CN104808536B - 车载电子控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种简单的车载电子控制装置,具有车载电池的反向连接保护功能,并能防止因负载布线与正侧电源线接触的电源短路事故引起的误动作。多个车载电负载(121、122)经由负载开闭元件(221、222)和负载电路用的反向电流切断元件(220a)的串联电路,以及因电源开关(110)的闭路而闭路的供电开闭元件(120A)与车载电池(101)相连接,若电源开关(110)闭路,连接供电开闭元件(120A)的负载电源端子(Vba)上施加有电源电压,则对FET晶体管即反向电流切断元件(200a)进行闭路驱动,使其在内部寄生二极管的通电方向上导通,通过使电源开关(110)的开路来切断导通,从而防止在供电开闭元件(120A)开路时,电源短路的电源经由反向电流切断元件(200a)回流入负载电源端子,导致向连接至供电开闭元件(200a)的其他装置进行供电的误动作。
Description
技术领域
本发明涉及例如车载发动机控制装置、车载变速器控制装置等车载电子控制装置,尤其涉及可防止因车载电池以反相极性误连接、或一部分负载布线与电源线接触导致电源短路电流回流从而进行异常动作的经改良的车载电子控制装置。
背景技术
通常,对车载电子控制装置进行供电的供电电路中,至少有两个系统的供电电路,其中一个是恒压电源的供电电路,根据输入传感器组的动作状态、进行联动的程序存储器的内容来进行动作,向经由多个负载开关元件驱动控制多个车载电负载的微处理器提供由车载电池供电的预先设定的稳定的控制电压。
另一个是利用上述微处理器进行开关控制的多个负载开关元件的供电电路,该负载开关元件与连接至车载电子控制装置外部的多个车载电负载相连接,对其进行驱动控制。
例如,根据图13所示的下述专利文献1“车载供电控制装置”的图3,车载供电控制装置10在连接电池的输入端子11和连接车载电子控制装置即ECU50a~50c的输出端子14、15之间设置有IG继电器23和ACC继电器24,控制电路27根据利用通信电路28接收到的车辆的点火开关和辅助开关的连接状态所涉及的信息,来对IG继电器23和ACC继电器24进行开关控制。
此外,在连接电池的输入端子11和连接车载电子控制装置即ECU50a~50c的输出端子13(图13中省略连接的详细内容)之间仅连接有熔断器26,在输入端子11与输出端子12之间设有降压电路22和电流限制电路25,提供DC 5V的固定电压。
因此,在车载电子控制装置不具有辅助系统的电负载的情况下,该车载电子控制装置包括用于驱动点火开关系统的电负载的供电电路、以及用于对车载电子控制装置内的微处理器供电的供电电路这两个系统的供电电路。
但是,在不只是DC 5V而是需要多种恒定电压的车载电子控制装置中,需要使用输出端子13~15中的任意一个来替代输出端子12,从而对车载电子控制装置中的多种恒压电源供电。
另外,作为IG继电器23或ACC继电器24,在使用励磁线圈与二极管串联连接的电磁继电器的情况下,当车载电池的连接极性错误时,电磁继电器不会被激励,其输出接点不会闭路,因而电磁继电器兼具异常时的反向连接防止功能和正常时的通电开关功能。
另一方面,作为负载开关元件的场效应晶体管的内阻较小,即使流过大电流温度上升也较小,因此多用作功率电路系统的开关元件。
此外,使用以使得内部寄生二极管的通电方向成为相反方向的方式串联连接一对场效应晶体管,兼具反向连接保护功能和开关元件功能的无接点方式的开关元件也是公知的。
然而,由于场效应晶体管具有与通电方向的反方向并联连接的寄生二极管,因此,晶体管的输出侧与正侧电源线接触,会发生电源短路异常,若晶体管输入侧的电源被切断,则存在从短路电源向晶体管的输入进行回流供电的问题点。
例如,根据图14所示的下述专利文献2“电源反接保护电路”的图4,在利用电池3的电力来动作的车载电子控制装置即ECU45中,在将连接至电池3的正极端子的电源端子5和作为供电对象的控制电路13相连接的电源布线15上,设置N沟道型FET21以使其寄生二极管D1的阳极位于电源端子5侧,并且在FET21的下游侧设置N沟道型FET22以使其寄生二极管D2的阴极位于FET21侧。
而且,若在正常连接电池3时接通点火开关9,则利用从FET21的漏极侧提供动作电力的电荷泵电路43、47来使FET21、22导通,以向控制电路13提供电池3的电力。
另外,在电池3反接时,FET21、22截止,以利用寄生二极管D1来阻止反向电流。
另外,控制电路13实施对控制对象(例如发动机或变速器等车载设备)进行控制的处理、以及致动器驱动,控制电路13由以下等部分构成:电源电路(省略图示),该电源电路根据经由电源布线15输入的电池电压VB生成固定的电源电压(例如5V);各种IC19,该各种IC19以接受由上述电源电路生成的电源电压进行动作的微机为代表;以及输出电路(省略图示),该输出电路基于来自该IC19的信号对致动器进行驱动(根据段落0042)。
此外,当FET22导通从而接受来自电池3的电力时,控制电路13开始动作,当开始动作时,控制电路13输出驱动信号Sd,即使点火开关9断开,FET21、22也会保持导通(根据段落0056)。
另外,虽然省略了图示,但控制电路13为了对点火开关9的接通/断开状态进行检测而对信号输入端子11的电压进行监视。
此外,控制电路13基于信号输入端子11的电压来对点火开关9断开这一情况进行检测,并且在此之后,若数据保存等动作停止前序处理结束,且即使动作停止良好的条件也成立,则停止上述驱动信号Sd的输出(根据段落0057)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2011-020522号公报(图3、摘要)
专利文献2:日本专利特开2007-082374号公报(图4、摘要、段落0042、0056、0057)
发明内容
发明所要解决的技术问题
根据上述专利文献1,若从车载电子控制装置即ECU50a~50c到车载电负载为止的负载布线与连接至输出端子14的电源布线相接触从而发生电源短路异常,则即使IG继电器23开路,该短路电源也仍回流至IG继电器23的输出布线,从而产生下述问题。
第一问题点是功率浪费和误动作问题,即:虽然IG继电器23被切断,但仍然对并用的各车载电子控制装置(ECU50a~ECU50c)错误地进行供电,从而产生不必要的功耗、或者导致车载电子控制装置进行误动作。
第二问题点是元器件损坏问题,即:在发生电源短路的回流位置,负载开关元件内的寄生二极管流过过大电流,从而导致负载开关元件损坏。
第三问题点是指以下情况,即:在IG继电器23的驱动电路具有异常判定功能的情况下,虽然IG继电器23的励磁线圈不会被激励,但仍然产生输出电压,因此,会导致误判定为输出接点产生焊接异常。
第四问题点是指以下情况,即:在恒压电源从IG继电器23的输出端子14分支出来进行连接的情况下,短路电源作为恒压电源的输入电压回流,这也会产生功率浪费和误动作问题。
根据上述专利文献2,将N沟道型或P沟道型场效应晶体管串联连接,并将寄生二极管的通电方向设为相反方向,由此来提供相当于电磁继电器的具有反接保护功能和开关元件功能的无接点方式的双开关元件21、22,该双开关元件21、22内置于车载电子控制装置即ECU45,向驱动微处理器的恒压电源进行供电,还对驱动致动器的输出电路进行分支供电。
因此,若车载电负载的负载布线发生电源短路的异常,则无论电源开关即点火开关9是否开路,短路电源均作为恒压电源和同样由双开关元件21、22供电的其他负载电路的电源进行回流供电,从而产生上述第一到第四的问题点。
根据上述内容,本发明的第1目的在于提供一种简易的车载电子控制装置,该车载电子控制装置具备:直接与车载电池连接,并向用于驱动微处理器的恒压电源供电的第1供电电路;以及从车载电池经由在外部进行控制的供电开关元件接受供电,并对驱动控制外部连接的多个车载电负载的多个负载开关元件进行供电的第2供电电路,并且该车载电子控制装置具有车载电池的电压极性错误时的反接保护功能、以及对负载布线与正侧电源线接触的电源短路异常的保护功能。
并且,本发明的第2目的在于提供一种简易的车载电子控制装置,该车载电子控制装置具备经由由车载电子控制装置的内部进行控制的供电开关元件与车载电池相连接,并向用于驱动微处理器的恒压电源供电的第1供电电路;以及经由相同的供电开关元件与车载电池相连接,并向驱动控制外部连接的多个车载电负载的多个负载开关元件进行供电的第2供电电路,该车载电子控制装置具有车载电池的电压极性错误时的反接保护功能、以及对负载布线与正侧电源线接触的电源短路异常的保护功能。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的实施方式1所涉及的车载电子控制装置包括:微处理器,该微处理器根据输入传感器组的动作状态、以及协作的程序存储器的内容进行动作,并经由多个负载开关元件对多个车载电负载进行驱动控制;以及恒压电源,该恒压电源向该微处理器提供由车载电池供电且预先设定的经过稳压的控制电压,所述微处理器在电源开关闭路时开始控制动作,在使所述电源开关暂时闭路之后,即使该电源开关开路,仍利用自保持指令信号或输出允许信号进行预先设定的自然运转,然后自动停止,在所述车载电子控制装置中,所述恒压电源从与所述车载电池直接连接的控制电源端子经由电源电路用的反向电流切断元件接受供电,并基于根据所述电源开关的动作进行动作的起动电路所产生的起动信号来开始产生所述控制电压,所述起动电路因所述电源开关的闭路而产生所述起动信号,在所述电源开关闭路之后,即使该电源开关开路,仍继续产生所述起动信号,直到所述自然运转结束。
所述车载电负载经由至少在所述电源开关闭路时成为闭路状态的供电开关元件,从与所述车载电池相连接的负载电源端子并经由负载电路用的反向电流切断元件与所述负载开关元件的串联电路接受供电驱动,所述多个负载开关元件的至少一部分由如下那样的场效应晶体管构成,即:该场效应晶体管的极性使得在由所述微处理器接受通电驱动时,对于多个所述车载电负载的任一个的驱动电流在与内部寄生二极管的导通方向相反的方向上流过,并且所述电源电路用的反向电流切断元件由如下那样的场效应晶体管构成,即:该场效应晶体管连接成使得在所述车载电池按正常极性连接时,以与内部寄生二极管相同的方向被通电驱动,从而向所述恒压电源供电,在所述车载电池按异常的反向极性连接时,栅极电压变为反向极性,从而通电驱动停止。
所述负载电路用的反向电流切断元件由如下那样的场效应晶体管构成,即:该场效应晶体管连接成使得在负载电流流过时,若所述车载电池按正常极性连接,则负载电流以与内部寄生二极管的导通方向相同的方向流过多个所述车载电负载,在所述车载电池按异常的反向极性连接时,栅极电压变为反向极性,从而负载电流被切断,由此在所述车载电池按反向极性连接时进行通电切断,并且,所述负载电路用的反向电流切断元件还在所述电源开关闭路时,或者产生所述起动信号的状态下,且通过在所述负载电源端子上施加正常极性的电源电压来接受闭路驱动,并且在负载布线与所述车载电池的正侧布线相接触从而产生电源短路异常的情况下,所述电源开关开路、或者所述起动信号的产生停止,次时,使所述负载电路用的反向电流切断元件开路,至少在所述供电开关元件处于开路状态时,防止电源短路电流回流入所述负载电源端子。
本发明的实施方式2所涉及的车载电子控制装置包括:微处理器,该微处理器根据输入传感器组的动作状态、以及协作的程序存储器的内容进行动作,并经由多个负载开关元件对多个车载电负载进行驱动控制;以及恒压电源,该恒压电源向该微处理器提供由车载电池供电且预先设定的经过稳压的控制电压,所述微处理器在电源开关闭路时开始控制动作,在使所述电源开关暂时闭路之后,即使该电源开关开路,仍利用自保持指令信号或输出允许信号进行预先设定的自然运转,然后自动停止,在所述车载电子控制装置中,所述恒压电源由经由供电开关元件与所述车载电池连接的负载供电端子进行供电,从而产生所述控制电压,并且,所述供电开关元件由起动电路进行闭路驱动,所述起动电路因所述电源开关的闭路而产生供电指令信号,在所述电源开关暂时闭路之后,即使该电源开关开路,仍继续产生所述供电指令信号,直到所述自然运转结束。
所述车载电负载从所述负载电源端子,经由负载电路用的反向电流切断元件与所述负载开关元件的串联电路来接受供电驱动,并且多个所述负载开关元件的至少一部分使用如下那样的场效应晶体管,即:该场效应晶体管的极性使得在由所述微处理器进行通电驱动时,对于多个所述车载电负载的任一个的驱动电流在与内部寄生二极管的导通方向相反的方向上流过,所述负载电路用的反向电流切断元件使用如下那样的场效应晶体管,即:该场效应晶体管连接成使得在负载电流流过时,若所述车载电池按正常极性连接,则对于多个所述车载电负载的负载电流以与内部寄生二极管的导通方向相同的方向流过,在所述车载电池按异常的反向极性连接时,栅极电压变为反向极性,从而负载电流停止,由此在所述车载电池按反向极性连接时进行通电切断,并且,所述负载电路用的反向电流切断元件还在所述电源开关闭路时,或者产生所述供电指令信号的状态下,且通过在所述负载电源端子上施加正常极性的电源电压来接受闭路驱动,并且在负载布线与所述车载电池的正侧布线相接触从而产生电源短路异常的情况下,所述电源开关开路、或者产生停止所述供电指令信号,此时,使所述负载电路用的反向电流切断元件开路,至少在所述供电开关元件处于开路状态时,防止电源短路电流回流入所述负载电源端子。
发明效果
在上述本发明的实施方式1的车载电子控制装置中,对微处理器进行供电的恒压电源经由电源电路用的反向电流切断元件与车载电池直接连接,该恒压电源与起动电路协同动作,通过使电源开关闭路来开始产生控制电压,即使电源开关开路,仍在进行了预先设定的自然运转后停止产生控制电压,并且,多个车载电负载经由负载开关元件与负载电路用的反向电流切断元件的串联电路、以及因电源开关闭路而闭路的供电开关元件与车载电池连接,负载电路用的反向电流切断元件在电源开关闭路,或者产生起动信号,该状态下,且在连接有供电开关元件的负载电源端子上施加有电源电压时被闭路驱动,微处理器用的供电电路与负载电路用的供电电路通过负载电路用的反向电流切断元件而分离。
因此,即使车载电负载的供电布线与车载电池的正侧布线接触而发生电源短路异常,若电源开关开路或对恒压电源的起动信号停止,则负载电路用的反向电流切断元件的通电驱动停止,因此,具有以下效果:能够防止在供电开关元件开路时,短路电源经由反向电流切断元件回流入负载电源端子,并向与供电开关元件连接的其他并用车载电子控制装置进行供电,防止该并用车载电子控制装置进行误动作。
此外,在电源开关闭路,供电开关元件还未进行闭路驱动的期间,由于负载电路用的反向电流切断元件的通电驱动停止,因此,具有以下效果:能够防止负载电路发生电源短路时,短路电源回流入负载电源端子,从而并用车载电子控制装置进行误动作。
即使在供电开关元件发生短路异常的情况下,只要电源开关开路,则恒压电源停止产生控制电压,微处理器停止控制动作,从而负载开关元件开路,因此,具有能够防止产生不必要的消耗电流的效果。
此外,在本发明的实施方式2的车载电子控制装置中,向微处理器供电的恒压电源经由由起动电路进行闭路的供电开关元件与车载电池连接,该供电开关元件因电源开关闭路而闭路,即使电源开关开路,在微处理器进行预先设定的自然运转的期间内持续进行闭路动作,然后开路,并且,多个车载电负载经由负载开关元件和负载电路用的反向电流切断元件的串联电路、以及供电开关元件与车载电池相连接,负载电路用的反向电流切断元件在电源开关闭路、或者产生供电指令信号的状态下,且连接有供电开关元件的负载电源端子上施加有电源电压时接受闭路驱动,微处理器用的供电电路与负载电路用的供电电路通过负载电路用的反向电流切断元件而分离。
因此,即使车载电负载的供电布线与车载电池的正侧布线接触而发生电源短路异常,若电源开关开路或对供电开关元件的供电指令信号停止,则负载电路用的反向电流切断元件的通电驱动停止,因此,具有以下效果:能够防止在供电开关元件开路时,短路电源经由反向电流切断元件回流入负载电源端子,并向与供电开关元件连接的其他并用车载电子控制装置供电,防止该并用车载电子控制装置进行误动作,并且能够防止短路电源回流入恒压电源,从而无法停止对恒压电源的供电。
此外,在电源开关闭路,供电开关元件还未进行闭路驱动的期间,由于负载电路用的反向电流切断元件的通电驱动停止,因此,具有以下效果:能够防止负载电路发生电源短路时,短路电源回流入负载电源端子,从而并用车载电子控制装置进行误动作。
附图说明
图1是本发明实施方式1的车载电子控制装置的整体电路图。
图2是从图1的车载电子控制装置的控制电源端子开始的供电电路的详细电路图。
图3是从图1和图9的车载电子控制装置的电源开关端子开始的供电电路的详细电路图。
图4是从图1和图9的车载电子控制装置的负载电源端子开始的供电电路的详细电路图。
图5是图1和图9的车载电子控制装置的小负载开关元件的开关栅极电路的详细电路图。
图6是图1和图9的车载电子控制装置的负载开关元件的开关栅极电路的详细电路图。
图7是用于说明图1的车载电子控制装置的动作的前半流程图。
图8是用于说明图1的车载电子控制装置的动作的后半流程图。
图9是本发明实施方式2的车载电子控制装置的整体电路图。
图10是图9的车载电子控制装置的控制电源电路的供电电路的详细电路图。
图11是本发明第一部分变形例的负载供电电路的详细电路图。
图12是本发明第二部分变形例的负载供电电路的详细电路图。
图13是用于说明现有的车载供电控制装置的图。
图14是用于说明现有的电源反接保护电路的图。
实施方式
下面,使用附图并按照各实施方式来对本发明所涉及的车载电子控制装置进行说明。此外,在各实施方式中,对相同或相当的部分以相同标号示出,并省略重复说明。
实施方式1.
