JP2008261267A - 複数負荷の給電駆動用電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉素子によって駆動制御される複数の電気負荷の短絡及び断線異常をマイクロプロセッサによって順次検出する。
【解決手段】外部電源１０１と電気負荷１０５ａ〜１０５ｅと各開閉素子１３０は互いに直列接続され、開閉素子１３０の出力端子電圧は状態検出回路１７０によって「Ｈ」「Ｌ」レベルに二値化してマイクロプロセッサ１１０Ａに入力される。各開閉素子１３０はマイクロプロセッサ１１０Ａによって順次起動及び順次停止され、起動停止過程において開閉素子１３０の閉路異常と開路異常とが順次判定される。順次起動によって電源配線の突入電流が抑制され、また順次停止によって負荷電流の急変が抑制され、順次異常判定によってマイクロプロセッサ１１０Ａの制御負担が軽減される。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば自動車用エンジンの排気ガスセンサの環境温度を制御する電熱ヒータ等の複数の電気負荷に関し、その駆動回路の異常を簡易に検出するための複数負荷の給電駆動用電子制御装置に関するものである。

複数の電気負荷の駆動回路における断線異常または負荷の短絡異常等の異常判定を行う方法には様々なものがある。例えば、特許文献１に記載の「ヒータ制御装置」によれば、内燃機関の排気通路に設けられた複数の空燃比センサに対する温度制御用のヒータに関し、各ヒータを順次単独駆動することによって一つの電流検出抵抗と電流検出手段によって個々のヒータの異常を検出する手段が開示されている。

また、特許文献２に記載の「ＰＴＣヒータを用いる空気調和機の制御方法」によれば、抵抗変化が正の温度係数を持つＰＴＣヒータの通電電流を監視しながら、複数のＰＴＣヒータを順次起動する技術が開示されている。

さらに、この発明と関連して電気負荷の給電制御においてパワートランジスタと過電流制限機能と過熱遮断機能を備えたインテリジェントスイッチは広く実用されている。例えば特許文献３に記載の「インテリジェントパワースイッチ装置」によれば、電流ミラー回路に設けられた電流検出抵抗を用いてメイントランジスタのＯＮ／ＯＦＦ制御を行って過電流制限を行うと共に、温度検出素子を用いてメイントランジスタの過熱遮断を行うＮ−ＭＯＳ型の電界効果トランジスタが開示されている。

特開２００５−００３５００号公報（図２、要約） 特開平０８−１５２１７９号公報（図１、要約） 特開２０００−３１２１４２号公報（図１、要約）

しかしながら、上述した特許文献１によるヒータ制御装置は、全ヒータに通電されたときの電流検出抵抗の電圧降下が大きく、電流検出抵抗の発熱が過大となる欠点があると共に、全ヒータに対して通電を行うときに大きな突入電流が流れる欠点がある。

また、特許文献２によるＰＴＣヒータの制御方法によれば、複数ヒータの突入電流が抑制されるが、単に合計電流の監視を行うだけでは給電回路の異常を正確に判定できない欠点がある。

さらに、特許文献３によるインテリジェントパワースイッチ装置は、電気負荷の下流側に接続された過熱自己保持型半導体スイッチであるパワートランジスタにおいて、過電流発生時にパワートランジスタを通電遮断することに主眼があり、給電回路の断線及び短絡異常の取り扱いについては論及されていない。

この発明の目的は、複数電気負荷の突入電流を抑制すると共に、電気負荷の断線及び短絡状態を正確に順次検出することができる複数負荷の給電駆動用電子制御装置を提供することである。

この発明による複数負荷の給電駆動用電子制御装置は、外部電源から給電され、複数の電気負荷を駆動制御するための複数の開閉駆動回路部と、前記複数の開閉駆動回路部に対して個別に駆動制御指令を供給するマイクロプロセッサとを備え、前記複数の開閉駆動回路部は、前記マイクロプロセッサからの駆動制御指令に応動する開閉素子と、当該開閉素子の出力端子電圧レベルに応動する状態検出回路とをそれぞれ有し、前記マイクロプロセッサは、前記状態検出回路からの出力信号を監視して、前記複数の電気負荷の順次起動及び順次停止過程において、前記電気負荷の駆動回路に関する異常の有無を順次検出する制御プログラムを包含したプログラムメモリと協働し、前記複数の電気負荷に対する通電開始時期が到来したときに、所定の時間差をおいて開閉素子を順次閉路駆動する順次起動指令手段と、前記複数の電気負荷に対する通電停止時期が到来したときに、所定の時間差をおいて開閉素子を順次開路する順次停止指令手段と、開閉素子に駆動制御指令を供給した際に、当該開閉素子の両端電圧が所定値以上であるとき、当該開閉素子の閉路異常と判定する閉路異常判定手段と、開閉素子に対する駆動制御指令を解除した際に、当該開閉素子の両端電圧が所定値以下であるとき、当該開閉素子の開路異常と判定する開路異常判定手段との機能を実行することを特徴とする。

この発明によれば、複数の電気負荷の駆動用開閉素子に対する状態検出信号をマイクロプロセッサによって監視して、複数の電気負荷の順次起動及び順次停止過程において、電気負荷の駆動回路に関する異常の有無を順次検出するようになっている。従って、複数の電気負荷が順次起動されることによって、電源配線に対して過大な突入電流が流れるのを抑制することができると共に、複数の電気負荷が順次停止されることによって、負荷電流の急変を抑制することができ、かつ順次起動及び順次停止過程で駆動回路の異常が個別に順次検出されるので、マイクロプロセッサの制御負担の集中を軽減することができる効果がある。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による複数負荷の給電駆動用電子制御装置について図１に示す回路ブロック図を参照して説明する。図１において、電子制御装置１００Ａは、例えば自動車用エンジン制御装置であって、当該電子制御装置１００Ａは、複数負荷の給電駆動用電子制御装置を構成するものであり、車載バッテリである外部電源１０１からキースイッチ等による電源スイッチに応動する電源開閉素子１０２を介して給電されるようになっている。警報表示器１０３は、後述のマイクロプロセッサ１１０Ａの出力端子に接続され、運転手が視認しやすいように電子制御装置１００Ａの外部に設置されている。

