JP7046623B2 - 電源維持装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両における車輪の回転を制動するブレーキ装置に用いられる電源を維持する電源維持装置に関する。

特許文献１に記載の車両用電源供給制御装置は、上記した車両のブレーキ装置に関連して、ブレーキアクチュエータ及びブレーキ用電気制御部に、主電源及び補助電源の電力を供給するタイミングを適正化する。このブレーキ用電気制御部に相当する制御回路を有する従来の電源維持装置では、当該制御回路へ制御用電力（例えば、電圧３．３Ｖ、５．０Ｖの電力）を供給する電源回路が、電源装置（例えば、バッテリー）から電力の供給を受ける。

特開２０１０－１２０６２４号公報

しかしながら、例えば、内燃機関を搭載した車両におけるクランキングのときに、上記した電源装置からスタータに一時的に大きい電流が流れる。当該大きい電流に起因して、当該電源装置の出力電圧が急激に低下し、それにより、前記電源回路が供給する前記制御用電力の電圧が低下し、その結果、前記した制御回路が、正常に動作することができなくなるおそれがあるという問題があった。

本発明の目的は、上記した課題に鑑み、前記電源装置の出力電圧が急激に低下したときであっても、前記制御回路が、正常に動作し続けることができる電源維持装置を提供することにある。

上記した課題を解決すべく、本発明に係る電源維持装置は、（１）負荷に電力を供給する第１の電源と、（２）前記負荷の動作を制御する制御回路を動作させる電力を生成する電源回路と、（３）電源装置から電力の供給を受け、前記電源回路に電力を供給する第２の電源と、（４）前記第１の電源及び前記負荷を結ぶ第１の配線上に設けられたコンデンサと、（５）前記第１の配線と、前記第２の電源及び前記電源回路を結ぶ第２の配線との間に設けられ、前記第１の配線と前記第２の配線とを非導通から導通へ切り換えるスイッチ回路と、を含む。

本発明に係る電源維持装置によれば、前記コンデンサ及び前記スイッチ回路の協働により、前記制御回路は、前記第２の電力の電圧が低下している間であっても、正常に動作し続けることが可能となる。

実施形態１の電源維持装置の構成を示す回路図である。 実施形態１の電源維持装置の動作（クランキング動作まで）を示すフローチャートである。 クランキング動作のときの電源装置の出力電圧の波形を示す図である。 クランキング動作のときの電源回路の入力電圧及び出力電圧の波形を示す図である。 実施形態１の電源維持装置の動作（クランキング動作の後）を示すフローチャートである。 実施形態２の電源維持装置の構成を示す回路図である。 実施形態３の電源維持装置の構成を示す回路図である。 実施形態４の電源維持装置の構成を示す回路図である。 実施形態５の電源維持装置の構成を示す回路図である。 実施形態６の電源維持装置の構成を示す回路図である。

以下、本発明に係る電源維持装置の実施形態について説明する。
〈実施形態１〉
〈実施形態１の構成〉
図１は、実施形態１の電源維持装置の構成を示す。実施形態１の電源維持装置１は、内燃機関（図示せず）を備える自動車等の車両に搭載されている。電源維持装置１は、図１に示されるように、電源に関し、負荷電源２と、制御電源１５と、電源回路２１とを含む。

負荷電源２は、『第１の電源』として機能し、前記車両のスタータ（図示せず）を含む負荷に電力を供給する電源装置ＢＡから電圧Ｖ（例えば、１２Ｖ）である電力の供給を受け、電圧Ｖ１（概ね１２Ｖ近傍）である第１の電力（例えば、数十アンペア以上の比較的大きい電力）を生成する。負荷電源２は、当該第１の電力を、前記車両の車輪の回転を制動するブレーキ装置の電動機ＭＴ（ブレーキ装置（図示せず）内のアクチュエータＡＣに搭載される）及び当該電動機ＭＴの回転を制御するインバータ回路１２へ供給する。ここで、電動機ＭＴは、『負荷』に相当する。

制御電源１５は、『第２の電源』として機能し、電源装置ＢＡから電圧Ｖである電力の供給を受け、電圧Ｖ２（概ね１２Ｖ近傍）の第２の電力（例えば、数アンペア以下の比較的小さい電力）を生成する。制御電源１５は、当該第２の電力を電源回路２１へ供給する。

電源回路２１は、『電源回路』として機能し、電圧Ｖ２の第２の電力から、制御回路（マイコン１４等のデジタル回路を主に含む回路）を動作させるための電圧ＶＣＣ（例えば、５．０Ｖ）、電圧ＶＤＤ（例えば、３．３Ｖ）の制御用電力を生成し、当該制御用電力を前記制御回路に供給する。電源回路２１は、例えば、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）からなる。ここで、制御回路は、デジタル回路を主に含む回路に代えて、アナログ回路を主に含む回路であっても良い。

上述した電圧Ｖ１である第１の電力は、第１の配線ＷＲ１を介して供給され、他方で、上述した電圧Ｖ２である第２の電力は、第２の配線ＷＲ２を介して供給される。ここで、第１の配線ＷＲ１は、負荷電源２から電動機ＭＴまでを結ぶ線であり、また、第２の配線ＷＲ２は、制御電源１５から電源回路２１までを結ぶ線である。

より詳しくは、第１の配線ＷＲ１は、主に、負荷電源２及びフェールセーフスイッチ３間の配線、フェールセーフスイッチ３及び逆接保護スイッチ５間の配線、逆接保護スイッチ５及びノイズ対策用コイル９の配線、並びに、ノイズ対策用コイル９及びインバータ回路１２間の配線から構成されている。同様に、第２の配線ＷＲ２は、主に、制御電源１５及びノイズ対策用コイル１７間の配線、ノイズ対策用コイル１７及び逆接保護用ダイオード１８間の配線、並びに、逆接保護用ダイオード１８及び電源回路２１間の配線から構成されている。

