JP2007053876A - 車両用電子制御装置、過電圧保護回路及び過電流保護回路 - Google Patents

Abstract

【課題】部品不良によって回収された場合に、過電圧やバッテリ逆接続の発生状況を容易に把握することができる車両用電子制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ１に接続されるバッテリ２のプラス極とマイナス極が接続される端子間に、内部回路１１と並列に、２７Ｖツェナーダイオード１２、３Ａダイオードよりなる逆接防止ダイオード１３及び履歴記録回路１４が接続されている。履歴記録回路１４はツェナーダイオードとヒューズの直列回路よりなり、過電圧が発生すると、ツェナーダイオードが導通してヒューズが溶断されるので、故障時にＥＣＵ１を回収した場合、ヒューズを調査することにより、過電圧の発生有無を容易に確認することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電子制御装置に関し、特に、バッテリの逆接続保護機能や過電圧あるいは過電流保護機能を備えた車両用電子制御装置に関する。

車両の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）は、車両の制御機構との間で信号のやり取りを行って車両の電子制御を行うものであり、例えば、エンジン制御ＥＣＵには車両に装備されているセンサ群で検出された、車速、エンジン回転数、空気流入量等の情報が入力され、エンジン制御ＥＣＵはこれらの情報に基づいて所定の演算処理を行い、その演算結果（例えば、燃料噴射量やバイパス空気量などを制御するための信号）を車両に装備された、電動スロットルやスタータ噴射弁等の制御機構へ送出し、燃料の噴射量や流入空気量の制御などを行っている。

車両にはこのような電子制御装置が多数、例えば、上記のようなエンジン制御ＥＣＵ、所定の条件成立時にエンジン自動停止再始動制御を行うエコランＥＣＵ、ランプやドアなどの制御を行うボディＥＣＵ、ＡＢＳ（アンチブレーキシステム）制御用ＥＣＵ、自動変速（ＡＴ）制御ＥＣＵ、エアバッグＥＣＵ、セキュリティＥＣＵ等が搭載されている。

このようなＥＣＵの電源として車両にはバッテリが搭載されているが、直流のバッテリであるため、バッテリのプラス／マイナス端子が逆に接続された場合の内部回路の保護対策が必要であり、また、車載のモータその他の影響によるサージ（過電圧）への対策が要求されるので、ＥＣＵのバッテリ接続端子には、サージ吸収素子やバッテリの逆接続保護回路を設けるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１７５１２４号公報

図１１は、従来のＥＣＵの電源入力回路を示す図であり、各種アクチュエータ等による過電圧が発生した場合、あるいは、バッテリ２を逆接続した場合でもコンピュータが破壊されないように、ＥＣＵ１のバッテリ２への接続端子に内部回路１１と並列に、２７Ｖツェナーダイオード１２と３Ａダイオードよりなる逆接防止ダイオード１３が接続されている。２７Ｖツェナーダイオード１２は内部回路１１への供給電圧が２７Ｖ以下になるように電源を抑えるものであり、逆接防止ダイオード１３は、バッテリ２の逆接続時にダイオードにのみ電流を流し、ＥＣＵの電源ヒューズを切断するためのものである。

上記のように、従来のＥＣＵにはバッテリの逆接続保護回路や過電圧あるいは過電流保護回路が設けられているが、市場にて内部回路が保護できずに破壊された状態でＥＣＵが回収される場合があり、この場合、部品（ダイオード、ツェナーダイオードまたは内部回路）の不良にてＥＣＵが破壊されたのか、実際に過電圧またはバッテリの逆接続が発生して、想定以上の状況により破壊されたのかが分からない、という問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、部品不良によって回収された場合に、過電圧やバッテリ逆接続の発生状況を容易に把握することができる車両用電子制御装置、過電圧保護回路及び過電流保護回路を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係る車両用電子制御装置（１）は、
バッテリからの電源が供給される入力端子に過電圧及び／または過電流保護手段を備えた車両用電子制御装置であって、
上記過電圧及び／または過電流保護手段と並列に接続された過電圧履歴記録手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る車両用電子制御装置（２）は、車両用電子制御装置（１）において、
上記過電圧履歴記録手段が、ツェナーダイオードとヒューズの直列回路よりなることを特徴とし、
本発明に係る車両用電子制御装置（３）は、車両用電子制御装置（１）において、
上記過電圧履歴記録手段が、ツェナーダイオードとヒューズの直列回路が複数個並列に接続されたものであることを特徴とする。