(1)结构的详细说明
下面,对于本发明实施方式1的车载电子控制装置的整体电路图即图1,对其结构进行详细说明。
图1中,车载电子控制装置100A包括:经由未图示的熔断器直接与车载电池101的正极端子相连接的控制电源端子Vbb;与连接有车载电池101的负极端子的车体即接地电路GND相连接的接地端子;经由例如点火开关即手动电源开关110与车载电池101的正极端子相连接的电源开关端子Vbs;以及经由供电开关元件120A与车载电池101的正极端子相连接的负载电源端子Vba。
供电开关元件120A是例如具有励磁线圈131的电磁继电器的输出接点,该电磁继电器利用内置于供电单元130的励磁电路132向一个方向激励,使得电源开关110闭路,在车载电池101的连接极性正确时输出接点120A闭路,虽然内置于供电单元130的异常检测电路133对以下异常进行检测,即:虽不对励磁线圈131进行激励但供电开关元件120A也产生输出电压,或者对励磁线圈131进行激励但供电开关元件120A却不产生输出电压等。
另外,在车载电子控制装置100A例如是变速器控制装置时,供电开关元件120A也对例如发动机控制装置即并用车载电子控制装置100X(其他ECU100X)进行供电,在该发动机控制装置内也进行励磁线圈131的激励控制。
此外,也可以使用如下的开关元件来作为供电开关元件120A,以取代上述电磁继电器(实际的供电开关元件120A、励磁线圈131、励磁电路132的部分),即:以内部寄生二极管的通电方向成为相反方向的方式串联连接一对场效应晶体管,从而具有反接保护功能和开关元件功能的无接点方式的开关元件。
车载电负载组102中,多个小负载111、112是以电磁继电器的励磁线圈,或者用于通知异常的显示器为代表的负载,经由小负载驱动端子与车载电子控制装置100A相连接。
车载电负载组102中,多个车载电负载121、122是电动机或电磁阀驱动用的电磁线圈,经由负载驱动端子与车载电子控制装置100A相连接。
开关传感器或模拟传感器即输入传感器组103与车载电子控制装置100A的输入端子相连接,经由未图示的输入接口电路与微处理器400A相连接。
从连接至车载电池101的控制电源端子Vbb,经由P沟道型场效应晶体管即反向电流切断元件200A,对设置于车载电子控制装置100A内部的恒压电源300A(CVR300A)施加通常在7~16V变动的电池电压,从而该恒压电源300A产生稳定的控制电压Vcc,并将其提供给微处理器400A。
在恒压电源300A的电源输入端子与接地电路之间连接由例如电解电容器即有极性的电容器、或恒压二极管即电压限制二极管中的一方或双方构成的保护电路201b,对外部电源线中产生的高电压噪声的侵入进行抑制。
另外,在恒压电源300A的电源输入端子输入电源电压后,图2中后述的起动电路310A产生供电开始信号即起动信号STA1,通过将该起动信号STA1输入恒压电源300A的起动端子,来产生控制电压Vcc。
其中,始终产生用于向微处理器(CPU)400A和进行协作的RAM存储器(RMEM)403进行供电的备用电压Vup,而与起动信号STA1无关。
电源电路用的反向电流切断元件200A的漏极端子D与控制电源端子Vbb相连接,源极端子S与恒压电源300A的电源输入端子相连接,栅极端子G经由反向电流停止栅极电路206b与接地电路相连接,若产生与起动信号STA1相同的信号即起动信号STA2,则反向电流停止栅极电路206b导通,栅极端子G的电位低于源极端子S的电位,由此使得栅极端子D与源极端子S之间导通。
漏极端子D与源极端子S之间的导通方向为从电位较高的某一方向电位较低的另一方的方向导通,但在漏极端子D与源极端子S之间会以并联状态生成内部寄生二极管,即使栅极电路切断,从漏极端子D流向源极端子S的电流也无法切断。
因此,用于生成备用电压Vup的电源经由该寄生二极管进行供电。
微处理器400A包括:例如为闪存的非易失性程序存储器(PMEM)401A;为该程序存储器401A的一部分区域、或是可易于进行电读写的非易失性数据存储器(DMEM)402;用于运算处理的易失性存储器即RAM存储器(RMEM)403;多通道AD转换器(ADC)404;用于串行通信的串并联转换器(SPC)405,基于从输入传感器组103得到的数字或模拟输入信号IN、以及后述的监视信号MON,来产生指令信号CNT、驱动指令信号DR。
看门狗定时器(WDT)406对微处理器400A产生的脉冲序列即看门狗信号WDS的信号脉冲宽度进行监视,在该信号脉冲宽度在预先设定的值以上时,产生复位信号RST,对微处理器400A进行初始化并使其重启,在信号脉冲宽度小于预先设定的值时,产生输出允许信号OUTE,从微处理器400A产生控制输出。
在图2中说明微处理器400A产生的自保持指令信号DR0、或看门狗定时器406产生的输出允许信号OUTE与起动电路310A之间的关联。
车载电负载组102中,从电源开关端子Vbs经由共用的反向电流切断元件200s、共用的保护电路201s、单独的小负载开关元件211、212、以及单独的反向电流阻止二极管215、216对多个小负载111、112进行供电,小负载111、112通常与单独的整流二极管219、210并联连接。
另外,P沟道型场效应晶体管即反向电流切断元件200s的内部寄生二极管可在与小负载111、112的驱动电流相同的方向进行通电,但小负载开关元件211、212的内部寄生二极管以可在与小负载111、112的驱动电流相反的方向上进行通电的极性来连接。
P沟道型场效应晶体管即小负载开关元件211、212的栅极端子分别经由开关栅极电路213、214与接地电路相连接,利用微处理器400A产生的小负载驱动指令信号DR1、DR12来进行开关控制,小负载111、112两端的电压由分压电阻217、218进行分压,并作为小负载电压监视信号MON11、MON12输入到微处理器400A。
施加到电源开关端子Vbs的电压由分压电阻205s进行分压,并作为指令监视信号MON20s输入到微处理器400A,并且反向电流切断元件200s的栅极端子经由反向电流停止栅极电路206s与接地电路相连接,反向电流停止栅极电路206s利用微处理器400A产生的小负载受电指令信号CNT20s来进行开关控制。
另外,由于小负载111、112与反向电流阻止二极管215、216串联连接,因此,即使负载布线发生电源短路异常,电源短路的电流也不会回流至内部。
但是,反向电流切断元件200s是保护电路用的反向电流切断元件,用于防止在车载电池101的连接极性错误的情况下,反向电压施加到由有极性的电容器、或电压限制二极管的一方或双方构成的保护电路201s从而造成破损。
因此,保护电路用的反向电流切断元件200s可以仅是反向电流阻止二极管,但即使是小负载,在驱动较多小负载的情况下合成电流也会成为较大的值,因此,使用闭路时压降较小的场效应晶体管。
此外,在仅为二极管的情况下,由于外来高电压噪声,保护电路201s内的有极性电容器被高压充电,小负载开关元件211、212全部处于开路状态,从而存在有极性电容器的发电对象消失的问题,但若使用场效应晶体管,则由于反向电流停止栅极电路206s处于导通状态,因此,充电至有极性电容器的电荷能够经由起动电路310A或分压电阻205s、以及电源开关110向车载电池101放电。
车载电负载组102中,从负载电源端子Vba经由共用的反向切断元件200a、共用的保护电路201a、以及单独的负载开关元件221、222对多个车载电负载121、122进行供电,车载电负载121、122通常与单独的整流二极管229、220并联连接。
另外,P沟道型场效应晶体管即反向电流切断元件200s的内部寄生二极管可在与车载电负载121、122的驱动电流相同的方向进行通电,但负载开关元件221、222的内部寄生二极管以可在与车载电负载121、122的驱动电流相反的方向上进行通电的极性来连接。
P沟道型场效应晶体管即负载开关元件221、222的栅极端子分别经由开关栅极电路223、224与接地电路相连接,利用微处理器400A产生的负载驱动指令信号DR21、DR22来进行开关控制,车载电负载121、122两端的电压由分压电阻227、228进行分压,并作为负载电压监视信号MON21、MON22输入到微处理器400A。
施加到负载电源端子Vba的电压由分压电阻205a进行分压,并作为受电监视信号MON20a输入到微处理器400A,并且反向电流切断元件200a的栅极端子经由反向电流停止栅极电路206a与接地电路相连接,反向电流停止栅极电路206a利用微处理器400A产生的负载受电指令信号CNT20a来进行开关控制。
另外,为了抑制温度上升和电压下降,流过相对较大电流的车载电负载121、122未与反向电流阻止二极管串联连接,在供电开关元件120A闭路时,若负载布线发生电源短路异常,则电源短路电流有可能通过负载开关元件221、222内的寄生二极管,从而回流入负载电源端子Vba。
在该情况下,无论供电开关元件120A是否开路,都可对其他的并用车载电子控制装置(ECU)100X进行供电。
但是,在供电开关元件120A开路时,通常电源开关110也为开路,在该情况下由于反向电流停止栅极电路206a切断反向电流切断元件200a的栅极电路,因此反向切断元件200a成为不导通,从而可防止电源短路电流发生回流。
此外,在即使电源开关110闭路但供电开关元件120A开路的情况下,利用微处理器400A进行电源短路异常检测,反向电流停止栅极电路206a切断反向切断元件200a的栅极电路。
接着,关于从图1的车载电子控制装置的控制电源端子Vbb开始的供电电路的详细电路图即图2,对其结构进行详细说明。
图2中,与电源电路用的反向切断元件200A的栅极端子相连接的反向电流停止栅极电路206b包括:连接在源极端子S和栅极端子G之间的分压电阻202b、位于栅极端子G和接地电路之间的彼此串联连接的分压电阻203b和通电指令晶体管207b,若通电指令晶体管207b闭路,则电源电压从控制电源端子Vbb经由反向电流切断元件200A的内部寄生二极管施加到分压电阻202b、203b,其中分压电阻202b两端的电压施加到反向电流切断元件200A的源极端子和栅极端子之间。
其中,分压电阻202b与恒压二极管204b并联连接,以限制源极/栅极间电压不会变得过大。
此外,利用由起动电路310A产生的起动信号STA2经由基极电阻208b使NPN型的结型晶体管即通电指令晶体管207b的基极端子导通驱动,并且,在基极端子与发射极端子之间连接有开路稳定电阻209b。
恒压电源300A由反向电流切断元件200A进行供电,从而生成稳定的控制电压Vcc,恒压电源300A包括:产生第1控制电压Vif的第1控制电源301;产生第2控制电压Vad的第2控制电源302;以及产生第3控制电压Vcp的第3控制电源303,将上述各控制电压作为控制电压Vcc,并且还包括生成备用电压Vup的备用电源304。
另外,第1控制电压Vif是精度较低且电容较大的DC 5V电压,作为接口电路用的电源来使用,第2控制电压Vad是精度较高且电容较小的DC 5V电压,作为模拟信号用的电源来使用,第3控制电压Vcp是精度较低且电容较大的DC 3.3V电压,作为微处理器400A和程序存储器401A、数据存储器402、RAM存储器403等的电源来使用。
控制电压Vcc代表这些第1至第3控制电压,第1控制电压Vif和第2控制电压Vad也可以统一成高精度大电容的DC 5V电压。
第1~第3控制电源301~303具备输入起动电路310A产生的起动信号STA1的起动端子,若起动信号STA1的逻辑电平为“低电平(L)”,则产生由控制电压Vcc代表的第1~第3控制电压Vif、Vad、Vcp。
反向电流切断元件200A、或者始终通过其内部寄生二极管被供电的备用电源304产生低精度小电容的例如DC 2.8V的电压,在控制电压Vcc停止时对RAM存储器403进行供电,并且产生低精度小电容的例如DC 5V的电压,始终对唤醒起动电路407进行供电。
唤醒起动电路407例如是均热计时器(soak timer),测定从微处理器400A的控制动作停止起经过的经过时间,在该经过时间达到预先设定的时间时产生唤醒指令信号WUP,预先设定的经过时间是在微处理器400A停止之前从微处理器400A写入设定的,或者唤醒起动电路407是产生从主站经由通信线路接受到的唤醒指令信号WUP的通信电路。
起动电路310A具备起动晶体管313,从电源开关端子Vbs经由起动二极管311和串联电阻312对起动晶体管313进行通电驱动,该起动晶体管313在微处理器400A产生自保持指令信号DR0时,成为被保持二极管314和串联电阻315通电保持的NPN型的结型晶体管,其发射极端子与基极端子之间连接有开路稳定电阻316。
起动电路310A还从电源开关端子Vbs经由起动二极管317和串联电路318,向反向电流停止栅极电路206b提供起动信号STA2,并且,在微处理器400A产生自保持指令信号DR0时,经由保持二极管320,向反向电流停止栅极电路206b提供起动信号STA2。
若微处理器400A从恒压电源300A接受控制电压Vcc,则进行上电复位,然后开始控制动作,产生看门狗信号WDS,并识别到电源开关110因指令监视信号MON20s而闭路,产生自保持指令信号DR0。
因此,起动电路310A通过使电源开关110闭路来产生起动信号STA1、STA2,通过使微处理器400A起动从而产生自保持指令信号DR0,或者产生由看门狗定时器406产生的输出允许信号OUTE,使得即使之后电源开关110闭路也持续产生起动信号STA1、STA2,在微处理器400A结束自然运转(after-run)并自动停止时,起动信号STA1、STA2也停止。
即使在电源开关110未闭路时,若唤醒起动电路407产生唤醒指令信号WUP,则产生起动信号STA1、STA2,从而使微处理器400A起动,根据自保持指令信号DR0或输出允许信号OUTE来进行事件启动(event-run),然后自动停止。
另外,用于通电驱动反向电流切断元件200A的分压电阻202b、203b具有足够大的电阻值,因此,可以取消起动信号STA2、通电指令晶体管207b,而直接将分压电阻203b的一端与接地电路相连接。
接着,关于从图1的车载电子控制装置的控制电源端子Vbs开始的供电电路的详细电路图即图3,对其结构进行详细说明。
图3中,与反向电流切断元件200s的栅极端子相连接的反向电流停止栅极电路206s包括:连接在源极端子S和栅极端子G之间的分压电阻202s、位于栅极端子G和接地电路之间的彼此串联连接的分压电阻203s和通电指令晶体管207s,若通电指令晶体管207s闭路,则电源电压从电源开关端子Vbs经由反向电流切断元件200s的内部寄生二极管施加到分压电阻202s、203s,其中分压电阻202s两端的电压施加到反向电流切断元件200s的源极端子和栅极端子之间。
其中,分压电阻202s与恒压二极管204s并联连接,以限制源极/栅极间电压不会变得过大。
此外,利用由微处理器400A产生的小负载受电指令信号CNT20s经由基极电阻208s对NPN型的结型晶体管即通电指令晶体管207s的基极端子进行导通驱动,并且,在基极端子与发射极端子之间连接有开路稳定电阻209s。
