WO2026018652A1 - 車両用制御装置 - Google Patents
車両用制御装置Info
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Abstract
配電ECU(100)は、車両において用いられる車両用制御装置であり、複数の電源部(110)から供給される電力の複数の負荷部(120)への分配を制御する。配電ECU(100)は、複数の電源端子(10)、複数の負荷端子(20)、第1電源線部(31)及び第2電源線部(32)に加えて、幹線遮断回路(70)、第1コンバータ(91)及び第2コンバータ(92)を備えている。幹線遮断回路(70)は、電圧値等の異常に基づき、第1電源線部(31)及び第2電源線部(32)の間の電気的な接続を遮断する。第1コンバータ(91)は、第1電源線部(31)に供給される電圧を変換し第1負荷端子(21)に供給する。第2コンバータ(92)は、第2電源線部(32)に供給される電圧を変換し第2負荷端子(22)に供給する。
Description
この出願は、2024年7月17日に日本に出願された特許出願第2024-114195号を基礎としており、基礎の出願の内容を、全体的に、参照により援用している。
この明細書による開示は、車両用制御装置に関する。
特許文献1には、車両用の制御装置の一種として、複数の電源から供給される電力を負荷部に供給する電源装置が開示されている。この電源装置は、電流検出部にて検出される電流の検出結果に基づき、電源から供給される電力を遮断するスイッチユニットを備えている。
近年、電源から供給される電圧を変換したうえで、電圧の変換された電力を複数の負荷部に分配する機能が求められている。しかし、特許文献1の電源装置は、電圧を変換する機能も、複数の負荷部に電力を分配する機能も備えていない。故に当然、電源装置に関連する回路に異常が生じた場合に、負荷部に対する電力供給を適切に継続することが、特許文献1の構成では不可能となり得る。
本開示は、異常の発生時でも、電圧を変換した電力を負荷部に対して適切に供給し続けることが可能な車両用制御装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するため、開示された一つの態様は、車両において用いられ、複数の電源部から供給される電力の複数の負荷部への分配を制御する車両用制御装置であって、電源部と電気的に接続される複数の電源端子部と、負荷部と電気的に接続される複数の負荷端子部と、複数の電源端子部に含まれる第1電源端子と電気的に接続される第1電源線部と、複数の電源端子部に含まれる第2電源端子と電気的に接続される第2電源線部と、第1電源線部及び第2電源線部の間を電気的に接続し、かつ、電流値及び電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、第1電源線部及び第2電源線部の間の電気的な接続を遮断する幹線遮断回路と、第1電源線部に供給される電圧を変換し、複数の負荷端子部に含まれる第1負荷端子に供給する第1電圧変換部と、第2電源線部に供給される電圧を変換し、複数の負荷端子部に含まれる第2負荷端子に供給する第2電圧変換部と、を備える車両用制御装置とされる。
この態様では、電気的な接続が幹線遮断回路部によって遮断される第1電源線部及び第2電源線部のそれぞれに、第1電圧変換部及び第2電圧変換部が分かれて配置されている。故に、電流値及び電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、第1電源線部及び第2電源線部が電気的に切り離された状態でも、第1電圧変換部及び第2電圧変換部の少なくとも一方は、負荷端子に電力を供給し続けることができる。以上によれば、車両用制御装置に関連する回路に異常が生じた場合でも、電圧を変換した電力の負荷端子への供給、ひいては負荷端子に接続される負荷部への電力の供給が、適切に継続され得る。
尚請求の範囲等における括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。また、特に組み合わせに支障が生じなければ、請求の範囲において明示していない請求項同士の組み合せも可能である。
以下、複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
(第一実施形態)
図1に示す本開示の第一実施形態による配電ECU(Electronic Control Unit)100は、車両において用いられる車両用制御装置である。配電ECU100は、車両に搭載され、複数の電源部110及び複数の負荷部120と接続されている。配電ECU100は、複数の電源部110から供給される電力を多数の負荷部120に分配する。配電ECU100は、車両における電力分配機能を集約した単体の制御装置であってもよく、又は他の機能部と共に制御装置に実装される構成であってもよい。
図1に示す本開示の第一実施形態による配電ECU(Electronic Control Unit)100は、車両において用いられる車両用制御装置である。配電ECU100は、車両に搭載され、複数の電源部110及び複数の負荷部120と接続されている。配電ECU100は、複数の電源部110から供給される電力を多数の負荷部120に分配する。配電ECU100は、車両における電力分配機能を集約した単体の制御装置であってもよく、又は他の機能部と共に制御装置に実装される構成であってもよい。
配電ECU100は、一例として、ゾーンECUに実装されている。ゾーンECUは、セントラルECU、車載機器、及び通信線等と共に、車載ネットワークシステムを構築している。ゾーンECUは、車両において予め設定された複数のゾーンのそれぞれに配置されている。複数のゾーンECUのうちの少なくとも1つが、配電ECU100を兼ねている。ゾーンECUは、ゲートウェイ機能を有しており、通信方式の異なるネットワーク間においてデータの変換及び中継を行うことにより、相互の通信を可能にする。ゾーンECUは、セントラルECUの指令に基づいて車載機器を制御する。配電ECU100の機能を備えるゾーンECUは、他のゾーンECU、並びに車載機器を構成する個別ECU、アクチュエータ、及びセンサ等への電力の分配を制御する。
<電源部及び負荷部の構成>
まず、配電ECU100に接続される電源部110及び負荷部120の詳細を説明する。
まず、配電ECU100に接続される電源部110及び負荷部120の詳細を説明する。
電源部110は、車両に搭載された電源である。電源部110は、配電ECU100に電力を供給可能である。電源部110は、主電源111(図1 電源A)及び補助電源112(図1 電源B)を含んでいる。主電源111及び補助電源112は、概ね同程度の直流電源電圧(以下、電源電圧,例えば、48V)を配電ECU100に供給する。
主電源111は、補助電源112よりも電力供給能力の高い電源部110である。主電源111は、一例として、車両に搭載されたDC-DCコンバータである。補助電源112は、主電源111よりも電力供給能力の低い電源部110である。補助電源112は、一例として、車両に搭載された補助バッテリである。主電源111の電力供給能力は、補助電源112の電力供給能力の数倍から十数倍程度とされてよい。
負荷部120は、上述のゾーンECU、個別ECU、アクチュエータ、及びセンサ等である。負荷部120は、配電ECU100によって分配される電力を消費し、所定の機能を実現する。配電ECU100には、定格電圧(又は動作電圧)が互いに異なる複数の負荷部120が接続されている。一部の負荷部120(図1 負荷A,E)には、電源電圧が供給される。他の一部の負荷部120(図1 負荷B~D)には、電源電圧よりも低い電圧(例えば、12V)が供給される。
負荷部120には、優先負荷121(図1 負荷C)及び通常負荷122,123(図1 負荷A,B,D,E)が含まれている。優先負荷121は、通常負荷122,123よりも電力の供給が優先される負荷部120である。優先負荷121及び通常負荷122は、低電圧で動作する負荷部120(低電圧負荷)である。一方、通常負荷123は、電源電圧で動作する負荷部120(高電圧負荷)である。一例として、冗長性を要する負荷部120が、優先負荷121とされる。具体的には、電動パワーステアリング及びブレーキシステムに関連する車載機器、並びに他のゾーンECU等が、高優先機能(安全関連機能)を備えた優先負荷121となる。こうした優先負荷121以外の負荷部120が通常負荷122,123となる。通常負荷122は、冗長性が不要な負荷部120であり、低優先機能(非安全関連機能)のみを備えた非優先の負荷部120である。
<配電ECUの構成>
次に、配電ECU100の構成を図1及び図2を用いて説明する。配電ECU100は、複数の電源端子10、複数の負荷端子20、給電配線KH、複数のDC-DCコンバータ90、複数の遮断回路、及び複数の過電圧検出部99を備えている。
次に、配電ECU100の構成を図1及び図2を用いて説明する。配電ECU100は、複数の電源端子10、複数の負荷端子20、給電配線KH、複数のDC-DCコンバータ90、複数の遮断回路、及び複数の過電圧検出部99を備えている。
