、図４において図１の電力供給装置１００と共通の構成要素は同一の符号を付けて示してある。これらの共通の構成要素については以下の説明を省略する。

図４に示したゾーンＥＣＵ１０Ｂは、バイパス回路１４Ｂを備えている。また、このバイパス回路１４Ｂは直列に接続された抵抗器Ｒｓ及びダイオードＤ１を有している。この抵抗器Ｒｓは、バイパス回路１４Ｂのバイパス経路を通過する電流の大きさを検出するための機能を有している。

また、ゾーンＥＣＵ１０Ｂは、抵抗器Ｒｓの両端にそれぞれ接続された電流検出回路１５を備えている。電流検出回路１５は、抵抗器Ｒｓの端子間の電位差を増幅する増幅器などで構成される。電流検出回路１５の出力する信号は、制御部１２Ａ及びマイクロコンピュータ１３Ａにそれぞれ入力される。

制御部１２Ａは、マイクロコンピュータ１３Ａの出力する制御信号に従って各半導体スイッチＩＰＤ１～ＩＰＤ４を個別にオンオフ制御することができる。また、制御部１２Ａは、抵抗器Ｒｓを流れる電流が所定の閾値以上になったときに、電流検出回路１５が出力する信号に従って半導体スイッチＩＰＤ３をオンに切り替えることができる。

マイクロコンピュータ１３Ａは、電流検出回路１５が出力する信号のレベル及び通信バス２９の状態を監視し、その監視結果を反映するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１１及び制御部１２Ａを制御することができる。

なお、図４に示した重要負荷３３については、図１の構成と同様に通信端子３３ｃを通信バス２９に接続しておいてもよいが、重要負荷３３が通信機能を有しない場合でも図４のゾーンＥＣＵ１０Ｂに重要負荷３３を接続することができる。

図５は、図４に示したゾーンＥＣＵ１０Ｂの状態遷移のための制御例を示すフローチャートである。例えば、車両のイグニッションがオフの場合のようにゾーンＥＣＵ１０Ｂのマイクロコンピュータ１３Ａがスリープ状態になっているときに、図５の制御が実施される。図５に示した制御の内容について以下に説明する。

マイクロコンピュータ１３Ａは、それ自身がスリープ状態であっても、例えば定期的に実行する処理により、電流検出回路１５の出力信号のレベルや、内蔵された通信インタフェースの状態を監視している（Ｓ１１Ａ，Ｓ１１Ｂ）。

また、ゾーンＥＣＵ１０Ｂがスリープ状態であっても、ゾーンＥＣＵ１０Ｂのバイパス回路１４Ｂを経由して重要負荷３３に供給される電源電力により、重要負荷３３は通信機能を常時使用できる。したがって、重要負荷３３が動作を開始しようとする場合には、重要負荷３３側の通信回路により出力される信号が通信バス２９に現れる。

また、重要負荷３３が通信などの動作を開始するときには、バイパス回路１４Ｂの抵抗器Ｒｓに流れる電流が増大する。また、抵抗器Ｒｓに流れる電流の大きさを示す信号が検出回路１５を介してマイクロコンピュータ１３Ａに入力される。

したがって、マイクロコンピュータ１３Ａは、Ｓ１１Ａで電流検出回路１５が出力する信号のレベルを監視することで、重要負荷３３が動作を開始しようとしているか否かを自動的に検知する。

また、マイクロコンピュータ１３Ａは、通信バス（ＢＵＳ）２９の状態がビジーか否かをＳ１１Ｂで識別することにより、重要負荷３３が動作を開始しようとしているか否かを自動的に検知する。そして、抵抗器Ｒｓを流れる一定以上の電流を検出した場合はＳ１１ＡからＳ１２の処理に進み、通信バス２９の状態がビジーの場合はＳ１１ＢからＳ１２の処理に進む。

図５中のＳ１２以降の処理については、既に説明した図２中の各処理Ｓ１２～Ｓ１５と同様である。したがって、マイクロコンピュータ１３Ａ及びゾーンＥＣＵ１０Ｂはスリープ状態から自動的にウエイクアップして通常の動作状態に遷移することもできるし、通常の動作状態から再びスリープ状態に遷移することもできる。