微处理器400A读入监视电源开关110的闭路状态的指令监视信号MON20s的监视电压,若该监视电压上升至第1预设电压,则判定为电源开关110闭路,产生小负载受电指令信号CNT20s,并经由反向电流停止栅极电路206s对反向电流切断元件200s进行闭路驱动,若监视电压减少到小于第2预设电压,则判定为电源开关110开路,从而使反向电流切断元件200s开路,该第2预设电压的值在第1预设电压的值以下。
接着,关于从图1的车载电子控制装置的负载电源端子Vba开始的供电电路的详细电路图即图4,对其结构进行详细说明。
图4中,与反向电流切断元件200a的栅极端子相连接的反向电流停止栅极电路206a包括:连接在源极端子S和栅极端子G之间的分压电阻202a、位于栅极端子G和接地电路之间的彼此串联连接的分压电阻203a和通电指令晶体管207a,若通电指令晶体管207a闭路,则电源电压从负载电源端子Vba经由反向电流切断元件200a的内部寄生二极管施加到分压电阻202a、203a,其中分压电阻202a两端的电压施加到反向电流切断元件200a的源极端子和栅极端子之间。
其中,分压电阻202a与恒压二极管204a并联连接,以限制源极/栅极间电压不会变得过大。
此外,利用由微处理器400A产生的负载受电指令信号CNT20a经由基极电阻208a对NPN型的结型晶体管即通电指令晶体管207a的基极端子进行导通驱动,并且,在基极端子与发射极端子之间连接有开路稳定电阻209a。
微处理器400A中,作为必要条件1,使电源开关110闭路,并根据指令监视信号MON20s判定监视电压是否在预先设定的范围,作为必要条件2,监视是否产生起动信号STA1,并且作为必要条件3,根据受电监视信号MON20a对监视电压是否在预先设定的范围进行监视,在必要条件1或必要条件2中至少一个条件成立,且必要条件3成立时,产生负载受电指令信号CNT20a,经由反向电流停止栅极电路206a对反向电流切断元件200a进行闭路驱动,若必要条件1和必要条件2不成立,即使必要条件3成立,反向电流切断元件200a仍为开路。
用虚线图示的逻辑与电路409a和逻辑或电路409b示出用硬件代替微处理器400A来控制反向电流停止栅极电路206a的情况下的逻辑结构。
逻辑或电路409b中,作为必要条件1,电源开关110闭路,且输入有电源开关端子Vbs是否施加有电源电压的逻辑信号,并且作为必要条件2,以逻辑或方式输入有是否产生了由起动电路310A产生的起动信号STA1的逻辑信号。
逻辑与电路409a中,作为必要条件3,供电开关元件120A闭路,输入有负载电源端子Vba是否施加有电源电压的逻辑,并且逻辑或电路409b的逻辑输出以逻辑与方式被输入,根据逻辑与电路409a的输出,经由反向电流停止栅极电路206a对反向电流切断元件200a进行闭路驱动。
接着,关于图1的车载电子控制装置的小负载开关元件的开关栅极电路的详细电路图即图5,对其结构进行详细说明。
图5中,与小负载开关元件211的栅极端子相连接的开关栅极电路213包括:连接在源极端子S和栅极端子G之间的分压电阻502、位于栅极端子G和接地电路之间的彼此串联连接的分压电阻503和驱动指令晶体管507,若驱动指令晶体管507闭路,则电源电压从电源开关端子Vbs经由反向电流切断元件200s施加到分压电阻502、503,其中分压电阻502两端的电压施加到小负载开关元件211的源极端子和栅极端子之间。
其中,分压电阻502与恒压二极管504并联连接,以限制源极/栅极间电压不会变得过大。
此外,利用由微处理器400A产生的小负载驱动指令信号DR11经由基极电阻508对NPN型的结型晶体管即驱动指令晶体管507的基极端子进行导通驱动,并且,在基极端子与发射极端子之间连接有开路稳定电阻509。
对从小负载开关元件211经由反向电流阻止二极管215被驱动控制的小负载111施加的施加电压由分压电阻217进行分压,并作为小负载电压监视信号MON11输入微处理器400A,微处理器400A虽然不产生用于对小负载开关元件211进行闭路的小负载驱动指令信号DR11,但在产生小负载电压监视信号MON11的情况下可能判断负载布线发生电源短路异常。
其中,若小负载开关元件211发生内部短路,则会产生相同的现象,因此,小负载开关元件211包括未图示的电流检测元件,在该电流检测元件检测负载电流时,可识别并判定出小负载开关元件211出现短路异常的情况。
与驱动小负载112(参照图1)的小负载开关元件212的栅极端子相连接的开关栅极电路214也是同样,开关栅极电路214根据微处理器400A产生的小负载驱动指令信号DR12对小负载开关元件212进行闭路驱动。
此外,对从小负载开关元件212经由反向电流阻止二极管216被驱动控制的小负载112施加的施加电压由分压电阻218进行分压,并作为小负载电压监视信号MON12输入到微处理器400A。
接着,关于图1的车载电子控制装置的负载开关元件的开关栅极电路的详细电路图即图6,对其结构进行详细说明。
图6中,与负载开关元件221的栅极端子相连接的开关栅极电路223包括:连接在源极端子S和栅极端子G之间的分压电阻602、位于栅极端子G和接地电路之间的彼此串联连接的分压电阻603和驱动指令晶体管607,若驱动指令晶体管607闭路,则电源电压从负载电源端子Vba开始经由反向电流切断元件200a施加到分压电阻602、603,其中分压电阻602的两端电压施加到负载开关元件221的源极端子和栅极端子之间。
其中,分压电阻602与恒压二极管604并联连接,以限制源极/栅极间电压不会变得过大。
此外,利用由微处理器400A产生的负载驱动指令信号DR21经由基极电阻608对NPN型的结型晶体管即驱动指令晶体管607的基极端子进行导通驱动,并且,在基极端子与发射极端子之间连接有开路稳定电阻609。
对被负载开关元件221驱动控制的车载电负载121施加的施加电压由分压电阻227进行分压,并作为负载电压监视信号MON21输入微处理器400A,微处理器400A虽然不产生用于对负载开关元件221进行闭路的负载驱动指令信号DR21,但在产生负载电压监视信号MON21的情况下判断负载布线发生电源短路异常的可能性。
其中,若负载开关元件221发生内部短路,则会产生相同的现象,因此,负载开关元件221包括未图示的电流检测元件,在该电流检测元件检测负载电流时,可识别负载开关元件221出现短路异常的情况,并进行判定。
与驱动车载电负载122(参照图1)的负载开关元件222的栅极端子相连接的开关栅极电路224也是同样,开关栅极电路224根据微处理器400A产生的负载驱动指令信号DR22对负载开关元件222进行闭路驱动。
此外,对被负载开关元件222驱动控制的车载电负载122施加的施加电压由分压电阻228进行分压,并作为负载电压监视信号MON22输入到微处理器400A。
(2)作用、动作的详细说明
接着,对于具有图1到图6的结构的本发明实施方式1所涉及的车载电子控制装置,基于图7、图8所示的用于说明动作的流程图,对其作用、动作进行详细说明。
首先,图1、图2中,若电源开关110闭路,则起动电路310A产生起动信号STA1、STA2,从而对反向电流切断元件200A进行导通驱动,并且,恒压电源300A产生控制电压Vcc,使微处理器400A起动。
微处理器400A根据指令监视信号MON20s识别电源开关110的闭路状态,通过产生自保持指令信号DR0或看门狗信号WDS来维持起动信号STA1、STA2的产生状态,同时根据输入传感器组103的动作状态、以及程序存储器401A内的输入输出控制程序的内容进行动作,对车载电负载组102进行驱动控制。
微处理器400A还在电源开关110暂时闭路之后,,该电源开关110开路后,根据程序存储器401A内的退避运行程序进行预先设定的自然运转,然后自动停止自保持指令信号DR0或看门狗信号WDS,恒压电源300A停止产生控制电压Vcc。
即使在电源开关110未闭路时,若图2所示的唤醒起动电路407产生唤醒指令信号WUP,则起动电路310A产生起动信号STA1、STA2,从而对反向电流切断元件200A进行导通驱动,并且恒压电源300A产生控制电压Vcc,使微处理器400A起动。
微处理器400A根据指令监视信号MON20s识别电源开关110的开路状态,并且识别是否产生了唤醒指令信号WUP,通过产生自保持指令信号DR0或看门狗信号WDS来维持起动信号STA1、STA2的产生状态,同时根据程序存储器401A内的监视运行程序来进行预先设定的事件启动,然后自动停止自保持指令信号DR0或看门狗信号WDS,恒压电源300A停止产生控制电压Vcc。
在车载电池101按图1的虚线所示的方式以反相极性连接的情况下,在反向电流切断元件200A、200s、200a的栅极端子形成与源极端子相比未施加负电压的电路结构,因此,反向电流切断元件200A、200s、200a的源极端子与漏极端子间不导通。
因此,在保护电路201b、恒压电源300A以及微处理器400A上未施加反向电压。
此外,即使在电源开关110闭路的情况下,保护电路201s上也没有施加反向电压。
在供电开关元件120A为场效应晶体管,具有内部寄生二极管的情况下,即使在供电开关元件120A处于闭路状态的情况下,通过整流二极管229、220和负载开关元件221、222的内部寄生二极管的反方向电流被反向电流切断元件200a切断。
接着,按顺序对车载电池101以正常极性连接,车载电负载121、122中的任一负载布线发生电源短路异常的情况下的保护动作进行说明。
在小负载111、112的情况下,由于反向电流阻止二极管215、216串联连接,因此,不会发生电源短路电流流入其他的小负载,或者回流入电源开关端子Vbs,即使电源开关110未闭路但仍产生指令监视信号MON20s等异常。
对利用电源开关110来进行运行/停止的情况下成为问题的车载电负载121、122的电源短路异常进行说明。
(A)电源开关110开路,供电开关元件120A开路时
由于电源开关110开路,反向电流停止栅极电路206a不动作,从而反向切断元件200a开路,由此,电源短路的电流不会回流入负载电源端子Vba。
并且,由于微处理器400A停止,不产生负载驱动指令信号DR21、DR22,因此,也不会从发生电源短路异常的一个车载电负载向未发生电源短路异常的另一个车载电负载进行回流供电。
(B)电源开关110闭路,供电开关元件120A仍然开路时
即使电源开关110闭路,但由于仍未产生受电监视信号MON20a,因此反向电流停止栅极电路206a不动作,从而反向电流切断元件200a开路,由此,电源短路的电流不会回流至负载电源端子Vba。
此外,若微处理器400A仍处理停止,则由于未产生负载驱动指令信号DR21、DR22,从而不会从发生电源短路异常的一个车载电负载向未发生电源短路异常的另一个车载电负载进行回流供电,若微处理器400A开始动作,则只要利用电源未提供来停止负载驱动指令信号DR21、DR22,同样地也不会进行回流供电。
(C)电源开关110闭路,供电开关元件120A闭路时
由于负载电源端子Vba施加有电源电压,因此,即使反向电流切断元件200a闭路,电源短路的电流也不会回流至负载电源端子Vba。此外,若微处理器400A开始动作,并检测出电源短路异常,则只要停止产生负载驱动指令信号DR21、DR22,就不会从产生电源短路异常的一个车载电负载向未产生电源短路异常的另一个车载电负载进行回流供电,即使不停止产生负载驱动指令信号DR21、DR22,因正常侧电源线和电源短路侧电源线的电压下降的不同而产生的电源短路的电流为较小的值,因此,影响其他电负载的实际损害较小。
(D)电源开关110闭路,供电开关元件120A从闭路变为开路的异常状态
微处理器400A检测出电源短路异常,且反向电流切断元件200a为开路,因此,电源短路的电流不会回流入负载电源端子Vba。
并且,由于微处理器400A检测出电源短路的异常,从而停止负载驱动指令信号DR21、DR22,因此,也不会从发生电源短路异常的一个车载电负载向未发生电源短路异常的另一个车载电负载进行回流供电。
因此,即使电源开关110闭路,假设发生供电开关元件120A从闭路变为开路的异常情况,且负载布线发生电源短路异常这双重异常,电源短路异常的检测是有意义的,但进行电源短路异常的检测的原先的目的在于保存异常发生历史,容易进行维护检查。
(E)电源开关110开路,供电开关元件120A仍为闭路时
由于负载电源端子Vba施加有电源电压,即使反向电流切断元件200a闭路,电源短路的电流也不会回流入负载电源端子Vba,在微处理器400A进行动作时,若使电源开关110开路,则反向电流切断元件200a开路。
此外,若微处理器400A检测出电源短路异常,则只要停止负载驱动指令信号DR21、DR22,就不会从产生电源短路异常的一个车载电负载向未产生电源短路异常的另一个车载电负载进行回流供电,即使不停止产生负载驱动指令信号DR21、DR22,因正常侧电源线和电源短路侧电源线的电压下降的不同而产生的电源短路的电流为较小的值,因此,影响其他电负载的实际损害较小。
此外,若微处理器400A停止,则负载驱动指令信号DR21、DR22也停止,同样也不会进行回流供电。
接着,根据用于说明图1的车载电子控制装置的动作的前半流程图即图7、以及其后半流程图即图8,对作用、动作进行详细说明。
图7中,工序S700a是手动使电源开关110闭路,或者唤醒起动电路407产生唤醒指令信号WUP的步骤。
接着的工序S700b是起动电路310A产生起动信号STA1、STA2,对反向电流切断元件200A进行闭路驱动,并使恒压电源300A起动从而产生控制电压Vcc的步骤。
接着的工序S700c是未图示的上电复位电路产生上电复位信号,从而对微处理器400A进行初始化的步骤。
接着的工序S701是微处理器(CPU)400A开始控制动作的步骤。
接着的工序S702是读取初始化结束标记的状态,若初始化结束则进行是的判定并转移至工序S703,若初始化未结束则进行否的判定并返回工序S701的判定步骤。
工序S703是产生看门狗信号WDS、并产生自保持指令信号DR0的步骤,在看门狗定时器406产生输出允许信号OUTE时则无需产生自保持指令信号DR0。
接着的工序S704a是判定用于对反向切断元件200a产生负载受电指令信号CNT20a的必要条件是否成立,若必要条件成立则进行是的判定并转移至工序S704b,若必要条件不成立则进行否的判定并转移至工序S705a的判定步骤。
另外,作为工序S704a中的判定必要条件如下所述,即:所述必要条件1(电源开关100闭路)或必要条件2(产生起动信号STA1)中的至少一个条件成立,并且必要条件3(负载电源端子Vba的受电)成立。
这里需要注意的是,若负载布线发生电源短路异常,则当供电开关元件120A在暂时闭路后再开路时,电源短路电流通过反向电流切断元件200a回流入负载电源端子Vba,因此,从表面上看处于与供电开关元件120A闭路时相同的状态。
工序S704b是产生负载受电指令信号CNT20a,然后转移至工序S705a的步骤。