電源端子10は、電源部110と電気的に接続されている。電源端子10は、制御装置の筐体外部に露出するコネクタと一体的に構成されている。電源端子10には、コネクタに接続されるワイヤハーネス等を通じて電源部110の電力が供給される。電源端子10には、第1電源端子11及び第2電源端子12が含まれている。第1電源端子11は、主電源111と電気的に接続されている。第1電源端子11には、主電源111から電力が供給される。第2電源端子12は、補助電源112と電気的に接続されている。第2電源端子12には、補助電源112から電力が供給される。第1電源端子11には、第2電源端子12よりも大電力が供給される。故に、第1電源端子11は、大電力に対応可能となるように第2電源端子12よりも大型に形成されている。
負荷端子20は、負荷部120と電気的に接続されている。負荷端子20は、制御装置の筐体外部に露出するコネクタと一体的に構成されている。負荷端子20は、コネクタに接続されたワイヤハーネス等を通じて負荷部120に電力を供給する。負荷端子20には、第1負荷端子21及び第2負荷端子22が含まれている。第1負荷端子21は、第1負荷線部51及び第1区間41等を介して第1電源線部31と電気的に接続されている。第1負荷端子21には、第1優先端子21a、第1通常端子21b、及び第1高圧端子21cがさらに含まれている。第2負荷端子22は、第2負荷線部52及び第2区間42等を介して第2電源線部32と電気的に接続されている。第2負荷端子22には、第2優先端子22a、第2通常端子22b、及び第2高圧端子22cがさらに含まれている。
第1優先端子21a及び第2優先端子22aは、優先負荷121と電気的に接続されている。第1優先端子21aの1つと第2優先端子22aの1つのとは、同一の優先負荷121と電気的に接続される。同一の優先負荷121と接続される第1優先端子21a及び第2優先端子22aは、互いに隣接している。第1通常端子21b及び第2通常端子22bは、低電圧で動作する通常負荷122と電気的に接続されている。第1高圧端子21c及び第2高圧端子22cは、高電圧で動作する通常負荷123と電気的に接続されている。
給電配線KHは、複数の電源端子10と複数の負荷端子20との間に形成される配線である。給電配線KHは、配電ECU100を構成するプリント配線板に設けられた銅製の導電層(配線パターン)によって形成されている。配線パターンに沿ってプリント配線板に実装されたバスバーが、給電配線KHの一部を形成していてもよい。バスバーは、配線パターンだけでは電流を流しきれない箇所に、配線パターンと並列で実装されている。給電配線KHは、電源配線30、電源幹線40、及び負荷配線50等によって構成されている。
電源配線30は、電源端子10と接続される配線である。電源配線30には、第1電源線部31及び第2電源線部32が含まれている。第1電源線部31は、第1電源端子11と接続された配線部である。第1電源線部31には、主電源111からの電力が供給される。主電源111から供給される大電力に対応できるように、第1電源線部31の配線幅(配線断面積)は、第2電源線部32の配線幅よりも広く(大きく)されている。第2電源線部32は、第2電源端子12と接続された配線部である。第2電源線部32には、補助電源112からの電力が供給される。電源配線30のうちで、後述する電源遮断回路60と電源端子10との間の区間には、パワーツェナが配置されていてもよい。パワーツェナは、電源部110から異常電圧(過電圧)が出力された場合に、電源遮断回路60の耐圧破壊を防ぐための構成である。
電源幹線40は、第1電源線部31及び第2電源線部32の両方と電気的に接続される配線である。電源幹線40には、第1電源線部31及び第2電源線部32を介して、主電源111及び補助電源112のそれぞれから電力が供給される。電源幹線40の配線幅(配線断面積)は、第1電源線部31の配線幅と同じか又は第1電源線部31の配線幅よりも広く(大きく)されている。電源幹線40の中間には、後述する幹線遮断回路70が設けられている。電源幹線40のうちで、第1電源線部31及び幹線遮断回路70の間の区間が第1区間41とされる。第1区間41は、幹線遮断回路70が通電遮断(オフ)の状態下にて、主電源111及び補助電源112のうちで主電源111のみから電力の供給を受ける主要区間となる。電源幹線40のうちで、第2電源線部32及び幹線遮断回路70の間の区間が第2区間42とされる。第2区間42は、幹線遮断回路70が通電遮断(オフ)の状態下にて、主電源111及び補助電源112のうちで補助電源112のみから電力の供給を受ける補助区間となる。
負荷配線50は、負荷端子20と接続される配線である。負荷配線50の配線幅(配線断面積)は、電源幹線40の配線幅よりも狭く(小さく)されている。各負荷配線50の配線幅は、互いに異なっていてもよい。負荷配線50には、複数の第1負荷線部51及び複数の第2負荷線部52が含まれている。
第1負荷線部51は、電源幹線40のうちで幹線遮断回路70よりも第1電源線部31側となる第1区間41と第1負荷端子21とを電気的に接続している。複数の第1負荷線部51には、第1優先線部51a、第1通常線部51b、及び第1高圧線部51cが含まれている。第1優先線部51aは、第1コンバータ91(後述する)に第1優先端子21aを接続する負荷配線50である。第1通常線部51bは、第1コンバータ91に第1通常端子21bを接続する負荷配線50である。第1高圧線部51cは、第1高圧端子21cを電源幹線40に接続する負荷配線50である。第1高圧線部51cは、第1優先線部51a及び第1通常線部51bと異なり、第1コンバータ91とは接続されない第1負荷線部51である。
第2負荷線部52は、電源幹線40のうちで幹線遮断回路70よりも第2電源線部32側となる第2区間42と第2負荷端子22とを電気的に接続している。複数の第2負荷線部52には、第2優先線部52a、第2通常線部52b、及び第2高圧線部52cが含まれている。第2優先線部52aは、第2コンバータ92(後述する)に第2優先端子22aを接続する負荷配線50である。第2通常線部52bは、第2コンバータ92に第2通常端子22bを接続する負荷配線50である。第2高圧線部52cは、第2高圧端子22cを電源幹線40に接続する負荷配線50である。第2高圧線部52cは、第2優先線部52a及び第2通常線部52bと異なり、第2コンバータ92とは接続されない第2負荷線部52である。
DC-DCコンバータ90は、直流電圧を異なる直流電圧に変換する。DC-DCコンバータ90は、電源部110から入力される電源電圧を、優先負荷121及び通常負荷122の定格電圧まで降圧し、負荷端子20へ向けて出力する。本開示では、DC-DCコンバータ90に入力される電源電圧を「高電圧」と記載し、DC-DCコンバータ90によって出力される供給電圧を「低電圧」と記載する場合がある。DC-DCコンバータ90には、第1コンバータ91及び第2コンバータ92が含まれている。
第1コンバータ91によって出力される直流電圧と、第2コンバータ92によって出力される直流電圧とは、実質的に同じ値である。第1コンバータ91及び第2コンバータ92のそれぞれの電流能力は、共に優先負荷121の最大消費電流以上となっている。電流能力は、DC-DCコンバータ90が安定的かつ効率的に出力可能な最大電流量である。尚、第1コンバータ91及び第2コンバータ92の各出力電圧は、上述の12Vに限定されず、24V又は5V等であってもよい。さらに、第1コンバータ91及び第2コンバータ92は、電源電圧(入力電圧)を降圧する構成に限定されず、電源電圧を昇圧する構成であってもよい。
第1コンバータ91(図1及び図2 DC-DCコンバータA)は、第1負荷線部51に設けられるDC-DCコンバータ90である。第1コンバータ91は、第1電源線部31に供給される電源電圧を変換し、複数の第1負荷端子21のうちの第1優先端子21a及び第1通常端子21bに供給する。
第2コンバータ92(図1及び図2 DC-DCコンバータB)は、第2負荷線部52に設けられるDC-DCコンバータ90である。第2コンバータ92は、第2電源線部32に供給される電源電圧を変換し、複数の第2負荷端子22のうちの第2優先端子22a及び第2通常端子22bに供給する。
遮断回路は、電気的なヒューズを含んでなる。配電ECU100を構成するプリント配線板には、多数のヒューズが実装されている。多数のヒューズにより、電源遮断回路60、幹線遮断回路70、変換部遮断回路75、及び負荷遮断回路80等の遮断回路が給電配線KHに形成されている。遮断回路がオン状態の場合、遮断回路に接続された2つの配線は電気的に接続された通電状態となる。一方、遮断回路がオフ状態の場合、遮断回路に接続された2つの配線は、通電遮断された状態となる。
電源遮断回路60は、電源配線30に設けられた遮断回路である。電源遮断回路60は、電源端子10及び負荷端子20(電源幹線40)の間の電気的な接続を遮断する。給電配線KHには、2つの電源遮断回路60が設けられている。第1電源線部31に配置される電源遮断回路60が、第1遮断回路60a(図1及び図2 遮断回路A)である。第2電源線部32に配置される電源遮断回路60が、第2遮断回路60b(図1及び図2 遮断回路B)である。第1遮断回路60aは、第1電源線部31における電流値及び電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、第1電源端子11と第1区間41との間の電気的な接続を遮断する。第2遮断回路60bは、第2電源線部32における電流値及び電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、第2電源端子12と第2区間42との間の電気的な接続を遮断する。
