JPH10304596A - 車両用ecu電源システム - Google Patents

車両用ecu電源システム

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JPH10304596A
JPH10304596A JP9106277A JP10627797A JPH10304596A JP H10304596 A JPH10304596 A JP H10304596A JP 9106277 A JP9106277 A JP 9106277A JP 10627797 A JP10627797 A JP 10627797A JP H10304596 A JPH10304596 A JP H10304596A
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ecu
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supply
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紀雄 三摩
Akira Takaoka
彰 高岡
Susumu Akiyama
進 秋山
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政治 河合
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のECUのネットワーク化に着目し、こ
のネットワークの通信機能を有効に活用して、主電源装
置の故障時には、この主電源装置に代えて副電源装置か
ら自動的に必要最小限のECUに給電するようにする。 【解決手段】 半導体スイッチ素子40は故障判定回路
60によるDC−DCコンバータ20の故障なしとの判
定時にバッテリ10からDC−DCコンバータ20への
給電を維持し、故障ありとの判定時にDC−DCコンバ
ータ20への給電を遮断する。半導体スイッチ素子50
は上記故障なしとの判定時にレギュレータ30からEC
U1乃至ECU4への定電圧の供給を遮断し、上記故障
ありとの判定時に当該レギュレータ30からの定電圧の
供給を許容する。主CPU80は上記故障ありとの判定
時には通信ユニット90、T1乃至T4を介し少なくと
も一つのECUにレギュレータ30からの定電圧の供給
を拒否するように指令する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載した複
数の電子制御装置(以下、ECUという)にバッテリか
らの給電に基づき電力を供給する電源システムに係り、
特に、通信ネットワーク化された複数のECUにバッテ
リからの給電に基づき電力を供給する車両のECU用電
源システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、車両に搭載の複数のECUに電力
を供給するにあたっては、バッテリ(通常12V)の出
力電力をDC−DCコンバータにより各ECU用定電圧
電源(通常5V)を作り、これら各定電圧電源から各E
CUに電力を供給するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、車両
に搭載されるECUの数が増大する傾向にあり、これら
ECU用定電圧電源のコストも増大している。さらに、
ECUの増大に伴いECUのネットワーク化が進行する
傾向にある。従って、ECU用の定電圧電源も各ECU
毎に個々に作るのではなく、各ECUに対し通信ライン
と一緒にバス形式で電力を供給するようになっている。
即ち、各ECU間の結線は、負荷用電源線(12V)
と、ECU用電源線(5V)と、アース(GND)と、
通信線で構成されるようになっている。
【0004】具体的には、DC−DCコンバータにより
5Vの定電圧電源を集中的に単一のものとして作り、こ
の定電圧電源の定電圧を通信線により各ECUに供給す
るようになっている。しかし、上述のように定電圧電源
が単一である場合、DC−DCコンバータに故障が生じ
ると、全ECUへの電力供給が不能となり各ECUの全
ての機能が停止してしまうという不具合が発生する。
【0005】そこで、本発明は、以上のようなことに対
処するため、車両用ECU用電源システムにおいて、複
数のECUのネットワーク化に着目し、このネットワー
クの通信機能を有効に活用して、主電源装置の故障時に
は、この主電源装置に代えて副電源装置から自動的に必
要最小限のECUに給電するようにすることを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、請求項1及び2に記載の発明によれば、主電源装置
がバッテリから給電されて定電圧を作り複数のECUに
供給し、また、バックアップ用副電源装置がバッテリか
ら給電されて上記定電圧を作り複数のECUに供給する
ようになっている。