工序S705a是再次确认电源开关110是否闭路,若闭路则进行是的判定并转移至工序模块S709,若开路则进行否的判定并转移至工序S705b的步骤。
另外,在工序S705a中,微处理器400A读入监视电源开关110的闭路状态的指令监视信号MON20s的监视电压,若该监视电压上升至第1预设电压,则判定为电源开关110闭路,若该监视电压下降至小于第2预设电压,则判定为电源开关110开路,该第2预设电压的值在第1预设电压的值以下。
工序模块S709是根据输入传感器组103的动作状态、以及存储于程序存储器401A的输入输出控制程序的内容进行动作,从而驱动控制车载电负载组102,并在适当的时间产生小负载驱动指令信号DR11、DR12或负载驱动指令信号DR21、DR22,而后转移至图8的工序S801a的步骤。
工序S705b在工序S705a中判定为电源开关110闭路时执行,是读取用于存储电源开关110闭路的情况的未图示标记的状态,判定到目前为止电源开关110是否为闭路,若存在闭路历史则进行是的判定并转移至工序模块S706a,若不存在闭路历史则进行否的判定并转移至工序模块S706b的判定步骤。
工序模块S706a是基于存储于程序存储器401A的退避运行程序来进行短时间自然运转的步骤,这里,将运行中写入RAM存储器403的异常产生信息、学习信息传输并写入非易失性数据存储器402。
工序模块S706b是基于存储于程序存储器401A的监视运行程序来进行短时间的事件启动的步骤,这里,读取出输入传感器组103中特定传感器的动作状态,并将其写入并保存至RAM存储器403或数据存储器402。
紧接着工序模块S706a或工序模块S706b后执行的工序S707是停止产生工序S703中已产生或开始产生的自保持指令信号DR0或看门狗信号WDS的步骤。
步骤S708中,由于起动电路310A停止起动信号STA1、STA2,恒压电源300A停止产生控制电压Vcc,从而向微处理器400A的供电被切断,并且反向电流切断元件200A开路。
其中,也可以取消起动信号STA2,而使反向电流切断元件200A保持导通状态。
图8中,工序S801a是判定多个小负载111、112中的某一个是否发生电源短路异常,若没有异常则进行否的判定并转移至工序S801b,若存在异常则进行是的判定并转移至工序S801c的判定步骤。
另外,在工序S801a中,读取出图7的工序模块S709中对于多个小负载111、112的小负载驱动指令信号DR11、DR12的产生或未产生状态,并读取出小负载电压监视信号MON11、MON12,在未产生小负载驱动指令信号DR11、DR12却产生基于小负载电压监视信号MON11、MON12的监视电压的情况下,判定为该小负载111、112的负载布线发生电源短路异常。
工序S801b是对驱动中的小负载111、112持续产生小负载驱动指令信号DR11、DR12,并转移至工序S802的步骤。
工序S801c是对判定为发生异常的小负载111、112禁止产生之后的小负载驱动指令信号DR11、DR12,并将电源短路异常发生信息写入并存储到RAM存储器403,而后转移至工序S802的步骤。
另外,在工序S801a中,无论是否产生小负载驱动指令信号DR11、DR12,在未产生基于小负载电压监视信号MON11、MON12的监视电压的情况下,判定为小负载开关元件211、212发生断线异常,并在工序S801c中将断线异常发生信息写入RAM存储器403。
工序S802是强制使后述的工序S804c中被强制闭路的负载开关元件开路,并转移至工序S803a的步骤,所谓强制闭路和强制开路是指无论工序模块S709中运算确定的结果如何,均使负载驱动指令信号闭路或开路。
工序S803a是判定多个车载电负载121、122中的某一个是否发生电源短路异常,若没有异常则进行否的判定并转移至工序S803b,若存在异常则进行是的判定并转移至工序S803c的判定步骤。
另外,在工序S803a中,读取出图7的工序模块S709中对于多个车载电负载121、122的负载驱动指令信号DR21、DR22的产生或未产生状态,并读取出负载电压监视信号MON21、MON22,在未产生负载驱动指令信号DR21、DR22却产生基于2负载电压监视信号MON21、MON22的监视电压的情况下,判定为该车载电负载121、122的负载布线发生电源短路异常。
工序S803b是对驱动中的车载电负载121、122持续产生负载驱动指令信号DR21、DR22,解除工序S802的强制开路状态,然后转移至动作结束工序S710的步骤。
工序S803c是在停止负载受电指令信号CNT20a之后,转移至工序S804a的步骤。
工序S804a是读取出受电监视信号MON20a,判定负载电源端子Vba是否施加有电源电压的步骤,此时,由于反向电流切断元件200a在工序S803c中被切断,因此,在工序S804a中,无论是否存在电源短路异常,判定供电开关元件120A是否为闭路,在供电开关元件120A开路并处于非受电中时进行否的判定,并转移至工序S804b,在供电开关元件120A闭路并处于受电中时进行是的判定,并转移至工序S804c。
工序S804b是对所有的车载电负载121、122停止产生负载驱动指令信号DR21、DR22,以及负载受电指令信号CNT20a,并将电源异常产生信息写入并存储到RAM存储器403,然后转移至动作结束工序S710的步骤。
由此,电源短路电流流出至负载电源端子Vba,而不会对未发生电源短路异常的车载电负载进行回流供电。
工序S804c是以下步骤:对发生电源短路异常的车载电负载的负载开关元件进行强制闭路,而对未发生电源短路异常的车载电负载的负载开关元件维持工序模块S709中运算设定的开关状态,并且,恢复产生工序S803c中被停止的负载受电指令信号CNT20a,将电源短路异常发生信息写入并存储到RAM存储器403,然后转移至动作结束工序S710。
另外,在工序S803a中,无论是否产生负载驱动指令信号DR21、DR22,在未产生基于负载电压监视信号MON21、MON22的监视电压的情况下,判定为负载开关元件221、222发生断线异常,并在工序S804c中将断线异常发生信息写入RAM存储器403。
此外,在工序S804c中,通过使发生电源短路异常的负载开关元件强制闭路,能够防止以下情况:从发生电源短路的电源通过该负载开关元件的内部寄生二极管向其他的车载电负载进行回流供电,从而烧毁内部寄生二极管。
动作结束工序S710中,执行其他的控制程序,在预先设定的时间例如5ms内恢复至图7的动作开始工序S701,反复执行从动作开始工序S701到动作结束工序710的工序流程。
在上述说明中,以负载布线的电源短路异常为主体进行了说明,但在负载布线与接地电路GND接触从而发生接地短路异常时,利用设置于负载开关元件221、222、小负载开关元件211、212的过电流切断功能来立即切断短路电流,将该情况作为中断输入微处理器400A,由微处理器400A停止对该开关元件产生驱动信号。
在上述说明中,反向电流切断元件200A、200s、200a、小负载开关元件211、212、负载开关元件221、222使用P沟道型的场效应晶体管,并连接在电源电路的上游位置,但如后述的图11、图12那样,也可以替换为N沟道型的场效应晶体管,在负载的下游位置进行开关控制。
(3)实施方式1的要点和特征
由上述说明可知,本发明实施方式1所涉及的车载电子控制装置100A包括:微处理器400A,该微处理器400A根据输入传感器组103的动作状态、协作的程序存储器401A的内容进行动作,经由多个负载开关元件221、222对多个车载电负载121、122进行驱动控制;以及恒压电源300A,该恒压电源300A向该微处理器提供由车载电池101供电且预先设定的经过稳压后的控制电压Vcc,所述微处理器400A在电源开关110闭路时开始控制动作,在使所述电源开关110暂时闭路之后,即使该电源开关开路,也根据自保持指令信号DR0或输出允许信号OUTE来进行预先设定的自然运转,然后自动停止。
所述恒压电源300A由与所述车载电池101直接连接的控制电源端子Vbb经由电源电路用的反向电流切断元件200A进行供电,并且基于根据所述电源开关110的动作进行动作的起动电路310A产生的起动信号STA1开始产生所述控制电压Vcc。
所述起动电路310A通过使所述电源开关110闭路来产生所述起动信号STA1,在所述电源开关110闭路、以及即使该电源开关开路,在所述自然运转结束之前仍然继续产生所述起动信号STA1。
经由至少在所述电源开关110闭路时处于闭路状态的供电开关元件120A,从与所述车载电池101连接的负载电源端子Vba经由负载电路用的反向电流切断元件200a与所述负载开关元件221、222的串联电路对所述车载电负载121、122进行供电驱动。
并且,所述多个负载开关元件221、222的至少一部分使用按下述方式连接的场效应晶体管,即:以使得在由所述微处理器400A进行通电驱动时,按所述多个车载电负载121、122中的任一个中流过方向与内部寄生二极管的导通方向相反方向的驱动电流的极性来连接。
所述电源电路用的反向电流切断元件200A使用按以下关系连接的场效应晶体管,即:使得在所述车载电池101按正常极性连接时,以与内部寄生二极管相同的方向被通电驱动,从而给所述恒压电源300A供电,在所述车载电池101按异常的反相极性连接时,栅极电压变为反相极性从而通电驱动停止。
所述负载电路用的反向电流切断元件200a使用按下述关系连接的场效应晶体管,即:使得在流过负载电流时,若所述车载电池101按正常极性连接,则按所述多个车载电负载121、122中流过与内部寄生二极管的导通方向相同方向的负载电流,若所述车载电池101按异常的反相极性连接,则栅极电压变为反相极性,从而负载电流被切断,所述反向电流切断元件200a在所述车载电池101按反相极性连接时进行通电切断。
在所述电源开关110闭路、或者产生所述起动信号STA1的状态下,且所述负载电源端子Vba上施加有正常极性的电源电压时对所述负载电路用的反向电流切断元件200a进行闭路驱动,在负载布线与所述车载电池101的正侧布线接触从而发生电源短路异常的情况下,当所述电源开关110闭路,或者所述起动信号STA1的产生停止时,使所述负载电路用的反向电流切断元件200a开路,从而至少在所述供电开关元件120A开路的状态下,防止电源短路的电流回流入所述负载电源端子Vba。
包括有极性电容器或浪涌吸收用恒压二极管中至少一个的保护电路201b连接至与所述车载电池101相连接的所述控制电源端子Vbb。
所述电源电路用反向电流切断元件200A连接在所述控制电源端子Vbb与所述保护电路201b之间。
如上所述,与本发明的权利要求2相关联,与车载电池相连接的控制电源端子上经由反向电流切断元件连接有有极性电容器或浪涌吸收用恒压二极管即保护电路。
因此,具有以下特征:在车载电池其极性错误连接的情况下,不仅能够防止恒压电源的损坏还能够防止保护电路的损坏,并且在按正常极性连接时,能够自由地进行有极性电容器的充放电。
所述恒压电源300A产生用于驱动所述微处理器400A的经过稳压后的控制电压Vcc、以及在所述微处理器400A停止时,产生向协作的RAM存储器403供电的备用电压Vup。
对所述电源电路用的反向电流切断元件200A进行通电驱动的反向电流停止栅极电路206b利用与所述起动信号STA1相同的起动信号STA2对所述恒压电源300A进行通电驱动。
如上所述,与本发明的权利要求3相关联,与恒压电源的输出产生联动地对电源电路用的反向电流切断元件进行闭路驱动。
因此,具有以下特征:在对微处理器进行供电时反向电流切断元件导通,因此,电压下降较大的内部寄生二极管中不会流过电流,反向电流切断元件的温度上升较小,在微处理器停止时,由于流过内部寄生二极管的电流是备用的微小电流,因此温度上升较小,且由于栅极电路被切断,因此也不会流过不必要的暗电流,从而能够抑制功耗。
若由与所述车载电池101直接连接的控制电源端子Vbb供电的唤醒起动电路407产生唤醒起动信号WUP,则即使所述电源开关110不闭路,所述起动电路310A也产生所述起动信号STA1。
所述唤醒起动电路407是在所述电源开关110的开路期间经过预先设定的时间后产生成为唤醒指令信号WUP的计时(time up)信号的定时器电路,或者是产生经由通信线路从主站接受到的唤醒指令信号WUP的通信电路。
若所述恒压电源300A根据所述唤醒指令信号WUP产生所述控制电压Vcc,从而使所述微处理器400A起动,
则所述微处理器400A产生自保持指令信号DR0、或者产生看门狗信号WDS,并将其输出至看门狗定时器406,在所述看门狗信号WDS的信号脉冲宽度小于预先设定的值时,所述看门狗定时器406产生输出允许信号OUTE。
所述微处理器400A还将预先设定的事件启动和到下一次唤醒起动为止的时间写入所述唤醒起动电路407,或者经由所述通信线路发送给主站,而后停止产生所述自保持指令信号DR0或所述看门狗信号WDS。
如上所述,与本发明的权利要求7相关联,本发明构成下述供电电路:即使不手动使电源开关闭路,也能够利用唤醒起动电路来唤醒起动微处理器,从而自动地转移到被供电状态。
因此,具有以下特征:能够定期监视处于停车中的车辆的输入传感器的状态,存储并保存,并自动地进行判定并存储是否有异常等的事件启动。
所述微处理器400A读入监视所述电源开关110的闭路状态的指令监视信号MON20s的监视电压、以及监视所述供电开关元件120A的闭路状态的受电监视信号MON20a的监视电压,若两个监视电压在预先设定的值以上,则经由反向电流停止栅极电路206a对所述负载电路用的反向电流切断元件200a进行闭路驱动,若该反向电流切断元件200a暂时被闭路驱动,则所述电源开关100开路,由此切断对于所述负载电路用的反向电流切断元件200a的反向电流停止栅极电路206a中的栅极电路,或者
即使在所述电源开关110未闭路的情况下,在产生所述起动信号STA1时若所述受电监视信号MON20a的监视电压在预先设定的电压以上,则对所述负载电路用的反向电流切断元件200a进行闭路驱动,若该反向电流切断元件200a暂时被闭路驱动,则所述起动信号STA1停止,此时所述负载电路用的反向电流切断元件200a开路。
如上所述,与本发明的权利要求8相关联,利用微处理器对负载电路用的反向电流切断元件进行导通控制,使得在电源开关处于闭路状态时、或者因唤醒起动电路处于事件启动状态时,若负载电源端子上施加有电源电压则对所述反向电流切断元件进行闭路驱动。
因此,具有以下特征:负载电路用的反向电流切断元件的通电控制在微处理器正常动作时进行,若微处理器停止,则反向电流切断元件的通电停止,电源短路的电流不会回流入负载驱动端子,若微处理器停止,则负载驱动指令信号也停止,因此对未发生电源短路异常的车载电负载也停止回流供电。
与所述微处理器400A协作的所述程序存储器401A包括成为电源短路异常检测部分的控制程序。
所述电源短路异常检测部分将所述负载开关元件221、222的负载驱动指令信号DR21、DR22逻辑状态和与所述负载开关元件221、222的输出电压成比例的负载电压监视信号MON21、MON22的信号电压电平进行对比,在所述负载开关元件221、222开路但仍产生所述负载电压监视信号MON21、MON22时,判定为存在发生电源短路异常的可能性。