さらに、本発明に係る車両用電子制御装置（４）は、車両用電子制御装置（１）において、
上記過電圧履歴記録手段が、ボンディングワイヤにより接続されたツェナーダイオードよりなることを特徴とし、
本発明に係る車両用電子制御装置（５）は、車両用電子制御装置（１）において、
上記過電圧履歴記録手段が、ボンディングワイヤにより接続された複数の並列接続のツェナーダイオードよりなることを特徴とする。

また、本発明に係る車両用電子制御装置（６）は、車両用電子制御装置（１）において、
上記過電圧履歴記録手段が、ヒューズと、過電圧を検出して上記ヒューズを溶断する回路とよりなることを特徴とし、
本発明に係る車両用電子制御装置（７）は、車両用電子制御装置（１）において、
上記過電圧履歴記録手段が、入力電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換情報を記憶する不揮発性メモリとよりなることを特徴とする。

さらに、本発明に係る車両用電子制御装置（８）は、
バッテリからの電源が供給される入力端子にバッテリ逆接続保護手段を備えた車両用電子制御装置であって、
上記バッテリ逆接続保護手段と並列に接続されたバッテリ逆接続履歴記録手段を備えたことを特徴とし、
本発明に係る車両用電子制御装置（９）は、車両用電子制御装置（８）において、
上記バッテリ逆接続履歴記録手段が、ダイオードとヒューズの直列回路よりなることを特徴とする。

また、本発明に係る車両用電子制御装置（１０）は、車両用電子制御装置（８）において、
上記バッテリ逆接続履歴記録手段が、ボンディングワイヤにより接続されたダイオードよりなることを特徴とし、
本発明に係る車両用電子制御装置（１１）は、車両用電子制御装置（８）において、
上記バッテリ逆接続履歴記録手段が、ヒューズと、バッテリ逆接続を検出して上記ヒューズを溶断する回路とよりなることを特徴とする。

さらに、本発明に係る過電圧及び／または過電流保護回路（１）は、
バッテリからの電源が供給される入力端子に備えられる過電圧及び／または過電流保護回路において、
過電圧履歴記録手段を備えたことを特徴とする。

本発明に係る車両用電子制御装置（１）、（２）、（４）、（６）または過電圧及び／または過電流保護回路（１）によれば、過電圧が発生した場合、過電圧履歴記録手段のヒューズまたはボンディングワイヤが溶断され、過電圧を履歴として記憶することができるので、車両用電子制御装置を回収、調査することにより、部品不良の調査のみでなく、車両用電子制御装置以外の車自体に障害がある等の問題点を発見することができる。
また、本発明に係る車両用電子制御装置（３）、（５）によれば、複数のツェナーダイオードのツェナー電圧を異ならせることにより、複数の検出すべき過電圧の値を設定することができ、どの程度の過電圧が印加されたかを履歴として記憶することができるので、車両用電子制御装置の市場での状況を容易に把握することができる。

さらに、本発明に係る車両用電子制御装置（７）によれば、検出電圧を記憶する不揮発性メモリを備えており、バッテリ電圧以上の過電圧発生時には、発生電圧、継続時間、回数等の情報を記憶することができるので、過電圧発生状況を正確に把握することできる。

また、本発明に係る車両用電子制御装置（８）〜（１１）によれば、バッテリの逆接続が発生した場合、バッテリ逆接続履歴記録手段のヒューズまたはボンディングワイヤが溶断されるので、バッテリの逆接続発生を履歴として記憶することができる。
さらに、本発明によりＥＣＵの破壊に関する状況を把握することで、ＥＣＵ破壊の防止案について検討することができる。

以下、本発明の車両用電子制御装置の実施例について図面を用いて説明する。
図１は本発明の車両用電子制御装置の基本的な構成を示す図であり、ＥＣＵ１に接続されるバッテリ２のプラス極とマイナス極が接続される端子間に内部回路１１と並列に、２７Ｖツェナーダイオード１２、３Ａダイオードよりなる逆接防止ダイオード１３及び履歴記録回路１４が接続されている。