幹線遮断回路70は、電源幹線40に設けられた遮断回路(図1及び図2 遮断回路C)である。幹線遮断回路70は、アイソレータ及びバックボーンスイッチ等に相当する。幹線遮断回路70は、電源幹線40の中間に配置されており、第1電源線部31及び第2電源線部32の間を電気的に接続している。幹線遮断回路70は、電源幹線40における電流値及び電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、第1区間41及び第2区間42の間の電気的な接続、ひいては第1電源線部31及び第2電源線部32の間の電気的な接続を遮断する。幹線遮断回路70が第1電源線部31及び第2電源線部32の間の電気的な接続を遮断しないオン状態である場合、第1電源端子11は、第2負荷端子22と電気的に接続される。一方、幹線遮断回路70が第1電源線部31及び第2電源線部32の間の電気的な接続を遮断したオフ状態である場合、第1電源端子11は、第2負荷端子22と電気的に遮断される。また、幹線遮断回路70がオン状態である場合、第2電源端子12は、第1負荷端子21と電気的に接続される。一方、幹線遮断回路70がオフ状態である場合、第2電源端子12は、第1負荷端子21と電気的に遮断される。
変換部遮断回路75は、DC-DCコンバータ90と並ぶ配置にて負荷配線50に設けられた遮断回路である。給電配線KHには、2つの変換部遮断回路75が設けられている。第1負荷線部51にて第1コンバータ91の入力側に配置される変換部遮断回路75が、第1遮断回路75a(図1及び図2 遮断回路J)である。一方、第2負荷線部52にて第2コンバータ92の入力側に配置される変換部遮断回路75が、第2遮断回路75b(図1及び図2 遮断回路K)である。
第1遮断回路75aは、第1負荷線部51における電流値及び電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、第1区間41と第1コンバータ91との間の電気的な接続を遮断する。即ち、第1遮断回路75aは、第1コンバータ91への電力の供給を遮断する。第2遮断回路75bは、第2負荷線部52における電流値及び電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、第2区間42と第2コンバータ92との間の電気的な接続を遮断する。即ち、第2遮断回路75bは、第2コンバータ92への電力の供給を遮断する。
負荷遮断回路80は、負荷配線50に設けられた遮断回路である。負荷遮断回路80は、複数の第1負荷線部51及び複数の第2負荷線部52の各中間にそれぞれ1つずつ設けられている(図1 遮断回路D~I)。各負荷遮断回路80d~80iは、各負荷配線50における電流値及び電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、電源幹線40及び負荷端子20の間の電気的な接続を遮断する。
負荷遮断回路80d(図1 遮断回路D)は、第1高圧線部51cに設けられている。負荷遮断回路80dは、第1高圧端子21cへの電力の供給を遮断する。負荷遮断回路80e(図1及び図2 遮断回路E)は、第1コンバータ91の出力側となる第1通常線部51bに設けられている。負荷遮断回路80eは、第1コンバータ91と第1通常端子21bとの間の電気的な接続を遮断する。負荷遮断回路80f(図1及び図2 遮断回路F)は、第1コンバータ91の出力側となる第1優先線部51aに設けられている。負荷遮断回路80fは、第1コンバータ91と第1優先端子21aとの間の電気的な接続を遮断する。
負荷遮断回路80g(図1及び図2 遮断回路G)は、第2コンバータ92の出力側となる第2優先線部52aに設けられている。負荷遮断回路80gは、第2コンバータ92と第2優先端子22aとの間の電気的な接続を遮断する。負荷遮断回路80h(図1及び図2 遮断回路H)は、第2コンバータ92の出力側となる第2通常線部52bに設けられている。負荷遮断回路80hは、第2コンバータ92と第2通常端子22bとの間の電気的な接続を遮断する。負荷遮断回路80i(図1 遮断回路I)は、第2高圧線部52cに設けられている。負荷遮断回路80iは、第2高圧端子22cへの電力の供給を遮断する。
過電圧検出部99は、DC-DCコンバータ90と並ぶ配置にて負荷配線50に設けられている。過電圧検出部99は、負荷配線50における電圧値の異常を検出する。過電圧検出部99は、DC-DCコンバータ90の出力電圧が予め設定された閾値を超えた場合に、DC-DCコンバータ90の電圧異常を検出する。給電配線KHには、2つの過電圧検出部99が設けられている。第1負荷線部51にて第1コンバータ91の出力側に接続される過電圧検出部99が、第1検出部99a(図2 過電圧検出部A)である。一方、第2負荷線部52にて第2コンバータ92の出力側に接続される過電圧検出部99が、第2検出部99b(図2 過電圧検出部B)である。第1検出部99a及び第2検出部99bは、複数の遮断回路の駆動部74,79,84と信号線を介して電気的に接続されている(図2 細い実線参照)。
第1検出部99aは、第1負荷線部51の電圧値が閾値を超えた場合に、第1コンバータ91の出力異常を検出する。第1検出部99aは、第1コンバータ91の出力異常を検出した場合に、少なくとも幹線遮断回路70、第1遮断回路75a、及び負荷遮断回路80e,80hへ向けて過電圧検出信号を出力する。第2検出部99bは、第2負荷線部52の電圧値が閾値を超えた場合に、第2コンバータ92の出力異常を検出する。第2検出部99bは、第2コンバータ92の出力異常を検出した場合に、少なくとも幹線遮断回路70、第2遮断回路75b、及び負荷遮断回路80e,80hへ向けて過電圧検出信号を出力する。
<DC-DCコンバータの詳細構成>
次に、DC-DCコンバータ90の詳細な構成を、図2に基づき説明する。
次に、DC-DCコンバータ90の詳細な構成を、図2に基づき説明する。
DC-DCコンバータ90は、同期式の降圧コンバータである。DC-DCコンバータ90は、ハイサイドFET(Field Effect Transistor)93、ローサイドFET94、インダクタ95、コンデンサ96、及び制御部97等によって構成されている。
ハイサイドFET93及びローサイドFET94は、Nチャネル型のMOS(Metal-Oxide-Semiconductor)FETである。ハイサイドFET93及びローサイドFET94は、中間接続線部を介して互いに接続されている。ハイサイドFET93のドレインは、電源電圧の供給される負荷配線50と接続されている。ハイサイドFET93のソースは、中間接続線部の一端と接続されている。ローサイドFET94のドレインは、中間接続線部の他端と接続されている。ローサイドFET94のソースは、グランドと接続されている。
インダクタ95の一端は、中間接続部に接続されている。インダクタ95の他端は、負荷端子20側の負荷配線50に接続されている。インダクタ95は、ハイサイドFET93及びローサイドFET94から入力される電流を平滑化する。コンデンサ96の一端は、インダクタ95の出力側に接続されている。コンデンサ96の他端は、グランドと接続されている。コンデンサ96は、インダクタ95と協働でDC-DCコンバータ90の出力電圧を安定化させる。尚、負荷配線50のうちで、インダクタ95の他端から負荷端子20までの区間は、低電圧配線(図2 破線参照)となる。一方、低電圧配線を除く配線区間は、高電圧配線(図3 太い実線参照)。
制御部97は、ハイサイドFET93及びローサイドFET94の各ゲートと接続されている。制御部97は、ハイサイドFET93及びローサイドFET94の各ゲートに所定の正の電圧(以下、ゲート電圧)を印加する。制御部97がゲート電圧を印加すると、ハイサイドFET93及びローサイドFET94のドレイン及びソース間が導通状態(オン状態)となる。対して、ゲート電圧の印加がない場合、ハイサイドFET93及びローサイドFET94のドレイン及びソース間は、非導通状態(オフ状態)となる。
制御部97は、ハイサイドFET93及びローサイドFET94のオン状態及びオフ状態を交互に切り替える。ハイサイドFET93がオン状態とされる一方で、ローサイドFET94がオフ状態とされる期間では、ハイサイドFET93を経由してインダクタ95に電流が流れる。さらに、ハイサイドFET93がオフ状態とされる一方で、ローサイドFET94がオン状態とされても、電流を流し続けようとするインダクタ95の機能により、グランドからローサイドFET94を経由してインダクタ95を流れる電流が生じ続ける。制御部97は、DC-DCコンバータ90の出力電圧を監視し、ハイサイドFET93及びローサイドFET94のオン状態及びオフ状態を切り替えるタイミングを調整することで、出力電圧が一定になるように制御する。
<遮断回路の詳細構成>
次に、電源遮断回路60、幹線遮断回路70、変換部遮断回路75、及び負荷遮断回路80の各詳細を、図2に基づき説明する。
次に、電源遮断回路60、幹線遮断回路70、変換部遮断回路75、及び負荷遮断回路80の各詳細を、図2に基づき説明する。
電源遮断回路60は、電源端子10から負荷端子20(電源幹線40)へ向けて流れる順方向の電流、及び負荷端子20から電源端子10へ向けて流れる逆方向の電流のうち、逆方向の電流のみを遮断する一方向の遮断回路である。電源遮断回路60は、順方向の電流を完全には遮断しない。電源遮断回路60は、FET62及び駆動部64を備えている。