電源維持装置１は、上記した負荷電源２、制御電源１５、電源回路２１に加えて、フェールセーフスイッチ３と、フェールセーフスイッチ制御回路４と、逆接保護スイッチ５と、逆接保護スイッチ制御回路６と、スイッチ回路７と、ノイズ対策用コンデンサ８と、ノイズ対策用コイル９と、インバータコンデンサ１０と、インバータ作動回路１１と、インバータ回路１２と、プリチャージ回路１３と、マイコン１４と、ノイズ対策用コンデンサ１６と、ノイズ対策用コイル１７と、逆接保護用ダイオード１８と、瞬断防止用コンデンサ１９と、デカップリングコンデンサ２０と、インターフェイス回路２２と、含む。

フェールセーフスイッチ３は、『スイッチユニット』の一部として機能し、第１の配線ＷＲ１上で負荷電源２の後段に設けられ、例えば、ユニポーラトランジスタであるＭＯＳＦＥＴから構成されており、負荷電源２からインバータ回路１２及び電動機ＭＴに向かう電流が流れることを許可しまたは禁止する。

フェールセーフスイッチ制御回路４は、マイコン１４から、フェールセーフスイッチ３を導通にすべき旨又は非導通にすべき旨を指示する制御信号１４ｄを受け、当該制御信号１４ｄに基づき、フェールセーフスイッチ３のゲート端子に印加すべき電圧を制御することにより、フェールセーフスイッチ３を導通または非導通に切り換える。

逆接保護スイッチ５は、『スイッチユニット』の他の一部として機能し、第１の配線ＷＲ１上でフェールセーフスイッチ３の後段に設けられ、フェールセーフスイッチ３と同様に、例えば、ユニポーラトランジスタであるＭＯＳＦＥＴから構成されている。

逆接保護スイッチ５は、負荷電源２が、電源装置ＢＡに逆接される場合に、即ち、電源装置ＢＡにおける電圧Ｖを出力する２つの出力端子（図示せず）と、負荷電源２における前記電圧Ｖを入力するための２つの入力端子（図示せず）との関係が、本来の接続とは異なり、逆に接続された場合に、例えば、前記した逆接に起因する想定しない電圧、電流、電力が、逆接保護スイッチ５の後段に設けられた回路に悪影響を及ぼすことを回避する。

逆接保護スイッチ制御回路６は、マイコン１４から、逆接保護スイッチ５を導通すべき旨又は非導通にすべき旨を指示する制御信号１４ｃを受け、当該制御信号１４ｃに基づき、逆接保護スイッチ５のゲート端子に印加すべき電圧を制御することにより、逆接保護スイッチ５を導通又は非導通に切り換える。

スイッチ回路７は、『スイッチ回路』として機能し、第１の配線ＷＲ１と第２の配線ＷＲ２との間に設けられており、換言すれば、インバータコンデンサ１０の一端（インバータコンデンサ１０の２つの端子のうち、第１の配線ＷＲ１に接続されているもの）と、電源回路２１における第２の電力の電圧Ｖ２の入力端との間に設けられている。スイッチ回路７は、上述したフェールセーフスイッチ３及び逆接保護スイッチ５と同様に、ユニポーラトランジスタであるＭＯＳＦＥＴ７ａを有し、更に、ダイオード７ｂ及び電流制限抵抗器７ｃを有する。スイッチ回路７内で、ＭＯＳＦＥＴ７ａ、ダイオード７ｂ、電流制限抵抗器７ｃは、直列接続されている。

ＭＯＳＦＥＴ７ａは、マイコン１４から、スイッチ回路７を、正確には、ＭＯＳＦＥＴ７ａを導通にすべき旨又は非導通にすべき旨を指示する制御信号１４ｂを受け、当該制御信号１４ｂに基づき、導通又は非導通に切り換わる。

ダイオード７ｂは、第１の配線ＷＲ１から第２の配線ＷＲ２へ向けて電流が流れることを許可すべく、換言すれば、制御電源１５からスイッチ回路７を通じて負荷電源２へ電流が流れること、及び、制御電源１５からスイッチ回路７を通じて電動機ＭＴへ電流が流れることを禁止すべく、そのアノード端子がＭＯＳＦＥＴ７ａを介して第１の配線ＷＲ１に接続されており、そのカソード端子が電流制限抵抗器７ｃを介して第２の配線ＷＲ２に接続されている。

電流制限抵抗器７ｃは、第１の配線ＷＲ１から第２の配線ＷＲ２へ流れる電流の大きさを制限し、これにより、電源回路２１に大きい電流が流れることを回避する。

ノイズ対策用コンデンサ８は、第１の配線ＷＲ１上でスイッチ回路７の後段に設けられており、一端が第１の配線ＷＲ１に接続され、他端が基準電位（例えば、接地電位）に接続されている。

ノイズ対策用コイル９は、第１の配線ＷＲ１上でノイズ対策用コンデンサ８の後段に、第１の配線ＷＲ１に直列に挿入されている。ノイズ対策用コンデンサ８及びノイズ対策用コイル９は、協働してＬＣフィルタを構成し、これにより、負荷電源２から供給される第１の電力の電圧Ｖ１に含まれるノイズを除去する。