ここで、例えばエンジン制御装置である電子制御装置１００Ａには、多数の電気負荷群１０４と、後述の電気負荷１０５ａ〜１０５ｅと、各種の入力センサ群１０６が接続され、これらの入力センサの動作状態に応動して電気負荷１０４及び１０５ａ〜１０５ｅに対する給電または給電停止が行われるようになっている。例えば図示しない排気ガスセンサの電熱ヒータである電気負荷１０５ａ〜１０５ｅ（以下、代表して１０５ｎとしても記載する）の正端子は一括して電源開閉素子１０２に接続され、負端子は後述の開閉駆動回路部１５０ａ〜１５０ｅ（以下、代表して１５０ｎとしても記載する）に接続されている。

電子制御装置１００Ａの主要部を構成するマイクロプロセッサ１１０Ａは、演算処理用のＲＡＭメモリ１１１、例えば不揮発フラッシュメモリであるプログラムメモリ１１２Ａ、例えば不揮発ＥＥＰＲＯＭメモリであるデータメモリ１１３Ａ及び多チャンネルＡＤ変換器１１４と協働する。ここで、多チャンネルＡＤ変換器１１４は、センサ群１０６の内でアナログセンサの検出信号をマイクロプロセッサ１１０Ａに入力されるようになっている。また、プログラムメモリ１１２Ａには、センサ群１０６及び電気負荷群１０４に関する入出力制御プログラムに加えて、電気負荷１０５ａ〜１０５ｅに対する駆動制御指令Ｄｒ１〜Ｄｒ５（以下、代表してＤｒｎと記載することがある）を発生するための給電制御手段となるプログラムと、図３で後述する順次起動指令手段及び順次停止指令手段及び異常判定手段及び異常処理手段及び異常履歴保存手段などの様々な制御プログラムが格納されている。さらに、不揮発データメモリ１１３Ａには、電気負荷１０５ｎの異常発生履歴として断線異常の発生の有無または短絡異常の発生の有無に関する情報が格納保存されるようになっている。

定電圧電源回路１２０は、外部電源１０１から電源開閉素子１０２を介して給電され、例えばＤＣ５Ｖの安定化された制御電源電圧Ｖｃｃを発生して、マイクロプロセッサ１１０Ａに対する制御電源を供給するようになっている。例えば燃料噴射用電磁弁や点火コイル、或いは変速機の変速段選択用電磁弁である電気負荷群１０４は、パワートランジスタを主体とした出力インタフェース回路１２４を介してマイクロプロセッサ１１０Ａの出力ポートに接続されている。エンジンのクランク角センサ、排気ガスセンサ、アクセルポジションセンサ、スロットルポジションセンサ、エアフローセンサ等のセンサ群１０６は、フィルタ回路を主体とした入力インタフェース回路１２６を介してマイクロプロセッサ１１０Ａの入力ポートに接続されている。

開閉駆動回路部１５０ｎにおいて、開閉素子１３０は、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｈ」であるときに出力論理レベルが「Ｌ」となる否定論理素子を構成しており、例えば駆動制御指令Ｄｒ１の論理レベルが「Ｈ」になると、開閉駆動回路部１５０Ａ内の開閉素子１３０の出力論理レベルが「Ｌ」となり、外部電源１０１から電源開閉素子１０２、電気負荷１０５ａ、電流検出抵抗１３３を介して電気負荷１０５ａが給電駆動されるようになっている。各電気負荷１０５ｎと電流検出抵抗１３３との接続点は断線検出抵抗１３４を介して車体接地されたグランド回路に接続されると共に、状態検出回路１７０を介して状態検出信号Ｓｔｎがマイクロプロセッサ１１０Ａに入力されるようになっている。

なお、電気負荷１０５ｎの抵抗Ｒ１０５と電流検出抵抗１３３の抵抗Ｒ１３３と断線検出抵抗１３４の抵抗Ｒ１３４との大小関係は、式（１）のとおりとなっている。
Ｒ１３４＞＞Ｒ１０５＞＞Ｒ１３３・・・及び（１）

より厳密に言えば、状態検出回路１７０の論理変化閾値電圧をＶｓ、外部電源１０１の最大電圧をＶｂｍａｘ、最小電圧をＶｂｍｉｎとしたときに、式（２）、（３）の関係が成立するように、抵抗Ｒ１３３及びＲ１３４が選択されるようになっている。
Ｖｂｍａｘ×Ｒ１３３／（Ｒ１３３＋Ｒ１０５）＜Ｖｓ・・・及び（２）
Ｖｂｍｉｎ×Ｒ１３４／（Ｒ１３４＋Ｒ１０５）＞Ｖｓ・・・及び（３）

ただし、断線検出抵抗１３４は、開閉素子１３０が開路しているときに、電気負荷１０５ｎに対する漏洩電流を検出するものであって、この漏洩電流によって電気負荷１０５ｎが誤動作しないように十分大きな抵抗値のものが使用されるようになっている。電気負荷１０５ｎやその駆動回路が正常であって、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｌ」であるときには、電気負荷１０５ｎに対する給電は行われず、状態検出回路１７０の入力端電圧は外部電源１０１の電源電圧Ｖｂに略等しい高電圧レベルにあって、状態検出回路１７０の出力である状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルは「Ｌ」となっている。電気負荷１０５ｎやその駆動回路が正常であって、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｈ」であるときには、電気負荷１０５ｎに対する給電が行われるが、正常な負荷電流と電流検出抵抗１３３の抵抗値Ｒ１３３の積は充分低いレベルにあって、状態検出回路１７０の入力電圧は論理反転閾値電圧Ｖｓよりも低い電圧レベルとなっている。従って、状態検出回路１７０の出力である状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルは「Ｈ」となっている。

一方、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｌ」であって、電気負荷１０５ｎに対する給電を停止している状態において、電気負荷１０５ｎまたはその配線が断線していたり、開閉素子１３０自体が短絡異常であったり、電気負荷１０５ｎの負端子配線がグランド回路に混触する地絡状態にあれば、状態検出回路１７０の入力電圧レベルは「Ｌ」となり、状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルが「Ｈ」となることによって異常が検出される。他方、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｈ」であって、電気負荷１０５ｎに対する給電を行っている状態において、電気負荷１０５ｎが内部短絡していたり、電気負荷１０５ｎの負端子配線が電源線に混触する天絡状態にあれば、電流検出抵抗１３３に過大電流が流れ、その結果として状態検出回路１７０の入力電圧レベルは「Ｈ」となり、状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルが「Ｌ」となることによって異常が検出される。また、電気負荷１０５ｎに対する給電指令が行われているにもかかわらず、開閉素子１３０自体が断線開路異常であるときにも状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルが「Ｌ」となることによって異常が検出される。