図２は上記の履歴記録回路１４の一実施例を示すものであり、図に示すように、ツェナーダイオード２１とヒューズ２２により構成されている。ツェナーダイオード２１のツェナー電圧としては２７Ｖ前後で履歴を残したい電圧に設定され、ヒューズ２２は数１００ｍＡの電流で溶断するチップヒューズ等を使用する。
このＥＣＵにおいて、各種アクチュエータ等によって２７Ｖ以上の過電圧が発生すると、ツェナーダイオード２１が導通し、ヒューズ２２が溶断するので、故障時にＥＣＵ１を回収した場合、ヒューズ２２を調査することにより、過電圧の発生有無を容易に確認することができる。

図３は図１の履歴記録回路１４の他の実施例を示すものであり、図に示すように、ツェナーダイオードとヒューズの直列回路が複数個並列に接続されて構成されており、各ツェナーダイオード２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのツェナー電圧をそれぞれ２５Ｖ、３０Ｖ、３５Ｖ、４０Ｖに設定する。
このＥＣＵにおいて、過電圧が発生すると、過電圧の大きさに応じてヒューズ２２ａ〜２２ｄが溶断するので、故障時にＥＣＵを回収した場合、どのヒューズが溶断しているかを調査することにより、どの程度の過電圧が発生していたかを容易に把握することができる。

また、図４は図１の履歴記録回路１４のさらに他の実施例を示すものであり、図に示すように、ＥＣＵ１のＩＣチップ２３内部の空き端子等にツェナーダイオード２４の回路を形成し、このツェナーダイオード２４の出力端子とＥＣＵ１のバッテリ接続端子間がボンディングワイヤ２５によって接続されている。
このＥＣＵにおいて、過電圧が発生し、ツェナーダイオード２４に電流が流れた場合、ボンディングワイヤ２５が溶断するので、故障時にＥＣＵを回収した場合、ボンディングワイヤ２５を調査することにより、過電圧の発生有無を容易に確認することができる。

図５は図１の履歴記録回路１４のさらに他の実施例を示すものであり、図に示すように、ＥＣＵ１内のＩＣチップ２３内部の空き端子等に複数個のツェナーダイオード２４ａ〜２４ｃの回路を形成し、このツェナーダイオード２４ａ〜２４ｃの出力端子とＥＣＵ１のバッテリ接続端子間がボンディングワイヤ２５ａ〜２５ｃによって接続されている。なお、各ツェナーダイオード２４ａ、２４ｂ、２４ｃのツェナー電圧は、実施例２と同様に、それぞれ２５Ｖ、３０Ｖ、３５Ｖに設定されている。
このＥＣＵにおいて、過電圧が発生すると、過電圧の大きさに応じてボンディングワイヤ２５ａ〜２５ｃが溶断するので、故障時にＥＣＵを回収した場合、どのボンディングワイヤが溶断しているかを調査することにより、どの程度の過電圧が発生していたかを容易に把握することができる。

また、履歴記録回路１４として、過電圧を検出し、ヒューズを溶断する専用回路を使用することもでき、以下ヒューズを溶断する専用回路を設けた実施例について図６により説明する。
図６に示すように、この履歴記録回路は、ツェナーダイオード２６、ヒューズ２７、ヒューズ溶断用トランジスタ２８、及び抵抗Ｒ１、Ｒ２により構成されている。ツェナーダイオード２６のツェナー電圧としては、上記と同様に、２７Ｖ前後で履歴を残したい電圧に設定され、ヒューズ２７は数１００ｍＡの電流で溶断するチップヒューズ等を使用する。

このＥＣＵにおいて、過電圧が発生すると、ツェナーダイオード２６を介して電流が流れ、トランジスタ２８が導通するので、ヒューズ２７が溶断する。これにより、過電圧発生の履歴を残すことができるので、故障時にＥＣＵを回収した場合、ヒューズ２７を調査することにより、過電圧の発生有無を容易に確認することができる。
なお、この実施例では過電圧発生時に導通する素子としてトランジスタを使用したが、ＭＯＳＦＥＴを使用することもでき、また、ツェナーダイオードの代わりにオペアンプを使用して過電圧発生を検知することも可能である。