図６は、本発明の実施形態に係る電力供給装置１００Ｃの構成例－４を示すブロック図である。図６に示した電力供給装置１００Ｃは図４の電力供給装置１００Ｂの変形例である。また、図６において図４の電力供給装置１００Ｂと共通の構成要素は同一の符号を付けて示してある。これらの共通の構成要素については以下の説明を省略する。

図６に示した電力供給装置１００Ｃにおいては、ゾーンＥＣＵ１０Ｃに電源電力を供給するメインバッテリ２１Ａの出力電圧が１２［Ｖ］になっている。したがって、オルタネータ２２が電源ライン２７に出力する電圧も１２［Ｖ］である。

また、ゾーンＥＣＵ１０Ｃの電源入力端子１０ａに１２［Ｖ］の電圧が供給されるので、図４中のＤＣ／ＤＣコンバータ１１に相当する要素はゾーンＥＣＵ１０Ｃには備えられていない。また、ゾーンＥＣＵ１０Ｃの出力端子１０ｄに接続されている負荷３１Ａは、１２［Ｖ］の電圧で動作する仕様に変更されている。

また、ゾーンＥＣＵ１０Ｃ内に設けたバイパス回路１４Ｃは、入力側が電源ライン４１に接続され、出力側が電源ライン４４に接続されている。なお、ゾーンＥＣＵ１０Ｂと同じようにバイパス回路１４Ｃの入力側を電源ライン４３に接続してもよい。

したがって、図６に示した電力供給装置１００Ｃは、図４の電力供給装置１００Ｂとほぼ同じように動作することができる。但し、図４の電力供給装置１００Ｂと比べてメインバッテリ２１Ａの出力する電圧が低いので、電源ライン２７、４１等に流れる電流が増大し電力ロスが増大することが想定される。したがって、図６に示した電力供給装置１００Ｃの場合は、例えば、電源ライン２７、４１等に相当するワイヤハーネスの電線や端子等の部品がより太く大型にされる。

図７は、本発明の実施形態に係る電力供給装置１００Ｄの構成例－５を示すブロック図である。図７に示した電力供給装置１００Ｄは図４の電力供給装置１００Ｂの変形例である。また、図７において図４の電力供給装置１００Ｂと共通の構成要素は同一の符号を付けて示してある。これらの共通の構成要素については以下の説明を省略する。

図７に示した電力供給装置１００Ｄは、互いに独立した複数のゾーンＥＣＵ１０Ｄ、１０Ｅを備えている。ゾーンＥＣＵ１０Ｄの構成は、前述のゾーンＥＣＵ１０Ｂとほぼ同じである。

図７に示すように、ゾーンＥＣＵ１０Ｅの内部にはＤＣ／ＤＣコンバータ１１Ａ、マイクロコンピュータ１３Ｂ、及び半導体スイッチＩＰＤ４が備えられている。

また、ゾーンＥＣＵ１０Ｅの電源入力端子１０ｉは、電源ライン２７Ａ、ヒューズ２５Ａ及び２４を介してメインバッテリ２１の出力と接続されている。また、ゾーンＥＣＵ１０Ｅの通信端子１０ｊは、通信バス２９と接続されている。また、ゾーンＥＣＵ１０Ｅの出力端子１０ｈは、電源ライン５２Ａを介して重要負荷３３の電源端子３３ｂと接続されている。

ゾーンＥＣＵ１０Ｅは、メインバッテリ２１から供給される４８［Ｖ］の電源電力を内部のＤＣ／ＤＣコンバータ１１Ａで１２［Ｖ］に降圧できるので、１２［Ｖ］の電源電力を出力端子１０ｈから重要負荷３３の電源端子３３ｂに供給できる。

図７に示した電力供給装置１００Ｄにおいても、ゾーンＥＣＵ１０Ｄがバイパス回路１４Ｂを内蔵しているので、半導体スイッチＩＰＤ３がオフの状態において、抵抗器Ｒｓを通過するバイパス経路を利用して、重要負荷３３の電源端子３３ａに電源電力を常時供給できる。また、スリープ状態ではゾーンＥＣＵ１０Ｄ内のＤＣ／ＤＣコンバータ１１Ａ及び半導体スイッチＩＰＤ３をそれぞれオフに制御できるので、ゾーンＥＣＵ１０Ｄ内で消費される暗電流を減らすことができる。