図１に示す構成の正常動作時の給電特性線図である図２において、駆動制御指令Ｄｒ１〜Ｄｒ５は、時間差Δｔを置いて順次「Ｈ」レベルとなり、起動過渡時間Ｔｕｐ＝４×Δｔをおいて全電気負荷１０５ａ〜１０５ｅが駆動されるようになっている。駆動期間Ｔｏｎが経過すると、駆動制御指令Ｄｒ１〜Ｄｒ５は、時間差Δｔを置いて順次「Ｌ」レベルとなり、停止過渡時間Ｔｄｎ＝４×Δｔをおいて全電気負荷１０５ａ〜１０５ｅが駆動停止されるようになっている。電気負荷１０５ｎに対するデューティ制御を行う時には、停止期間Ｔｏｆｆを置いて再び順次起動と順次停止が行われることになるが、駆動期間Ｔｏｎや停止期間Ｔｏｆｆに比べると、起動過渡時間Ｔｕｐや停止過渡時間Ｔｄｎは充分短い時間となっている。従って、デューティ制御の通電率γは式（４）で示される。
γ＝（Ｔｕｐ＋Ｔｏｎ）／（Ｔｕｐ＋Ｔｄｎ＋Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）
≒Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ） ・・・ （４）

次に、図１に示すこの発明の実施の形態１による複数負荷の給電駆動用電子制御装の作用及び動作について説明する。図１において、図示しない電源スイッチを閉路すると、電源開閉素子１０２が閉路して、電子制御装置１００Ａには、外部電源１０１から電源電圧Ｖｂ＝Ｖｂｍｉｎ〜Ｖｂｍａｘが印加され、定電圧電源回路１２０を介して安定化された制御電源電圧Ｖｃｃがマイクロプロセッサ１１０Ａに供給される。マイクロプロセッサ１１０Ａは、センサ群１０６の動作状態とプログラムメモリ１１２Ａに格納された入出力制御プログラムに基づいて電気負荷群１０４を制御すると共に、電気負荷１０５ｎに対する給電制御プログラムに基づいて駆動制御指令Ｄｒｎを発生する。

なお、電気負荷１０５ｎが排気ガスセンサの電熱ヒータである場合、エンジン始動時の低温状態においては全電圧給電駆動されるが、この全電圧給電駆動状態であっても例えば１秒間に１回の割合で順次停止と順次起動期間を介在させることによって、電熱ヒータの異常の有無を常時監視しておくことも可能である。また、エンジンの冷却水温が高く、エンジンが高負荷状態にあるときには、電熱ヒータに対する給電は停止されるが、この通電停止期間であっても例えば１秒間に１回の割合で短時間の順次起動と順次停止を介在させることによって、電熱ヒータの異常の有無を常時監視しておくことも可能である。また、前記以外の通常状態にあっては、電熱ヒータは約１００ｍｓの周期で通電率３０％程度のデューティ制御による低圧給電が行われるが、この低圧給電状態においては、各デューティサイクル毎に異常判定を行うか、例えば１秒に１回程度の異常判定を行うようにしても良い。

マイクロプロセッサ１１０Ａは、電気負荷１０５ｎの駆動回路に対する異常判定を行って、異常発生時には警報表示器１０３によって通報するようになっている。以下、図１に示す構成での異常判定動作、主にマイクロプロセッサ１１０Ａによる動作である図３に示すフローチャートを参照して説明する。

図３において、ステップ３００は異常判定動作開始ステップ、続くステップ３０１は電気負荷１０５ｎに対する通電時期であるかどうかを判定し、通電時期でないときまたは全電気負荷１０５ｎが通電駆動済であるときにはＮＯの判定を行ってステップ３１１へ移行し、通電時期であって全電気負荷１０５ｎの通電駆動が完了していなければＹＥＳの判定を行ってステップ３０２へ移行するようになっている。

なお、電気負荷１０５ｎが排気ガスセンサのための電熱ヒータである場合には、前述したように、低温始動時には全電圧給電駆動、高温高負荷状態では給電停止、通常運転状態では低電圧給電が行われるが、全電圧給電駆動時や給電停止時であっても異常判定を行うために定期的に順次起動及び順次停止が行われるようになっている。

ステップ３０２は、ステップ３０１が通電時期で全通電未完了であると判定したときに実行されて、先ずは駆動制御指令Ｄｒ１を論理レベル「Ｈ」にセットするステップであるが、後述のステップ３０６を経由して再度ステップ３０２が実行されたときには、駆動制御指令Ｄｒ２が論理レベル「Ｈ」にセットされる。このようにして、順次Ｄｒ１〜Ｄｒ５が論理レベル「Ｈ」にセットされるようになっていて、ステップ３０２は、順次起動指令手段となるものである。

ステップ３０３は、ステップ３０２に続いて実行され、ステップ３０２で駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｈ」にセットされた電気負荷１０５ｎに関する状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルが「Ｈ」となったかどうかを判定し、「Ｈ」になっていなければＮＯの判定を行ってステップ３０４へ移行し、「Ｈ」になっておればＹＥＳの判定を行ってステップ３０６へ移行する閉路異常判定手段となるステップであり、当該ステップ３０３では、駆動制御指令Ｄｒｎが論理レベル「Ｈ」になってから、開閉素子１３０や状態検出回路１７０が動作する微小な反応応答時間を待ってから判定を行うようになっている。

ステップ３０４は、ステップ３０３が閉路異常判定を行ったときに実行され、ステップ３０２でセットされた駆動制御指令Ｄｒｎをリセット（論理レベル「Ｌ」）すると共に、警報表示器１０３に対する異常報知指令出力を発生する異常処理手段となるステップである。

続くステップ３０５は、電気負荷１０５ｎに関する閉路異常が発生したことを異常発生履歴情報としてＲＡＭメモリ１１１に書込みするステップである。なお、ステップ３０４、３０５において、異常報知を行ったり、異常記憶を行う前に再度ステップ３０３による確認判定を行ってから、確認判定が異常判定であったときに異常報知と異常記憶を実行するようにしても良い。