【0007】そして、故障判定手段が主電源装置の故障
なしと判定したときには、供給切り換え手段が副電源装
置による定電圧の供給を遮断して主電源装置による定電
圧の供給を維持する。一方、故障判定手段が主電源装置
の故障ありと判定したときには、供給切り換え手段が主
電源装置による定電圧の供給を遮断して副電源装置によ
る定電圧の供給を許容するように切り換える。
【0008】また、指令手段は、故障判定手段による故
障ありとの判定時には車両の状態に応じネットワーク通
信系を介し複数のECUのうち少なくとも一つに副電源
装置からの定電圧の供給を拒否するように指令する。こ
れにより、複数のECUを通信制御するネットワーク通
信系を活用して、主電源装置の故障時には車両の状態に
応じ、乗員の安全を確保するに要する最小限のECUに
のみ副電源装置から定電圧を自動的に供給させることが
できる。
【0009】この場合、副電源装置からの定電圧の供給
先が最小限のECUに限定されているので、副電源装置
を単一としても、この副電源装置の小型化を確保し得
る。従って、車両用ECU電源システムの小型化、低コ
スト化及び簡素化が可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
に基づいて説明する。図1は、本発明に係る車両用EC
U電源システムSの一例を示している。ECU電源シス
テムSは、インパネ系ECU1、ドア系ECU2、ライ
ト系ECU3及び走行系ECU4と共に当該車両に搭載
されている。
【0011】インパネ系ECU1は当該車両のインスト
ルパネルの光源を制御する。ドア系ECU2は当該車両
のドアを制御する。ライト系ECU3は当該車両の前照
灯等を制御する。また、走行系ECU4は、当該車両の
燃料噴射制御装置やアンチロックブレーキ装置やオート
マチックトランスミッション等の走行系装置を制御す
る。
【0012】ここで、インパネ系ECU1、ドア系EC
U2、ライト系ECU3及び走行系ECU4の各制御
は、インパネ系ECU1、ドア系ECU2、ライト系E
CU3及び走行系ECU4の各通信ユニットT1、T
2、T3及びT4とECU電源システムとの通信のもと
に行われる。当該車両の搭載のバッテリ10は、イグニ
ッションスイッチIG及びインパネ系ECU1を介し、
ドア系ECU2、ライト系ECU3、走行系ECU4、
当該車両のスタータ回路、点火回路及びカーラジオ等の
電気的負荷に電力を供給する。
【0013】シフトジションスイッチSWは、上記オー
トマチックトランスミッションがパーキングレンジP、
リアレンジR、ニュートラルレンジN、ドライブレンジ
D、高速レンジ2或いは低速レンジLに切り換えられた
とき、当該切り換えレンジを検出する。ECU電源シス
テムSは、主電源装置としてのDC−DCコンバータ2
0及びバックアップ用補助電源としてのレギュレータ3
0を備えている。
【0014】DC−DCコンバータ20は、その入力端
子21にて、半導体スイッチ素子40を介しバッテリ1
0の正側端子+Bに接続されており、このDC−DCコ
ンバータ20は、半導体スイッチ素子40のオンのも
と、バッテリ10から正の直流電圧(12V)を受けて
定電圧(5V)を発生する。レギュレータ30は、その
入力端子31にて、バッテリ10の正側端子+Bに接続
されており、このレギュレータ30は、半導体スイッチ
素子50のオンのもと、バッテリ10から正の直流電圧
を受けて定電圧(5V)を発生する。
【0015】両半導体スイッチ素子40、50は、共
に、Pチャンネル型MOSFETにより構成されてお
り、これら各半導体スイッチ素子40、50は、それぞ
れ、後述する故障判定装置60により制御されてオンオ
フする。ここで、半導体スイッチ素子50はそのオンに
よりレギュレータ30からの定電圧を5V線70に供給
する。
【0016】ダイオード80aは、その順方向導通によ
り、DC−DCコンバータ20からの定電圧を5V線7
0に供給する。故障判定装置60は、分圧器60aを備
えており、この分圧器60aは、両直列抵抗61a、6
1bによりDC−DCコンバータ20の出力定電圧(5
V)を分圧し分圧電圧VDを発生する。なお、抵抗61
bは抵抗61aを介し接地されている。
【0017】ウインドウコンパレータ60bは、両コン
パレータ62a、62bを備えており、これら両コンパ
レータ62a、62bは、分圧器60aの分圧電圧VD
を両基準電圧発生器63a、63bの各基準電圧VH、
VLと比較する。そして、DC−DCコンバータ20の
出力定電圧(5V)に基づき分圧器60aから発生する
分圧電圧VDが両基準電圧VH、VLの間の値をとると
き、両コンパレータ62a、62bはNANDゲート6
4からローレベルにてゲート出力を発生させる。また、
分圧電圧VDが両基準電圧VH、VLの間の値をとらな
いとき、両コンパレータ62a、62bはNANDゲー
ト64からのゲート出力をハイレベルにする。なお、基
準電圧VHは基準電圧VL(例えば、4.5V)よりも