FET62は、Nチャネル型のMOSFETである。FET62のソースは、電源部110(電源端子10)側の電源配線30と接続されている。FET62のドレインは、電源幹線40側の電源配線30と接続されている。FET62のゲートは、駆動部64と接続されている。FET62には、ボディダイオードが形成されている。ボディダイオードのアノードは、電源部110側の電源配線30と接続されている。ボディダイオードのカソードは、電源幹線40側の電源配線30と接続されている。
駆動部64は、指令信号に基づき、FET62のゲートにゲート電圧を印加する。駆動部64がゲート電圧を印加すると、FET62のソース及びドレイン間が導通状態となる。対して、ゲート電圧の印加がない場合、FET62のソース及びドレイン間は、非導通状態となる。尚、FET62は、ゲート電圧の印加がない場合でも、ボディダイオードを有することで、ソースからドレイン方向へ向かう順方向の電流の流れを許容する。
幹線遮断回路70は、第1電源線部31から第2電源線部32へ向けて流れる電流、及び第2電源線部32から第1電源線部31へ向けて流れる電流の両方を遮断する双方向の遮断回路である。幹線遮断回路70は、スイッチ部71を主体として含む構成である。スイッチ部71は、電源幹線40にて第1電源線部31及び第2電源線部32の間の通電及び通電遮断を切り替える。スイッチ部71は、2つのFET72,73及び駆動部74を備えている。
FET72,73は、Nチャネル型のMOSFETである。FET72,73は、中間接続線部を介して互いに接続されている。FET72,73の各ソースは、中間接続線部の両端にそれぞれ接続されている。FET72のドレインは、第1区間41と接続されている。FET73のドレインは、第2区間42と接続されている。FET72,73の各ゲートは、駆動部74と接続されている。FET72,73には、ボディダイオードが形成されている。各ボディダイオードのアノードは、中間接続線部に接続されている。FET72に設けられるボディダイオードのカソードは、第1区間41と接続されている。FET73に設けられるボディダイオードのカソードは、第2区間42と接続されている。
駆動部74は、指令信号に基づき、FET72,73の各ゲートにゲート電圧を印加する。駆動部74がゲート電圧を印加すると、FET72,73のドレイン及びソース間が導通状態となる。対して、ゲート電圧の印加がない場合、FET72,73のドレイン及びソース間は、非導通状態となる。尚、2つのFET72,73が組み合わされることにより、ゲート電圧の印加がない場合でも、第1区間41から第2区間42へ向かう電流は、FET72に形成されたボディダイオードによって遮断される。また、第2区間42から第1区間41へ向かう電流は、FET73に形成されたボディダイオードによって遮断される。
変換部遮断回路75は、電源端子10からDC-DCコンバータ90へ向けて流れる順方向の電流、及びDC-DCコンバータ90から電源端子10へ向けて流れる逆方向の電流のうち、順方向の電流のみを遮断する一方向の遮断回路である。変換部遮断回路75は、逆方向の電流を完全には遮断しない。変換部遮断回路75は、FET77及び駆動部79を備えている。
FET77は、Nチャネル型のMOSFETである。FET77のドレインは、電源端子10側の負荷配線50と接続されている。FET77のソースは、DC-DCコンバータ90側の負荷配線50と接続されている。FET77のゲートは、駆動部79と接続されている。FET77には、ボディダイオードが形成されている。ボディダイオードのアノードは、負荷端子20側の負荷配線50と接続されている。ボディダイオードのカソードは、電源幹線40側の負荷配線50と接続されている。
駆動部79は、指令信号に基づき、FET77のゲートにゲート電圧を印加する。駆動部79がゲート電圧を印加すると、FET77のドレイン及びソース間が導通状態となる。対して、ゲート電圧の印加がない場合、FET77のドレイン及びソース間は、非導通状態となる。尚、FET77は、ゲート電圧の印加がない場合でも、ボディダイオードを有することで、ソースからドレイン方向へ向かう逆方向の電流の流れを許容する。
負荷遮断回路80は、電源幹線40から負荷端子20へ向けて流れる順方向の電流、及び負荷端子20から電源幹線40へ向けて流れる逆方向の電流のうち、順方向の電流のみを遮断する一方向の遮断回路である。負荷遮断回路80は、逆方向の電流を完全には遮断しない。負荷遮断回路80は、FET82及び駆動部84を備えている。
FET82は、Nチャネル型のMOSFETである。FET82のソースは、負荷端子20側の負荷配線50と接続されている。FET82のドレインは、電源幹線40側の負荷配線50と接続されている。FET82のゲートは、駆動部84と接続されている。FET82には、ボディダイオードが形成されている。ボディダイオードのアノードは、負荷端子20側の負荷配線50と接続されている。ボディダイオードのカソードは、電源幹線40側の負荷配線50と接続されている。
駆動部84は、指令信号に基づき、FET82のゲートにゲート電圧を印加する。駆動部84がゲート電圧を印加すると、FET82のドレイン及びソース間が導通状態となる。対して、ゲート電圧の印加がない場合、FET82のドレイン及びソース間は、非導通状態となる。尚、FET82は、ゲート電圧の印加がない場合でも、ボディダイオードを有することで、ソースからドレイン方向へ向かう逆方向の電流の流れを許容する。
<DC-DCコンバータの異常発生時における遮断回路の作動>
配電ECU100は、電源投入の指令信号の受信に基づき、起動処理を開始する。起動処理では、各電源遮断回路60及び幹線遮断回路70にて、各FET62,72,73がオン状態とされる。加えて、各変換部遮断回路75及び各負荷遮断回路80にて、各FET77,82がオン状態とされる。以上の各遮断回路A~Kのオン切り替えにより、主電源111及び補助電源112が配電ECU100に対して電力供給を行い、かつ、配電ECU100が複数の負荷部120(図1 負荷A~E)に対して電力供給を行う状態となる。
配電ECU100は、電源投入の指令信号の受信に基づき、起動処理を開始する。起動処理では、各電源遮断回路60及び幹線遮断回路70にて、各FET62,72,73がオン状態とされる。加えて、各変換部遮断回路75及び各負荷遮断回路80にて、各FET77,82がオン状態とされる。以上の各遮断回路A~Kのオン切り替えにより、主電源111及び補助電源112が配電ECU100に対して電力供給を行い、かつ、配電ECU100が複数の負荷部120(図1 負荷A~E)に対して電力供給を行う状態となる。
配電ECU100は、起動処理を終了させた後、異常の発生を待機する待機状態となる。待機状態は、配電ECU100が電力分配制御を終了するまで、言い替えれば、配電ECU100がオフ状態となるまで、継続される。そして、電源部110、負荷部120、及び配電ECU100の内部等に異常が発生した場合、配電ECU100は、発生した異常のパターンに対応した遮断処理を実施する。
以下、異常パターンの1つとして、DC-DCコンバータ90(第1コンバータ91)に異常が生じた場合に、配電ECU100が異常対応として実施する遮断処理の詳細を、図3及び図4に基づき、図1を参照しつつ説明する。この異常パターンでは、第1コンバータ91のハイサイドFET93にショート故障又はオン固着が生じている。その結果、第1コンバータ91の出力電圧が、正常時の出力電圧よりも高電圧となる。
過電圧検出部99(第1検出部99a)は、DC-DCコンバータ90(第1コンバータ91)の出力側となる負荷配線50(第1負荷線部51)の電圧を計測した検出値を取得する(図3 S11)。過電圧検出部99は、取得した検出値に基づき、DC-DCコンバータ90の出力電圧に異常が生じているか否かを判定する(図3 S12)。過電圧検出部99は、検出値が所定の閾値電圧を超えていない場合、出力電圧が正常であると判定する(S12:NO)。この場合、過電圧検出部99は、検出値の取得を継続する。
対して、検出値が所定の閾値電圧を超えている場合、言い替えれば、過電圧が検出された場合、過電圧検出部99は、出力電圧に異常が生じていると判定する(S12:YES)。この場合、過電圧検出部99は、所定の遮断回路へ向けて過電圧検出信号を出力することにより、これらの遮断回路をオフ状態に切り替える(図3 S13)。
具体的に、第1コンバータ91の出力電圧の異常が第1検出部99aにて検出された場合、第1検出部99aは、幹線遮断回路70、第1遮断回路75a、及び負荷遮断回路80e,80hへ向けて過電圧検出信号を出力する。各遮断回路の駆動部74,79,84は、過電圧検出信号の受信に基づき、FET72,73,77,82(図4 遮断回路C,J,E,H)をオフ状態にする。この遮断処理では、第1遮断回路75aは、幹線遮断回路70による電源幹線40の通電遮断に関連して、第1コンバータ91への電力の供給を遮断する。即ち、幹線遮断回路70にてFET72,73がオフ状態とされるのと同時か又はFET72,73が非導通状態とされた後に、第1遮断回路75aにてFET77がオフ状態とされる。
ここで第一実施形態では、例えば第1コンバータ91の電流能力は40Aとされ、第2コンバータ92の電流能力は20Aとされる。第1コンバータ91は、正常な状態で、通常負荷122である負荷Bに30Aを供給しており、かつ、優先負荷121である負荷Cに10Aを供給している。一方、第2コンバータ92は、優先負荷121である負荷Cに10Aを供給しており、かつ、通常負荷122である負荷Dに10Aを供給している。