ステップ３０６は、ステップ３０３が異常なしの判定であったとき、またはステップ３０５に続いて実行され、全ての電気負荷１０５ｎに対する駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルを「Ｈ」にセットしたかどうかを判定し、未完了であればＮＯの判定を行ってステップ３０２へ復帰し、すべての電気負荷１０５ｎの駆動が完了しておればＹＥＳの判定を行ってステップ３１１へ移行するステップとなっている。但し、ステップ３０４において、駆動制御指令Ｄｒｎがリセットされた電気負荷１０５ｎについては、既に当該駆動制御指令Ｄｒｎは「Ｈ」にセットされたものとみなすようになっている。

ステップ３０１の判定がＮＯであったとき、またはステップ３０６の判定がＹＥＳであったときに実行されるステップ３１１は、電気負荷１０５ｎに対する通電停止時期であるかどうかを判定し、通電停止時期でないときまたは全電気負荷１０５ｎが通電停止済であるときにはＮＯの判定を行ってステップ３２０へ移行し、通電停止時期であって全電気負荷１０５ｎの通電停止が完了していなければＹＥＳの判定を行ってステップ３１２へ移行するようになっている。

ステップ３１２は、ステップ３１１が通電停止時期で通電停止未完了であると判定したときに実行されて、先ずは駆動制御指令Ｄｒ１を論理レベル「Ｌ」にリセットするステップであるが、後述のステップ３１６を経由して再度ステップ３１２が実行されたときには、駆動制御指令Ｄｒ２が論理レベル「Ｌ」にリセットされる。このようにして、順次Ｄｒ１〜Ｄｒ５が論理レベル「Ｌ」にリセットされるようになっていて、ステップ３１２は、順次停止指令手段となっている。

ステップ３１２に続いて実行されるステップ３１３は、ステップ３１２で駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｌ」にリセットされた電気負荷１０５ｎに関する状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルが「Ｌ」となったかどうかを判定し、「Ｌ」になっていなければＮＯの判定を行ってステップ３１４へ移行し、「Ｌ」になっておればＹＥＳの判定を行ってステップ３１６へ移行する閉路異常判定手段となるステップであり、当該ステップ３１３では、駆動制御指令Ｄｒｎが論理レベル「Ｌ」になってから、開閉素子１３０や状態検出回路１７０が復帰動作する微小な反応応答時間を待ってから判定を行うようになっている。

ステップ３１４は、ステップ３１３が開路異常判定を行ったときに実行され、警報表示器１０３に対する異常報知指令出力を発生する異常処理手段となるステップである。

続くステップ３１５は、電気負荷１０５ｎに関する開路異常が発生したことを異常発生履歴情報としてＲＡＭメモリ１１１に書込みするステップである。なお、ステップ３１４、３１５において、異常報知を行ったり、異常記憶を行う前に再度ステップ３１３による確認判定を行ってから、確認判定が異常判定であったときに異常報知と異常記憶を実行するようにしても良い。

ステップ３１６は、ステップ３１３が異常なしの判定であったとき、またはステップ３１５に続いて実行され、全ての電気負荷１０５ｎに対する駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルを「Ｌ」にリセットしたかどうかを判定し、未完了であればＮＯの判定を行ってステップ３１２へ復帰し、すべての電気負荷１０５ｎの駆動停止が完了しておればＹＥＳの判定を行ってステップ３１７へ移行するステップとなっている。

ステップ３１７は、ステップ３０５、３１５でＲＡＭメモリ１１１に書込まれた異常発生情報を不揮発性のデータメモリ１１３Ａへ転送保存する時期であるかどうかを判定するステップであり、当該ステップ３１７は、例えば閉路されていた電源スイッチが開路され、電源開閉素子１０２が遅延開路するまでの所定の遅延期間においてＹＥＳの判定が行われるものである。

ステップ３１８は、ステップ３０５、３１５でＲＡＭメモリ１１１に書込まれた異常発生情報を不揮発性のデーメモリ１１３Ａへ転送保存する異常履歴保存手段となるステップであり、ステップ３１１、３１７の判定がＮＯであったとき、またはステップ３１８に続いて動作終了ステップ３２０へ移行する。

マイクロプロセッサ１１０Ａは、動作終了ステップ３２０において、他の制御プログラムを実行してから例えば約１０ｍｓの所定時間後に再度動作開始ステップ３００へ復帰するようになっているが、図示しない電源スイッチが開路されているときにはやがて電源開閉素子１０２が開路して動作停止するようになっている。

以上の制御フローを概括説明すると、例えばエンジンの寒冷始動時には、運転開始に伴って、ステップ３０１はＹＥＳの判定を行ってステップ３０２からステップ３０６の動作によって電気負荷１０５ｎを順次起動し、順次起動過程でステップ３０３によって順次閉路異常の有無を判定するようになっている。その後、ステップ３１１の判定がＮＯとなり、動作終了ステップ３２０を経由して再度ステップ３０１が実行されると、駆動制御指令Ｄｒｎは全て論理レベル「Ｈ」にセットされているので、ステップ３０１の判定はＮＯとなり、ステップ３１１から動作終了ステップ３２０へ移行することになる。

以下同様の動作を繰り返すことによって全電気負荷１０５ｎの通電駆動が維持されるが、例えば１秒に１回の割合でステップ３１１が開路時期であるとの判定を行うと、ステップ３１２〜ステップ３１６によって順次停止されながら一連の開路異常判定が行われ、再びステップ３０１へ復帰したときにはステップ３０２からステップ３０６による順次起動と閉路異常判定が行われることになる。

また、エンジンが高負荷及び高温状態にあるときには、全電気負荷１０５ｎは駆動停止状態にあって、ステップ３０１、ステップ３１１はいずれもＮＯの判定を行っており、マイクロプロセッサ１１０Ａは、ステップ３００、ステップ３０１、ステップ３１１、ステップ３２０を循環動作しているが、例えば１秒間に１回程度の割合でステップ３０１とステップ３１１がＹＥＳの判定を行って、全電気負荷１０５ｎの順次起動を行い、起動完了にともなって直ちに順次停止が行われて全電気負荷１０５ｎの閉路異常判定と開路異常判定とが行われる。

各電気負荷１０５ｎが例えば３０％程度のデューティ制御によって低電圧給電駆動されているときには、例えば１００ｍｓに１回の割合でステップ３０１とステップ３１１がＹＥＳの判定を行うと共に、ステップ３１１は、ステップ３０１がＹＥＳの判定を行ってから３０ｍｓ後にＹＥＳの判定を行うようになっており、全電気負荷１０５ｎの順次起動及び全負荷駆動及び順次停止及び全負荷停止を周期的に反復しながら全電気負荷１０５ｎの閉路異常判定と開路異常判定とが行われる。

