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WO2017033718A1 - 電源制御装置およびヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

電源制御装置およびヘッドアップディスプレイ装置 Download PDF

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Publication number
WO2017033718A1
WO2017033718A1 PCT/JP2016/073238 JP2016073238W WO2017033718A1 WO 2017033718 A1 WO2017033718 A1 WO 2017033718A1 JP 2016073238 W JP2016073238 W JP 2016073238W WO 2017033718 A1 WO2017033718 A1 WO 2017033718A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
power supply
control device
circuit
supply control
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/073238
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
威織 永露
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2016110311A external-priority patent/JP6376173B2/ja
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Publication of WO2017033718A1 publication Critical patent/WO2017033718A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/23—Head-up displays [HUD]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R11/00—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for
    • B60R11/02—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for for radio sets, television sets, telephones, or the like; Arrangement of controls thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers

Definitions

  • the present disclosure relates to a power supply control device that controls a voltage supplied to an electronic device mounted on a vehicle, and a head-up display device provided with the power supply control device.
  • the screen when brownout occurs, the screen may be turned off or the luminance may decrease, and there is a problem that there are drivers who feel uncomfortable.
  • Patent Document 1 discloses a power supply control device that can prevent the power supply of a display system from being unnecessarily cut off in response to a decrease in power supply voltage.
  • This power supply control device can be applied when the remaining amount of the battery is low. Specifically, based on the battery voltage drop value at the starter driving time, it is determined whether or not the power supply of the display system needs to be cut off. Only when it is difficult to start the engine, the power supply of the display system is cut off.
  • the power supply control device described in Patent Document 1 is applicable when the remaining amount of the battery is low, and is not applicable to brownout when returning from the idle stop state. Even if this power supply control device can be applied during brownout, it cannot be avoided that the display is turned off when the battery voltage drop value is lower than the threshold value.
  • This disclosure is intended to provide a power supply control device that maintains an on-state of an electronic device mounted on a vehicle without using a BBC even during brownout.
  • a power supply control device constitutes an electronic device mounted on a vehicle, controls voltage supply to a voltage supply target, and includes a step-down circuit and a step-up circuit.
  • the step-down circuit is interposed between the power supply and the supply target, and steps down the power supply voltage of the power supply to a step-down voltage lower than a voltage value obtained by subtracting the amount of voltage drop due to brownout from the power supply voltage.
  • the booster circuit is interposed between the step-down circuit and the supply target, and boosts the stepped-down voltage output from the step-down circuit to a boost voltage that does not exceed the rated voltage of the supply target.
  • the power supply voltage is stepped down by the step-down circuit, and then boosted to the step-up voltage required by the supply target by the step-up circuit.
  • Step-down by the step-down circuit is performed to a step-down voltage lower than the voltage value that has decreased as a result of brownout, so even if brownout occurs, the voltage input to the step-down circuit is higher than the step-down voltage after step-down. Become. That is, the step-down circuit can stably secure the output voltage.
  • the booster circuit performs the boosting operation using the output voltage of the step-down circuit that is stably secured even when brownout occurs, the output voltage of the booster circuit can be stably secured. Accordingly, the electronic device mounted on the vehicle can be kept on without using BBC even during brownout.
  • the power supply control device in the present embodiment is a power supply circuit included in a head-up display device mounted on a vehicle.
  • This power supply control device constitutes a head-up display device (hereinafter referred to as HUD) as an electronic device, and controls voltage supply to a light source driver that controls driving of a light emitting diode (hereinafter referred to as LED).
  • the light source driver in the present embodiment is an example of a supply target.
  • the LED is a light source that projects an image on a projection member such as a combiner or a windshield via a condenser lens, a diffusion plate, and a liquid crystal panel.
  • the HUD is mounted on the vehicle as an integrated module including an LED, a light source driver, and a power supply control device, and power supply to the HUD is performed by a battery mounted on the vehicle.
  • the head-up display device 100 (hereinafter referred to as HUD 100) includes a light emitting diode 10 (hereinafter referred to as LED 10), a TFT liquid crystal 20, and a motor 30.
  • the HUD 100 includes an LED driver 11 that controls the operation of the LED 10 and a motor driver 31 that controls the driving of the motor 30.
  • the light emitting diode 10 As the light emitting diode 10 (LED 10), a generally known light emitting diode can be adopted.
  • the LED 10 is a light source for projecting an image on a projection member included in the head-up display device, and corresponds to a so-called backlight.
  • the light emitted from the LED 10 is converted into a predetermined image through a condenser lens (not shown), a diffusion plate, and a TFT liquid crystal 20 described later, and then projected onto a projection member via a single or a plurality of mirrors.
  • LED10 can employ
  • the LED driver 11 is a circuit that controls the magnitude of a current flowing through the LED 10 based on a command from the CPU 40 described later.
  • the magnitude of the current is controlled as the magnitude of the drain current of the electric field transistor (FET).
  • the drain current is controlled by adjusting the magnitude of the gate voltage.