上述の遮断処理が行われると、負荷遮断回路80e(遮断回路E)から第1通常端子21bを介して通常負荷122(負荷B)に供給される電流は、30Aから0Aになる。加えて、負荷遮断回路80f(遮断回路F)から第1優先端子21aを介して優先負荷121(負荷C)に供給される電流は、10Aから0Aになる。さらに、負荷遮断回路80h(遮断回路H)から第2通常端子22bを介して通常負荷122(負荷D)に供給される電流は、10Aから0Aになる。これにより、第2コンバータ92から負荷Dに供給される電流は、負荷遮断回路80g(遮断回路G)及び第2優先端子22aを介して優先負荷121(負荷C)に供給可能になる。その結果、負荷遮断回路80hに流れていた分の電流が増加し、負荷遮断回路80gから第2優先端子22aを介して負荷Cに供給される電流は、10Aから20Aになる。即ち、優先負荷121に供給される電流量が維持される(図4参照)。
一方、第2コンバータ92の出力電圧の異常が第2検出部99bにて検出された場合、第2検出部99bは、幹線遮断回路70、第2遮断回路75b、及び負荷遮断回路80e,80hへ向けて過電圧検出信号を出力する。各遮断回路の駆動部74,79,84は、過電圧検出信号の受信に基づきFET72,73,77,82(図2 遮断回路C,K,E,H)をオフ状態にする。この遮断処理でも、第2遮断回路75bは、幹線遮断回路70による電源幹線40の通電遮断に関連して、第2コンバータ92への電力の供給を遮断する。即ち、幹線遮断回路70にてFET72,73がオフ状態とされるのと同時か又はFET72,73が非導通状態とされた後に、第2遮断回路75bにてFET77がオフ状態とされる。
この遮断処理によれば、負荷遮断回路80h(遮断回路H)から第2通常端子22bを介して通常負荷122(負荷D)に供給される電流は、10Aから0Aになる。加えて、負荷遮断回路80g(遮断回路G)から第2優先端子22aを介して優先負荷121(負荷C)に供給される電流は、10Aから0Aになる。さらに、負荷遮断回路80e(遮断回路E)から第1通常端子21bを介して通常負荷122(負荷B)に供給される電流は、30Aから0Aになる。これにより、第1コンバータ91から負荷Bに供給されていた電流は、負荷遮断回路80f(遮断回路F)及び第1優先端子21aを介して優先負荷121(負荷C)に供給可能になる。その結果、負荷遮断回路80fから第1優先端子21aを介して負荷Cに供給される電流が10Aから20Aに増加し、優先負荷121に供給される電流量が維持される。
(第一実施形態まとめ)
ここまで説明した第一実施形態では、電気的な接続が幹線遮断回路70によって遮断される第1電源線部31及び第2電源線部32のそれぞれに、第1コンバータ91及び第2コンバータ92が分かれて配置されている。故に、電流値及び電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、第1電源線部31及び第2電源線部32が電気的に切り離された状態でも、第1コンバータ91及び第2コンバータ92の少なくとも一方は、負荷端子20に電力を供給し続けることができる。以上によれば、配電ECU100に関連する回路に異常が生じた場合でも、電圧を変換した電力の負荷端子20への供給、ひいては負荷端子20に接続される負荷部120への電力の供給が、適切に継続され得る。
ここまで説明した第一実施形態では、電気的な接続が幹線遮断回路70によって遮断される第1電源線部31及び第2電源線部32のそれぞれに、第1コンバータ91及び第2コンバータ92が分かれて配置されている。故に、電流値及び電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、第1電源線部31及び第2電源線部32が電気的に切り離された状態でも、第1コンバータ91及び第2コンバータ92の少なくとも一方は、負荷端子20に電力を供給し続けることができる。以上によれば、配電ECU100に関連する回路に異常が生じた場合でも、電圧を変換した電力の負荷端子20への供給、ひいては負荷端子20に接続される負荷部120への電力の供給が、適切に継続され得る。
加えて第一実施形態では、複数(2つ)の電源部110の一方が失陥した場合でも、幹線遮断回路70が電源幹線40を分離するため、失陥していない電源部110から給電される電源幹線40の区間(第1区間41又は第2区間42)の電源電圧が維持され得る。その結果、2つのDC-DCコンバータ90が同時に出力を停止してしまう事態は、回避され得る。言い替えれば、DC-DCコンバータ90と接続される2つの電源系統を幹線遮断回路70によって分離可能な構成であれば、冗長性を確保するためにDC-DCコンバータを含む配電ECUを2つ設けなくても、負荷部120への電力供給の冗長性が確保され得る。即ち、配電ECU100は、コストアップの要因となる電源構成の複雑化を回避しつつ、車両用の冗長電源を実現可能な構成となる。
また第一実施形態にて、幹線遮断回路70は、第1コンバータ91又は第2コンバータ92に関連した電圧値の異常に基づき、第1コンバータ91及び第2コンバータ92の間の電気的な接続を遮断する。このように幹線遮断回路70が第1コンバータ91及び第2コンバータ92間を電気的に分離する構成であれば、一方のDC-DCコンバータ90の異常に関連して生じる過電圧が、他方のDC-DCコンバータ90に印加され難くなる。
さらに第一実施形態では、第1コンバータ91及び第2コンバータ92の入力側に設けられる変換部遮断回路75が、第1コンバータ91及び第2コンバータ92への電力の供給を遮断する。こうした変換部遮断回路75の配置により、異常が生じたDC-DCコンバータ90への電力供給は、確実に中止され得る。
加えて第一実施形態にて、変換部遮断回路75は、幹線遮断回路70による第1電源線部31及び第2電源線部32の間の電気的な接続の遮断に関連して、第1コンバータ91又は第2コンバータ92への電力の供給を遮断する。例えば、第1遮断回路75aを導通状態から非導通状態へと切り替える場合、主電源111から第1遮断回路75aまでの配線のインダクタンス成分により、第1遮断回路75aのFET77に電流を流し続けようとする作用が生じる。この作用により、第1電源線部31及び電源幹線40の第1区間41の電圧が跳ね上がる。しかし、幹線遮断回路70が電源幹線40を分離させた状態であれば、幹線遮断回路70を挟んだ反対側の電源系統となる第2区間42及び第2電源線部32に、第1遮断回路75aのオフ切り替えに伴う過電圧は、印加されなくなる。同様に、第2遮断回路75bのオフ切り替えに伴う過電圧も、幹線遮断回路70を挟んだ反対側の電源系統となる第1区間41及び第1電源線部31に印加されなくなる。以上によれば、変換部遮断回路75のオフ切り替えに伴う他の異常の発生が回避され得る。
また第一実施形態では、第1コンバータ91又は第2コンバータ92に関連した電圧値の異常に基づき、幹線遮断回路70が第1電源線部31及び第2電源線部32の間の電気的な接続を遮断する。さらに、こうした遮断と共に、変換部遮断回路75が第1電圧変換部又は第2電圧変換部への電力の供給を遮断する。以上によれば、第1遮断回路75a又は第2遮断回路75bのオフ切り替えに伴う過電圧は、幹線遮断回路70を挟んだ反対側の電源系統に印加されなくなる。したがって、第1コンバータ91及び第2コンバータ92の一方に異常が生じた場合でも、配電ECU100は、正常な他方のDC-DCコンバータ90によって低電圧の電源供給を継続する状態に円滑に切り替えることができる。
さらに第一実施形態では、第1負荷端子21の少なくとも1つと第2負荷端子22の少なくとも1つとは、それぞれ第1優先端子21a及び第2優先端子22aとされる。そして、第1優先端子21a及び第2優先端子22aは、複数の負荷部120のうちで電力の供給が他の通常負荷122よりも優先される同一の優先負荷121と電気的に接続される。以上の構成によれば、DC-DCコンバータ90等に異常が発生し、幹線遮断回路70が電源幹線40の通電遮断を行った場合でも、優先負荷121への低電圧の電力供給が継続され得る。
加えて第一実施形態では、第1コンバータ91及び第2コンバータ92のそれぞれの電流能力は、共に優先負荷121の最大消費電流以上とされている。故に、一方のDC-DCコンバータ90による低電圧の電力供給が停止した場合でも、他方のDC-DCコンバータ90は、優先負荷121にて必要とされる電流を供給し続けることができる。
また第一実施形態では、複数の負荷端子20に、通常負荷122と電気的に接続される第1通常端子21b及び第2通常端子22bが含まれる。加えて、第1優先線部51aは、第1優先端子21aを第1コンバータ91と電気的に接続しており、第2優先線部52aは、第2優先端子22aを第2コンバータ92と電気的に接続している。さらに、第1通常線部51bは、第1通常端子21bを第1コンバータ91と電気的に接続しており、第2通常線部52bは、第2通常端子22bを第2コンバータ92と電気的に接続している。そして、第1コンバータ91又は第2コンバータ92に関連した電圧値の異常に基づき、負荷遮断回路80e,80hは、第1通常線部51b又は第2通常線部52bによる電気的な接続を遮断する。以上のように、DC-DCコンバータ90の異常発生時に第1通常端子21b及び第2通常端子22bへの電力供給が中断される構成であれば、各DC-DCコンバータ90の電力能力を優先負荷121の最大消費電流に対して十分に確保する必要がなくなる。即ち、優先負荷121への電源供給の冗長性を確保したうえで、各DC-DCコンバータ90の電力能力を小さく設計することが可能になる。