以上のように、電力供給装置１００、１００Ａ，１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄのいずれにおいても、電源電力の常時供給が必要な重要負荷３３に対して、バイパス回路１４、１４Ａ、１４Ｂ、又は１４Ｃのバイパス経路を利用して電源電力を供給できる。したがって、半導体スイッチＩＰＤ３の通電をオフに切り替えて半導体スイッチＩＰＤ３が消費する暗電流を減らすことができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の動作を止めることでＤＣ／ＤＣコンバータ１１が消費する暗電流を減らすことができる。

重要負荷３３は、必要なときに確実に動作させる必要があるが、実際に重要負荷３３の機能（例えばブレーキ）が必要になって重要負荷３３が電源電力を消費するのは通常は比較的短い時間だけに限られる。したがって、この重要負荷３３が動作していないときにゾーンＥＣＵ１０側に流れる暗電流を削減することは、メインバッテリ２１又はサブバッテリ２３の無駄な消耗に起因するバッテリ上がりや劣化等を防止するために非常に有意義である。

また、図２又は図５に示した制御を実施することで、ゾーンＥＣＵ１０のスリープ状態と通常の動作状態とを自動的に切り替えることが可能になる。したがって、暗電流の削減を効率よく実施できる。

また、電力供給装置１００等は車載電源としてメインバッテリ２１、サブバッテリ２３等の複数系統を備えているので、一方の電源系統に断線やバッテリ外れのような失陥が生じた場合には、他方の電源系統をバックアップとして利用できる。したがって、重要負荷３３の機能を常時維持できる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上述の実施形態ではゾーンＥＣＵ１０の内部にバイパス回路１４を搭載する場合を想定しているが、これ以外のＥＣＵに同様のバイパス回路１４を搭載してもよい。

ここで、上述した本発明の実施形態に係る車載電力供給装置の特徴をそれぞれ以下［１］～［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 車両上で電源電力供給を常時必要とする所定の重要負荷（３３）に対して、１つ以上の車載電源（メインバッテリ２１、サブバッテリ２３）から電源電力を供給する車載電力供給装置（電力供給装置１００）であって、
前記車載電源の出力電力を半導体スイッチ（ＩＰＤ３）を経由するメイン経路で前記重要負荷の入力側に供給するメイン電力供給部（電源ライン４４）と、
前記車載電源の出力電力を少なくとも前記半導体スイッチを迂回するバイパス経路で前記重要負荷の入力側に供給するバイパス電力供給部（バイパス回路１４）と、
前記半導体スイッチを制御する制御部（１２）と、
を含み、前記制御部は所定の待機状態では前記半導体スイッチをオフに制御し（Ｓ１５）、所定の起動条件を満たすとウエイクアップに移行し（Ｓ１１Ａ、Ｓ１１Ｂ、Ｓ１２）、前記半導体スイッチをオンに制御する、
車載電力供給装置。

［２］ 前記バイパス電力供給部は、前記バイパス経路に流れる電流の大きさを検知する電流検出部（抵抗器Ｒｓ、電流検出回路１５）を有し、
前記制御部は、少なくとも前記電流検出部が所定以上の電流を検知した場合にウエイクアップに移行し（Ｓ１１Ａ、Ｓ１２）、前記半導体スイッチをオンに制御する、
上記［１］に記載の車載電力供給装置。

［３］ 前記制御部は、前記重要負荷との間で通信が可能な通信インタフェースを含み、
前記制御部は、少なくとも前記通信インタフェースが前記重要負荷の起動を検知した場合にウエイクアップに移行し（Ｓ１１Ｂ、Ｓ１２）、前記半導体スイッチをオンに制御する、
上記［１］又は［２］に記載の車載電力供給装置。

［４］ 前記制御部は、ウエイクアップの状態で、所定の命令を受信した場合、又は通信のオフ状態を検出した場合に前記待機状態に移行する（Ｓ１４、Ｓ１５）、
上記［１］～［３］のいずれかに記載の車載電力供給装置。