インバータコンデンサ１０は、『コンデンサ』として機能し、具体的には、第１の配線ＷＲ１上でノイズ対策用コイル９の後段に設けられ、上記した一端、即ち、スイッチ回路７に接続されている、正確には、スイッチ回路７にノイズ対策用コイル９を介して接続されている一端が第１の配線ＷＲ１に接続されており、他端が上記の基準電位に接続されている。インバータコンデンサ１０は、負荷電源２の電圧Ｖ１を、第１の配線ＷＲ１を介して印加されることにより蓄電し、また、制御電源１５の電圧Ｖ２を、第２の配線ＷＲ２及びプリチャージ回路１３を介して印加されることにより蓄電する。

インバータ作動回路１１は、第１の配線ＷＲ１上でインバータコンデンサ１０の後段に設けられている。インバータ作動回路１１は、マイコン１４から、インバータ回路１２の動作を制御する制御信号１４ｅを受け、当該制御信号１４ｅに基づき、インバータ回路１２の動作を制御する。加えて、インバータ作動回路１１は、マイコン１４からの前記制御信号１４ｅに従って、自らの動作をも制御する。

インバータ回路１２は、第１の配線ＷＲ１上でインバータ作動回路１１の後段に設けられており、上述したように、インバータ作動回路１１による制御の下で、電動機ＭＴの回転を制御する。

プリチャージ回路１３は、『プリチャージ回路』として機能し、入力端子１３ａが、第２の配線ＷＲ２に接続され、他方で、出力端子１３ｂが、第１の配線ＷＲ１に接続されており、より正確には、入力端子１３ａが、制御電源１５に接続され、他方で、出力端子１３ｂが、インバータコンデンサ１０の上述した一端に接続されている。プリチャージ回路１３は、マイコン１４から、プリチャージ回路１３を導通にすべき旨又は非導通にすべき旨を指示する制御信号１４ａを受け、導通又は非導通に切り換わる。具体的には、プリチャージ回路１３の導通により、制御電源１５の電圧Ｖ２を、第２の配線ＷＲ２及びプリチャージ回路１３を介して、第１の配線ＷＲ１上に、より正確には、インバータコンデンサ１０の前記一端に印加する。他方で、プリチャージ回路１３の非導通により、制御電源１５の電圧Ｖ２を、インバータコンデンサ１０の前記一端に印加しない。

マイコン１４は、電源回路２１が生成する電圧ＶＤＤ、ＶＣＣで動作する。マイコン１４は、インターフェイス回路２２を経由して、電源維持装置１の外部から、外部の状況、例えば、上記した車両に乗車する運転手によるキーの操作、電源維持装置１の外部の他の装置等との通信の状況、前記車両のエンジンの動作状況等を各々が示すイグニション信号２２ａ、通信信号２２ｂ、関連信号２２ｃを受ける。マイコン１４は、例えば、これらの信号２２ａ～２２ｃに従って、上述した制御信号１４ａ～１４ｅを、プリチャージ回路１３、スイッチ回路７、フェールセーフスイッチ制御回路４、逆接保護スイッチ５、プリチャージ回路１３へ各々、出力する。

ノイズ対策用コンデンサ１６は、第２の配線ＷＲ２上で制御電源１５の後段に設けられ、一端が第２の配線ＷＲ２に接続され、他端が基準電位に接続されている。

ノイズ対策用コイル１７は、第２の配線ＷＲ２上でノイズ対策用コンデンサ１６の後段に、第２の配線ＷＲ２に直列に挿入されている。ノイズ対策用コンデンサ１６及びノイズ対策用コイル１７は、協働してＬＣフィルタを構成し、これにより、制御電源１５から出力される第２の電力の電圧Ｖ２に含まれるノイズを除去する。

逆接保護用ダイオード１８は、第２の配線ＷＲ２上でノイズ対策用コイル１７の後段に、第２の配線ＷＲ２に直列に挿入されている。逆接保護用ダイオード１８は、上記した逆接保護スイッチ５と同様な動作を有し、即ち、電源装置ＢＡに制御電源１５が逆接された場合、当該逆接に起因する想定しない電圧、電流、電力が、逆接保護用ダイオード１８の後段に設けられた回路に悪影響を及ぼすことを回避する。

瞬断防止用コンデンサ１９は、第２の配線ＷＲ２上で逆接保護用ダイオード１８の後段に設けられており、一端が第２の配線ＷＲ２に接続され、他方で、他端が基準電位に接続されている。瞬断防止用コンデンサ１９は、制御電源１５の電圧Ｖ２が印加されることにより蓄電し、仮に、制御電源１５が電圧Ｖ２を正常に出力することができない事態が瞬発的に生じても、蓄電された電荷により規定される、制御電源１５の電圧Ｖ２と同等な電圧の電力を電源回路２１に供給する。これにより、電源回路２１による電圧ＶＤＤ、ＶＣＣを生成する動作が瞬断されることを回避する。

デカップリングコンデンサ２０は、第２の配線ＷＲ２上で、瞬断防止用コンデンサ１９の後段に設けられており、換言すれば、電源回路２１の前段に設けられており、より詳しくは、瞬断防止用コンデンサ１９と同様に、一端が第２の配線ＷＲ２に接続され、他端が基準電位に接続されている。デカップリングコンデンサ２０は、制御電源１５から出力される電圧Ｖ２から、即ち、電源回路２１に入力されるべき電圧Ｖ２からノイズを除去する。

インターフェース回路２２は、電源維持装置１の外部の装置、機構、ユニット等とインターフェイスを行い、具体的には、上述したように、運転手によるキーの操作、外部の他の装置等との通信の状況、車両のエンジンの動作状況を含む、車両に関する動作及び状態に関する情報を示すイグニション信号２２ａ、通信信号２２ｂ、関連信号２２ｃの入力を受け、これらの信号２２ａ～２２ｃをマイコン１４及び電源回路２１へ転送する。