尚、上記第一実施形態では、電源端子10が「電源端子部」に相当し、負荷端子20が「負荷端子部」に相当し、第1優先端子21a及び第2優先端子22aが「優先端子」に相当し、第1通常端子21b及び第2通常端子22bが「通常端子」に相当する。また、第1優先線部51a及び第2優先線部52aが「優先供給線部」に相当し、第1通常線部51b及び第2通常線部52bが「通常供給線部」に相当し、第1コンバータ91が「第1電圧変換部」に相当し、第2コンバータ92が「第2電圧変換部」に相当する。そして、配電ECU100が「車両用制御装置」に相当する。
(第二実施形態)
図5及び図6に示す本開示の第二実施形態による配電ECU200は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態の配電ECU200では、変換部遮断回路75(図1参照)が省略されている。配電ECU200にて実施される遮断処理では、DC-DCコンバータ90が故障した場合の過電圧検出信号の出力先が、第一実施形態と異なっている。
図5及び図6に示す本開示の第二実施形態による配電ECU200は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態の配電ECU200では、変換部遮断回路75(図1参照)が省略されている。配電ECU200にて実施される遮断処理では、DC-DCコンバータ90が故障した場合の過電圧検出信号の出力先が、第一実施形態と異なっている。
詳記すると、第1コンバータ91の出力側となる第1負荷線部51の過電圧が第1検出部99aにて検出されると(図3 S12:YES)、第1検出部99aは、幹線遮断回路70及び各負荷遮断回路80e,80f,80hへ向けて過電圧検出信号を出力する。各遮断回路の駆動部74,84は、過電圧検出信号の受信に基づき、FET72,73,82(図6 遮断回路C,E,F,H)をオフ状態にする。この遮断処理によれば、負荷遮断回路80e,80f,80hから出力される電流は、全て0Aになる。そして、負荷遮断回路80gから第2優先端子22aを介して優先負荷121(負荷C)に供給される電流が20Aに増加する。以上により、優先負荷121に供給される電流量が維持される(図6参照)。
一方、第2コンバータ92の出力側となる第2負荷線部52に生じた過電圧が第2検出部99bにて検出されると、この第2検出部99bは、幹線遮断回路70及び各負荷遮断回路80e,80g,80hへ向けて過電圧検出信号を出力する。各遮断回路の駆動部74,84は、過電圧検出信号の受信に基づき、FET72,73,82(図6 遮断回路C,E,G,H)をオフ状態にする。この遮断処理によれば、負荷遮断回路80e,80g,80hから出力される電流は、全て0Aになる。そして、負荷遮断回路80fから第1優先端子21aを介して優先負荷121(負荷C)に供給される電流が20Aに増加する。以上により、優先負荷121に供給される電流量が維持される。
ここまで説明した第二実施形態でも、第一実施形態と同様の効果を奏し、配電ECU200に関連する回路に異常が生じた場合でも、電圧を変換した電力の負荷部120への供給が、適切に継続され得る。即ち、コストアップの要因となる電源構成の複雑化を回避しつつ、負荷部120への電力供給の冗長性が確保され得る。
さらに第二実施形態でも、第1コンバータ91及び第2コンバータ92の一方に異常が生じた場合でも、特定の負荷遮断回路80を非導通状態に切り替える制御により、優先負荷121への電力供給が継続されている。以上によれば、変換部遮断回路75の省略によって配電ECU200の構成を簡素化しても、優先負荷121への電力供給の冗長性が確保可能になる。尚、上記第二実施形態では、配電ECU200が「車両用制御装置」に相当する。
(他の実施形態)
以上、本開示による複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
以上、本開示による複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
上記実施形態では、DC-DCコンバータ90の出力電圧の異常が、過電圧検出部99によって検出されていた。しかし、DC-DCコンバータ90に関連する異常を検出する構成及び手法は、適宜変更されてよい。例えば、上記実施形態の変形例1では、DC-DCコンバータ90の出力電流の異常を検出する過電流検出部が、過電圧検出部99に替えて、DC-DCコンバータ90の入力側又は出力側の少なくとも一方に設けられている。変形例1では、過電流検出部によって過電流が検出された場合に、特定の遮断回路にてFETのオフ切り替えが実施される。
さらに、上記実施形態の変形例2では、過電圧検出部99及び過電流検出部の両方が、DC-DCコンバータ90の近傍に設けられている。変形例2では、過電圧検出部99によって過電圧が検出された場合、又は過電流検出部によって過電流が検出された場合に、特定の遮断回路にてFETのオフ切り替えが実施される。以上の変形例1,2のように、DC-DCコンバータ90の異常の検出に用いられる検出値は、電流値及び電圧値のうちの一方のみであってもよく、電流値及び電圧値の両方であってもよい。
上記実施形態では、幹線遮断回路70、各変換部遮断回路75、及び各負荷遮断回路80は、DC-DCコンバータ90に関連する異常の発生に基づき、FETのオフ切り替えを実施していた。しかし、幹線遮断回路70、各変換部遮断回路75、各負荷遮断回路80が通電遮断を行う異常は、DC-DCコンバータ90に関連した異常の検出に限定されない。例えば、電源系統の地絡又は開放、幹線遮断回路70のショート固着、負荷系統の地絡、負荷系統での消費電流の増大、及び電源配線30の地絡等、種々の異常の検出に基づき、各遮断回路は、FETのオフ切り替えを実施できる。さらに、こうした異常の判定には、電流値及び電圧値のうちの一方のみが用いられてもよく、電流値及び電圧値の両方が用いられてもよい。
DC-DCコンバータ90の構成は、適宜変更されてよい。DC-DCコンバータ90は、非同期式の降圧コンバータであってもよい。また上述したように、DC-DCコンバータ90は、昇圧型コンバータ又は昇降圧型コンバータ等であってもよい。さらに、これらのスイッチングレギュレータに限定されず、リニアレギュレータがDC-DCコンバータ90として採用されてもよい。
DC-DCコンバータ90の電流能力は、適宜変更されてよい。第1コンバータ91及び第2コンバータ92の電流能力は、互いに同一であってもよく、又は一方の電流能力が他方の電流能力よりも高く設定されてもよい。さらに、異常発生時に優先負荷121が低消費電力モード(セーフモード)で動作可能な構成であれば、第1コンバータ91及び第2コンバータ92の電流能力は、優先負荷121の最大消費電流未満であってよい。また、DC-DCコンバータ90の電流能が高ければ、異常発生時においても通常負荷122への電力供給が継続されてよい。
上記実施形態では、DC-DCコンバータ90に関連する異常の発生に基づき、複数の遮断回路のオフ切り替えが実質的に同時に実施されていた。しかし、DC-DCコンバータ90に関連する異常の発生に基づき各遮断回路がオフ切り替えを実施する順序は、幹線遮断回路70のオフ切り替えが変換部遮断回路75のオフ切り替え以前に実施されるのであれば、適宜変更されてよい。例えば、第1コンバータ91の出力異常が生じた場合、負荷遮断回路80e,80hのオフ切り替えは、幹線遮断回路70及び第1遮断回路75aのオフ切り替えの先に実施されてもよく、又はこれらのオフ切り替えの後に実施されてもよい。さらに、負荷遮断回路80hのオフ切り替えは、負荷遮断回路80eのオフ切り替えよりも先に実施されてもよく、又は負荷遮断回路80eのオフ切り替えの後に実施されてもよい。
電源遮断回路60、幹線遮断回路70、変換部遮断回路75、及び負荷遮断回路80の各構成は、適宜変更されてよい。例えば、上記実施形態の変形例3では、電源遮断回路60、変換部遮断回路75、及び負荷遮断回路80の少なくとも1つに、幹線遮断回路70と実質同一構成の遮断回路であって、双方向の電流を遮断可能な遮断回路が用いられる。
上記実施形態の変形例4では、駆動部と連携してFETのオン及びオフの切り替えを制御する制御部97が各遮断回路に個別に設けられている。また、上記実施形態の変形例5では、各遮断回路の制御部の少なくとも一部の機能を統合した統合制御部が設けられている。統合制御部は、各遮断回路の駆動部と連携し、各遮断回路のFETのオン及びオフの切り替えを制御する。以上の変形例4,5のように、配電ECUにおける制御部の構成は、適宜変更されてよい。これらの変形例6,7でも、複数の遮断回路のオン状態及びオフ状態の切り替えを連携させることが可能である。
加えて、制御部及び統合制御部は、CPU(Central Processing Unit)等を主体としたマイクロコントローラによって構成されてもよく、又はディスクリート回路等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。CPUは、プログラムに基づき動作する処理部である。対して、ハードウェア回路は、プログラムを用いない処理部である。さらに、制御部及び統合制御部の機能は、SoC、ASIC、及びFPGA等によって提供されてもよい。SoCは、System on Chipであり、ASICは、Application Specific Integrated Circuitである。そして、FPGAは、Field-Programmable Gate Arrayである。