  • the LED driver 11 sets the gate voltage to a predetermined voltage and causes the LED to emit light with an appropriate amount of light.
  • the LED driver is an example of a light source driver.
  • the TFT liquid crystal 20 is a device that changes the molecular orientation by controlling the voltage applied to the liquid crystal molecules by the thin film transistor, and a generally known liquid crystal panel can be adopted.
  • the light of the light emitting diode 10 as a backlight passes through the TFT liquid crystal 20 and becomes a predetermined image.
  • the motor 30 controls the direction of the mirror that reflects the light of the LED 10 via the TFT liquid crystal 20 and guides it to the projection member.
  • a generally known motor having a rotor, a stator, and a rotating shaft can be adopted.
  • the mirror is fixed to the rotation shaft, and the reflection direction of light from the LED 10 is made variable as the rotation shaft rotates.
  • the motor driver 31 controls the rotation direction and rotation speed of the rotation shaft of the motor based on a command from the CPU 40 described later.
  • the motor driver 31 is configured by an inverter in which, for example, two FETs are connected in series.
  • the motor driver 31 controls the direction of rotation of the rotary shaft by controlling the current flowing through the FET and controlling which of the two FETs is turned on.
  • the motor driver 31 is an example of a supply target, like the LED driver 11.
  • the HUD 100 includes a CPU 40 as a control unit that outputs and controls drive signals to the LED driver 11, the TFT liquid crystal 20, and the motor driver 31.
  • the CPU 40 is connected with a ROM 41 and a memory 42 via an address bus, a control bus, and a data bus.
  • the ROM 41 stores fixed data such as a program executed by the CPU 40, for example.
  • the memory 42 temporarily stores, for example, a result calculated by the CPU 40.
  • the HUD 100 can be connected to a network for data communication with electronic devices other than the HUD 100.
  • the CPU 40 is connected to a communication driver 50 that controls data communication.
  • the network is, for example, CAN (registered trademark), and CAN is a network standard that can also be used for in-vehicle devices and related devices.
  • the communication driver 50 modulates a signal output from the CPU 40 to the external ECU, demodulates a signal input from the external ECU to the CPU 40 and detects an error of the input signal, and communicates data resources of the data bus connecting the CPU 40 and the external ECU. Perform the check. Similar to the LED driver 11 and the motor driver 31, the communication driver 50 is an example of a supply target.
  • the CPU 40 is a generally known integrated circuit that fetches, decodes, and executes instructions. Based on a program stored in the ROM 41, an appropriate instruction is executed as a HUD. The command is output to the LED driver 11 and the motor driver 31 to control the light emission of the LED 10 and the driving of the motor 30, respectively. Further, the CPU 40 outputs a command for generating a desired image to the TFT liquid crystal 20. Further, the CPU 40 outputs a command for controlling modulation and demodulation to the communication driver 50 when transmitting and receiving signals to and from the external ECU.
  • the HUD 100 includes a power supply control device 60 that adjusts the voltage supplied from the battery to a voltage suitable for each element. In the present embodiment, description will be made assuming a battery having an output voltage of 12V.
  • the ignition switch is turned on.
  • the voltage is supplied to the supply target connected to the battery via the ignition switch.
  • the main relay is turned on, and the voltage is supplied to the supply target connected to the battery via the main relay.
  • the output voltage of the battery is input.
  • the battery is input regardless of whether the voltage is input via the ignition switch or the voltage is input via the main relay.
  • the input voltage from, that is, the battery output voltage 12V is described as + B.
  • the power supply control device 60 is connected to the input terminal BATT and adjusts the voltage supplied from the battery to a voltage suitable for each element as a voltage supply target.
  • the power supply control device 60 uses a battery output voltage of 12 V as an input voltage, and is a general IC operating voltage of 3.3 V, 2.5 V, 1.8 V, 1.5 V, 1.2 V, and 1.05V is generated, and 5.0V is generated and output as a drive voltage for drivers such as the LED driver 11, the motor driver 31, and the communication driver 50.
  • 3.3V is a general IC operating voltage, and at the same time, is input to the power supply control device 60 at the time of return from idle stop or at the time of brownout when the driver starts the engine manually. It is a value lower than the voltage.
  • the power supply control device 60 is connected to the input terminal BATT, receives a first step-down voltage circuit 61 that steps down the input 12V to 3.3V, and inputs 3.3V, which is the output of the first step-down circuit 61, to 2.5V. , 1.8V, 1.5V, 1.2V, 1.05V, the second step-down circuit 62, the third step-down circuit 63, the fourth step-down circuit 64, the fifth step-down circuit 65, and the sixth step-down circuit 66, respectively. ,have.
  • the power supply control device 60 has a booster circuit 67 that takes 3.3V, which is the output of the first step-down circuit 61, as an input and boosts the voltage to 5.0V. That is, the booster circuit 67 is connected in series with the first step-down circuit 61 with respect to the battery, and generates 5.0 V through step-down from 12 V to 3.3 V.
  • the step-down circuit includes all of the first to sixth step-down circuits, but in the present embodiment, particularly corresponds to the first step-down circuit 61 to which the step-up circuit 67 is connected.