〈実施形態１の動作〉
図２は、実施形態１の電源維持装置１の動作を示し、より詳しくは、クランキング動作が発生するまでの電源維持装置１の動作を示す。以下、図２のフローチャートに沿って、電源維持装置１の動作について説明する。動作の説明及び理解を容易にすべく、電源維持装置１が搭載された車両の運転手が、当該車両のエンジンを始動させようとすることを想定する。

上記の想定に加えて、運転手がエンジンを始動させようとする前に、負荷電源２、制御電源１５、電源回路２１が動作しており、当該動作に起因して、電源回路２１の電圧ＶＣＣ、ＶＤＤで動作するマイコン１４による制御の下で、フェールセーフスイッチ３及び逆接保護スイッチ５が導通になっており、当該導通により、負荷電源２の電圧Ｖ１が第１の配線ＷＲ１に印加されており、当該印加により、インバータコンデンサ１０に、予め、電荷が蓄積されており、他方で、制御電源１５の電圧Ｖ２が第２の配線ＷＲ２に印加されていることを想定する。

上記した、運転手に関する想定、並びに、負荷電源２、制御電源１５、電源回路２１、フェールセーフスイッチ３、逆接保護スイッチ５、インバータコンデンサ１０、及び第２の配線ＷＲ２に関する想定に加えて、運転手がエンジンを始動させようとする前に、スイッチ回路７は、非導通であり、また、プリチャージ回路１３も、非導通であり、当該２つの非導通により、第１の配線ＷＲ１と第２の配線ＷＲ２とが接続されていないことを想定する。

上記した想定を要約すると、以下の通りである。
（１）運転手が、車両のエンジンを始動させようとしていること
（２）フェールセーフスイッチ３及び逆接保護スイッチ５が、導通であること
（３）インバータコンデンサ１０が、予め蓄電されていること
（４）制御電源１５の電圧Ｖ２が、第２の配線ＷＲ２に印加されていること
（５）スイッチ回路７及びプリチャージ回路１３が、非導通であること
（６）第１の配線ＷＲ１と第２の配線ＷＲ２とが、非導通であること

ステップＳ１：運転手が、車両のキーを操作すると（例えば、車両のキー差込口に差し込んだキーを少し回転させると）、即ち、電源維持装置１及び当該電源維持装置１の外部にある他の装置、機構、ユニットを起動すべき旨が指示されると、当該指示に応答して、インターフェイス回路２２に、イグニション信号２２ａ、通信信号２２ｂ、関連信号２２ｃのうち、少なくともいずれか１つがインターフェイス回路２２へ入力される。インターフェイス回路２２は、当該入力された信号をマイコン１４及び電源回路２１へ出力する。

ステップＳ２：運転手が、引き続き、車両のキーを操作すると（例えば、キーを更に少し回転させると）、換言すれば、車両に搭載されているアクセサリーを使用できるようにすべき旨が指示されると、当該指示に応答して、他の外部にある装置等からインターフェイス回路２２に、イグニション信号２２ａ、通信信号２２ｂ、関連信号２２ｃのうち、ステップＳ１で入力された信号を除く他の信号が入力される。インターフェイス回路２２は、ステップＳ１と同様に、当該入力された信号をマイコン１４及び電源回路２１へ出力する。

ステップＳ１及びステップＳ２を経て、より正確には、イグニション信号２２ａ、通信信号２２ｂ、関連信号２２ｃのうち、２つの信号を受けることにより、マイコン１４は、これ以後に、運転手によってエンジン（図示せず）の始動が指示されるであろうこと、即ち、クランキング動作（ステップＳ１０）が発生するであろうことを予測する。

ステップＳ３：マイコン１４は、上記したクランキング動作（ステップＳ１０）の発生の予測に基づき、インバータ回路１２の動作を停止させる旨を指示する制御信号１４ｅを、インバータ作動回路１１に出力する。インバータ作動回路１１は、当該制御信号１４ｅに従って、インバータ回路１２の動作を停止させる。

ステップＳ４：マイコン１４は、インバータ作動回路１１の動作を停止させる旨を指示する制御信号１４ｅを、インバータ作動回路１１に出力する。インバータ作動回路１１は、当該制御信号１４ｅに従って、インバータ作動回路１１自体の動作を停止させる。

ここで、後述される（ステップＳ５、Ｓ６）、フェールセーフスイッチ３及び逆接保護スイッチ５を非導通にすることに先立って、インバータ作動回路１１の動作及びインバータ回路１２の動作を停止する理由は、以下の通りである。もし、インバータ作動回路１１の動作及びインバータ回路１２の動作を停止するに先立って、フェールセーフスイッチ３及び逆接保護スイッチ５を非導通すると、既に負荷電源２の電圧Ｖ１により蓄電していたインバータコンデンサ１０の電力が、インバータ作動回路１１及びインバータ回路１２に供給されることにより、インバータコンデンサ１０に蓄積された電力が消費されるためである。換言すれば、インバータ作動回路１１及びインバータ回路１２の動作を停止させることを、フェールセーフスイッチ３及び逆接保護スイッチ５を非導通にすることよりも先に行うことにより、当該消費を回避する。

ステップＳ５：マイコン１４は、フェールセーフスイッチ３を非導通にすべき旨を指示する制御信号１４ｄを、フェールセーフスイッチ制御回路４に出力し、フェールセーフスイッチ制御回路４は、当該制御信号１４ｄに従って、フェールセーフスイッチ３を導通から非導通へ切り換える。