以上の説明で明らかなとおり、この発明の実施の形態１による複数負荷の給電駆動用電子制御装置は、外部電源１０１から給電され、複数の電気負荷１０５ａ〜１０５ｅを駆動制御するための複数の開閉駆動回路部１５０ａ〜１５０ｅと、当該複数の開閉駆動回路部に対して個別に駆動制御指令Ｄｒｎを供給するマイクロプロセッサ１１０Ａとを備えた電子制御装置１００Ａであって、開閉駆動回路部１５０ａ〜１５０ｅは、駆動制御指令Ｄｒｎに応動する開閉素子１３０と、当該開閉素子１３０の出力端子電圧レベルに応動する状態検出回路１７０とを包含し、当該状態検出回路１７０の出力信号である状態検出信号Ｓｔｎに関連した信号がマイクロプロセッサ１１０Ａに入力されるよう構成されている。

ここで、マイクロプロセッサ１１０Ａは、制御プログラムを包含したプログラムメモリ１１２Ａと協働し、順次起動指令手段（ステップ３０２）と順次停止指令手段（ステップ３１２）と異常判定手段（ステップ３０３、３１３）の機能を果たすようになっている。

順次起動指令手段（ステップ３０２）は、複数の電気負荷１０５ａ〜１０５ｅに対する通電開始時期が到来したときに、所定の時間差をおいて開閉素子１３０を順次閉路駆動する手段であり、順次停止指令手段（ステップ３１２）は、複数の電気負荷１０５ａ〜１０５ｅに対する通電停止時期が到来したときに、所定の時間差をおいて開閉素子１３０を順次開路する手段でとなっている。

異常判定手段（ステップ３０３、３１３）は、複数の開閉素子１３０が順次閉路または開路する起動停止過程において、起動停止が実行された電気負荷１０５ａ〜１０５ｅの駆動回路に関する異常の有無を、開閉素子１３０の閉路異常の有無または開路異常の有無によって検出する閉路異常判定手段３０３と開路異常判定手段３１３とによって構成されている。

閉路異常判定手段（ステップ３０３）は、開閉素子１３０に駆動制御指令Ｄｒｎが供給されたときの当該開閉素子１３０の両端電圧が所定値以上であることによって当該開閉素子１３０の閉路異常と判定し、開路異常判定手段（ステップ３１３）は、開閉素子１３０に対する駆動制御指令Ｄｒｎが解除されたときの当該開閉素子１３０の両端電圧が所定値以下であることによって当該開閉素子１３０の開路異常と判定するものとなっている。

また、マイクロプロセッサ１１０Ａと協働するプログラムメモリ１１２Ａは、異常処理手段（ステップ３０４、３１４）となる制御プログラムを包含している。異常処理手段（ステップ３０４、３１４）は、特定電気負荷の短絡異常または天絡異常の発生に応動して閉路異常判定手段（ステップ３０３）が異常判定を行ったときに作用して、開閉素子１３０の駆動制御指令Ｄｒｎを停止すると共に、閉路異常判定手段（ステップ３０３）または開路異常判定手段（ステップ３１３）が異常判定を行ったときに少なくとも警報表示器１０３に対する異常報知指令出力を発生する手段となっている。

従って、給電制御を行うマイクロプロセッサ１１０Ａに異常処理機能を持たせたので、ハードウエア構成を簡略化して安価に異常処理を行うことができる特徴がある。また、短絡異常の発生時に速やかに駆動制御指令を停止して、開閉素子や給電回路の焼損を防止することができる特徴がある。

また、マイクロプロセッサ１１０Ａと協働するプログラムメモリ１１２Ａは、異常履歴保存手段（ステップ３１８）となる制御プログラムを包含している。異常履歴保存手段（ステップ３１８）は、異常判定手段（ステップ３０３、３１３）によって検出された電気負荷１０５ａ〜１０５ｅの異常状態が、開閉素子１３０の開路異常として検出された負荷配線の断線異常または負荷配線が負側電源線に混触する地絡異常または開閉素子自体の短絡異常のいずれか、若しくは開閉素子１３０の閉路異常として検出された負荷短絡異常または負荷配線が正側電源線に混触する天絡異常または開閉素子自体の断線異常のいずれかであったことを該当電気負荷別に識別記憶して、不揮発性のデータメモリ１１３Ａに転送保存する手段となっている。

従って、給電制御を行うマイクロプロセッサ１１０Ａを用いて異常発生履歴情報を生成し、これを格納保存することによって保守点検を容易化することができる特徴がある。

また、電気負荷１０５ｎは、自動車用エンジンの排気管の各部に設けられた複数の排気ガスセンサに対する電熱ヒータ１０５ａ〜１０５ｅであって、当該電熱ヒータ１０５ａ〜１０５ｅは、環境温度とエンジンの負荷状態とに応動して全電圧給電駆動されたり、オン／オフのデューティ制御による低電圧駆動が行われるものとなっていて、閉路異常判定手段（ステップ３０３）と開路異常判定手段（ステップ３１３）とは少なくとも運転開始時の全電圧給電駆動の開始及び終了時期と、低電圧駆動時のオン／オフ制御の各サイクルにおいて実行されるようになっている。従って、運転開始時のみならず、継続運転状態において定期的に異常判定が行われる特徴がある。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２による複数負荷の給電駆動用電子制御装置について図４に示す回路ブロック図を参照して説明する。図４は、図１における開閉駆動回路部１５０ａ〜１５０ｅに相当する開閉駆動回路部１５０ｎの詳細を示したものであって、図１と同一符号は同一または相当部分を示すと共に、正常動作時の給電特性線図である図２と異常判定動作のフローチャートである図３とはそのまま図４に対する説明図として適用されるものとなっている。

図４において、電子制御装置１００Ｂは、例えば自動車用エンジン制御装置であって、当該電子制御装置１００Ｂは、複数負荷の給電駆動用電子制御装置を構成するものであり、車載バッテリである外部電源１０１からキースイッチ等による電源スイッチに応動する電源開閉素子１０２を介して給電されるようになっている。図示しない警報表示器１０３は後述のマイクロプロセッサ１１０Ｂの出力端子に接続され、運転手が視認しやすいように電子制御装置１００Ｂの外部に設置されている。