高く、例えば、5.5Vと設定されている。
【0018】遅延回路65は、コンデンサ65aと、抵
抗65bとの直列回路により構成されており、抵抗65
bはその一端にてバッテリ10の正側端子+Bに接続さ
れている。また、抵抗65bはその他端にてコンデンサ
65aを介し接地されている。そして、遅延回路65の
おいては、バッテリ10と抵抗65bとの直結時を起点
としてコンデンサ65aが抵抗65bを通しバッテリ1
0により充電されて遅延電圧を発生する。この遅延電圧
は、抵抗65bの抵抗値とコンデンサ65aの静電容量
から定まる時定数でもって上昇する。この時定数は、バ
ッテリ10からDC−DCコンバータ20への給電直後
DC−DCコンバータ20の出力定電圧が立ち上がる時
間よりも長く設定されている。
【0019】ANDゲート66は、コンデンサ65aの
遅延電圧及びNANDゲート64のゲート出力を受け
る。但し、このANDゲート66の閾値は、バッテリ1
0と抵抗65aとの直結後遅延回路65の時定数の経過
前におけるコンデンサ65aの遅延電圧よりも高く設定
されている。このため、バッテリ10と抵抗65aとの
直結後遅延回路65の時定数の経過前は、コンデンサ6
5aの遅延電圧は、ローレベルの電圧としてANDゲー
ト66に入力される。
【0020】従って、ANDゲート66のゲート出力
は、バッテリ10と抵抗65aとの直結後遅延回路65
の時定数の経過前では、ローレベルとなる。そして、当
該時定数の経過後、ANDゲート66のゲート出力がハ
イレベルに立ち上がる。このことは、半導体スイッチ素
子40は、ANDゲート66のゲート出力の立ち上がり
前にはオン状態にあり、当該ゲート出力の立ち上がりに
基づきオフすることを意味する。
【0021】インバータ67は、ANDゲート66のゲ
ート出力を抵抗67aを介し半導体スイッチ素子50の
ゲートに付与する。ここで、ANDゲート66のゲート
出力がローレベルにあれば、このゲート出力はインバー
タ67により反転されて半導体スイッチ素子50に付与
されてこの半導体スイッチ素子50をオフする。一方、
ANDゲート66のゲート出力がハイレベルにあれば、
このゲート出力はインバータ67により反転されて半導
体スイッチ素子50に付与されてこの半導体スイッチ素
子50をオンする。なお、抵抗67aは、抵抗67bを
介し接地されている。
【0022】主CPU80は、通信ユニット90と一体
となっており、この主CPU80は、ANDゲート66
のゲート出力に基づき通信ユニット90及び通信線91
を介し所定の情報を各通信ユニットT1乃至T4に送信
する。なお、主CPU80はその内蔵電源により作動す
るようになっている。ブザー100は、主CPU80に
より制御されて鳴動する。
【0023】このように構成した本実施形態において、
バッテリ10が、当該車両への搭載時に、正側端子+B
にて、イグニッションスイッチIGの切り換え接点、シ
フトポジションスイッチSWの切り換え接点並びにEC
U電源システムSの半導体スイッチ素子40のソース端
子、遅延回路65の抵抗65bに直結される。上述のよ
うに、バッテリ10が抵抗65aに直結されると、遅延
回路65のコンデンサ65aの遅延電圧は、その時定数
の経過までの間、ANDゲート66への入力としてはロ
ーレベルにある。このため、ANDゲート66のゲート
出力はローレベルにある。これに伴いインバータ67の
出力はハイレベルにある。
【0024】従って、半導体スイッチ素子40がAND
ゲート66からのローレベルのゲート出力に基づきオン
し、一方、半導体スイッチ素子50は、インバータ67
からのハイレベルの出力に基づきオフする。しかして、
DC−DCコンバータ20は、半導体スイッチ素子40
を介しバッテリ10から給電されて作動し始める。そし
て、DC−DCコンバータ20の出力電圧が定電圧5V
になるまでは、分圧器60aの分圧電圧VDが両基準電
圧発生器63a、63bの各基準電圧VH、VLの間に
ないため、ウインドウコンパレータ60bがNANDゲ
ート64のゲート出力をハイレベルに維持する。
【0025】このとき、遅延回路65の時定数が、上述
のごとく、DC−DCコンバータ20の出力電圧の立ち
上がり時間に比べ、長く設定されているため、遅延回路
65からの遅延電圧はANDゲート66の閾値よりも低
い。従って、半導体スイッチ素子40のオン及び半導体
スイッチ素子50のオフの各状態はそのまま維持され
る。
【0026】その後、遅延回路65の時定数が経過すれ
ば、遅延回路65の遅延電圧がANDゲート66の閾値
を超えるが、それよりも前に、DC−DCコンバータ2
0の出力電圧が5Vに立ち上がり、ウインドウコンパレ
ータ60bがNANDゲート64のゲート出力をローレ
ベルにする。このため、半導体スイッチ素子40のオン
及び半導体スイッチ素子50のオフが維持される。
【0027】従って、DC−DCコンバータ20の定電
圧はダイオード80及び5V線70を通し各ECU1乃