  • step-down converters can be employed for the first to sixth step-down circuits 61 to 66.
  • An example of a step-down converter is a switching regulator.
  • the booster circuit 67 can employ a generally known boost converter.
  • Examples of the boost converter include a charge pump and a boost chopper circuit.
  • FIG. 1 illustration of specific circuit configurations of the step-down converter and the step-up converter is omitted, and they are illustrated as blocks.
  • the generated 5.0V, 3.3V, 2.5V, 1.8V, 1.5V, 1.2V, and 1.05V are directly input to the voltage supply target or supplied via the CPU 40. It is designed to be input to the target.
  • a path (indicated as SW5V in FIG. 1) through which the output of the booster circuit 67 is supplied via the switch 68 (shown as SW5V in FIG. 1) and a path (indicated as simply 5V in FIG. 1) are supplied. ) And exist.
  • the voltage input to the supply target is 5V, and is obtained by boosting the output voltage 12V of the battery to 3.3V by the first step-down circuit 61 and then boosting it by the booster circuit 67.
  • 5V is input to the LED driver 11, the motor driver 31, and the communication driver 50.
  • 3.3 V is input to the TFT liquid crystal 20.
  • the ROM 41 is input with 3.3V or 1.8V.
  • the memory 42 is input with any voltage of 3.3V, 1.8V, and 1.5V.
  • the power supply control device 60 includes a first step-down circuit 61 that steps down the output voltage of the battery to a voltage lower than the voltage value obtained by subtracting the amount of voltage drop due to brownout from the voltage of the power supply (that is, the battery). .
  • the input voltage of the first step-down circuit 61 does not become lower than the output voltage. Therefore, the first step-down circuit 61 can output a predetermined voltage stably even when brownout occurs.
  • the booster circuit 67 uses the output voltage of the step-down circuit 61 that has been stably stepped down as an input to boost the voltage to a predetermined voltage that needs to be supplied to the LED driver 11, the motor driver 31, and the communication driver 50.
  • the voltage input to the booster circuit 67 does not depend on the occurrence of brownout, the output voltage boosted by the booster circuit 67 can be stably obtained regardless of the occurrence of brownout.
  • the amount of power supply voltage drop caused by the start of the starter motor circuit of the engine at the time of return from the idle stop is the initial value of the power supply voltage of 12V. Is specified as 7 V at the maximum.
  • the first step-down circuit 61 in this embodiment steps down the battery voltage 12V to 3.3V, and even if the maximum voltage drop defined in the international standard ISO7637-2 occurs in the battery output voltage, the first step-down circuit 61 The input voltage of the 1 step-down circuit 61 never falls below 3.3V. For this reason, the first step-down voltage circuit 61 can stably maintain an output of 3.3 V even when brownout occurs. Since the booster circuit 67 can stably secure 3.3V as an input voltage, it can output a stable output voltage of 5.0V.
  • the power supply control device 60 when the power supply control device 60 according to the present embodiment is employed, 5.0 V is stably supplied to the LED driver 11, the motor driver 31, and the communication driver 50 even when brownout occurs. Can do. Accordingly, the electronic device mounted on the vehicle can be kept on without using BBC even during brownout.
  • a diode 70 for rectification is inserted between the battery and the power supply control device 60.
  • the power supply voltage drop caused by starting the engine starter motor circuit is the maximum when the initial value of the power supply voltage is 12V. It is specified as 7.5V.
  • the first step-down circuit 61 in the present embodiment steps down the battery voltage 12V to 3.3V, and even if the maximum voltage drop defined in the international standard ISO 16750-2 occurs in the battery output voltage, the first step-down circuit 61 The input voltage of the 1 step-down circuit 61 never falls below 3.3V. For this reason, the first step-down voltage circuit 61 can stably maintain the output of 3.3 V even if the voltage is dropped at the time of manual engine start. Since the booster circuit 67 can stably secure 3.3V as an input voltage, it can output a stable output voltage of 5.0V.
  • the input voltage of the step-down circuit 61 is about 3.5V at the minimum. Even under such conditions, the input voltage of the first step-down voltage circuit 61 does not fall below 3.3 V, so that the ON state of the electronic device mounted on the vehicle can be stably maintained.
  • the example in which the first step-down circuit 61 is used as the connection source of the step-up circuit 67 has been described.
  • the step-up is performed to a predetermined voltage required for the supply target. It is also good.
  • the second to sixth step-down circuits 62 to 66 can be selected as the connection source of the step-up circuit 67.
  • the CPU 40 controls the TFT liquid crystal 20.
  • the power control device 60 can be adopted.
  • the TFT liquid crystal 20, ROM 41, and memory 42 are connected to the GPU.
  • the GPU cooperates with the CPU 40 to drive the TFT liquid crystal 20.
  • the output voltage of the battery is 12V
  • the voltage generated from 12V is 5.0V, 3.3V, 2.5V, 1.8V, 1.5V, 1.2V, and 1.