ステップＳ６：マイコン１４は、逆接保護スイッチ５を非導通にすべき旨を指示する制御信号１４ｃを、逆接保護スイッチ制御回路６に出力する。逆接保護スイッチ制御回路６は、当該制御信号１４ｃに従って、逆接保護スイッチ５を導通から非導通へ切り換える。この時点で、フェールセーフスイッチ３及び逆接保護スイッチ５が非導通になっていることから、負荷電源２が、実質的には、第１の配線ＷＲ１から切り離された状態になる。従って、インバータコンデンサ１０は、負荷電源２の電圧Ｖ１による蓄電を中断する。

ステップＳ７：マイコン１４は、プリチャージ回路１３を導通にすべき旨を示す制御信号１４ａを、プリチャージ回路１３に出力する。プリチャージ回路１３は、当該制御信号１４ａに従って、非導通から導通に切り換わり、これにより、制御電源１５の電圧Ｖ２が、第２の配線ＷＲ２及びプリチャージ回路１３を介して、第１の配線ＷＲ１、即ち、インバータコンデンサ１０の前記一端に印加される。この結果、インバータコンデンサ１０は、ステップＳ６で切り離された負荷電源２の電圧Ｖ１に代えて、第２の配線ＷＲ２を介した制御電源１５の電圧Ｖ２より、蓄電を再開する。

ステップＳ８：マイコン１４は、スイッチ回路７を導通にすべき旨を指示する制御信号１４ｂを、スイッチ回路７に出力する。スイッチ回路７では、当該制御信号１４ｂに従って、ＭＯＳＦＥＴ７ａが導通になることにより、スイッチ回路７自体が、非導通から導通へ切り換わる。これにより、インバータコンデンサ１０に蓄電された電荷により規定される電圧が、第１の配線ＷＲ１、スイッチ回路７、第２の配線ＷＲ２、及び電源回路２１という経路で、電源回路２１に印加され、換言すれば、インバータコンデンサ１０の電力が、電源回路２１に供給される。

ステップＳ９：運転手が、ステップＳ１及びステップＳ２に引き続き、車両のキーを操作し（例えば、キーを更に少し回転させると）、即ち、エンジンを始動すべき旨が指示される。

ステップＳ１０：上記した指示（ステップＳ９）に応答して、電源装置ＢＡから電力の供給を受けるスタータが始動する。スタータの始動に伴い、クランキング動作が発生し、即ち、電源装置ＢＡからスタータへ、大きい電流が、一時的に流れ、これにより、電源装置ＢＡから出力される電圧Ｖが、一時的に低下する。

図３は、クランキング動作（ステップＳ１０）のときの、実施形態１の電源装置ＢＡの出力電圧Ｖの波形を示し、図４は、クランキング動作（ステップＳ１０）のときの、実施形態１の電源回路２１への入力電圧並びに出力電圧ＶＤＤ、ＶＣＣを示す。

上述したクランキング動作（ステップＳ１０）の間、図３に示されるように、電源装置ＢＡの出力電圧Ｖは、上記した大きい電流が流れることに起因して、クランキング動作の開始前に比較して急激に低下する。電源装置ＢＡの出力電圧Ｖの低下に起因して、制御電源１５の出力電圧Ｖ２も急激に低下する（図示せず）。

しかしながら、このクランキング動作（ステップＳ１０）の間、電源回路２１は、上述したように、ステップＳ８で、スイッチ回路７が導通することにより、インバータコンデンサ１０の電力を供給されることから、上記した電源装置ＢＡの出力電圧Ｖの急激な低下にも拘わらず、電源回路２１への入力電圧は、図４に示されるように、緩やかに低下するに留まる。しかも、インバータコンデンサ１０（正確には、インバータコンデンサ１０の容量を予め大きくしておくこと）は、電源回路２１への入力電圧が、電源回路２１が正常に動作することができる動作保証最低電圧Ｖ２ｍｉｎを下回らないことを保証することから、電源回路２１は、電圧ＶＤＤ、ＶＣＣを、クランキング動作が始まる前のときと同様に、安定的に生成しかつ出力することができる。

〈実施形態１の効果〉
上述したように、実施形態１の電源維持装置１によれば、インバータコンデンサ１０が、ステップＳ１０でクランキング動作が発生する前に、負荷電源２の電圧Ｖ１及び制御電源１５の電圧Ｖ２の両方により蓄電しており、かつ、インバータコンデンサ１０に蓄電された電力が、ステップＳ１０でクランキング動作が発生する前から、スイッチ回路７を導通することにより、電源回路２１に供給される。これにより、ステップＳ１０でクランキング動作が発生し、即ち、電源装置ＢＡの電圧Ｖが急激に低下し、それにより、制御電源１５の出力電圧Ｖ２が急激に低下しても、電源回路２１に入力される電圧が低下することを緩和することができる。その結果、電源回路２１は、電圧ＶＣＣ、ＶＤＤをクランキング動作の開始前と同様に安定的に生成することができ、当該安定な電圧ＶＣＣ、ＶＤＤにより、マイコン１４等の制御回路を、クランキング動作の開始前と同様に安定的に動作させることが可能となる。

換言すれば、内燃機関（図示せず）を始動するときに、上記した電源装置ＢＡの出力電圧Ｖが急激に低下した後、当該出力電圧Ｖが低下している間であっても、ブレーキ装置（図示せず）内のアクチュエータＡＣを構成する電動機ＭＴを制御する制御回路（マイコン１４等）を正常に動作させ続けることが可能となる。