上記実施形態の変形例6では、優先負荷121及び通常負荷122が区別されていない。また、上記実施形態の変形例7では、第1高圧端子21c又は第2高圧端子22cの少なくとも一方が省略されている。即ち、変形例7の第1負荷線部51及び第2負荷線部52の少なくとも一方には、高電圧負荷に相当する通常負荷123が接続されていない。
上記実施形態の変形例8の優先負荷121は、第1負荷端子21及び第2負荷端子22の一方のみと接続されている。また、上記実施形態の変形例9では、複数の優先負荷121が、第1負荷端子21及び第2負荷端子22と電気的に接続されている。こうした変形例9では、複数の優先負荷121の最大消費電流の合計を上回るように、各DC-DCコンバータ90の電流能力が設定される。さらに、上記実施形態の変形例10では、少なくとも一部の通常負荷122が、第1負荷端子21及び第2負荷端子22の両方と電気的に接続されている。
本開示による配電ECUを搭載する車両は、一般的な個人所有を前提としたPOV(Personally Owned Vehicle)に限定されない。配電ECUは、レンタカー用の車両、有人タクシー用の車両、ライドシェア用の車両、貨物車両、及びバス等に搭載されてよい。さらに、配電ECUは、モビリティサービスに用いられる無人運転車両、建設機械、農業機械、鉄道車両、トラム、及びDMV(Dual Mode Vehicle)等に搭載されてもよい。また、配電ECUは、モビリティ用制御装置として、船舶、並びにドローン及びeVTOL等の電動航空機に搭載されてもよい。
本開示において、「接続されている」との記載は、他の要素に対して、直接的に接続されていてもよく、又は介在要素を介して間接的に接続されていてもよい。また、「隣接する」との記載は、他の要素に対して、介在要素を介すことなく直接的に並んでいてもよく、又は介在要素を介して間接的に並んでいてもよい。
(技術的思想の開示)
この明細書は、以下に列挙する複数の項に記載された複数の技術的思想を開示している。いくつかの項は、後続の項において先行する項を択一的に引用する多項従属形式(a multiple dependent form)により記載されている場合がある。さらに、いくつかの項は、他の多項従属形式の項を引用する多項従属形式(a multiple dependent form referring to another multiple dependent form)により記載されている場合がある。これらの多項従属形式で記載された項は、複数の技術的思想を定義している。
この明細書は、以下に列挙する複数の項に記載された複数の技術的思想を開示している。いくつかの項は、後続の項において先行する項を択一的に引用する多項従属形式(a multiple dependent form)により記載されている場合がある。さらに、いくつかの項は、他の多項従属形式の項を引用する多項従属形式(a multiple dependent form referring to another multiple dependent form)により記載されている場合がある。これらの多項従属形式で記載された項は、複数の技術的思想を定義している。
(技術的思想1)
車両において用いられ、複数の電源部(110)から供給される電力の複数の負荷部(120)への分配を制御する車両用制御装置であって、
前記電源部と電気的に接続される複数の電源端子部(10)と、
前記負荷部と電気的に接続される複数の負荷端子部(20)と、
複数の前記電源端子部に含まれる第1電源端子(11)と電気的に接続される第1電源線部(31)と、
複数の前記電源端子部に含まれる第2電源端子(12)と電気的に接続される第2電源線部(32)と、
前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間を電気的に接続し、かつ、電流値及び電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間の電気的な接続を遮断する幹線遮断回路(70)と、
前記第1電源線部に供給される電圧を変換し、複数の前記負荷端子部に含まれる第1負荷端子(21)に供給する第1電圧変換部(91)と、
前記第2電源線部に供給される電圧を変換し、複数の前記負荷端子部に含まれる第2負荷端子(22)に供給する第2電圧変換部(92)と、
を備える車両用制御装置。
(技術的思想2)
前記幹線遮断回路は、前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部に関連した前記電流値及び前記電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間の電気的な接続を遮断する技術的思想1に記載の車両用制御装置。
(技術的思想3)
前記第1電圧変換部及び前記第2電圧変換部の少なくとも一方の入力側に設けられ、前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部への電力の供給を遮断する変換部遮断回路(75)、をさらに備える技術的思想1又は2に記載の車両用制御装置。
(技術的思想4)
前記変換部遮断回路は、前記幹線遮断回路による前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間の電気的な接続の遮断に関連して、前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部への電力の供給を遮断する技術的思想3に記載の車両用制御装置。
(技術的思想5)
前記第1電圧変換部及び前記第2電圧変換部の少なくとも一方の入力側に設けられ、前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部への電力の供給を遮断する変換部遮断回路(75)、をさらに備え、
前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部に関連した前記電流値及び前記電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、前記幹線遮断回路が前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間の電気的な接続を遮断すると共に、前記変換部遮断回路が前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部への電力の供給を遮断する技術的思想1に記載の車両用制御装置。
(技術的思想6)
前記第1負荷端子の少なくとも1つと前記第2負荷端子の少なくとも1つとは、優先端子(21a,22a)として、複数の前記負荷部のうちで電力の供給が他の通常負荷(122)よりも優先される同一の優先負荷(121)と電気的に接続される技術的思想1~5のいずれか一項に記載の車両用制御装置。
(技術的思想7)
前記第1電圧変換部及び前記第2電圧変換部のそれぞれの電流能力は、共に前記優先負荷の最大消費電流以上である技術的思想6に記載の車両用制御装置。
(技術的思想8)
複数の前記負荷端子部は、前記通常負荷(122)と電気的に接続される通常端子(21b,22b)、を含み、
前記優先端子を前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部と電気的に接続する優先供給線部(51a,52a)と、
前記通常端子を前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部と電気的に接続する通常供給線部(51b,52b)と、
前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部に関連した前記電流値及び前記電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、前記通常供給線部による電気的な接続を遮断する負荷遮断回路(80e,80h)と、
をさらに備える技術的思想6又は7に記載の車両用制御装置。
車両において用いられ、複数の電源部(110)から供給される電力の複数の負荷部(120)への分配を制御する車両用制御装置であって、
前記電源部と電気的に接続される複数の電源端子部(10)と、
前記負荷部と電気的に接続される複数の負荷端子部(20)と、
複数の前記電源端子部に含まれる第1電源端子(11)と電気的に接続される第1電源線部(31)と、
複数の前記電源端子部に含まれる第2電源端子(12)と電気的に接続される第2電源線部(32)と、
前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間を電気的に接続し、かつ、電流値及び電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間の電気的な接続を遮断する幹線遮断回路(70)と、
前記第1電源線部に供給される電圧を変換し、複数の前記負荷端子部に含まれる第1負荷端子(21)に供給する第1電圧変換部(91)と、