所述微处理器400A在利用所述电源短路异常检测部分来判定出存在电源短路异常的可能性的情况下,至少在所述供电开关元件120A开路时,使所有的所述负载开关元件221、222、以及所述负载电路用的反向电流切断元件200a开路。
如上所述,与本发明的权利要求9相关联,微处理器在利用电源短路异常检测部分判定出存在电源短路异常的可能性的情况下,至少在供电开关元件开路时,使所有的负载开关元件和负载电路用的反向电流切断元件开路。
因此,具有以下特征:在伴随着电源短路异常的产生,即使不将电源开关开路,而强制使供电开关元件开路的情况下,也能够防止发生电源短路的电源回流入负载电源端子,从而防止向恒压电源供电,或者并用车载电子控制装置发生误动作的情况。
车载电负载组102中,以激励电流较小的负载电源继电器的励磁线圈为代表的小负载111、113由所述电源开关110经由小负载开关元件211、212和反向电流阻止二极管215、216的串联电路进行驱动控制。
如上所述,与本发明的权利要求10相关联,在多个车载电负载中,能够由电源开关经由小负载开关元件和反向电流阻止二极管对小负载进行驱动。
因此,具有以下特征:特定集团的负载电路能够构成不依赖于供电开关元件,而使用由电源开关驱动的负载继电器的单独的电源电路,并且即使小负载发生短路异常,反向电流阻止二极管被阻断从而也不可能反向流入电源开关侧,并且能够防止在虽然电源开关开路但却因发生电源短路的电源而误识别为电源开关闭路的情况。
经由所述电源开关110与所述车载电池101相连接的电源开关端子Vbs上连接有包括有极性电容器或浪涌吸收用恒压二极管中至少一个的保护电路201s。
所述电源开关端子Vbs与所述保护电路201s之间连接有保护电路用的反向电流切断元件200s。
所述微处理器400A读入监视所述电源开关110的闭路状态的指令监视信号MON20s的监视电压,若该监视电压上升至第1预设电压,则判定为所述电源开关110闭路,经由反向电流停止栅极电路206s对所述保护电路用的反向电流切断元件200s进行闭路驱动,若所述监视电压减少到小于第2预设电压,则判定为所述电源开关110开路,从而使所述保护电路用的反向电流切断元件200s开路,所述第2预设电压的值在所述第1预设电压的值以下。
所述起动电路310A处于以下状态,即:在所述电源开关110闭路,且施加有第3预设电压以上的电压时产生所述起动信号STA1,所述第3预设电压是比所述第2预设电压更低的电压。
如上所述,与本发明的权利要求11相关联,在经由电源开关与车载电池相连接的电源开关端子上经由反向切断元件连接有有极性电容器或浪涌吸收用恒压二极管即保护电路,并且微处理器监视电源开关端子的电压,判定电源开关的开关状态,由此来对保护电路用的反向电流切断元件进行通电控制。
因此,具有以下特征:在车载电池其极性错误连接的情况下,能够防止保护电路的损坏,并且在按正常极性连接时,能够自由地进行有极性电容器的充放电。
此外,在车载电池的输出电压异常降低时,微处理器能够在恒压电源产生预先设定的控制电压的期间判定电源开关的开关状态,并且在保护电路内的有极性电容器放电至第2预设电压以下后将反向电流切断元件开路,且对判定电平赋予磁滞特性,从而能够防止因噪声电压而导致的误判定。
实施方式2.
(1)结构的详细说明
下面,对于本发明实施方式2的车载电子控制装置的整体电路图即图9,以与图1的车载电子控制装置的不同点为中心对其结构进行详细说明。
图1的车载电子控制装置与图9的车载电子装置的主要不同点在于,恒压电源300B由负载电源端子Vba供电,从而产生控制电压Vcc,备用电压Vup由连接至车载电池101的控制电源端子Vbb,经由反向连接保护二极管305进行供电。
图9中,车载电子控制装置100B包括:经由未图示的熔断器直接与车载电池101的正极端子相连接的控制电源端子Vbb;经由供电开关元件120B与车载电池101的正极端子相连接的负载电源端子Vba;与连接车载电池101的负极端子的车体即接地电路GND相连接的接地端子、以及经由例如点火开关即手动电源开关110与车载电池101的正极端子相连接的电源开关端子Vbs。
供电开关元件120B是是例如具有励磁线圈131的电磁继电器的输出接点,该电磁继电器利用后述的起动电路310B向一个方向激励,使得电源开关110闭路,在车载电池101的连接极性正确时输出接点120B闭路,在连接极性错误的情况下输出接点不闭路。
另外,在车载电子控制装置100B例如为电动机控制装置的情况下,供电开关元件120B也对例如为变速器控制装置的并用车载电子控制装置100Y(其他ECU100Y)进行供电。
此外,也可以使用如下的开关元件来作为供电开关元件120B,以取代上述电磁继电器(实际为供电开关元件120B、励磁线圈131),即:以内部寄生二极管的通电方向为相反方向的方式串联连接一对场效应晶体管,从而具有反向连接保护功能和开关元件功能的无接点方式的开关元件。
与图1相同,车载电负载组102中,多个小负载111、112是以电磁继电器的励磁线圈,或者用于通知异常的显示器为代表的负载,经由小负载驱动端子与车载电子控制装置100B相连接。
与图1相同,车载电负载组102中,多个车载电负载121、122是电动机或电磁阀驱动用的电磁线圈,经由负载驱动端子与车载电子控制装置100B相连接。
与图1相同,开关传感器或模拟传感器等输入传感器组103与车载电子控制装置100B的输入端子相连接,并经由未图示的输入接口电路与后述的微处理器400B相连接。
设置于车载电子控制装置100B内部的恒压电源300B(CVR 300B)由连接至车载电池101的控制电源端子Vbb经由反向连接保护二极管305供电,始终产生备用电压Vup,并且由负载电源端子Vba施加通常在7~16V变动的电池电压,生成经过稳压的控制电压Vcc,并提供给微处理器400B。
与图1相同,在恒压电源300B的电源输入端子与接地电路之间连接由例如电解电容器即有极性的电容器、或恒压二极管即电压限制二极管中的一方或双方构成的保护电路201b,对外部电源线中产生的高电压噪声的侵入进行抑制。
另外,恒压电源300B可以是电源输入端子输入电源电压,从而直接产生控制电压Vcc的方式,也可以由图10中后述的起动电路310B产生起动信号STB,将该起动信号STB输入恒压电源300B的起动端子,由此来产生控制电压Vcc。
其中,始终产生用于向微处理器400B和进行协作的RAM存储器403进行供电的备用电压Vup,而与起动信号STB无关。
与图1相同,微处理器400B包括:例如为闪存的非易失性程序存储器401B;为该程序存储器401B的一部分区域、或是可易于进行电读写的非易失性数据存储器(DMEM)402;用于运算处理的易失性存储器即RAM存储器(RMEM)403;多通道AD转换器(ADC)404;用于串行通信的串联并联转换器(SPC)405,基于从输入传感器组103得到的数字或模拟输入信号IN、以及后述的监视信号MON,来产生指令信号CNT、驱动指令信号DR。
与图1相同,看门狗定时器(WDT)406对微处理器400B产生的脉冲序列即看门狗信号WDS的信号脉冲宽度进行监视,在该信号脉冲宽度在预先设定的值以上时,产生复位信号RST,对微处理器400B进行初始化并使其重启,在信号脉冲宽度小于预先设定的值时,产生输出允许信号OUTE,从微处理器400B产生控制输出。
在图10中说明微处理器400B产生的自保持指令信号DR0、或看门狗定时器406产生的输出允许信号OUTE与起动电路310B之间的关联。
与图1相同,车载电负载组102中,从电源开关端子Vbs经由共用的反向电流切断元件200s、共用的保护电路201s、单独的小负载开关元件211、212、以及单独的反向电流阻止二极管215、216对多个小负载111、112进行供电,小负载111、112通常与单独的整流二极管219、210并联连接。
另外,P沟道型场效应晶体管即反向电流切断元件200s的内部寄生二极管可在与小负载111、112的驱动电流相同的方向进行通电,但小负载开关元件211、212的内部寄生二极管以可在与小负载111、112的驱动电流相反的方向上进行通电的极性来连接。
与图1相同,车载电负载组102中,从负载电源端子Vba经由共用的反向切断元件200a、共用的保护电路201a、以及单独的负载开关元件221、222对多个车载电负载121、122进行供电,车载电负载121、122通常与单独的整流二极管229、220并联连接。
另外,P沟道型场效应晶体管即反向电流切断元件200s的内部寄生二极管可在与车载电负载121、122的驱动电流相同的方向进行通电,但负载开关元件221、222的内部寄生二极管以可在与车载电负载121、122的驱动电流相反的方向上进行通电的极性来连接。
另外,与图1的情况相比,图9的情况下的车载电负载121、122的供电电路、与恒压电源300B的供电电路连接至同一个负载电源端子Vba,供电开关元件120B的开关动作由车载电子控制装置100B来进行。
接着,关于图9的车载电子控制装置的控制电源电路的供电电路的详细电路图即图10,以与图2的详细电路图的不同点为中心来进行详细说明。
图10中,恒压电源300B由经由供电开关元件120B(参照图9)与车载电池101连接的负载电源端子Vba进行供电,生成经过稳压的控制电压Vcc,但与图2的情况相同,包括产生第1控制电压Vif的第1控制电源301、产生第2控制电压Vad的第2控制电源302、以及产生第3控制电压Vcp的第3控制电源303,该三个控制电压作为控制电压Vcc,并且还包括生成备用电压Vup的备用电源304。
由与车载电池101直接连接的控制电源端子Vbb经由反向连接保护二极管305始终供电的备用电源304产生低精度小电容的例如DC 2.8V的电压,在控制电压Vcc停止时对RAM存储器403进行供电,并且产生低精度小电容的例如DC 5V的电压,始终对唤醒起动电路407进行供电。
与图2相同,唤醒起动电路407例如是均热计时器(soak timer),测定从微处理器400B的控制动作停止起经过的经过时间,在该经过时间达到预先设定的时间时产生唤醒指令信号WUP,预先设定的经过时间是在微处理器400B停止之前从微处理器400B写入设定的,或者是产生从主站经由通信线路接受到的唤醒指令信号WUP的通信电路。
起动电路310B具备起动晶体管313,从电源开关端子Vbs经由起动二极管311和串联电阻312对起动晶体管313进行通电驱动,该起动晶体管313在看门狗定时器406产生输出允许信号OUTE时,成为被保持二极管314和串联电阻315通电保持的NPN型的晶体管,其发射极端子与基极端子之间连接有开路稳定电阻316。
起动晶体管313产生用于经由反向励磁防止二极管319对励磁线圈131进行激励的供电开始信号即供电指令信号DRV。
起动电路310B还具备起动晶体管323,从电源开关端子Vbs经由起动二极管317和串联电阻318对起动晶体管323进行通电驱动,该起动晶体管323在看门狗定时器406产生输出允许信号OUTE时,成为被保持二极管320和串联电阻322通电保持的NPN型的晶体管,其发射极端子与基极端子之间连接有开路稳定电阻324。
起动晶体管323向恒压电源300B中的第1到第3控制电源301~303提供起动信号STB。
若微处理器400B从恒压电源300B接受控制电压Vcc,则进行上电复位,然后开始控制动作,产生看门狗信号WDS,并识别到电源开关110因指令监视信号MON20s而闭路,然后产生自保持指令信号DR0。
其中,在本实施方式中,使用看门狗定时器406产生的输出允许信号OUTE来代替自保持指令信号DR0。
因此,起动电路310B通过使电源开关110闭路来产生供电指令信号DRV和起动信号STB,通过使微处理器400B起动从而产生自保持指令信号DR0,或者产生由看门狗定时器406产生的输出允许信号OUTE,使得即使之后电源开关110闭路也持续产生供电指令信号DRV和起动信号STB,在微处理器400B结束自然运转(after-run)并自动停止时,也停止供电指令信号DRV和起动信号STB。
即使在电源开关110未闭路时,若唤醒起动电路407产生唤醒指令信号WUP,则产生供电指令信号DRV和起动信号STB,从而使微处理器400B起动,根据自保持指令信号DR0或输出允许信号OUTE来进行事件启动,然后自动停止。
图9的车载电子控制装置的从电源开关端子Vbs开始的供电电路如图3所示。
图9的车载电子控制装置的从负载电源端子Vba开始到车载电负载的供电电路如图4所示。
图9的车载电子控制装置的小负载开关元件的开关栅极电路如图5所示。
图9的车载电子控制装置的负载开关元件的开关栅极电路如图6所示。
(2)作用、动作的详细说明
接着,对于具有图9、图10的结构的本发明实施方式2所涉及的车载电子控制装置,以与图1、图2的情况的不同点为中心,对其作用、动作进行详细说明。
另外,图7、图8所示的用于说明动作的流程图中,通过将起动信号STA1、STA2替换为供电指令信号DRV、起动信号STB,就能够直接适用于实施方式2。
图9、图10中,若电源开关110闭路,则起动电路310B产生供电指令信号DRV和起动信号STB,励磁线圈131被激励的电磁继电器的输出接点即供电开关元件120B闭路,恒压电源300B产生控制电压Vcc,从而微处理器400B起动。
另外,恒压电源300B可以在供电开关元件120B开路后直接开始产生控制电压Vcc,但若是基于起动信号STB产生控制电压Vcc的方式,则具有以下优点,即能够在供电开关元件120B发生电源短路异常的情况下,停止起动信号STB,从而停止恒压电源300B的输出的产生。
若将起动电路310B产生的起动信号STB设为与供电指令信号DRV相比延迟产生、提早停止(具体而言,由于产生了供电指令信号DRV,在供电开关元件120B闭路后产生起动信号STB,在解除供电指令信号DRV时,在此之前解除所述起动信号STB),则在电磁继电器的输出接点闭路后,恒压电源300B开始动作,在恒压电源300B的动作停止后,电磁继电器去激励,由此具有能够延长输出接点的开关寿命的优点。
微处理器400B根据指令监视信号MON20s识别电源开关110的闭路状态,通过产生自保持指令信号DR0或看门狗信号WDS来维持供电指令信号DRV和起动信号STB的产生状态,同时根据输入传感器组103的动作状态、以及程序存储器401B内的输入输出控制程序的内容进行动作,对车载电负载组102进行驱动控制。
微处理器400B还在电源开关110暂时闭路之后,该电源开关110开路的情况下,根据程序存储器401B内的退避运行程序进行预先设定的自然运转,然后自动停止自保持指令信号DR0或看门狗信号WDS,恒压电源300B停止产生控制电压Vcc。
即使在电源开关110未闭路时,若图10所示的唤醒起动电路407产生唤醒指令信号WUP,则起动电路310B产生供电指令信号DRV和起动信号STB,恒压电源300B产生控制电压Vcc,使微处理器400B起动。