  • the voltage is set to 05 V
  • the specific voltage value is an example, and the present invention is not limited to this example.
  • the head-up display device is exemplified as the electronic device mounted on the vehicle.
  • the present disclosure is an electronic device such as a display in a car navigation system, a meter provided on an instrument panel, or the like. It can be applied to a display device. More specifically, the present invention is not limited to a display device, and can be applied to all electronic devices to which an input voltage is supplied from a battery. In particular, the screen may be turned off by being applied to a display device. It is possible to solve the problem that there is a driver who feels uncomfortable due to a decrease in luminance.

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Abstract

電源制御装置は、車両に搭載される電子機器を構成し、電圧の供給対象に対する電圧供給の制御を行う。電源制御装置は、降圧回路（６１）と昇圧回路（６７）を備える。降圧回路は、電源と供給対象との間に介在し、電源の電源電圧を、電源の電圧からブラウンアウトによる電圧の降下量を減じた電圧値よりも低い降圧電圧に降圧する。昇圧回路は、降圧回路と供給対象との間に介在し、降圧回路が出力する降圧電圧を、供給対象の定格電圧を超えない昇圧電圧に昇圧する。

Description

電源制御装置およびヘッドアップディスプレイ装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１５年８月２４日に出願された日本出願番号２０１５－１６４９３７号と、２０１６年６月１日に出願された日本出願番号２０１６－１１０３１１号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、車両に搭載された電子機器に供給する電圧を制御する電源制御装置、および電源制御装置が設けられたヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
　燃費の向上や環境への配慮からアイドルストップを行う車両が増加傾向にある。
　ところで、近年、車両には、運転者に走行時のさまざまな情報を伝達するために例えばディスプレイ等の電子機器が搭載されている。一般に、このような電子機器にはバッテリから出力される電圧を降圧した電圧が入力されている。そして、例えばアイドルストップの状態から復帰してエンジンが始動されると、各種電子機器への電力供給が同時に開始されるため、突入電流による電圧降下（いわゆるブラウンアウト）が発生する虞がある。
　例えばディスプレイの場合、ブラウンアウトが発生すると画面がオフ状態になったり輝度が低下したりする場合があり、不快感を覚える運転者が存在するという問題があった。
　特許文献１には、電源電圧の低下に対して不必要にディスプレイ系の電源が遮断されることを防止することのできる電源制御装置が開示されている。この電源制御装置はバッテリの残量が低下している場合に適用できるものであり、具体的には、スタータ駆動時のバッテリ電圧低下値に基づき、ディスプレイ系の電源遮断の要否が判断され、エンジン始動が困難であるときのみ、ディスプレイ系の電源が遮断するものである。
特開２００６－２０５７９５号公報
　しかしながら、上記したように、特許文献１記載の電源制御装置は、バッテリの残量が低下している場合に適用できるものであってアイドルストップ状態から復帰時のブラウンアウトに適用できるものではない。また、この電源制御装置をブラウンアウト時に適用できたとしても、バッテリ電圧低下値が閾値を下回る場合にはディスプレイの電源がオフされることを回避することはできない。
　ところで、ブラウンアウトへの対応として、車両側にＢＢＣ（Backup Boost Converter）を追加し、車両に搭載される電子機器に十分な電源電圧を供給できるようにした制御装置も知られている。しかしながら、電圧の高いバッテリに直接接続されつつ電圧を調節しなければならないので、ＢＢＣにおける電圧の入力レンジは比較的大きく設定されなければならない。すなわち、ＢＢＣの回路規模が大きくなってしまう虞がある。つまり、車両側に設けられる電源装置の小型化の要請に反する虞がある。