なお、例えばエンジン制御装置である電子制御装置１００Ｂには、図示しない多数の電気負荷群１０４と後述の電気負荷１０５ａ〜１０５ｅ（代表して１０５ｎで表現）及び図示しない各種の入力センサ群１０６が接続され、これらの入力センサの動作状態に応動して電気負荷群１０４及び１０５ｎに対する給電または給電停止が行われるようになっている。例えば図示しない排気ガスセンサの電熱ヒータである電気負荷１０５ｎの正端子は一括して電源開閉素子１０２に接続され、負端子は後述の開閉駆動回路部１５０ａ〜１５０ｅ（代表して１５０ｎで表現）に接続されている。

電子制御装置１００Ｂの主要部を構成するマイクロプロセッサ１１０Ｂは、演算処理用のＲＡＭメモリ１１１、例えば不揮発フラッシュメモリであるプログラムメモリ１１２Ｂ、例えば不揮発ＥＥＰＲＯＭメモリであるデータメモリ１１３Ｂと多チャンネルＡＤ変換器１１４と協働し、図示しないセンサ群１０６の内でアナログセンサの検出信号は多チャンネルＡＤ変換器１１４を介してマイクロプロセッサ１１０Ｂに入力されるようになっている。

プログラムメモリ１１２Ｂには、図示しないセンサ群１０６及び電気負荷群１０４に関する入出力制御プログラムに加えて、電気負荷１０５ｎに対する駆動制御指令Ｄｒｎを発生するための給電制御手段となるプログラムと、図３で前述した順次起動指令手段及び順次停止指令手段及び異常判定手段及び異常処理手段及び異常履歴保存手段などの様々な制御プログラムが格納されている。不揮発データメモリ１１３Ｂには、電気負荷１０５ｎの異常発生履歴として断線異常の発生の有無、または短絡異常の発生の有無に関する情報が格納保存されるようになっている。

定電圧電源回路１２０は、外部電源１０１から電源開閉素子１０２を介して給電され、例えばＤＣ５Ｖの安定化された制御電源電圧Ｖｃｃを発生して、マイクロプロセッサ１１０Ｂに対する制御電源として供給するようになっている。開閉素子となるＮ−ＭＯＳ電界効果型トランジスタであるパワートランジスタ１３０は、電気負荷１０５ｎの下流側に接続されている。電流ミラー回路に接続された電流検出抵抗１３１は、ソース端子と共に車体接地されて車載バッテリである外部電源１０１の負側端子に接続されている。

過電圧抑制ダイオード１３２は、パワートランジスタ１３０のドレーン／ソース端子間、またはドレーン／ゲート端子間に接続された定電圧ダイオードであり、パワートランジスタ１３０が閉路していたときにパワートランジスタ１３０に流れていた負荷電流は、パワートランジスタ１３０が開路したときに過電圧抑制ダイオード１３２を通じて急速減衰し、このときの開路サージ電圧は、過電圧抑制ダイオード１３２の定電圧特性によって規制されるようになっている。

定電流制御回路１４０ａは、第一の駆動抵抗１４１ａと、Ｎ−ＭＯＳ電界効果型トランジスタである導通制御トランジスタ１４２によって構成されており、導通制御トランジスタ１４２のドレーン端子は、パワートランジスタ１３０のゲート端子とマイクロプロセッサ１１０Ｂの駆動制御指令Ｄｒｎの出力端子との間に直列接続された第一及び第二の駆動抵抗１４１ａ及び１４１ｂの接続点に接続され、ソース端子は車体接地され、ゲート端子は電流検出抵抗１３１に接続されている。

なお、定電流制御回路１４０ａは、電流検出抵抗１３１の検出電圧に応動する導通制御トランジスタ１４２と協働して、パワートランジスタ１３０に流れる負荷電流がパワートランジスタ１３０の定格電流に対応した所定の基準電流値Ｉｒよりも大きな値である制限閾値電流Ｉｃ以上の電流とならないようにパワートランジスタ１３０の導通状態を線形制御して、電気負荷１０５ｎの短絡異常が発生したときにパワートランジスタ１３０の両端電圧を所定の論理判定電圧以上の値に維持する負帰還制御回路となっている。

電流検出抵抗１３１は、パワートランジスタ１３０のドレーン電流に比例した微小電流が流れる電流ミラー回路に直列接続されていて、パワートランジスタ１３０に基準電流Ｉｒが流れているときに第一の両端電圧Ｖ１＝Ｒｒ×Ｉｒ／ｎを発生し、パワートランジスタ１３０に制限閾値電流Ｉｃが流れているときに第二の両端電圧Ｖ２＝Ｒｒ×Ｉｃ／ｎを発生するように構成されている。但し、Ｒｒは電流検出抵抗１３１の抵抗値、ｎは電流ミラー比となっていて、第一の両端電圧Ｖ１は導通制御トランジスタ１４２のゲートオフ電圧Ｖｏｆｆ（例えばＤＣ２Ｖ）以下の値に設定され、第二の両端電圧Ｖ２は導通制御トランジスタ１４２のゲートオン電圧Ｖｏｎ（例えばＤＣ４Ｖ）以上の値に設定されている。

過熱遮断回路１４０ｂは、Ｎ−ＭＯＳ電界効果型トランジスタである遮断制御トランジスタ１４３と、比較増幅器１４４と、温度検出素子１４５とを主体として構成されていて、遮断制御トランジスタ１４３のドレーン端子は、第一及び第二の駆動抵抗１４１ａ及び１４１ｂの接続点に接続され、ソース端子は車体接地され、ゲート端子は比較増幅器１４４の出力端子に接続されている。

温度検出素子１４５は、分圧抵抗１４６と直列接続されてマイクロプロセッサ１１０Ｂの駆動制御指令Ｄｒｎの出力端子と車体接地回路間に接続されている。比較増幅器１４４の反転入力端子には基準電圧１４７が印加され、非反転入力端子は温度検出素子１４５と分圧抵抗１４６の接続点に接続されると共に、正帰還抵抗１４８を介して比較増幅器１４４の出力端子に接続されている。

なお、温度検出素子１４５は、パワートランジスタ１３０の近傍温度を検出するものであって、温度上昇に伴って比較増幅器１４４の非反転入力の電位が上昇し、やがて反転入力端子に印加された基準電圧１４７の値を超えると比較増幅器１４４の出力論理がハイレベルとなって遮断制御トランジスタ１４３が閉路し、その結果、パワートランジスタ１３０が開路するようになっている。比較増幅器１４４の出力論理がハイレベルになると、正帰還抵抗１４８を介して非反転入力端子の電圧が上昇し、比較増幅器１４４の出力論理がハイレベルに維持されるようになっている。