微处理器400B根据指令监视信号MON20s识别电源开关110的开路状态,并且识别是否产生了唤醒指令信号WUP,通过产生自保持指令信号DR0或看门狗信号WDS来维持供电指令信号DRV和起动信号STB的产生状态,同时根据程序存储器401B内的监视运行程序来进行预先设定的事件启动,然后自动停止自保持指令信号DR0或看门狗信号WDS,恒压电源300B停止产生控制电压Vcc。
在车载电池101按图9的虚线所示的反相极性来连接的情况下,由于电磁继电器的输出接点即供电开关元件120B没有闭路,因此,恒压电源300B、车载电负载121、122的供电电路上没有施加反向电压。
因此,保护电路201b或恒压电源300B、以及微处理器B上没有施加反向电压,保护电路201a、车载电负载121、122的供电电路上也没有施加反向电压。
此外,即使在电源开关110闭路的情况下,保护电路201s上因反向电流切断元件200s也没有施加反向电压。
由此,在供电开关元件120B具有反向连接保护功能的情况下,不要求反向电流切断元件200a具有反向连接保护功能,但反向电流切断元件200a具有作为电源短路保护对策的重要作用。
接着,按顺序对车载电池101以正常极性连接,车载电负载121、122中的任一负载布线发生电源短路异常的情况下的保护动作进行说明。
在小负载111、112的情况下,由于反向电流阻止二极管215、216串联连接,因此,不会发生电源短路的电流流入其他的小负载,或者回流入电源开关端子Vbs,即使电源开关110未闭路但仍产生指令监视信号MON20s等异常。
对利用电源开关110来进行运行/停止的情况下成为问题的车载电负载121、122的电源短路异常进行说明。
(A)电源开关110开路,供电开关元件120B开路时
由于电源开关110开路,反向电流停止栅极电路206a不动作,从而反向切断元件200a开路,由此,电源短路的电流不会回流入负载电源端子Vba。
因此,也不会因发生电源短路的电源而被恒压电源300B供电。
并且,由于微处理器400B停止,不产生负载驱动指令信号DR21、DR22,因此,也不会从发生电源短路异常的一个车载电负载向未发生电源短路异常的另一个车载电负载进行回流供电。
(B)电源开关110闭路,供电开关元件120B仍然开路时
即使电源开关110闭路,但由于仍未产生受电监视信号MON20a,因此反向电流停止栅极电路206a不动作,从而反向电流切断元件200a开路,由此,电源短路的电流不会回流至负载电源端子Vba。
因此,也不会因发生电源短路的电源而被恒压电源300B供电。
并且,由于微处理器400B仍然未被供电,不产生负载驱动指令信号DR21、DR22,因此,也不会从发生电源短路异常的一个车载电负载向未发生电源短路异常的另一个车载电负载进行回流供电。
(C)电源开关110闭路,供电开关元件120B闭路时
由于负载电源端子Vba施加有电源电压,因此,即使反向电流切断元件200a闭路,电源短路的电流也不会回流至负载电源端子Vba。
此外,若微处理器400B开始动作,并检测出电源短路异常,则只要停止产生负载驱动指令信号DR21、DR22,就不会从产生电源短路异常的一个车载电负载向未产生电源短路异常的另一个车载电负载进行回流供电,即使不停止产生负载驱动指令信号DR21、DR22,因正常侧电源线和电源短路侧电源线的电压下降的不同而产生的电源短路的电流为较小的值,因此,影响其他电负载的实际损害较小。
(D)电源开关110闭路,供电开关元件120B从闭路变为开路的异常状态
发生电源短路的电源经由反向电流切断元件200a回流入负载电源端子Vba,从而处于被恒压电源300B供电的状态,但由于微处理器400B检测出电源短路异常,并使反向电流切断元件200a闭路,从而防止电源短路电流回流入负载电源端子Vba,恒压电源300B不动作,微处理器400B停止。
并且,由于负载驱动指令信号DR21、DR22停止,因此,也不会从发生电源短路异常的一个车载电负载向未发生电源短路异常的另一个车载电负载进行回流供电。
因此,即使电源开关110闭路,假设发生供电开关元件120B从闭路变为开路的异常情况,且负载布线发生电源短路异常这双重异常,电源短路异常的检测是有意义的,但进行电源短路异常的检测的原先的目的在于保存异常发生历史,容易进行维护检查。
(E)电源开关110开路,供电开关元件120B仍为闭路时
由于负载电源端子Vba施加有电源电压,即使反向电流切断元件200a闭路,电源短路的电流也不会回流入负载电源端子Vba,在微处理器400B进行动作时,若使电源开关110开路,则反向电流切断元件200a开路。
此外,若微处理器400B检测出电源短路异常,则只要停止负载驱动指令信号DR21、DR22,就不会从产生电源短路异常的一个车载电负载向未产生电源短路异常的另一个车载电负载进行回流供电,即使不停止产生负载驱动指令信号DR21、DR22,因正常侧电源线和电源短路侧电源线的电压下降的不同而产生的电源短路的电流为较小的值,因此,影响其他电负载的实际损害较小。
此外,若微处理器400B停止,则负载驱动指令信号DR21、DR22也停止,同样也不会进行回流供电。
(3)变形例的说明
接着,关于本发明的车载电子控制装置中的基于第1部分变形方式的负载供电电路的详细电路图即图11,对其结构进行详细说明。
图11所示的车载电子控制装置100C取代上述车载电子控制装置100A或车载电子控制装置100B,不同点在于,使用N沟道型的场效应晶体管作为用于驱动车载电负载121、122的负载开关元件221N、222N,并连接在车载电负载121、122的下游位置。
因此,反向电流切断元件200a与其反向电流停止栅极电路206a、由分压电阻205a产生的受电监视信号MON20a、保护电路201a具有与图4相同的结构。
图11中,连接在车载电负载121、122的下游位置的负载开关元件221N、222N中,漏极端子D与车载电负载121、122相连接,源极端子S与接地电路GND相连接,经由驱动电阻231、232将微处理器400C产生的负载驱动指令信号DR21、DR22提供给其栅极端子G。
来自设置于负载开关源极221N、222N的电流检测源极221i、222i的过电流检测信号MON21C、MON22C输入到微处理器400C,在负载短路或负侧的负载布线电源短路时,解除负载驱动指令信号DR21、DR22。
N沟道型的场效应晶体管即负载开关元件221N、222N中,通过使栅极端子G的电位高于源极端子S的电位,使得漏极端子D与源极端子S之间导通。
漏极端子D与源极端子S之间的导通方向为从电位较高的某一方向电位较低的另一方的方向导通,但在漏极端子D与源极端子S之间会以并联状态生成内部寄生二极管,即使栅极电路切断,从源极端子S流向漏极端子D的电流也无法切断。
因此,若微处理器400C产生负载驱动指令信号DR21、DR22,则负载开关源极221N、222N闭路,从负载电源端子Vba经由反向电流切断元件200a向车载电负载121、122供电,若停止负载驱动指令信号DR21、DR22,则负载开关元件221N、222N开路,流入车载电负载121、122的电流换向流入整流二极管229、220,从而得以衰减。
这种下游控制方式中对负载布线的电源短路异常或接地异常的处理如下所述。
首先,在负载布线的上游侧发生电源短路异常的情况下,在反向电流切断元件200a定期仅在一瞬间开路时,不产生受电监视信号MON20a的监视电压,在反向电流切断元件200a闭路时,产生受电监视信号MON20a的监视电压,在上述情况下判断发生电源短路异常,在供电开关元件120A、120B(参照图1、图9)开路时使所有的负载开关元件和反向电流切断元件开路。
此外,若假设在负载布线的上游侧发生接地短路异常的情况,则对反向电流切断元件200a增加以内部寄生二极管的方向为相反方向的方式连接的未图示的串联开关元件,利用该串联开关元件的过电流切断功能来切断接地短路的电流,需要将该状态作为中断写入微处理器400C,利用微处理器400C来停止对串联开关元件的通电指令。
接着,在负载布线的下游侧发生接地短路异常的情况下,虽然对负载开关元件221N、222N进行闭路驱动,但将不产生来自负载开关元件221N、222N的电流检测信号的情况输入微处理器400C,进行例如使上述的未图示的串联开关元件开路等的处理。
在负载布线的下游侧发生电源短路异常的情况下,在对负载开关元件221N、222N进行闭路驱动时流过过大电流,利用负载开关元件221N、222N的过电流切断功能来切断电源短路电流,并将该状态输入微处理器400C,利用微处理器400C对该负载开关元件221N、222N停止负载驱动指令信号DR21、DR22。
另一方面,电源短路的电流通过整流二极管229、220、未图示的串联开关元件的内部寄生二极管、以及反向电流切断元件200a流入负载电源端子Vba,但至少在供电开关元件120A、120B开路时,通过使微处理器400C不动作、或者若给微处理器400C供电,则根据检测出电源短路异常来停止反向电流切断元件200a的闭路驱动,来防止电源短路的电流回流入负载电源端子Vba。
因此,图11的情况与图1或图9的情况相比,需要检测多种异常,虽然电源短路异常的检测方法不同,但不论是哪种情况,均能构成为利用反向电流切断元件200a来防止电源短路的电流回流入负载电源端子Vba,这一点是不变的。
接着,关于本发明的车载电子控制装置中的基于第2部分变形方式的负载供电电路的详细电路图即图12,对其结构进行详细说明。
图12所示的车载电子控制装置100D取代上述车载电子控制装置100A或车载电子控制装置100B,不同点在于,使用N沟道型的场效应晶体管作为用于驱动反向电流切断元件200N和车载电负载121、122的负载开关元件221NP、222NP。
图12中,源极端子S连接在负载电源端子Vba侧的反向电流切断元件200N的漏极端子D与负载开关元件221NP、222NP的漏极端子D相连接,负载开关元件221NP、222NP的源极端子S与车载电负载121、122相连接,车载电负载121、122与整流二极管229、220并联连接,其负端与接地电路GND相连接。
由负载电源端子Vba经由反向电流切断元件200N的内部寄生二极管供电的升压电路900a的输出电压经由通电指令晶体管911a和分压电阻912a的串联电路施加在反向电流切断元件200N的栅极端子G,在反向电流切断元件200N的栅极端子G和源极端子S之间并联连接有分压电阻902a和恒压二极管904a。
因此,若通电指令晶体管911a闭路,则升压电路900a的输出电压被分压电阻912a、902a分压并施加在反向电流切断源极200N的栅极端子G和源极端子S之间,该施加电压由恒压二极管904a限制,通过使栅极电位高于源极电位,来使得反向电流切断源极200N闭路。
PNP型的结型晶体管即通电指令晶体管911a的发射极端子和基极端子之间连接有开路温度电阻913a,基极端子经由集电极电阻914a与辅助晶体管915a的集电极端子相连接,NPN型的结型晶体管即辅助晶体管915a的发射极端子与接地电路GND相连接。
利用由微处理器400D产生的负载受电指令信号CNT20a经由基极电阻916a对辅助晶体管915a的基极端子进行导通驱动,辅助晶体管915a的基极端子与发射极端子之间连接有开路稳定电阻917a。
因此,若微处理器400D产生辅助受电指令信号CNT20a,则辅助晶体管915a导通,基于此通电指令晶体管911a导通,由此来对反向电流切断元件200N进行闭路驱动。
对应于与反向电流切断元件200N关联的标号900a~904a、911a~917a,在负载开关元件221NP配置用标号900b~904b、911b~917b表示的电路要素,若微处理器400D产生负载驱动指令信号DR21,则辅助晶体管915b导通,基于此通电指令晶体管911b导通,由此来对辅助开关元件221NP进行闭路驱动。
负载开关元件222NP也是一样,配置与负载开关元件221NP相同的电路要素,若微处理器400D产生负载驱动指令信号DR22,则未图示的辅助晶体管导通,基于此未图示的通电指令晶体管导通,由此来对负载开关元件222NP进行闭路驱动。
因此,图12的情况与图1、图9的情况相比,仅将反向电流切断元件与负载开关元件从P沟道型的场效应晶体管替换为N沟道型的场效应晶体管,作为微处理器只要能进行完全相同的控制动作即可。
这里,在各种实施方式中,若对发生电源短路异常时的处理方法进行归纳来说明,则必须考虑的第1处理内容是使得电源短路的电流回流入负载电源端子Vba,而不流出至外部,第2处理内容是不发生从出现电源短路的车载电负载到未出现电源短路的车载电负载的内部的回流供电。
首先,若是图1的情况,则在供电开关元件120A闭路时,即使某一个车载电负载中发生电源短路异常,也不会回流从负载电源端子Vba流出,在内部完全不存在回流供电的可能性,但即使进行回流供电,但给其他带来的实际伤害也较少,优选对发生电源短路异常的负载的负载开关元件强制进行闭路,抑制流过该负载开关元件的内部寄生二极管的电流。
图1的情况下,即使在供电开关元件120A开路时,只要电源开关110开路,反向电流切断元件200a开路,从而电源短路的电流切断,若启动信号STA1停止,对微处理器400A的供电停止,反向电流切断元件200a和负载开关元件221、222开路,向外部的回流当然不用说,内部的回流供电也停止。
然而,在图1的情况下,无论电源开关110是否闭路,在供电开关元件120A从闭路状态变化到开路状态的异常状态下,利用微处理器400A检测出电源短路异常的产生,由此使反向电流切断元件200a和所有的负载开关元件221、222开路,向外部的回流自不必说,内部的回流供电也停止。
另一方面,若是图9的情况,则在供电开关元件120B闭路时,即使某一个车载电负载中发生电源短路异常,也不会回流从负载电源端子Vba流出,在内部完全不存在回流供电的可能性,但即使进行回流供电,但给其他带来的实际伤害也较少,优选对发生电源短路异常的负载的负载开关元件强制进行闭路,抑制流过该负载开关元件的内部寄生二极管的电流,只要进行与图1的情况相同的处理即可。
图9的情况下,在供电开关元件120B从闭路状态变为开路状态的情况下,进行从发生电源短路的电源,通过通电中的反向电流切断元件200a向恒压电源300B的回流供电。
这里,若电源开关110开路,则由此反向电流切断元件200a和所有的负载开关元件221、222开路,向外部的回流自不必说,内部的回流供电也停止。
然而,在图9的情况下,在尽管电源开关110闭路,供电开关元件120B却维持开路状态的异常状态下,与图1的情况相同,利用微处理器400B检测出电源短路异常的产生,由此使反向电流切断元件200a和所有的负载开关元件221、222开路,向外部的回流自不必说,内部的回流供电也停止。
(4)实施方式2的要点和特征
由上述说明可知,本发明实施方式2所涉及的车载电子控制装置100B包括:微处理器400B,该微处理器400B根据输入传感器组103的动作状态、协作的程序存储器401B的内容进行动作,经由多个负载开关元件221、222对多个车载电负载121、122进行驱动控制;以及恒压电源300B,该恒压电源300B向该微处理器提供由车载电池101供电且预先设定的经过稳压后的控制电压Vcc,所述微处理器400B在电源开关110闭路时开始控制动作,在使所述电源开关110暂时闭路之后,即使该电源开关开路,也根据自保持指令信号DR0或输出允许信号OUTE来进行预先设定的自然运转,然后自动停止。