前記第2電源線部に供給される電圧を変換し、複数の前記負荷端子部に含まれる第2負荷端子(22)に供給する第2電圧変換部(92)と、
を備える車両用制御装置。
(技術的思想2)
前記幹線遮断回路は、前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部に関連した前記電流値及び前記電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間の電気的な接続を遮断する技術的思想1に記載の車両用制御装置。
(技術的思想3)
前記第1電圧変換部及び前記第2電圧変換部の少なくとも一方の入力側に設けられ、前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部への電力の供給を遮断する変換部遮断回路(75)、をさらに備える技術的思想1又は2に記載の車両用制御装置。
(技術的思想4)
前記変換部遮断回路は、前記幹線遮断回路による前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間の電気的な接続の遮断に関連して、前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部への電力の供給を遮断する技術的思想3に記載の車両用制御装置。
(技術的思想5)
前記第1電圧変換部及び前記第2電圧変換部の少なくとも一方の入力側に設けられ、前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部への電力の供給を遮断する変換部遮断回路(75)、をさらに備え、
前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部に関連した前記電流値及び前記電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、前記幹線遮断回路が前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間の電気的な接続を遮断すると共に、前記変換部遮断回路が前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部への電力の供給を遮断する技術的思想1に記載の車両用制御装置。
(技術的思想6)
前記第1負荷端子の少なくとも1つと前記第2負荷端子の少なくとも1つとは、優先端子(21a,22a)として、複数の前記負荷部のうちで電力の供給が他の通常負荷(122)よりも優先される同一の優先負荷(121)と電気的に接続される技術的思想1~5のいずれか一項に記載の車両用制御装置。
(技術的思想7)
前記第1電圧変換部及び前記第2電圧変換部のそれぞれの電流能力は、共に前記優先負荷の最大消費電流以上である技術的思想6に記載の車両用制御装置。
(技術的思想8)
複数の前記負荷端子部は、前記通常負荷(122)と電気的に接続される通常端子(21b,22b)、を含み、
前記優先端子を前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部と電気的に接続する優先供給線部(51a,52a)と、
前記通常端子を前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部と電気的に接続する通常供給線部(51b,52b)と、
前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部に関連した前記電流値及び前記電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、前記通常供給線部による電気的な接続を遮断する負荷遮断回路(80e,80h)と、
をさらに備える技術的思想6又は7に記載の車両用制御装置。
Claims (8)
- 車両において用いられ、複数の電源部(110)から供給される電力の複数の負荷部(120)への分配を制御する車両用制御装置であって、
前記電源部と電気的に接続される複数の電源端子部(10)と、
前記負荷部と電気的に接続される複数の負荷端子部(20)と、
複数の前記電源端子部に含まれる第1電源端子(11)と電気的に接続される第1電源線部(31)と、
複数の前記電源端子部に含まれる第2電源端子(12)と電気的に接続される第2電源線部(32)と、
前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間を電気的に接続し、かつ、電流値及び電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間の電気的な接続を遮断する幹線遮断回路(70)と、
前記第1電源線部に供給される電圧を変換し、複数の前記負荷端子部に含まれる第1負荷端子(21)に供給する第1電圧変換部(91)と、
前記第2電源線部に供給される電圧を変換し、複数の前記負荷端子部に含まれる第2負荷端子(22)に供給する第2電圧変換部(92)と、
を備える車両用制御装置。 - 前記幹線遮断回路は、前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部に関連した前記電流値及び前記電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間の電気的な接続を遮断する請求項1に記載の車両用制御装置。
- 前記第1電圧変換部及び前記第2電圧変換部の少なくとも一方の入力側に設けられ、前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部への電力の供給を遮断する変換部遮断回路(75)、をさらに備える請求項1又は2に記載の車両用制御装置。
- 前記変換部遮断回路は、前記幹線遮断回路による前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間の電気的な接続の遮断に関連して、前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部への電力の供給を遮断する請求項3に記載の車両用制御装置。
- 前記第1電圧変換部及び前記第2電圧変換部の少なくとも一方の入力側に設けられ、前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部への電力の供給を遮断する変換部遮断回路(75)、をさらに備え、
前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部に関連した前記電流値及び前記電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、前記幹線遮断回路が前記第1電源線部及び前記第2電源線部の間の電気的な接続を遮断すると共に、前記変換部遮断回路が前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部への電力の供給を遮断する請求項1に記載の車両用制御装置。 - 前記第1負荷端子の少なくとも1つと前記第2負荷端子の少なくとも1つとは、優先端子(21a,22a)として、複数の前記負荷部のうちで電力の供給が他の通常負荷(122)よりも優先される同一の優先負荷(121)と電気的に接続される請求項1に記載の車両用制御装置。
- 前記第1電圧変換部及び前記第2電圧変換部のそれぞれの電流能力は、共に前記優先負荷の最大消費電流以上である請求項6に記載の車両用制御装置。
- 複数の前記負荷端子部は、前記通常負荷(122)と電気的に接続される通常端子(21b,22b)、を含み、
前記優先端子を前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部と電気的に接続する優先供給線部(51a,52a)と、
前記通常端子を前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部と電気的に接続する通常供給線部(51b,52b)と、
前記第1電圧変換部又は前記第2電圧変換部に関連した前記電流値及び前記電圧値の少なくとも一方の異常に基づき、前記通常供給線部による電気的な接続を遮断する負荷遮断回路(80e,80h)と、
をさらに備える請求項6又は7に記載の車両用制御装置。
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|---|---|---|---|
| JP2024-114195 | 2024-07-17 | ||
| JP2024114195 | 2024-07-17 |
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|---|---|
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ID=98437234
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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- 2025-06-27 WO PCT/JP2025/023141 patent/WO2026018652A1/ja active Pending
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