図５は、実施形態１の電源維持装置の動作を示し、より詳しくは、クランキング動作が発生した後の電源維持装置１の動作を示す。以下、図５のフローチャートに沿って、電源維持装置１の動作について説明する。以下では、図２のフローチャートを用いて説明したクランキング動作（図２中のステップＳ１０）まで完了していることを想定する。

ステップＳ２０：電源維持装置１以外の他の装置の１つ（図示せず）が、電源装置ＢＡの出力電圧Ｖがクランキング動作より前の電圧まで回復したことを検出すると、当該他の装置は、例えば、関連信号２２ｃにより、出力電圧Ｖが回復した旨をインターフェイス回路２２に通知する。インターフェイス回路２２は、関連信号２２ｃを受けると、当該関連信号２２ｃをマイコン１４へ転送する。マイコン１４は、関連信号２２ｃに従って、スイッチ回路７を非導通にすべき旨を指示する制御信号１４ｂをスイッチ回路７へ出力する。スイッチ回路７では、ＭＯＳＦＥＴ７ａが、前記制御信号１４ｂに従って、非導通に切り換わり、その結果、スイッチ回路７自体が、導通から非導通に切り換わる。これにより、インバータコンデンサ１０に蓄電された電力が電源回路２１へ供給されることが中止される。

ステップＳ２１：マイコン１４は、プリチャージ回路１３を非導通に切り換える旨を指示する制御信号１４ａを、プリチャージ回路１３へ出力する。プリチャージ回路１３は、当該制御信号１４ａに従って、導通から非導通に切り換わる。これにより、制御電源１５の出力電圧Ｖ２がインバータコンデンサ１０に印加されることが中止される。

ステップＳ２２：マイコン１４は、逆接保護スイッチ５を導通に切り換える旨を指示する制御信号１４ｃを、逆接保護スイッチ制御回路６へ出力する。逆接保護スイッチ制御回路６は、当該制御信号１４ｃに従って、逆接保護スイッチ５を非導通から導通へ切り換える。

ステップＳ２３：マイコン１４は、ステップＳ２２と同様に、フェールセーフスイッチ３を導通に切り換える旨を指示する制御信号１４ｄを、フェールセーフスイッチ制御回路４へ出力する。フェールセーフスイッチ制御回路４は、当該制御信号１４ｄに従って、フェールセーフスイッチ３を非導通から導通へ切り換える。この時点で、逆接保護スイッチ５及びフェールセーフスイッチ３が導通に切り換わっていることから、負荷電源２は、第１の配線ＷＲ１との関係で、切り離された状態から接続された状態に切り換わる。

ステップＳ２４：マイコン１４は、インバータ作動回路１１の動作を再開すべき旨を指示する制御信号１４ｅを、インバータ作動回路１１へ出力する。インバータ作動回路１１は、当該制御信号１４ｅに従って、インバータ作動回路１１自体の動作を停止状態から再開状態へ切り換え、即ち、インバータ作動回路１１の動作を再開させる。

ステップＳ２５：マイコン１４は、インバータ回路１２の動作を再開すべき旨を指示する制御信号１４ｅを、インバータ作動回路１１へ出力する。インバータ作動回路１１は、当該制御信号１４ｅに従って、インバータ回路１２を停止状態から再開状態へ切り換え、即ち、インバータ回路１２の動作を再開させる。

ステップＳ２６：以後、マイコン１４は、インバータ作動回路１１及びインバータ回路１２の動作を指示する制御信号１４ｅを用い、インバータ作動回路１１及びインバータ回路１２を介して、電動機ＭＴ、即ち、アクチュエータＡＣの動作を制御する。

〈実施形態２〉
実施形態２の電源維持装置について説明する。

図６は、実施形態２の電源維持装置の構成を示す。実施形態２の電源維持装置１Ａは、図６に示されるように、図１に示される実施形態１の電源維持装置１と概ね同一の構成を有する。他方で、実施形態２の電源維持装置１Ａは、実施形態１の電源維持装置１と異なり、スイッチ回路７内に、ユニポーラトランジスタであるＭＯＳＦＥＴ７ａに代えて、バイポーラトランジスタであるＮＰＮ型トランジスタ７ｄを有し、また、ダイオード７ｂを有しない。ここで、ＮＰＮ型トランジスタに代えて、ＰＮＰ型トランジスタでも良い。

実施形態２の電源維持装置１Ａは、図２のフローチャート中のステップＳ８以外の全てのステップを、実施形態１と同様に行う。他方で、実施形態２の電源維持装置１Ａは、実施形態１と異なり、図２のフローチャート中のステップＳ８のとき、スイッチ回路７内では、マイコン１４から出力される、スイッチ回路７を導通にすべき旨の制御信号１４ｂに従って、ＮＰＮ型トランジスタ７ｄが導通にすることにより、スイッチ回路７自体が、非導通から導通へ切り換わる。これにより、実施形態１の電源維持装置１と同様に、インバータコンデンサ１０に蓄積された電力が、第１の配線ＷＲ１、スイッチ回路７、第２の配線ＷＲ２、電源回路２１という経路で、電源回路２１に供給される。従って、実施形態２の電源維持装置１Ａは、実施形態１と異なる構成を有するスイッチ回路７による制御の下で、実施形態１と同様な効果を得ることができる。

実施形態２のスイッチ回路７の構成については、実施形態２のＮＰＮ型トランジスタ７ｄでは、実施形態１のＭＯＳＦＥＴ７ａと異なり、ボディーダイオードが存在しない。それにより、実施形態１のダイオード７ｂが阻止すべき、制御電源１５からスイッチ回路７を経由して負荷電源２へ電流が流れること、及び、制御電源１５からスイッチ回路７を経由して電動機ＭＴへ電流が流れることは、起こり得ない。従って、実施形態２の電源維持装置１Ａでは、実施形態１の電源維持装置１が有するダイオード７ｂを不要にすることができる。