さらに、ＥＣＵが動作状態であれば、過電圧の状態をＡ／Ｄコンバータにて検出し、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに履歴を残すようにすることもでき、以下、過電圧発生をメモリに記憶する実施例について図７により説明する。
図７に示すように、この履歴記録回路は、それぞれ抵抗値が５１ｋΩと１０ｋΩの抵抗Ｒ３、Ｒ４よりなる分圧回路と、Ａ／Ｄコンバータ２９よりなり、Ａ／Ｄコンバータ２９の出力はＥＣＵを構成するマイコン３０に入力される。そして、バッテリ電圧以上の過電圧が発生した場合、マイコン３０が発生電圧、継続時間、発生回数等の情報をＥＥＰＲＯＭ３１に記憶する。

以上のように、過電圧発生時には、発生電圧、継続時間、発生回数等の情報がＥＥＰＲＯＭ３１に履歴として記憶されるので、故障時にＥＣＵを回収した場合、ＥＥＰＲＯＭ３１に残された過電圧発生の履歴を調査することにより、どの程度の過電圧が、どの程度の頻度で発生していたかを容易に把握することができる。
なお、以上の実施例では、過電圧保護回路の過電圧発生時に履歴を記録する場合について説明したが、過電流保護回路についても同様にして過電圧の履歴を記録することができる。

次に、バッテリの逆接続があったことの履歴を記憶する履歴記録回路の実施例について説明するが、全体構成は図１と同様であるので、説明を省略する。
図８はバッテリ逆接続の履歴記録回路１４の一実施例を示す図であり、図に示すように、この履歴記録回路は、小電力ダイオード３２とヒューズ３３により構成されている。小電力ダイオード３２としては逆接防止ダイオード１３より順方向電圧（ＶＦ）の低い、ショットキー等のダイオードを使用し、ヒューズ３３は数１００ｍＡの電流で溶断するチップヒューズ等を使用する。

このＥＣＵにおいて、バッテリ２のプラス／マイナス端子が逆に接続された場合、小電力ダイオード３２が導通してヒューズ３３が溶断するので、バッテリ逆接続の履歴を残すことができ、故障時にＥＣＵを回収した場合、ヒューズ３３を調査することにより、バッテリ逆接続の発生有無を容易に確認することができる。

また、図９はバッテリ逆接続の履歴記録回路１４の他の実施例を示すものであり、図に示すように、ＥＣＵ１内のＩＣチップ２３内部の空き端子等に小電力ダイオード３２の回路を形成し、この小電力ダイオード３２の出力端子とＥＣＵ１のバッテリ接続端子間がボンディングワイヤ３４によって接続されている。なお、この小電力ダイオード３２はＩＣ本体の機能に影響のないように形成する。
このＥＣＵにおいて、バッテリ２のプラス／マイナス端子が逆に接続された場合、小電力ダイオード３２が導通してボンディングワイヤ３４が溶断するので、バッテリ逆接続の履歴を残すことができ、故障時にＥＣＵを回収した場合、ボンディングワイヤ３４を調査することにより、バッテリ逆接続の発生有無を容易に確認することができる。

また、履歴記録回路１４として、上記の実施例５と同様に、バッテリ逆接続を検出し、ヒューズを溶断する専用回路を使用することもでき、以下ヒューズを溶断する専用回路を設けた実施例について図１０により説明する。
図１０に示すように、この履歴記録回路は、小電力ダイオード３５、３６、ヒューズ３７、ヒューズ溶断用トランジスタ３８及び抵抗Ｒ５、Ｒ６により構成されている。上記と同様に、小電力ダイオード３５、３６としては逆接防止ダイオード１３より順方向電圧（ＶＦ）の低い、ショットキー等のダイオードを使用し、ヒューズ３８は数１００ｍＡの電流で溶断するチップヒューズ等を使用する。

このＥＣＵにおいて、バッテリ２のプラス／マイナス端子が逆に接続された場合、ダイオード３５を介して電流が流れ、トランジスタ３８が導通するので、ヒューズ３７が溶断する。これにより、バッテリ逆接続発生の履歴を残すことができるので、故障時にＥＣＵを回収した場合、ヒューズ３７を調査することにより、バッテリ逆接続の発生有無を容易に確認することができる。
なお、この実施例では過電圧発生時に導通する素子としてトランジスタを使用したが、上記と同様に、ＭＯＳＦＥＴを使用することもできる。