　本開示は、ブラウンアウト時であってもＢＢＣを用いることなく車両に搭載された電子機器のオン状態を維持する電源制御装置を提供することを目的とする。
　本開示の一態様によれば、電源制御装置は、車両に搭載される電子機器を構成し、電圧の供給対象に対する電圧供給の制御を行い、降圧回路と昇圧回路を備える。降圧回路は、電源と供給対象との間に介在し、電源の電源電圧を、電源の電圧からブラウンアウトによる電圧の降下量を減じた電圧値よりも低い降圧電圧に降圧する。昇圧回路は、降圧回路と供給対象との間に介在し、降圧回路が出力する降圧電圧を、供給対象の定格電圧を超えない昇圧電圧に昇圧する。
　これによれば、電源電圧は降圧回路で降圧された後に、昇圧回路によって供給対象が必要とする昇圧電圧まで昇圧される。降圧回路による降圧は、ブラウンアウトの結果低下した電圧値よりも低い降圧電圧まで行われるので、万一ブラウンアウトが発生した場合でも、降圧回路に入力される電圧は降圧後の降圧電圧よりも高くなる。すなわち、降圧回路は出力電圧を安定して確保することができる。
　そして、昇圧回路は、ブラウンアウト発生時においても安定して確保される降圧回路の出力電圧を入力として昇圧動作を行うので、昇圧回路の出力電圧を安定して確保することができる。したがって、ブラウンアウト時であってもＢＢＣを用いることなく車両に搭載された電子機器のオン状態を維持することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。図面において、
第１実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成を示すブロック図である。
　以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。
　（第１実施形態）
　最初に、図１を参照して、本実施形態に係る電源制御装置の概略構成について説明する。
　本実施形態における電源制御装置は車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置に含まれる電源回路である。この電源制御装置は、電子機器としてのヘッドアップディスプレイ装置（以降、ＨＵＤと示す）を構成し、発光ダイオード（以降、ＬＥＤと示す）の駆動を制御する光源ドライバへの電圧供給を制御している。すなわち、本実施形態における光源ドライバは、供給対象の一例である。ＬＥＤは集光レンズ、拡散板、および液晶パネルを介して、例えばコンバイナや風防といった投影部材に映像を投影する光源である。ＨＵＤはＬＥＤ、光源ドライバ、および、電源制御装置を含む一体のモジュールとして車両に搭載されるものであり、ＨＵＤへの電源供給は車両に搭載されたバッテリにより行われる。
　図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１００（以降、ＨＵＤ１００と示す）は、発光ダイオード１０（以降、ＬＥＤ１０と示す）と、ＴＦＴ液晶２０と、モータ３０と、を備えている。また、ＨＵＤ１００は、ＬＥＤ１０の動作を制御するＬＥＤドライバ１１、モータ３０の駆動を制御するモータドライバ３１を備えている。
　発光ダイオード１０（ＬＥＤ１０）は、一般的に知られた発光ダイオードを採用することができる。ＬＥＤ１０はヘッドアップディスプレイ装置に含まれる投影部材に映像を投影するための光源であり、いわゆるバックライトに相当する。ＬＥＤ１０から放射された光は図示しない集光レンズ、拡散板、および後述するＴＦＴ液晶２０を経て所定の映像とされた後、単一あるいは複数のミラーを介して投影部材に投影される。なお、ＬＥＤ１０はその種類を問わず、無機発光ダイオード、有機発光ダイオード、発光ポリマーなどを採用することができる。
　ＬＥＤドライバ１１は、後述するＣＰＵ４０の命令に基づいてＬＥＤ１０に流す電流の大きさを制御する回路である。電流の大きさは電界トランジスタ（ＦＥＴ）のドレイン電流の大きさとして制御される。ドレイン電流はゲート電圧の大きさを調整することによって制御される。ＬＥＤドライバ１１はゲート電圧を所定の電圧に設定してＬＥＤを適切な光量で発光させている。ＬＥＤドライバは光源ドライバの一例である。
　ＴＦＴ液晶２０は、薄膜トランジスタにより液晶分子に印加する電圧を制御して分子の配向を変化させる装置であり、一般的に知られた液晶パネルを採用することができる。バックライトとしての発光ダイオード１０の光はＴＦＴ液晶２０を通過することにより所定の映像となる。
　モータ３０は、ＴＦＴ液晶２０を経由したＬＥＤ１０の光を反射して投影部材に導光するミラーの向く方向を制御している。モータ３０はロータ、ステータおよび回転軸を有する一般的に知られたモータを採用することができる。ミラーは回転軸に固定され、回転軸の回転に伴ってＬＥＤ１０からの光の反射方向を可変にされている。