〈実施形態３〉
実施形態３の電源維持装置について説明する。

図７は、実施形態３の電源維持装置の構成を示す。実施形態３の電源維持装置１Ｂは、図７に示されるように、図１に示される実施形態１の電源維持装置１と概ね同一の構成を有する。他方で、実施形態３の電源維持装置１Ｂは、実施形態１の電源維持装置１と異なり、プリチャージ回路１３を有しない。

実施形態３の電源維持装置１Ｂは、図２のフローチャート中のステップＳ７以外の全てのステップを、実施形態１と同様に行う。他方で、実施形態３の電源維持装置１Ｂは、実施形態１と異なり、プリチャージ回路１３が存在しないことから、図２のフローチャート中のステップＳ７の動作を有せず、即ち、プリチャージ回路１３を非導通から導通へ切り換えることを行わない。従って、実施形態３のインバータコンデンサ１０は、実施形態１のインバータコンデンサ１０と異なり、ステップＳ７のときに、制御電源１５の出力電圧Ｖ２が印加されない。

しかし、上記したステップＳ７に先立つステップＳ６までの間、より正確には、ステップＳ４までの間、フェールセーフスイッチ３及び逆接保護スイッチ５が導通になっていることから、インバータコンデンサ１０は、第１の配線ＷＲ１を介して負荷電源２の出力電圧Ｖ１により蓄電することができる。これにより、インバータコンデンサ１０に蓄積された電力が、ステップＳ１０のクランキング動作のときに、電源回路２１に供給される。その結果、実施形態３の電源維持装置１Ｂでは、インバータコンデンサ１０が、実施形態１のステップＳ７以後にインバータコンデンサ１０に蓄電される電力に相当する分を有しないものの、実施形態１の電源維持装置１と概ね同様な効果を得ることができる。

〈実施形態４〉
実施形態４の電源維持装置について説明する。

図８は、実施形態４の電源維持装置の構成を示す。実施形態４の電源維持装置１Ｃは、図８に示されるように、図１に示される実施形態１の電源維持装置１と概ね同一の構成を有する。他方で、実施形態４の電源維持装置１Ｃと実施形態１の電源維持装置１との相違は、フェールセーフスイッチ３の配置及び逆接保護スイッチ５の配置である。具体的には、実施形態４の電源維持装置１Ｃでは、実施形態１の電源維持装置１との比較では、フェールセーフスイッチ３と逆接保護スイッチ５との前後関係が反対であり、即ち、逆接保護スイッチ５は、第１の配線ＷＲ１上で負荷電源２の後段に設けられており、フェールセーフスイッチ３は、第１の配線ＷＲ１上で逆接保護スイッチ５の後段に設けられている。

実施形態４の電源維持装置１Ｃは、図２のフローチャート中の全てのステップを、実施形態１と全く同様に行う。フェールセーフスイッチ３及び逆接保護スイッチ５については、実施形態４の電源維持装置１Ｃでは、マイコン１４は、実施形態１と同様に、図２のフローチャート中のステップＳ５で、フェールセーフスイッチ３を非導通にすべき旨を表す制御信号１４ｄを、フェールセーフスイッチ制御回路４に出力し、フェールセーフスイッチ制御回路４は、当該制御信号１４ｄに基づき、フェールセーフスイッチ３を導通から非導通へ切り換える。

マイコン１４は、更に、実施形態１と同様に、ステップＳ６で、逆接保護スイッチ５を非導通にすべき旨を示す制御信号１４ｃを、逆接保護スイッチ制御回路６へ出力し、逆接保護スイッチ制御回路６は、当該制御信号１４ｃに基づき、逆接保護スイッチ５を導通から非導通へ切り換える。

実施形態４の電源維持装置１Ｃによれば、上記したように、実施形態１の電源維持装置１と比較して、第１の配線ＷＲ１上における、フェールセーフスイッチ３及び逆接保護スイッチ５の前後関係の配置が反対になっており、当該配置の下でも、実施形態１と同様な効果を得ることができる。

〈実施形態５〉
実施形態５の電源維持装置について説明する。

図９は、実施形態５の電源維持装置の構成を示す。実施形態５の電源維持装置１Ｄは、図９に示されるように、図１に示される実施形態１の電源維持装置１と概ね同一の構成を有する。他方で、実施形態５の電源維持装置１Ｄは、実施形態１の電源維持装置１と異なり、フェールセーフスイッチ３Ａ、逆接保護スイッチ５Ａ、及びスイッチ回路７が、ＭＯＳＦＥＴに代えて、メカニカルリレーで構成されている。

実施形態５の電源維持装置１Ｄでは、図２のフローチャート中の全てのステップと実質的に同一な動作を行う。特に、フェールセーフスイッチ３Ａ、逆接保護スイッチ５Ａ、及びスイッチ回路７に関する動作は、以下の通りである。

マイコン１４が、実施形態１と同様に、図２のフローチャート中のステップＳ５のとき、フェールセーフスイッチ３Ａを非導通にすべき旨を示す制御信号１４ｄを、フェールセーフスイッチ制御回路４へ出力する。フェールセーフスイッチ制御回路４は、当該制御信号１４ｄに従って、メカニカルリレーであるフェールセーフスイッチ３Ａを導通から非導通へ切り換える。