状態検出回路１７０は、Ｎチャンネル型電界効果トランジスタである状態検出トランジスタ１７１と、駆動抵抗１７２と、分圧抵抗１７３と、電圧制限ダイオード１７５によって構成されている。駆動抵抗１７２と分圧抵抗１７３は、互いに直列接続されてパワートランジスタ１３０のドレーン／ソース端子間に接続されている。駆動抵抗１７２と分圧抵抗１７３との接続点は、状態検出トランジスタ１７１のゲート端子に接続され、分圧抵抗１７３には電圧制限ダイオード１７５が並列接続されている。状態検出トランジスタ１７１のソース端子は車体接地され、ドレーン端子はマイクロプロセッサ１１０Ｂの状態検出信号Ｓｔｎの入力端子に接続されると共に、プルアップ抵抗１７４を介して定電圧電源回路１２０の出力端子に接続されている。

次に、図４に示すこの発明の実施の形態２による複数負荷の給電駆動用電子制御装の作用及び動作について説明する。図４において、マイクロプロセッサ１１０Ｂが発生する駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｈ」になることは、パワートランジスタ１３０が閉路して電気負荷１０５ｎに給電する閉路指令出力となることであり、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｌ」になることはパワートランジスタ１３０が開路して電気負荷１０５ｎへの給電を遮断する開路指令出力となることである。

駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｈ」になると、パワートランジスタ１３０に十分なレベルのゲート電圧が印加されてパワートランジスタ１３０のドレーン／ソース端子間が閉路する。なお、パワートランジスタ１３０が閉路したときに電気負荷１０５ｎに流れる負荷電流ＩＬは、外部電源１０１の電源電圧をＶｂ、電気負荷１０５ｎの負荷抵抗をＲＬとしたとき、ＩＬ≒Ｖｂ／ＲＬとなり、この負荷電流ＩＬの値はパワートランジスタ１３０の定格電流に対応する基準電流Ｉｒ以下の値となるようになっている。従って、電流検出抵抗１３１の両端電圧は、第一の両端電圧Ｖ１＝Ｒｒ×Ｉｒ／ｎ以下の値となり、導通制御トランジスタ１４２は完全遮断、パワートランジスタ１３０は完全導通の状態が確保されるようになっている。

駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｌ」になると、パワートランジスタ１３０のゲート電圧がゼロとなってパワートランジスタ１３０のドレーン／ソース端子間が開路する。パワートランジスタ１３０が開路すると、電気負荷１０５ｎと駆動抵抗１７２を通して状態検出トランジスタ１７１が導通するようになっている。なお、駆動抵抗１７２の抵抗値Ｒｄは電気負荷１０５ｎの負荷抵抗ＲＬに比べてＲｄ＞＞ＲＬの関係に設計されていて、微小駆動電流によって電気負荷１０５ｎが動作しないようになっている。

電気負荷１０５ｎが内部短絡したり、負側端子が電源線と混触するような天絡事故が発生して、負荷抵抗ＲＬが略ゼロに近い短絡抵抗Ｒ０に減少している状態で制御出力信号Ｄｒの論理レベルが「Ｈ」になると、定電流制御回路１４０ａは、パワートランジスタ１３０のドレーン電流が制限閾値電流Ｉｃとなるように線形帰還制御することになる。この場合、開閉端子電圧となるパワートランジスタ１３０のドレーン／ソース間の制御電圧Ｖｔの値は、Ｖｔ＝Ｖｂ−Ｒ０×Ｉｃとなり、短絡抵抗Ｒ０の値が十分小さいときには制御電圧Ｖｔの値が所定の論理判定電圧以上となって状態検出トランジスタ１７１が閉路する。

その結果、状態検出トランジスタ１７１は、本来は開路していなければならないのに閉路状態となり、状態検出信号Ｓｔｎは論理レベル「Ｌ」を持続し、短絡異常判定が行われることになる。なお、パワートランジスタ１３０内部の断線異常があった場合にも、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｈ」であるにも関わらず、状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルが「Ｈ」にならないので、見かけ上では電気負荷１０５ｎの短絡異常として判定されることになる。

次に、電気負荷１０５ｎが内部断線したり、給電配線の断線或いは図示しないコネクタの接触不良等の断路事故が発生して、負荷抵抗ＲＬの無限大状態になると、状態検出トランジスタ１７１は常に開路状態となり、状態検出信号Ｓｔｎはプルアップ抵抗１７４によって常時論理レベル「Ｈ」を維持することになる。

その結果、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｌ」であるときには、状態検出トランジスタ１７１は、本来は閉路していなければならないのに開路状態となり、状態検出信号Ｓｔｎは論理レベル「Ｈ」を持続し、断線異常判定が行われることになる。なお、パワートランジスタ１３０内部に短絡異常があった場合にも、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｌ」であるにも関わらず、状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルが「Ｌ」にならないので、見かけ上では電気負荷１０５ｎの断線異常として判定されることになる。

また、電気負荷１０５ｎの負側配線回路が車体接地される地絡事故が発生したときにも、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｌ」であるにも関わらず、状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルが「Ｌ」にならないので、見かけ上では電気負荷１０５ｎの断線異常として判定されることになる。

以上の説明で明らかなとおり、この発明の実施の形態２による複数負荷の給電駆動用電子制御装置は、外部電源１０１から給電され、複数の電気負荷１０５ｎを駆動制御するための複数の開閉駆動回路部１５０ｎと、当該複数の開閉駆動回路部に対して個別に駆動制御指令Ｄｒｎを供給するマイクロプロセッサ１１０Ｂとを備えた電子制御装置１００Ｂであって、開閉駆動回路部１５０ｎは、駆動制御指令Ｄｒｎに応動する開閉素子１３０と、当該開閉素子１３０の出力端子電圧レベルに応動する状態検出回路１７０とを包含し、当該状態検出回路１７０の出力信号である状態検出信号Ｓｔｎに関連した信号がマイクロプロセッサ１１０Ｂに入力されるよう構成されている。

マイクロプロセッサ１１０Ｂは、図３に示すフローチャートにおける順次起動指令手段（ステップ３０２）と順次停止指令手段（ステップ３１２）と異常判定手段（ステップ３０３）及び（ステップ３１３）となる制御プログラムを包含したプログラムメモリ１１２Ｂと協働するようになっている。