また、以上の実施例では、履歴記録回路により過電圧発生またはバッテリ逆接続の一方の発生を記録するようにしたが、過電圧発生及びバッテリ逆接続の両者を記録できるようにすることもできる。
なお、以上の実施例では車両用電子制御装置についての例を示したが、これに限らず一般的な電子制御装置についても本願発明を適用できることは言うまでもない。

本発明の車両用電子制御装置の基本的な構成を示す図である。 過電圧発生の履歴記録回路の一実施例を示す図である。 過電圧発生の履歴記録回路の他の実施例を示す図である。 過電圧発生の履歴記録回路のさらに他の実施例を示す図である。 過電圧発生の履歴記録回路のさらに他の実施例を示す図である。 ヒューズを溶断する専用回路を使用した過電圧発生の履歴記録回路の実施例を示す図である。 過電圧発生をメモリに記憶する実施例を示す図である。 バッテリ逆接続の履歴記録回路の一実施例を示す図である。 バッテリ逆接続の履歴記録回路の他の実施例を示す図である。 ヒューズを溶断する専用回路を使用したバッテリ逆接続の履歴記録回路の実施例を示す図である。 従来のＥＣＵの電源入力回路を示す図である。

符号の説明

１ ＥＣＵ
２ バッテリ
１１ 内部回路
１２、２１、２４、２６ ツェナーダイオード
１３ 逆接防止ダイオード
１４ 履歴記録回路
２２、２７、３３、３７ ヒューズ
２３ ＩＣチップ
２５、３４ ボンディングワイヤ
２８、３８ ヒューズ溶断用トランジスタ
２９ Ａ／Ｄコンバータ
３０ マイコン
３１ ＥＥＰＲＯＭ
３２、３５、３６ 小電力ダイオード

Claims (12)

1. バッテリからの電源が供給される入力端子に過電圧及び／または過電流保護手段を備えた車両用電子制御装置であって、
   上記過電圧及び／または過電流保護手段と並列に接続された過電圧履歴記録手段を備えたことを特徴とする車両用電子制御装置。
2. 請求項１に記載された車両用電子制御装置において、
   上記過電圧履歴記録手段が、ツェナーダイオードとヒューズの直列回路よりなることを特徴とする車両用電子制御装置。
3. 請求項１に記載された車両用電子制御装置において、
   上記過電圧履歴記録手段が、ツェナーダイオードとヒューズの直列回路が複数個並列に接続されたものであることを特徴とする車両用電子制御装置。
4. 請求項１に記載された車両用電子制御装置において、
   上記過電圧履歴記録手段が、ボンディングワイヤにより接続されたツェナーダイオードよりなることを特徴とする車両用電子制御装置。
5. 請求項１に記載された車両用電子制御装置において、
   上記過電圧履歴記録手段が、ボンディングワイヤにより接続された複数の並列接続のツェナーダイオードよりなることを特徴とする車両用電子制御装置。
6. 請求項１に記載された車両用電子制御装置において、
   上記過電圧履歴記録手段が、ヒューズと、過電圧を検出して上記ヒューズを溶断する回路とよりなることを特徴とする車両用電子制御装置。
7. 請求項１に記載された車両用電子制御装置において、
   上記過電圧履歴記録手段が、入力電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換情報を記憶する不揮発性メモリとよりなることを特徴とする車両用電子制御装置。
8. バッテリからの電源が供給される入力端子にバッテリ逆接続保護手段を備えた車両用電子制御装置であって、
   上記バッテリ逆接続保護手段と並列に接続されたバッテリ逆接続履歴記録手段を備えたことを特徴とする車両用電子制御装置。
9. 請求項８に記載された車両用電子制御装置において、
   上記バッテリ逆接続履歴記録手段が、ダイオードとヒューズの直列回路よりなることを特徴とする車両用電子制御装置。
10. 請求項８に記載された車両用電子制御装置において、
    上記バッテリ逆接続履歴記録手段が、ボンディングワイヤにより接続されたダイオードよりなることを特徴とする車両用電子制御装置。
11. 請求項８に記載された車両用電子制御装置において、
    上記バッテリ逆接続履歴記録手段が、ヒューズと、バッテリ逆接続を検出して上記ヒューズを溶断する回路とよりなることを特徴とする車両用電子制御装置。
12. バッテリからの電源が供給される入力端子に備えられる過電圧及び／または過電流保護回路において、
    過電圧履歴記録手段を備えたことを特徴とする過電圧及び／または過電流保護回路。

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