　モータドライバ３１は、後述するＣＰＵ４０の命令に基づいてモータにおける回転軸の回転方向、回転速度を制御している。モータドライバ３１は、例えば２つのＦＥＴが直列で接続されてインバータにより構成されている。モータドライバ３１はＦＥＴに流れる電流を制御するとともに、２つのＦＥＴのいずれをオンするか否かを制御することによって回転軸の回転方向を制御している。モータドライバ３１は、ＬＥＤドライバ１１と同様に、供給対象の一例である。
　さらに、ＨＵＤ１００は、ＬＥＤドライバ１１、ＴＦＴ液晶２０、モータドライバ３１に駆動信号を出力して制御する制御部としてのＣＰＵ４０を備えている。
　ＣＰＵ４０にはＲＯＭ４１およびメモリ４２がアドレスバス、コントロールバスおよびデータバスを介して接続されている。ＲＯＭ４１は、例えばＣＰＵ４０が実行するプログラム等の固定データを格納する。メモリ４２は、例えばＣＰＵ４０が演算した結果等を一時的に格納する。
　加えて、ＨＵＤ１００は、ＨＵＤ１００以外の電子機器とデータの通信を行うためのネットワークに接続可能になっている。ＣＰＵ４０は、データ通信を制御する通信ドライバ５０に接続されている。ここで、ネットワークとは例えばＣＡＮ（登録商標）であり、ＣＡＮは車載機器にも利用可能なネットワークの規格と関連機器である。
　通信ドライバ５０は、ＣＰＵ４０が外部ＥＣＵに出力する信号の変調や、外部ＥＣＵからＣＰＵ４０へ入力される信号の復調および入力信号の誤り検出を行うとともに、ＣＰＵ４０および外部ＥＣＵとを繋ぐデータバスの通信リソースのチェックを行う。通信ドライバ５０は、ＬＥＤドライバ１１およびモータドライバ３１と同様に、供給対象の一例である。
　ＣＰＵ４０は、命令のフェッチ、デコードおよびエグゼキュートを行う一般的に知られた集積回路である。ＲＯＭ４１に格納されたプログラムに基づいてＨＵＤとして適切な命令を実行する。命令はＬＥＤドライバ１１、モータドライバ３１に出力されて、それぞれＬＥＤ１０の発光およびモータ３０の駆動が制御される。また、ＣＰＵ４０はＴＦＴ液晶２０に対して、所望の映像を生成するための命令を出力する。さらに、ＣＰＵ４０は、外部ＥＣＵとの間で信号の送受信を行う場合において、通信ドライバ５０に対して変調および復調を制御するための命令を出力する。
　上記した各要素は、車両に搭載されたバッテリにより電源が供給されている。ＨＵＤ１００は、バッテリから供給される電圧を各要素に適合した電圧に調整する電源制御装置６０を備えている。なお、本実施形態においては、出力電圧が１２Ｖのバッテリを想定して説明する。
　この電源制御装置６０は、バッテリの出力電圧である１２Ｖが、逆流防止のダイオード７０を介して、入力端子ＢＡＴＴに入力されている。なお、電源制御装置６０およびその他の電圧の供給対象への電圧の入力は、バッテリとの間にイグニッションスイッチやメインリレーを介することが普通であるが、図１ではこれらスイッチおよびリレーを省略している。
　具体的な電源投入シーケンスとしては、まずイグニッションスイッチがオンされる。これによりイグニッションスイッチを介してバッテリと接続された供給対象に電圧が供給される。この通電によりメインリレーがオンされてメインリレーを介してバッテリと接続された供給対象に電圧が供給される。いずれの場合もバッテリの出力電圧が入力されるものであり、図１においては、イグニッションスイッチを介して電圧が入力されるか、あるいはメインリレーを介して電圧が入力されるかに関わらず、バッテリからの入力電圧、すなわちバッテリの出力電圧１２Ｖを＋Ｂと記載している。
　電源制御装置６０は、図１に示すように、入力端子ＢＡＴＴに接続され、バッテリから供給される電圧を、電圧の供給対象としての各要素に適合した電圧に調整している。本実施形態における電源制御装置６０は、バッテリの出力電圧１２Ｖを入力電圧として、一般的なＩＣの動作電圧である３．３Ｖ、２．５Ｖ、１．８Ｖ、１．５Ｖ、１．２Ｖ、および１．０５Ｖを生成するとともに、ＬＥＤドライバ１１やモータドライバ３１、通信ドライバ５０などのドライバの駆動電圧としての５．０Ｖを生成して出力している。
　なお、３．３Ｖは、一般的なＩＣの動作電圧であると同時に、アイドルストップからの復帰時、あるいは、運転者が手動でエンジンを始動した際のブラウンアウト時において電源制御装置６０に入力される電圧よりも低い値である。
　電源制御装置６０は、入力端子ＢＡＴＴに接続され、入力される１２Ｖを３．３Ｖまで降圧する第１降圧回路６１と、第１降圧回路６１の出力である３．３Ｖを入力として、２．５Ｖ、１．８Ｖ、１．５Ｖ、１．２Ｖ、１．０５Ｖまでそれぞれ降圧する第２降圧回路６２、第３降圧回路６３、第４降圧回路６４、第５降圧回路６５、第６降圧回路６６と、を有している。
　さらに、電源制御装置６０は、第１降圧回路６１の出力である３．３Ｖを入力として、５．０Ｖまで昇圧する昇圧回路６７を有している。すなわち、昇圧回路６７は、バッテリに対して第１降圧回路６１と直列に接続され、１２Ｖから３．３Ｖへの降圧を経て５．０Ｖを生成する。なお、降圧回路とは、第１～第６降圧回路のすべてを含むが、本実施形態においては、特に昇圧回路６７が接続された第１降圧回路６１に相当する。