至ECU4に供給される。一方、DC−DCコンバータ
20が何らかの原因で故障し、その定電圧がバッテリ1
0の正側端子+Bの電圧又は接地方向(GND方向)に
変化すると、ウインドウコンパレータ60bがNAND
ゲート64のゲート出力をハイレベルにする。
【0028】このため、半導体スイッチ素子40がオフ
し、一方、半導体スイッチ素子50がオンする。従っ
て、DC−DCコンバータ20の電圧供給が半導体スイ
ッチ素子40により停止され、一方、レギュレータ30
が半導体スイッチ素子50及び5V線70を通して各E
CU1乃至ECU4に供給する。このことは、5V線7
0に対する電圧供給源が、DC−DCコンバータ20の
故障に伴い、DC−DCコンバータ20からレギュレー
タ30に自動的に切り替わることを意味する。
【0029】なお、本実施形態では、レギュレータ30
はホットスタンバイであるため、DC−DCコンバータ
20からレギュレータ30への切り替わりの過渡期にお
いて一時的な電圧降下も発生しない。また、上述のよう
なDC−DCコンバータ20の故障に伴いANDゲート
66のゲート出力がハイレベルに変化すると、この変化
が故障情報として主CPU80に入力される。
【0030】すると、主CPU80は、上記故障情報を
もとに、通信ユニット90及びT1乃至T4のネットワ
ークとしての通信機能を利用して現在の車両状況を判断
する。具体的には、オートマチックトランスミッション
がパーキングレンジP又はニュートラルレンジ以外の走
行レンジにあり当該車両が0km/hよりも高い車速で
走行しておれば、当該走行レンジに対するシフトポジシ
ョンスイッチSWの切り換え状態に基づき、主CPU8
0は、走行系ECU4及びライト系ECU3にはレギュ
レータ30の出力電圧を受けるように通信ユニット9
0、T3、T4を介し指令し、インパネ系ECU1及び
ドア系ECU2にはレギュレータ30の出力電圧を受け
ないように通信ユニット90、T1、T2を介し指令す
る。
【0031】このため、走行系ECU4及びライト系E
CU3は、その動作を、レギュレータ30の出力電圧を
受けて維持し、一方、インパネ系ECU1及びドア系E
CU2は、レギュレータ30の出力電圧を拒否して動作
を停止する。このように、DC−DCコンバータ20の
故障時において当該車両が走行中である場合には、この
走行に要する走行系ECU4及びライト系ECU3への
給電をレギュレータ30で確保する。
【0032】換言すれば、複数のECUのネットワーク
化に着目し、このネットワークの通信機能を有効に活用
することで、遅延回路65及び両半導体スイッチ素子4
0、50の採用のもと、DC−DCコンバータ20の故
障時には、このDC−DCコンバータ20に代えてレギ
ュレータ30から自動的に必要最小限のECUに給電す
る。
【0033】これにより、DC−DCコンバータ20の
バックアップ用電源の小型化、低コスト化及び簡素化を
図りつつ、当該車両の走行に要する必要最小限のECU
への給電を確保できる。また、主CPU80は、ブザー
100を鳴動させて運転者にDC−DCコンバータ20
の異常を知らせ、当該車両の停止を促す。なお、主CP
U80は、周囲の走行車両に対し、運転者の操作とは無
関係に上記通信機能を利用してヘッドライト及びハザー
ドを点灯し危険を促す。
【0034】また、当該車両が停止しオートマチックト
ランスミッションがパーキングレンジP又はニュートラ
ルレンジNにある場合には、乗員の安全を確保するため
に、イグニッションスイッチIGの状態とはかかわりな
く、主CPU80は、通信ユニット90及び通信ユニッ
トT1を通し、インパネ系ECU1に対し、一定時間
(例えば5秒)の経過後に、イグニッションスイッチI
Gから走行系ECU4及びライト系ECU3への給電を
停止するように指令する。これにより、当該車両のエン
ジンが停止し、当該車両の各種のライトが消灯する。
【0035】また、このとき、ドア系ECU2のみが主
CPU80からの指令により作動し続ける。これによ
り、当該車両からの降車が可能となる。また、主CPU
80は、ブザー100の鳴動により、DC−DCコンバ
ータ20の異常を運転者に知らせる。図2は上記実施形
態の変形例を示している。
【0036】この変形例では、上記実施形態にて述べた
5V線70に代えて、両5V線70A、70B及び両ア
ナログスイッチ110、120が採用されている。5V
線70Aは、半導体スイッチ素子50のドレン端子と両
ECU2、3との間に接続されている。また、5V線7
0Bは、半導体スイッチ素子50のドレン端子とECU
4との間に接続されている。アナログスイッチ110
は、そのオンにより、半導体スイッチ素子50から両E
CU2、3への給電を許容する。アナログスイッチ12
0は、そのオンにより、半導体スイッチ素子50からE
CU4への給電を許容する。
【0037】上記実施形態にて述べた主CPU80は、
ANDゲート66からの上記故障情報を受けて、オン状
