安全なメモリーバックアップの作り方（理論編：その１）

安全なメモリーバックアップの作り方（理論編その１）

メモリーバックアップの自作を見ているとちょっと危ないな～と
思うものもあるので自作の際の個人的考え方を記載する。
まずは、理論の話。尚、一般の方にわかりやすくするため正確では
ない箇所もありますがご了承ください。また電気自動や、ハイブリ
ット車は除外し、通常のエンジンのみで動く車両で考えています。
また、バッテリー電圧は１２Ｖ車で考えているものであり１２Ｖ以
外の車も考え方から除外します。あくまで１２Ｖのバッテリーで動
作する車両として記載してますのでご理解ください。
また文章のなかで言葉の意味が分からないという方は自作はやめて
置いたほうが良いと思われます。ご了承ください。

ここで言うメモリーバックアップは車やバイクのバッテリー交換の
際に電源が切れないように別電源を用意する事を言います。

１．なぜメモリーバックが必要なのか？
　いつを昔というのか定義が難しいところであるが、その昔車のエ
　ンジンの点火はディストリビューターが担っていた。キャブレタ
　ー（気化器）からインジェクター（燃料噴射装置）へ変わり、点
　火タイミングもマイコンがコントロールするようになってきた。
　ＥＣＵは最初はエンジン・コントロール・ユニットとして発達し
　てきたが、ＥＰＳ(電動パワーステアリング）やパワーウィンド、
　電動ファン、オーディオ、ナビなどなど車の電装部品が増えてく
　るとＥＣＵはエレクトロニック・コントロール・ユニットと呼ば
　れるようになり、車載用の電装部品を総称してＥＣＵと呼ぶ事が
　増えてきた。
　ＥＣＵの中にマイコンが搭載されるようになりＥＣＵ自体の学習
　機能などが備わると学習したデータなどを保持する必要がある。
　バッテリー交換の際に電源が切れると自動学習のデータ保持が難
　しくなるため車載のＥＣＵの電源保持としてメモリーバックアッ
　プが必要となってきた。
　そもそも車のＥＣＵってなに？って話はそのうちに書いて見たい
　と思う。
　図の引用元：https://ednjapan.com/edn/articles/0604/01/news015_2.html

２．ＥＣＵの仕組み
　まずはＥＣＵの仕組みついて。ＥＣＵはいろいろな半導体（電子
　基板についてる黒いもの）というＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　
　Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）で動作するようにできている。
　ちょー簡単に説明すると図１のように電源ＩＣとマイコンＩＣと
　駆動用ＩＣに分けられる。＊ＩＣは　ＬＳＩ( Ｌａｒｇｅ　Ｓｃ
　ａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）と表現され
　る事もある。
　電源ＩＣとはバッテリーの１２Ｖをマイコン用の５Ｖ電源を作っ
　たり（マイコンとしてはもっと低い電圧の場合もある）メモリー
　用の電源を作ったり駆動用ＩＣでは高い電圧を必要とする場合も
　あるので１２Ｖを昇圧して１２Ｖよりも高い電圧を作ったりする
　場合もある。
　電源ＩＣから供給された電源にてマイコンや駆動用ＩＣが動作す
　る事で目的とするＥＣＵの動作を行う。

３．メモリーバックアップが９Ｖで動作できる理由　
　ではメモリーバックアップが９Ｖで動くのかという点について説
　明していくと、電源ＩＣの動作可能電圧範囲の最低電圧が９Ｖ以
　下で動作するように作られていれば、電源ＩＣは動作可能である
　ためメモリーやマイコンＩＣへ電源供給が可能となり、９Ｖの自
　作メモリーバックアップとして動作可能となる。
　例えばＡ車種という車のあるＥＣＵの電源ＩＣの動作電圧は７～
　１５Ｖだったとすると９Ｖで作った自作のバックアップメモリは
　動作可能となる。がＢ車種の電源ＩＣは１０Ｖ～１５Ｖの動作電
　圧だとすると９Ｖのメモリバックアップでは動作しない事となる。
　Ａ車種は動作するがＢ車種は動作しないという事がおこる可能性
　がある。なので、９Ｖで全ての車両に対して動作が保証できるわ
　けではないし、車両メーカーや部品メーカーはＥＣＵの仕様を開
　示してくれるわけではないので注意が必要となる。

４．９Ｖ電源のメモリーバックアップが危険と考える理由
　単純に電流は電圧の高いところから低いところへ流れる。車載の
　バッテリー電圧は１２Ｖであり、９Ｖ電源のメモリーバックアッ
　プでは電流はバッテリーからメモリーバックアップへ流れる環境
　となる。
　メモリーバックアップが乾電池であればバッテリーと比較すると
　比べるものにならない位容量は小さい。乾電池に不具合があった
　りバッテリーの脱着などの際に過電圧が発生したり、作業ミスが
　あると乾電池の破損などの危険性が発生する。
　電流の逆流防止としてＤｉｏｄｅを入れる方法もあるが、過電圧
　などが発生した際はＤｉｏｄｅの耐圧を超える場合もある。また
　電気回路の世界では天と地がひっくりかえるということが瞬間的
　に発生する場合がある。この際にも逆流防止Ｄｉｏｄｅは全く約
　に立たない場合いもある。
　他にもあるが個人的に９Ｖのメモリバックアップは危険性がある
　と考えている。
　＊普通に９Ｖでのメモリバックアップが販売されてますが、販売
　　されているメーカーさんもそれぞれ考えがあるでしょうから
　　これらを否定するわけではありません。個人的はリスク低減と
　　してバッテリー電圧より高い電圧を推奨します。

５．安全なメモリーバックアップの作り方（理論編）

　バッテリーは新品時１２．５７Ｖが基準でだいたい１２．５Ｖ～
　１３．０Ｖ程度位の電圧である。発電時は１３．５Ｖ～１４．５
　Ｖとなる。ＥＣＵの仕組みで述べたようにＥＣＵの電源ＩＣの動
　作電圧は下限の電圧は不明でも上限は１４．５Ｖよりはちょっと
　は高いところにあると推定できる。
　そうするとメモリーバックアップの電圧は発電時と同じ位の電圧
　である１３．０Ｖより高く１４．５Ｖより低い電圧であれば問題
　ない、という事となる。
　電圧は水圧と同じで高いところから低いところへ流れるのでメモ
　リーバックアップの電圧をバッテリー電圧より高くすれば安全が
　確保しやすい。
　ただしＥＣＵを壊してはいけないのでＥＣＵ内部の電源ＩＣの動
　作電圧以内にする必要がある。発電時の電圧から考えれば発電時
　の電圧程度になれば、バッテリー電圧よりは高くＥＣＵも壊さな
　い電圧にできると想定できる、発電時の電圧を考慮すれば１３．
　５Ｖ～１４．０Ｖ程度が理想となる。

　次回　自作メモリーバックアップの注意点に続く・・。
　

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