　なお、第１～第６降圧回路６１～６６には、一般的に知られる降圧コンバータを採用することができる。降圧コンバータとしては例えば、スイッチングレギュレータがある。また、昇圧回路６７には、一般的に知られる昇圧コンバータを採用することができる。昇圧コンバータとしては例えば、チャージポンプや昇圧チョッパ回路などがある。図１では、これら降圧コンバータおよび昇圧コンバータの具体的な回路構成の図示を省略し、ブロックとして図示している。
　生成された５．０Ｖ、３．３Ｖ、２．５Ｖ、１．８Ｖ、１．５Ｖ、１．２Ｖ、および１．０５Ｖは、電圧の供給対象に直接入力されるか、あるいはＣＰＵ４０を介して供給対象に入力されるようになっている。本実施形態では、昇圧回路６７の出力である５Ｖがスイッチ６８を介して供給される経路（図１にＳＷ５Ｖと示す）と、スイッチを介することなく供給される経路（図１に単に５Ｖと示す）と、が存在する。どちらの経路でも供給対象に入力される電圧は５Ｖであり、バッテリの出力電圧１２Ｖが第１降圧回路６１で一旦３．３Ｖに降圧された後に、昇圧回路６７で昇圧されることで得られる。
　本実施形態においては、図１に示すように、ＬＥＤドライバ１１、モータドライバ３１および通信ドライバ５０に５Ｖが入力されている。ＴＦＴ液晶２０には３．３Ｖが入力されている。ＲＯＭ４１には３．３Ｖあるいは１．８Ｖが入力されている。メモリ４２には３．３Ｖ、１．８Ｖ、１．５Ｖのいずれかの電圧が入力されている。モータ３０およびＬＥＤ１０にはバッテリから直接＋Ｂ（＝１２Ｖ）が入力されて駆動する。各電圧は、それぞれの供給対象に対して適切な入力電圧であり、定格電圧を超えない。
　次に、本実施形態における電源制御装置６０を採用することによる作用効果について説明する。
　この電源制御装置６０は、バッテリの出力電圧を、電源（すなわち、バッテリ）の電圧からブラウンアウトによる電圧の降下量を減じた電圧値よりも低い電圧に降圧する第１降圧回路６１を備えている。
　このため、ブラウンアウト発生時でも、第１降圧回路６１の入力電圧は出力電圧より低くなることはない。これにより、第１降圧回路６１は、ブラウンアウト発生時でも安定して所定の電圧を出力することができる。
　そして、昇圧回路６７は、安定して降圧された上記降圧回路６１の出力電圧を入力として、ＬＥＤドライバ１１、モータドライバ３１、通信ドライバ５０に供給が必要な所定の電圧まで昇圧する。ここで、昇圧回路６７に入力される電圧はブラウンアウトの発生に依存しないから、昇圧回路６７により昇圧された出力電圧をブラウンアウトの発生に依らず安定して得ることができる。
　具体的な数値で詳しく説明する。
　国際規格ＩＳＯ７６３７－２における電源電圧変動試験要求（Ｐｕｌｓｅ４）によれば、アイドルストップからの復帰時において、エンジンのスタータモータ回路の起動によって発生する電源電圧の降下量は、電源電圧の初期値が１２Ｖである場合に最大で７Ｖと規定されている。本実施形態における第１降圧回路６１は、バッテリの電圧１２Ｖを３．３Ｖまで降圧するものであり、バッテリの出力電圧に国際規格ＩＳＯ７６３７－２に規定する最大の電圧降下が発生しても、第１降圧回路６１の入力電圧は３．３Ｖを下回ることはない。このため、第１降圧回路６１は、ブラウンアウト発生時であっても、安定して３．３Ｖの出力を維持することができる。そして、昇圧回路６７は安定して３．３Ｖを入力電圧として確保できるから、安定した出力電圧５．０Ｖを出力することができる。
　上記したように、本実施形態における電源制御装置６０を採用すれば、ブラウンアウトの発生時であっても、ＬＥＤドライバ１１、モータドライバ３１、通信ドライバ５０に安定して５．０Ｖを供給することができる。したがって、ブラウンアウト時であってもＢＢＣを用いることなく車両に搭載された電子機器のオン状態を維持することができる。
　なお、バッテリと電源制御装置６０の間には、整流のためのダイオード７０が挿入されている。ダイオード７０により略１．０Ｖの電圧降下が発生する場合があるが、このような電圧ドロップが生じた場合は、１２Ｖからの降下量は７Ｖ＋１Ｖ＝８Ｖであり、第１降圧回路６１の入力電圧は最小で略４．０Ｖとなる。このような条件でも第１降圧回路６１の入力電圧は３．３Ｖを下回ることはないので、車両に搭載された電子機器のオン状態を安定して維持することができる。
　また、５．０Ｖを入力電圧とする供給対象に電圧を供給する場合、従来のように１２Ｖから直接５．０Ｖに降圧する構成では、短絡等による過電流からＣＰＵ４０等を保護する保護回路として１２Ｖ以上の耐性を有する回路が必要である。これに対して、本実施形態では、５．０Ｖの昇圧する前段で３．３Ｖに降圧されているため、過電流に対する保護回路の規模を従来の構成よりも小さくあるいは簡素な回路構成にすることができる。
　なお、上記例では、アイドルストップからの復帰時における例について説明したが、運転者が手動でエンジンを手動する際の電源電圧の降下についても保証する。