態にある両アナログスイッチ110、120の一方をオ
フする。この場合、当該車両が走行中であれば、アナロ
グスイッチ120のみがオフされる。また、当該車両が
停止しておれば、アナログスイッチ110のみがオフさ
れる。
【0038】これによっても、走行中或いは停止中の当
該車両に必要なECUのみへのレギュレータ30からの
給電が確保され得る。その結果、DC−DCコンバータ
20のバックアップ電源の小型化、低コスト化及び簡素
化を図りつつ、上記実施形態と同様の作用効果を達成で
きる。なお、本発明の実施にあたり、各ECU1乃至4
に対する給電遮断において、各ECUが一本の電源ライ
ンでDC−DCコンバータ20やレギュレータ30にシ
リーズにつながる場合は、主CPU80が上記通信機能
を利用して、不要なECUをスリープさせるようにこれ
に対応する通信ユニットにスリープ指令を送信するよう
にしてもよい。この場合、自分宛のスリープ指令を受信
したECUは低消費電流モード(≒OA)に遷移する。
【0039】また、本発明の実施にあたり、上記実施形
態にて述べた半導体スイッチ素子40、80としては、
MOSFETに限ることなく、バイポーラトランジス
タ、サイリスタ等の各種の半導体スイッチング素子やア
ナログスイッチ等の各種のスイッチング素子を採用して
もよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】上記実施形態の変形例を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
10…バッテリ、20…DC−DCコンバータ、30…
レギュレータ、40、50…半導体スイッチ素子、60
…故障判定装置、60a…分圧器、60b…ウインドウ
コンパレータ、63a、63b…基準電圧発生器、64
…NANDゲート、66…ANDゲート、67…インバ
ータ、80…主CPU、90、T1乃至T4…通信ユニ
ット、91…通信線、SW…シフトポジションスイッ
チ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 進 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 河合 政治 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のECU(ECU1乃至ECU4)
    を搭載した車両のバッテリから給電されて定電圧を作り
    前記複数のECUに供給する主電源装置(20)と、 前記バッテリから給電されて前記定電圧を作り前記複数
    のECUに供給するバックアップ用副電源装置(30)
    と、 前記主電源装置の故障の有無を判定する故障判定手段
    (60a、60b、63a、63b、64)と、 この故障判定手段による故障なしとの判定時には前記副
    電源装置による定電圧の供給を遮断して前記主電源装置
    による定電圧の供給を維持し、また、前記故障判定手段
    による故障ありとの判定時には前記主電源装置による定
    電圧の供給を遮断して前記副電源装置による定電圧の供
    給を許容するように切り換える供給切り換え手段(4
    0、50、66、67)と、 前記複数のECUを通信制御するネットワーク通信系
    (90、91、T1乃至T4)と、 前記故障判定手段による故障ありとの判定時には車両の
    状態に応じ前記ネットワーク通信系を介し前記複数のE
    CUのうち少なくとも一つに前記副電源装置からの定電
    圧の供給を拒否するように指令する指令手段(80)と
    を備える車両用ECU電源システム。
  2. 【請求項2】 前記供給切り換え手段が、 前記バッテリから前記主電源装置への給電をオンにより
    許容しオフにより遮断する主スイッチング素子(40)
    と、 前記副電源装置から前記複数のECUへの定電圧の供給
    をオンにより許容しオフにより遮断する副スイッチング
    素子(50)と、 前記故障判定手段による故障なしとの判定時に、前記主
    スイッチング素子のオンにて前記副スイッチング素子の
    オフを維持し、また、前記故障判定手段による故障あり
    との判定時には前記主スイッチング素子をオフするとと
    もに前記副スイッチング素子をオンするスイッチング素
    子制御手段(66、67)とを備えることを特徴とする
    請求項1に記載の車両用ECU電源システム。
JP10627797A 1997-04-23 1997-04-23 車両用ecu電源システム Expired - Lifetime JP3613927B2 (ja)

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Cited By (5)

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