［５］ 前記車載電源として第１の車載電源（メインバッテリ２１）と第２の車載電源（サブバッテリ２３）とを含み、
前記第１の車載電源が出力する第１の出力電圧（４８［Ｖ］）は、前記第２の車載電源が出力する第２の出力電圧（１２［Ｖ］）よりも高く、
前記第１の出力電圧を前記第２の出力電圧に近い電圧に降圧する電圧変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ１１）を備え、
前記第１の車載電源の出力側に前記電圧変換部が接続され、
前記電圧変換部の出力側に前記半導体スイッチが接続され、
前記制御部は、前記待機状態に移行した場合に前記電圧変換部の動作を停止する、
上記［１］～［４］のいずれかに記載の車載電力供給装置。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ ゾーンＥＣＵ
１０ａ，１０ｂ 電源入力端子
１０ｃ 通信端子
１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ 出力端子
１１，１１Ａ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２，１２Ａ 制御部
１３，１３Ａ．１３Ｂ マイクロコンピュータ
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ バイパス回路
１４ａ 抵抗器
１５ 電流検出回路
２１，２１Ａ メインバッテリ
２２ オルタネータ
２３ サブバッテリ
２４，２５，２６ ヒューズ
２７，２７Ａ，２８ 電源ライン
２９ 通信バス
３１，３１Ａ，３２ 負荷
３３ 重要負荷
３３ａ，３３ｂ 電源端子
３３ｃ 通信端子
４１，４２，４３，４４ 電源ライン
５１，５２ 電源ライン
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ 電力供給装置
Ｄ１ ダイオード
ＩＰＤ１，ＩＰＤ２，ＩＰＤ３，ＩＰＤ４ 半導体スイッチ
Ｒｓ 抵抗器

Claims (5)

1. 車両上で電源電力供給を常時必要とする所定の重要負荷に対して、１つ以上の車載電源から電源電力を供給する車載電力供給装置であって、
   前記重要負荷は、イグニッションのオン/オフとは無関係に常に前記車載電源から電力供給が可能な第１の電源端子と、イグニッションがオンの場合に前記車載電源から電力供給が可能な第２の電源端子と、を有し、
   前記車載電源の出力電力を半導体スイッチを経由するメイン経路で前記重要負荷の前記第１の電源端子に供給するメイン電力供給部と、
   前記車載電源の出力電力を少なくとも前記半導体スイッチを迂回するバイパス経路で前記重要負荷の前記第１の電源端子に供給するバイパス電力供給部と、
   前記半導体スイッチを制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、イグニッションのオン/オフとは無関係に、待機状態では前記半導体スイッチをオフに制御し、所定の起動条件を満たすとウエイクアップモードに移行し、前記半導体スイッチをオンに制御する、
   車載電力供給装置。
2. 車両上で電源電力供給を常時必要とする所定の重要負荷に対して、１つ以上の車載電源
   から電源電力を供給する車載電力供給装置であって、
   前記車載電源の出力電力を半導体スイッチを経由するメイン経路で前記重要負荷の入力
   側に供給するメイン電力供給部と、
   前記車載電源の出力電力を少なくとも前記半導体スイッチを迂回するバイパス経路で前
   記重要負荷の入力側に供給するバイパス電力供給部と、
   前記半導体スイッチを制御する制御部と、
   を含み、前記制御部は所定の待機状態では前記半導体スイッチをオフに制御し、所定の
   起動条件を満たすとウエイクアップに移行し、前記半導体スイッチをオンに制御し、
   前記バイパス電力供給部は、前記バイパス経路に流れる電流の大きさを検知する電流検出部を有し、
   前記制御部は、少なくとも前記電流検出部が所定以上の電流を検知した場合にウエイクアップに移行し、前記半導体スイッチをオンに制御する、
   車載電力供給装置。
3. 前記制御部は、前記重要負荷との間で通信が可能な通信インタフェースを含み、
   前記制御部は、少なくとも前記通信インタフェースが前記重要負荷の起動を検知した場合にウエイクアップに移行し、前記半導体スイッチをオンに制御する、
   請求項１又は請求項２に記載の車載電力供給装置。
4. 前記制御部は、ウエイクアップの状態で、所定の命令を受信した場合、又は通信のオフ状態を検出した場合に前記待機状態に移行する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の車載電力供給装置。
5. 前記車載電源として第１の車載電源と第２の車載電源とを含み、
   前記第１の車載電源が出力する第１の出力電圧は、前記第２の車載電源が出力する第２の出力電圧よりも高く、
   前記第１の出力電圧を前記第２の出力電圧に近い電圧に降圧する電圧変換部を備え、
   前記第１の車載電源の出力側に前記電圧変換部が接続され、
   前記電圧変換部の出力側に前記半導体スイッチが接続され、
   前記制御部は、前記待機状態に移行した場合に前記電圧変換部の動作を停止する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の車載電力供給装置。

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