从经由供电开关元件120B与所述车载电池101连接的负载供电端子Vba对所述恒压电源300B供电,从而所述恒压电源300B产生所述控制电压Vcc,并且所述供电开关元件120B由起动电路310B进行闭路驱动。
所述起动电路310B通过使所述电源开关110闭路来产生供电指令信号DRV,在所述电源开关110暂时闭路之后,即使该电源开关开路,在所述自然运转结束之前仍然继续产生所述供电指令信号DRV。
所述车载电负载121、122由所述负载电源端子Vba经由负载电路用的反向电流切断元件200a和所述负载开关元件221、222的串联电路进行供电驱动。
所述多个负载开关元件221、222的至少一部分使用按下述方式连接的场效应晶体管,即:以使得在由所述微处理器400B进行通电驱动时,按所述多个车载电负载121、122中的任一个中流过方向与内部寄生二极管的导通方向相反方向的驱动电流的极性来连接。
所述负载电路用的反向电流切断元件200a使用按下述关系连接的场效应晶体管,即:使得在流过负载电流时,若所述车载电池101按正常极性连接,则按所述多个车载电负载121、122中流过与内部寄生二极管的导通方向相同方向的负载电流,若所述车载电池101按异常的反相极性连接,则栅极电压变为反相极性,从而负载电流被切断,所述反向电流切断元件200a在所述车载电池101按反相极性连接时进行通电切断。
在所述电源开关110闭路、或者产生所述供电指令信号DRV的状态下,且所述负载电源端子Vba上施加有正常极性的电源电压时对所述负载电路用的反向电流切断元件200a进行闭路驱动,在负载布线与所述车载电池101的正侧布线接触从而发生电源短路异常的情况下,当所述电源开关110闭路,或者所述供电指令信号DRV的产生停止时,使所述负载电路用的反向电流切断元件200a开路,从而至少在所述供电开关元件120B开路的状态下,防止电源短路的电流回流入所述负载电源端子Vba。
经由所述供电开关元件120B与所述车载电池101连接的所述负载电源端子Vba上连接有至少包括极性电容器或浪涌吸收用恒压二极管中至少一个的保护电路201b。
所述供电开关元件120B是对励磁线圈131连接有反向励磁防止二极管319的电磁继电器的输出接点,具有在所述车载电池101的连接极性错误的情况下不进行闭路动作的反向连接保护功能,或者是以内部寄生二极管的通电方向为相反方向的方式串联连接一对场效应晶体管,从而具有反向连接保护功能和开关元件功能的无接点方式的开关元件。
在所述供电开关元件120B是所述无接点方式的开关元件的情况下,该开关元件连接在所述车载电池101与所述负载电源端子Vba之间,或者连接在所述负载电源端子Vba和所述保护电路201b之间。
如上所述,与本发明的权利要求5相关联,经由供电开关元件与车载电池相连接的负载电源端子上连接有有极性电容器或浪涌吸收用恒压二极管即保护电路,供电开关元件具有反向连接保护功能。
因此,具有以下特征:在车载电池的极性错误连接的情况下,不仅能够防止恒压电源的损伤,还能防止保护电路的损伤。
在所述供电开关元件120B为所述电磁继电器的输出接点的情况下,所述恒压电源300B根据电源开关110的动作,利用所述起动电路310B产生的起动信号STB,开始产生所述控制电压Vcc。
所述起动信号STB是与所述供电指令信号DRV相同的信号,或者通过产生所述供电指令信号DRV,在所述供电开关元件120B闭路后产生所述起动信号STB,在解除所述供电指令信号DRV时,在此之前解除所述起动信号STB。
所述恒压电源300B与所述供电开关元件120B的闭路指令或开路指令相联动地起动或停止,或者与所述供电开关元件120B的闭路指令或开路指令相比,延迟起动或提前停止。
如上所述,与本发明的权利要求6相关联,供电开关元件和恒压电源根据起动电路产生的供电开始指令信号和起动指令信号来进行闭路动作和控制电压的产生动作。
因此,即使在供电开关元件即电磁继电器的输出接点焊接的情况下,只要电源开关开路,则恒压电源停止产生控制电压,微处理器停止控制动作,从而负载开关元件开路,因此,具有能够防止产生不必要的消耗电流的效果。
此外,与供电开关元件即电磁继电器的输出接点的闭路和开路动作相比,恒压电源延迟起动,提前停止,由此,具有能够抑制输出接点的断续电流、延长电磁继电器的寿命的特点。
若由与所述车载电池101直接连接的控制电源端子Vbb供电的唤醒起动电路407产生唤醒起动信号WUP,则即使所述电源开关110不闭路,所述起动电路310B也产生所述供电指令信号DRV。
所述唤醒起动电路407是在所述电源开关110的开路期间经过预先设定的时间后产生成为唤醒指令信号WUP的计时(time up)信号的定时器电路,或者是产生经由通信线路从主站接受到的唤醒指令信号WUP的通信电路。
若所述恒压电源300B根据所述唤醒指令信号WUP产生所述控制电压Vcc,从而使所述微处理器400B起动,
则所述微处理器400B产生自保持指令信号DR0、或者产生看门狗信号WDS,并将其输出至看门狗定时器406,在所述看门狗信号WDS的信号脉冲宽度小于预先设定的值时,所述看门狗定时器406产生输出允许信号OUTE。
所述微处理器400B还将预先设定的事件启动和到下一次唤醒起动为止的时间写入所述唤醒起动电路407,或者经由所述通信线路发送给主站,而后停止产生所述自保持指令信号DR0或所述看门狗信号WDS。
如上所述,与本发明的权利要求7相关联,本发明构成下述供电电路:即使不手动使电源开关闭路,也能够利用唤醒起动电路来唤醒起动微处理器,从而自动地转移到被供电状态。
因此,与实施方式1的情况相同,具有以下特征:能够定期监视处于停车中的车辆的输入传感器的状态,存储并保存,并自动地进行判定并存储是否有异常等的事件启动。
所述微处理器400B读入监视所述电源开关110的闭路状态的指令监视信号MON20s的监视电压、以及监视所述供电开关元件120B的闭路状态的受电监视信号MON20a的监视电压,若两个监视电压在预先设定的值以上,则经由反向电流停止栅极电路206a对所述负载电路用的反向电流切断元件200a进行闭路驱动,若该反向电流切断元件200a暂时被闭路驱动,则所述电源开关100开路,由此切断对于所述负载电路用的反向电流切断元件200a的反向电流停止栅极电路206a中的栅极电路,或者
即使在所述电源开关110未闭路的情况下,在产生所述供电指令信号DRV时若所述受电监视信号MON20a的监视电压在预先设定的电压以上,则对所述负载电路用反向电流切断元件200a进行闭路驱动,若该反向电流切断元件200a暂时被闭路驱动,则所述供电指令信号DRV停止,此时所述负载电路用的反向电流切断元件200a开路。
如上所述,与本发明的权利要求8相关联,利用微处理器对负载电路用的反向电流切断元件进行导通控制,使得在电源开关处于闭路状态时、或者因唤醒起动电路处于事件启动状态时,若负载电源端子上施加有电源电压则对所述反向电流切断元件进行闭路驱动。
因此,与实施方式1的情况相同,具有以下特征:负载电路用的反向电流切断元件的通电控制在微处理器正常动作时进行,若微处理器停止,则反向电流切断元件的通电停止,电源短路的电流不会回流入负载驱动端子,若微处理器停止,则负载驱动指令信号也停止,因此对未发生电源短路异常的车载电负载也停止回流供电。
与所述微处理器400B协作的所述程序存储器401B包括成为电源短路异常检测部分的控制程序。
所述电源短路异常检测部分将所述负载开关元件221、222的负载驱动指令信号DR21、DR22逻辑状态和与所述负载开关元件221、222的输出电压成比例的负载电压监视信号MON21、MON22的信号电压电平进行对比,在所述负载开关元件221、222开路但仍产生所述负载电压监视信号MON21、MON22时,判定为存在发生电源短路异常的可能性。
所述微处理器400B在利用所述电源短路异常检测部分来判定出存在电源短路异常的可能性的情况下,至少在所述供电开关元件120B开路时,使所有的所述负载开关元件221、222、以及所述负载电路用的反向电流切断元件200a开路。
如上所述,与本发明的权利要求9相关联,微处理器在利用电源短路异常检测部分判定出存在电源短路异常的可能性的情况下,至少在供电开关元件开路时,使所有的负载开关元件和负载电路用的反向电流切断元件开路。
因此,与实施方式1的情况相同,具有以下特征:在伴随着电源短路异常的产生,即使不将电源开关开路,而强制使供电开关元件开路的情况下,也能够防止发生电源短路的电源回流入负载电源端子,从而防止向恒压电源供电,或者并用车载电子控制装置发生误动作的情况。
车载电负载组102中,以激励电流较小的负载电源继电器的励磁线圈为代表的小负载111、113由所述电源开关110经由小负载开关元件211、212和反向电流阻止二极管215、216的串联电路进行驱动控制。
如上所述,与本发明的权利要求10相关联,在多个车载电负载中,小负载可由电源开关经由小负载开关元件和反向电流阻止二极管驱动,因此,具有以下特征:特定集团的负载电路能够构成为不依赖于供电开关元件,而使用由电源开关驱动的负载继电器的单独的电源电路,并且即使小负载发生短路异常,反向电流阻止二极管被阻断从而也不可能反向流入电源开关侧,从而能够防止虽然电源开关闭路但却因发生电源短路的电源而误识别为电源开关闭路的情况。
经由所述电源开关110与所述车载电池101相连接的电源开关端子Vbs上连接有包括有极性电容器或浪涌吸收用恒压二极管中至少一个的保护电路201s。
所述电源开关端子Vbs与所述保护电路201s之间连接有保护电路用的反向电流切断元件200s。
所述微处理器400B读入监视所述电源开关110的闭路状态的指令监视信号MON20s的监视电压,若该监视电压上升至第1预设电压,则判定为所述电源开关110闭路,经由反向电流停止栅极电路206s对所述保护电路用的反向电流切断元件200s进行闭路驱动,若所述监视电压减少到小于第2预设电压,则判定为所述电源开关110开路,从而使所述保护电路用的反向电流切断元件200s开路,所述第2预设电压的值在所述第1预设电压的值以下。
所述起动电路310B处于以下状态,即:在所述电源开关110闭路,且施加有第3预设电压以上的电压时产生所述供电指令信号DRV,所述第3预设电压是比所述第2预设电压更低的电压。
如上所述,与本发明的权利要求11相关联,在经由电源开关与车载电池相连接的电源开关端子上经由反向切断元件连接有有极性电容器或浪涌吸收用恒压二极管即保护电路,并且微处理器监视电源开关端子的电压,判定电源开关的开关状态,由此来对保护电路用的反向电流切断元件进行通电控制。
因此,与实施方式1相同,具有以下特征:在车载电池其极性错误连接的情况下,能够防止保护电路的损坏,并且在按正常极性连接时,能够自由地进行有极性电容器的充放电。
此外,在车载电池的输出电压异常降低时,微处理器能够在恒压电源产生预先设定的控制电压的期间判定电源开关的开关状态,并且在保护电路内的有极性电容器放电至第2预设电压以下后将反向电流切断元件开路,且对判定电平赋予磁滞特性,从而能够防止因噪声电压而导致的误判定。
另外,本发明不限于上述各实施方式,包括图11、图12的变形例在内,本发明包含所有可能的组合。
若在实施方式1(权利要求1)中反映该变形例,则得到下述车载电子控制装置100A、100C、100D。
车载电子控制装置100A、100C、100D包括:微处理器400A、400C、400D,该微处理器400A、400C、400D根据输入传感器组103的动作状态、以及协作的程序存储器401A的内容进行动作,经由多个负载开关元件221、222,221N、222N,221NP、222NP对多个车载电负载121、122进行驱动控制;以及恒压电源300A,该恒压电源300A向该微处理器提供由车载电池101供电的规定稳压控制电压Vcc,所述微处理器400A、400C、400D在电源开关110闭路时开始控制动作,在使所述电源开关110暂时闭路之后,即使该电源开关开路,仍根据自保持指令信号DR0或输出允许信号OUTE来进行规定的自然运转,然后自动停止,在该车载电子控制装置100A、100C、100D中,
所述恒压电源300A由与所述车载电池101直接连接的控制电源端子Vbb经由电源电路用的反向电流切断元件200A进行供电,并且基于根据所述电源开关110的动作进行动作的起动电路310A产生的起动信号STA1,开始产生所述控制电压Vcc,所述起动电路310A通过使所述电源开关110闭路来产生所述起动信号STA1,在所述电源开关110闭路时,以及即使该电源开关开路,但在所述自然运转结束之前仍然继续产生所述起动信号STA1。
经由至少在所述电源开关110闭路时处于闭路状态的供电开关元件120A,从与所述车载电池101连接的负载电源端子Vba经由负载电路用的反向电流切断元件200a、200N与所述负载开关元件221、222,221N、222N,221NP、222NP的串联电路对所述车载电负载121、122进行供电驱动。
所述多个负载开关元件221、222,221N、222N,221NP、222NP的至少一部分使用如下那样的场效应晶体管,即:该场效应晶体管的极性使得在由所述微处理器400A、400C、400D进行通电驱动时,按所述多个车载电负载121、122中的任一个中流过方向与内部寄生二极管的导通方向相反方向的驱动电流的极性来连接。
所述电源电路用的反向电流切断元件200A使用如下那样的场效应晶体管,即:该场效应晶体管连接成使得在所述车载电池101按正常极性连接时,以与内部寄生二极管相同的方向被通电驱动,从而给所述恒压电源300A供电,在所述车载电池101按异常的反相极性连接时,栅极电压变为反相极性从而通电驱动停止。
所述负载电路用的反向电流切断元件200a、200N使用如下那样的场效应晶体管,即:该场效应晶体管连接成使得在流过负载电流时,若所述车载电池101按正常极性连接,则按所述多个车载电负载121、122中流过与内部寄生二极管的导通方向相同方向的负载电流,若所述车载电池101按异常的反相极性连接,则栅极电压变为反相极性,从而负载电流被切断,所述反向电流切断元件200a、200N在所述车载电池101按反相极性连接时进行通电切断。
在所述电源开关110闭路、或者产生所述起动信号STA1的状态下,且所述负载电源端子Vba上施加有正常极性的电源电压时对所述负载电路用的反向电流切断元件200a、200N进行闭路驱动,在负载布线与所述车载电池101的正侧布线接触从而发生电源短路异常的情况下,所述电源开关110闭路,或者所述起动信号STA1的产生停止,此时,使所述负载电路用的反向电流切断元件200a、200N开路,从而至少在所述供电开关元件120A开路的状态下,防止电源短路的电流回流入所述负载电源端子Vba。