マイコン１４は、また、実施形態１と同様に、ステップＳ６のとき、逆接保護スイッチ５Ａを非導通にすべき旨を示す制御信号１４ｃを、逆接保護スイッチ制御回路６へ出力する。逆接保護スイッチ制御回路６は、当該制御信号１４ｃに従って、メカニカルリレーである逆接保護スイッチ５を導通から非導通へ切り換える。

マイコン１４は、更に、実施形態１と同様に、ステップＳ８のとき、スイッチ回路７を導通にすべき旨を示す制御信号１４ｂを、スイッチ回路７へ出力する。スイッチ回路７では、当該制御信号１４ｂに基づき、メカニカルリレー７Ａが、非導通から導通に切り換わり、即ち、スイッチ回路７自体が、非導通から導通へ切り換わる。

実施形態５の電源維持装置１Ｄによれば、上記したように、メカニカルリレーを備えるフェールセーフスイッチ３Ａ、逆接保護スイッチ５Ａ、及びスイッチ回路７を有するとの構成の下でも、実施形態１と同様な効果を得ることができる。

〈実施形態６〉
実施形態６の電源維持装置について説明する。

図１０は、実施形態６の電源維持装置の構成を示す。

実施形態６の電源維持装置１Ｅは、図１０に示されるように、図９に示される実施形態５の電源維持装置１Ｄと概ね同一の構成を有する。他方で、実施形態６の電源維持装置１Ｅでは、実施形態５の電源維持装置１Ｄと異なり、フェールセーフスイッチ３及び逆接保護スイッチ５に代えて、フェールセーフスイッチ３の機能及び逆接保護スイッチ５の機能を備えるメカニカルリレー３Ｂを有する。実施形態６の電源維持装置１Ｅでは、また、フェールセーフスイッチ制御回路４及び逆接保護スイッチ制御回路６に代えて、フェールセーフスイッチ制御回路４の機能及び逆接保護スイッチ制御回路６の機能を備えるメカニカルリレー制御回路４Ｂを有する。

実施形態６の電源維持装置１Ｅでは、図２のフローチャート中のステップＳ５、Ｓ６以外の全てのステップを実施形態１と同様に行う。他方で、実施形態６の電源維持装置１Ｅでは、実施形態１と異なり、図２のフローチャート中のステップＳ５及びＳ６のときに、マイコン１４が、メカニカルリレー３Ｂを非導通にすべき旨を示す制御信号１４ｆを、メカニカルリレー制御回路４Ｂへ出力し、メカニカルリレー制御回路４Ｂは、当該制御信号１４ｆに従って、メカニカルリレー３Ｂを導通から非導通へ切り換える。

実施形態６の電源維持装置１Ｅによれば、上記したように、メカニカルリレー３Ｂ及びメカニカルリレー制御回路４Ｂを備えるとの構成の下でも、実施形態１と同様な効果をえることができる。

〈他の実施形態〉
上記した実施形態の電源維持装置は、ブレーキ装置に代えて、車両に搭載される制御装置にも適用することができる。
上記した実施形態の電源維持装置は、上記した、運転手によるエンジンの始動に代えて、エンジンの自動始動（例えば、アイドリングストップ制御からの復帰）にも適用することができる。

１ 電源維持装置、２ 負荷電源、７ スイッチ回路、１０ インバータコンデンサ、１５ 制御電源、２１ 電源回路、ＢＡ 電源装置、ＭＴ 電動機、ＡＣ アクチュエータ

Claims (3)

1. 負荷に電力を供給する第１の電源と、
   前記負荷の動作を制御する制御回路を動作させる電力を生成する電源回路と、
   電源装置から電力の供給を受け、前記電源回路に電力を供給する第２の電源と、
   前記第１の電源及び前記負荷を結ぶ第１の配線上に設けられたコンデンサと、
   前記第１の配線と、前記第２の電源及び前記電源回路を結ぶ第２の配線との間に設けられ、前記第１の配線と前記第２の配線とを非導通から導通へ切り換えるスイッチ回路と、を含むことを特徴とする電源維持装置。
2. 前記第１の配線上で、前記第１の電源と前記コンデンサとの間に設けられ、前記第１の電源と前記コンデンサとを導通及び非導通のいずれかに切り換えるスイッチユニットと、
   前記第２の配線と前記コンデンサとの間に設けられ、前記第２の電源と前記コンデンサとを導通及び非導通のいずれかに切り換えるプリチャージ回路と、を更に含み、
   前記スイッチユニットが、予め、前記第１の電源及び前記コンデンサを導通に切り換え、かつ、前記プリチャージ回路が、予め、前記第２の電源及び前記コンデンサを非導通に切り換え、前記スイッチ回路の切り換えに先立ち、前記スイッチユニットが、前記第１の電源及び前記コンデンサを非導通に切り換え、かつ、前記プリチャージ回路が、前記第２の電源及び前記コンデンサを導通に切り換えることを特徴とする請求項１記載の電源維持装置。
3. 内燃機関が搭載された車両の車輪の回転を制動するブレーキ装置に電力を供給する第１の電源と、
   前記ブレーキ装置による前記制動を制御する制御回路を動作させる電力を生成する電源回路と、
   電源装置から電力の供給を受け、前記電源回路に電力を供給する第２の電源と、
   前記第１の電源及び前記ブレーキ装置を結ぶ第１の配線上に設けられたコンデンサと、
   前記第１の配線と、前記第２の電源及び前記電源回路を結ぶ第２の配線との間に設けられ、前記第１の配線と前記第２の配線とを非導通から導通へ切り換えるスイッチ回路と、を含むことを特徴とするブレーキ装置用の電源維持装置。
   

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