　国際規格ＩＳＯ１６７５０－２における電源電圧変動試験要求によれば、エンジン始動時において、エンジンのスタータモータ回路の起動によって発生する電源電圧の降下量は、電源電圧の初期値が１２Ｖである場合に最大で７．５Ｖと規定されている。本実施形態における第１降圧回路６１は、バッテリの電圧１２Ｖを３．３Ｖまで降圧するものであり、バッテリの出力電圧に国際規格ＩＳＯ１６７５０－２に規定する最大の電圧降下が発生しても、第１降圧回路６１の入力電圧は３．３Ｖを下回ることはない。このため、第１降圧回路６１は、手動でのエンジン始動時における電圧降下であっても、安定して３．３Ｖの出力を維持することができる。そして、昇圧回路６７は安定して３．３Ｖを入力電圧として確保できるから、安定した出力電圧５．０Ｖを出力することができる。
　なお、手動でのエンジン始動においても、ダイオード７０により略１．０Ｖの電圧降下が発生することがあるが、この場合でも、最大の電圧降下量は７．５Ｖ＋１Ｖ＝８．５Ｖであり、第１降圧回路６１の入力電圧は最小で略３．５Ｖとなる。このような条件でも第１降圧回路６１の入力電圧は３．３Ｖを下回ることはないので、車両に搭載された電子機器のオン状態を安定して維持することができる。
　（その他の実施形態）
　上記した実施形態では、昇圧回路６７の接続元として第１降圧回路６１を用いる例を示したが、第１降圧回路６１よりも低い電圧に降圧した後に供給対象に必要な所定電圧まで昇圧する構成としても良い。具体的には、昇圧回路６７の接続元として第２～第６降圧回路６２～６６を選択することもできる。
　また、上記した実施形態では、図１に示すように、ＣＰＵ４０がＴＦＴ液晶２０の制御を行う例を示したが、映像制御用に別途ＧＰＵを有するような構成のＨＵＤであっても電源制御装置６０を採用することができる。ＧＰＵを有するＨＵＤでは、ＧＰＵにＴＦＴ液晶２０、ＲＯＭ４１およびメモリ４２が接続される。ＧＰＵはＣＰＵ４０と協業してＴＦＴ液晶２０を駆動する。
　また、上記した実施形態では、バッテリの出力電圧を１２Ｖとし、１２Ｖから生成される電圧を５．０Ｖ、３．３Ｖ、２．５Ｖ、１．８Ｖ、１．５Ｖ、１．２Ｖ、および１．０５Ｖとしたが、具体的な電圧値は一例であって、この例に限定されるものではない。
　なお、上記した実施形態では、車両に搭載される電子機器としてヘッドアップディスプレイ装置を例示したが、本開示は、電子機器として、カーナビゲーションシステムにおけるディスプレイや、インストルメントパネルに設けられたメータ等の表示装置に適用することができる。さらにいえば、表示装置に限定するものではなく、バッテリから入力電圧を供給されるすべての電子機器について適用することができるが、とくに、表示装置に適用することによって、画面がオフ状態になったり輝度が低下したりして不快感を覚える運転者が存在するという問題を解決することができる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (11)

  1. 　車両に搭載される電子機器（１００）を構成し、電圧の供給対象（１１，２０，３１，４１，４２，５０）に対する電圧供給の制御を行う電源制御装置であって、
    　電源と前記供給対象との間に介在し、前記電源の電源電圧を、前記電源電圧からブラウンアウトによる電圧の降下量を減じた電圧値よりも低い降圧電圧に降圧する降圧回路（６１）と、
    　前記降圧回路と前記供給対象との間に介在し、前記降圧回路が出力する前記降圧電圧を、前記供給対象の定格電圧を超えない昇圧電圧に昇圧する昇圧回路（６７）と、を備える、電源制御装置。
  2. 　前記電源電圧は１２Ｖであり、
    　前記降圧電圧は３．３Ｖであり、
    　前記昇圧電圧は５．０Ｖである、請求項１に記載の電源制御装置。
  3. 　前記電子機器はヘッドアップディスプレイ装置であり、前記供給対象は前記ヘッドアップディスプレイ装置において投影部材に映像を投影するための光源（１０）の動作を制御する光源ドライバ（１１）である、請求項１または請求項２に記載の電源制御装置。
  4. 　前記光源はＬＥＤである、請求項３に記載の電源制御装置。
  5. 　前記電子機器はヘッドアップディスプレイ装置であり、前記供給対象は前記ヘッドアップディスプレイ装置と外部との信号の送受信を制御する通信ドライバ（５０）である、請求項１～４のいずれか１項に記載の電源制御装置。
  6. 　前記電子機器はヘッドアップディスプレイ装置であり、前記供給対象は前記ヘッドアップディスプレイ装置において投影部材に光源の光を導光するためのモータ（３０）の駆動を制御するモータドライバ（３１）である、請求項１～５のいずれか１項に記載の電源制御装置。
  7. 　前記電子機器は、アイドルストップ車両に搭載される、請求項１～６のいずれか１項に記載の電源制御装置。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の電源制御装置と、光源と、前記光源の動作を制御する前記供給対象としての光源ドライバと、を備える、ヘッドアップディスプレイ装置。
  9. 　前記ブラウンアウトによる電圧の降下量は最大で７．５Ｖである、請求項１に記載の電源制御装置。
  10. 　前記降圧回路は、スイッチングレギュレータである、請求項１に記載の電源制御装置。
  11. 　前記昇圧回路は、チャージポンプ回路または昇圧チョッパ回路である、請求項１に記載の電源制御装置。
     
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