此外,若在实施方式2(权利要求4)中反映图11、图12的变形例,则得到下述车载电子控制装置100B、100C、100D。该车载电子控制装置100B、100C、100D包括:微处理器400B、400C、400D,该微处理器400B、400C、400D根据输入传感器组103的动作状态、以及协作的程序存储器401B的内容进行动作,经由多个负载开关元件221、222,221N、222N,221NP、222NP对多个车载电负载121、122进行驱动控制;以及恒压电源300B,该恒压电源300B向该微处理器提供由车载电池101供电的规定稳压控制电压Vcc,所述微处理器400B、400C、400D在电源开关110闭路时开始控制动作,在使所述电源开关110暂时闭路之后,即使该电源开关开路,仍根据自保持指令信号DR0或输出允许信号OUTE来进行规定的自然运转,然后自动停止,在该车载电子控制装置100B、100C、100D中,
所述恒压电源300B由经由供电开关元件120B与所述车载电池101连接的负载供电端子Vba进行供电,产生所述控制电压Vcc,并且所述供电开关元件120B由起动电路310B进行闭路驱动,所述起动电路310B通过使所述电源开关110闭路来产生供电指令信号DRV,在所述电源开关110暂时闭路之后,即使该电源开关开路,仍继续产生所述供电指令信号DRV直到所述自然运转结束为止。
所述车载电负载121、122由所述负载电源端子Vba经由负载电路用的反向电流切断元件200a、200N与所述负载开关元件221、222,221N、222N,221NP、222NP的串联电路进行供电驱动,并且所述多个负载开关元件221、222,221N、222N,221NP、222NP的至少一部分使用如下那样的场效应晶体管,即:该场效应晶体管连接成使得在由所述微处理器400B、400C、400D进行通电驱动时,按所述多个车载电负载121、122中的任一个中流过方向与内部寄生二极管的导通方向相反方向的驱动电流的极性来连接。
所述负载电路用的反向电流切断元件200a、200N使用如下那样的场效应晶体管,即:该场效应晶体管连接成使得在流过负载电流时,若所述车载电池101按正常极性连接,则按所述多个车载电负载121、122中流过与内部寄生二极管的导通方向相同方向的负载电流,若所述车载电池101按异常的反相极性连接,则栅极电压变为反相极性,从而负载电流被停止,所述反向电流切断元件200a、200N在所述车载电池101按反相极性连接时进行通电切断。
在所述电源开关110闭路、或者产生所述供电指令信号DRV的状态下,且所述负载电源端子Vba上施加有正常极性的电源电压时对所述负载电路用的反向电流切断元件200a、200N进行闭路驱动,在负载布线与所述车载电池101的正侧布线接触从而发生电源短路异常的情况下,所述电源开关110闭路,或者所述供电指令信号DRV的产生停止,此时,使所述负载电路用的反向电流切断元件200a、200N开路,从而至少在所述供电开关元件120B开路的状态下,防止电源短路的电流回流入所述负载电源端子Vba。
标号说明
100A,100B车载电子控制装置、101车载电池、102车载电负载组、103输入传感器组、110电源开关、111,112小负载、120A,120B供电开关元件、121,122车载电负载、131励磁线圈、200A反向电流切断元件(电源电路用)、200s反向电流切断元件(保护电路用)、200a,200N反向电流切断元件(负载电路用)、201b,201s,201a保护电路、206b,206a,206s反向电流停止栅极电路、211,212小负载开关元件、300A,300B恒压电源、310A,310B起动电路、319反向励磁防止二极管、400A,400B微处理器(控制部)、401A,401B程序存储器、403RAM存储器、406看门狗定时器、407唤醒起动电路、DR0自保持指令信号、DR21,DR22负载驱动指令信号、DRV供电指令信号、MON20s指令监视信号、MON20a受电监视信号、MON21,MON22负载电压监视信号、OUTE输出允许信号、STA1,STA2起动信号、STB起动信号、Vba负载电源端子、Vbb控制电源端子、Vbs电源开关端子、Vcc控制电压(第1~第3)、Vup备用电压、WDS看门狗信号、WUP唤醒指令信号。
Claims (12)
1.一种车载电子控制装置,
包括:控制部,该控制部包含有根据输入传感器组的动作状态、以及协作的程序存储器的内容进行动作,并经由多个负载开关元件对多个车载电负载进行驱动控制的微处理器;以及恒压电源,该恒压电源向所述控制部提供由车载电池供电且预先设定的经过稳压的控制电压,
所述微处理器在电源开关闭路时开始控制动作,在使所述电源开关暂时闭路之后,即使该电源开关开路,仍利用自保持指令信号或输出允许信号进行预先设定的自然运转,然后自动停止,所述车载电子控制装置的特征在于,
所述恒压电源由与所述车载电池直接连接的控制电源端子经由电源电路用的反向电流切断元件进行供电,基于起动电路所产生的供电开始信号即起动信号来开始产生所述控制电压,所述起动电路根据所述电源开关的动作进行动作,
所述起动电路因所述电源开关的闭路而产生所述起动信号,在所述电源开关闭路之后,即使所述电源开关开路,仍继续产生所述起动信号直到所述自然运转结束,
所述车载电负载经由至少在所述电源开关闭路时处于闭路状态的供电开关元件,从与所述车载电池相连接的负载电源端子,经由负载电路用的反向电流切断元件与各个所述负载开关元件的串联电路来接受供电驱动,
多个所述负载开关元件中的至少一部分负载开关元件由如下那样的场效应晶体管构成,即:所述场效应晶体管的极性使得在由所述微处理器进行通电驱动时,对于多个所述车载电负载中的任一个的驱动电流在与内部寄生二极管的导通方向相反的方向上流过,
所述电源电路用的反向电流切断元件由如下那样的场效应晶体管构成,即:该场效应晶体管使得在所述车载电池按正常极性连接时,在与内部寄生二极管相同的方向被通电驱动,从而向所述恒压电源供电,在所述车载电池按异常的反向极性连接时,栅极电压变为反向极性从而通电驱动停止,
所述负载电路用的反向电流切断元件由如下那样的场效应晶体管构成,即:该场效应晶体管连接成使得在负载电流流过时,若所述车载电池按正常极性连接,则对于多个所述车载电负载的负载电流以与内部寄生二极管的导通方向相同的方向流过,在所述车载电池按异常的反向极性连接时,栅极电压变为反向极性,从而负载电流被切断,在所述车载电池按反向极性连接时进行通电切断,并且,在所述电源开关闭路时,或者产生所述起动信号的状态下,且通过在所述负载电源端子上施加正常极性的电源电压来接受闭路驱动,并且在负载布线与所述车载电池的正侧布线相接触从而产生电源短路异常的情况下,在所述电源开关开路、或者所述起动信号停止产生时,使所述负载电路用的反向电流切断元件开路,至少在所述供电开关元件处于开路状态时,防止电源短路电流回流入所述负载电源端子。
2.如权利要求1所述的车载电子控制装置,其特征在于,
连接至所述车载电池的所述控制电源端子连接有包含有极性电容器或浪涌吸收用恒压二极管中至少一个在内的第一保护电路,并且,所述电源电路用的反向电流切断元件连接在所述控制电源端子与所述第一保护电路之间。
3.如权利要求1所述的车载电子控制装置,其特征在于,
所述恒压电源产生用于驱动所述控制部的经过稳压的控制电压,并在所述微处理器停止时,产生向协作的RAM存储器供电的备用电压,与所述电源电路用的反向电流切断元件相连接来进行通电驱动的电源电路用的反向电流停止栅极电路基于与所述恒压电源的所述起动信号相同的起动信号进行通电驱动。
4.如权利要求2所述的车载电子控制装置,其特征在于,
所述恒压电源产生用于驱动所述控制部的经过稳压的控制电压,并在所述微处理器停止时,产生向协作的RAM存储器供电的备用电压,与所述电源电路用的反向电流切断元件相连接来进行通电驱动的电源电路用的反向电流停止栅极电路基于与所述恒压电源的所述起动信号相同的起动信号进行通电驱动。
5.一种车载电子控制装置,
包括:控制部,该控制部包含有根据输入传感器组的动作状态、以及协作的程序存储器的内容进行动作,并经由多个负载开关元件对多个车载电负载进行驱动控制的微处理器;以及恒压电源,该恒压电源向所述控制部提供由车载电池供电且预先设定的经过稳压的控制电压,
所述微处理器在电源开关闭路时开始控制动作,在使所述电源开关暂时闭路之后,即使该电源开关开路,仍利用自保持指令信号或输出允许信号进行预先设定的自然运转,然后自动停止,所述车载电子控制装置的特征在于,
所述恒压电源由经由供电开关元件与所述车载电池连接的负载供电端子进行供电,从而产生所述控制电压,并且所述供电开关元件由起动电路进行闭路驱动,
所述起动电路因所述电源开关的闭路而产生供电开始信号即供电指令信号,在所述电源开关暂时闭路之后,即使该电源开关开路,仍继续产生所述供电指令信号直到所述自然运转结束为止,
所述车载电负载从所述负载电源端子经由负载电路用的反向电流切断元件与各个所述负载开关元件的串联电路来接受供电驱动,
多个所述负载开关元件中的至少一部分负载开关元件由如下那样的场效应晶体管构成,即:所述场效应晶体管的极性使得在由所述微处理器进行通电驱动时,对于多个所述车载电负载中的任一个的驱动电流在与内部寄生二极管的导通方向相反的方向上流过,
所述负载电路用的反向电流切断元件由如下那样的场效应晶体管构成,即:该场效应晶体管连接成使得在负载电流流过时,若所述车载电池按正常极性连接,则对于多个所述车载电负载的负载电流以与内部寄生二极管的导通方向相同的方向流过,在所述车载电池按异常的反向极性连接时,栅极电压变为反向极性,从而负载电流被切断,在所述车载电池按反向极性连接时进行通电切断,并且,在所述电源开关闭路时,或者产生所述供电指令信号的状态下,且通过在所述负载电源端子上施加正常极性的电源电压来接受闭路驱动,并且在负载布线与所述车载电池的正侧布线相接触从而产生电源短路异常的情况下,在所述电源开关开路、或者所述供电指令信号停止产生时,使所述负载电路用的反向电流切断元件开路,至少在所述供电开关元件处于开路状态时,防止电源短路电流回流入所述负载电源端子。
6.如权利要求5所述的车载电子控制装置,其特征在于,
经由所述供电开关元件与所述车载电池连接的所述负载电源端子上连接有至少包含有极性电容器或浪涌吸收用恒压二极管中至少一个在内的第一保护电路,
所述供电开关元件是对励磁线圈连接有反向励磁防止二极管的电磁继电器的输出接点,在所述车载电池的连接极性错误的情况下不进行闭路动作,从而对反向连接进行保护,或者所述供电开关元件是以内部寄生二极管的通电方向为相反方向的方式串联连接一对场效应晶体管,从而进行对反向连接的保护以及进行开关动作的无接点方式的开关元件,
在所述供电开关元件是所述无接点方式的开关元件的情况下,该开关元件连接在所述车载电池与所述负载电源端子之间,或者连接在所述负载电源端子和所述第一保护电路之间。
7.如权利要求6所述的车载电子控制装置,其特征在于,
在所述供电开关元件是所述电磁继电器的输出接点的情况下,所述恒压电源根据所述电源开关的动作进行动作,利用所述起动电路产生的起动信号来开始产生所述控制电压,
所述起动信号是与所述供电指令信号相同的信号,或者通过产生所述供电指令信号,从而在所述供电开关元件闭路后产生所述起动信号,在解除所述供电指令信号DRV时,在此之前解除所述起动信号,
所述恒压电源与所述供电开关元件的闭路指令或开路指令相联动地起动或停止,或者与所述供电开关元件的闭路指令或开路指令相比,延迟起动或提前停止。
8.如权利要求1至7的任一项所述的车载电子控制装置,其特征在于,
若由与所述车载电池直接连接的控制电源端子进行供电的唤醒起动电路产生唤醒起动信号,则即使所述电源开关未闭路,所述起动电路仍产生所述供电开始信号,
所述唤醒起动电路由在所述电源开关的开路期间经过预先设定的时间后产生成为唤醒指令信号的计时信号的定时器电路构成,或者由产生经由通信线路从主站接收到的唤醒指令信号的通信电路构成,
若所述恒压电源基于所述唤醒指令信号产生所述控制电压,所述微处理器起动,
则所述微处理器产生自保持指令信号、或者产生看门狗信号,并输出至看门狗定时器,在所述看门狗信号的信号脉冲宽度小于预先设定的值时,所述看门狗定时器产生输出允许信号,
所述微处理器还将预先设定的事件启动和到下一次唤醒起动为止的时间写入所述唤醒起动电路,或者经由所述通信线路发送给主站,而后停止产生所述自保持指令信号或所述看门狗信号。
9.如权利要求1至7的任一项所述的车载电子控制装置,其特征在于,
所述微处理器根据监视所述电源开关的闭路状态的指令监视信号的监视电压、以及监视所述供电开关元件的闭路状态的受电监视信号的监视电压,若两个监视电压在预先设定的值以上,则经由负载电路用的反向电流停止栅极电路对所述负载电路用的反向电流切断元件进行闭路驱动,若暂时进行闭路驱动,则所述电源开关开路,由此切断对于所述负载电路用的反向电流切断元件的所述负载电路用的反向电流停止栅极电路中的栅极电路,或者在所述电源开关未闭路的情况下,在产生所述供电开始信号时若所述受电监视信号的监视电压在预先设定的电压以上,则对所述负载电路用的反向电流切断元件进行闭路驱动,若暂时进行闭路驱动,则所述供电开始信号停止,此时所述负载电路用的反向电流切断元件开路。
10.如权利要求1至7的任一项所述的车载电子控制装置,其特征在于,
与所述微处理器协作的所述程序存储器包括成为电源短路异常检测部分的控制程序,
所述电源短路异常检测部分将对于所述负载开关元件的负载驱动指令信号的逻辑状态和与所述负载开关元件的输出电压成比例的负载电压监视信号的信号电压电平进行比较,在所述负载开关元件开路但仍产生所述负载电压监视信号的情况判定为可能发生了电源短路异常,
所述微处理器在利用所述电源短路异常检测部分来判定出可能存在电源短路异常的情况下,至少在所述供电开关元件开路时,使所有的所述负载开关元件、以及所述负载电路用的反向电流切断元件开路。
11.如权利要求1至7的任一项所述的车载电子控制装置,其特征在于,
包含多个所述车载电负载的车载电负载组中,以激励电流较小的负载电源继电器的励磁线圈为代表的小负载从所述电源开关经由各小负载开关元件和反向电流阻止二极管的串联电路接受驱动控制。
12.如权利要求1至7的任一项所述的车载电子控制装置,其特征在于,
经由所述电源开关与所述车载电池连接的电源开关端子上连接有包含有极性电容器或浪涌吸收用恒压二极管中至少一个在内的第二保护电路,
所述电源开关端子与所述第二保护电路之间连接有保护电路用的反向电流切断元件,
所述微处理器根据监视所述电源开关的闭路状态的指令监视信号的监视电压,若该监视电压上升至第1预设电压,则判定为所述电源开关闭路,经由保护电路用的反向电流停止栅极电路对所述保护电路用的反向电流切断元件进行闭路驱动,若所述监视电压减少到小于第2预设电压,则判定为所述电源开关开路,从而使所述保护电路用的反向电流切断元件开路,其中,所述第2预设电压的值在所述第1预设电压的值以下,
所述起动电路成为如下那样的状态,即成为在所述电源开关闭路,且施加有第3预设电压以上的电压时能够产生所述供电开始信号的状态,其中,所述第3预设电压是比所述第2预设电压更低的电压。
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