順次起動指令手段（ステップ３０２）は、複数の電気負荷１０５ｎに対する通電開始時期が到来したときに、所定の時間差をおいて開閉素子１３０を順次閉路駆動する手段であり、順次停止指令手段（ステップ３１２）は、複数の電気負荷１０５ｎに対する通電停止時期が到来したときに、所定の時間差をおいて開閉素子１３０を順次開路する手段でとなっている。異常判定手段は、複数の開閉素子１３０が順次閉路または開路する起動停止過程において、起動停止が実行された電気負荷１０５ｎの駆動回路に関する異常の有無を、開閉素子１３０の閉路異常の有無または開路異常の有無によって検出する閉路異常判定手段（ステップ３０３）と開路異常判定手段（ステップ３１３）とによって構成されている。

閉路異常判定手段（ステップ３０３）は、開閉素子１３０に駆動制御指令Ｄｒｎが供給されたときの当該開閉素子１３０の両端電圧が所定値以上であることによって当該開閉素子１３０の閉路異常と判定し、開路異常判定手段（ステップ３１３）は、開閉素子１３０に対する駆動制御指令Ｄｒｎが解除されたときの当該開閉素子１３０の両端電圧が所定値以下であることによって当該開閉素子１３０の開路異常と判定するものとなっている。

また、開閉駆動回路部１５０ｎにおける開閉素子は、定電流制御回路１４０ａと過熱遮断回路１４０ｂと備えたパワートランジスタ１３０によって構成されている。定電流制御回路１４０ａは、電流検出抵抗１３１の検出電圧に応動する導通制御トランジスタ１４２を備え、パワートランジスタ１３０に流れる電流がパワートランジスタ１３０の定格電流に対応した所定の基準電流値Ｉｒよりも大きな値である制限閾値電流Ｉｃ以上の電流とならないようにパワートランジスタ１３０の導通状態を線形制御して、電気負荷１０５ｎの短絡異常が発生したときにパワートランジスタ１３０の両端電圧を所定の論理判定電圧以上の値に維持する負帰還制御回路となっている。

過熱遮断回路１４０ｂは、パワートランジスタ１３０の近傍温度を検出する温度検出素子１４５と遮断制御トランジスタ１４３とを備え、パワートランジスタ１３０の近傍温度が所定温度を超過したときに、パワートランジスタ１３０を遮断する比較制御回路となっている。

状態検出回路１７０は、パワートランジスタ１３０の両端電圧レベルに応じて開閉動作する状態検出トランジスタ１７１と、パワートランジスタ１３０に並列接続された断線検出抵抗１７２とを備え、状態検出トランジスタ１７１の出力が状態検出信号Ｓｔｎとなるものである。従って、短絡異常が発生したときにパワートランジスタ１３０が断続動作せず、パワートランジスタ１３０の両端電圧が所定の論理判定電圧以上で安定しているので、状態検出回路１７０が安定動作して速やかに異常の有無を判定することができる特徴がある。

また、電気負荷の短絡異常が発生したときに、パワートランジスタ１３０が制限閾値電流以下となるように線形制御されているので、パワートランジスタ１３０をＯＮ／ＯＦＦ制御する方式に比べてパワートランジスタ１３０に与える過電流ストレスが軽減されると共に、パワートランジスタ１３０で発生する電力損失が大きくなるので速やかに過熱遮断回路が動作して、パワートランジスタ１３０の焼損を防止することができる特徴がある。

また、パワートランジスタ１３０と導通制御トランジスタ１４２は、Ｎチャンネル型電界効果トランジスタが使用されている。パワートランジスタ１３０は、マイクロプロセッサ１１０Ｂの駆動制御指令Ｄｒｎが論理レベル「Ｈ」であるときにゲートオン電圧以上のゲート／ソース間電圧が印加されてドレーン／ソース間が閉路するように構成されていると共に、定電流制御回路１４０ａと過熱遮断回路１４０ｂとは、駆動制御指令Ｄｒｎを電源として動作するものである。

電流検出抵抗１３１は、パワートランジスタ１３０のドレーン電流に比例した微小電流が流れる電流ミラー回路に直列接続されていて、当該電流検出抵抗１３１は、パワートランジスタ１３０に基準電流Ｉｒが流れているときに第一の両端電圧を発生し、パワートランジスタ１３０に制限閾値電流Ｉｃが流れているときに第二の両端電圧を発生するように構成されている。第一の両端電圧は、導通制御トランジスタ１４２のゲートオフ電圧以下の値に設定され、第二の両端電圧は、導通制御トランジスタ１４２のゲートオン電圧以上の値に設定されている。

導通制御トランジスタ１４２のゲート端子には電流検出抵抗１３１の両端電圧が印加され、ドレーン端子はパワートランジスタ１３０のゲート端子とマイクロプロセッサ１１０Ｂの駆動制御指令出力端子間に直列接続された第一及び第二の駆動抵抗１４１ａ及び１４１ｂの接続点に接続され、ソース端子はパワートランジスタ１３０のソース端子と共に外部電源１０１の負側端子に接続されている。従って、電流検出抵抗による電力損失を大幅に低減して発熱を抑制することができると共に、簡易な制御回路によってパワートランジスタ１３０の通電電流を線形制御することができる特徴がある。また、定電流制御回路１４０ａや過熱遮断回路１４０ｂは閉路指令信号電圧によって作動するので、特別な電源を必要とせず、モジュール化したときの端子数を削減することができる特徴がある。

また、状態検出トランジスタ１７１は、パワートランジスタ１３０の両端電圧に応動して論理反転出力を発生すると共に、断線検出抵抗は、状態検出トランジスタ１７１の駆動抵抗１７２によって構成され、状態検出トランジスタ１７１の出力である状態検出信号Ｓｔｎに関連した信号はマイクロプロセッサ１１０Ｂに対して入力されると共に、プルアップ抵抗１７４を介してマイクロプロセッサ１１０Ｂに制御電源電圧を印加する定電圧電源回路１２０の出力端子に接続されている。従って、状態検出回路１７０は、パワートランジスタ１３０の開路両端電圧と制御電源電圧によって動作するので、特別な制御電源を必要とせず、モジュール化したときの端子数を削減することができる特徴がある。

また、電気負荷は、自動車用エンジンの排気管の各部に設けられた複数の排気ガスセンサに対する電熱ヒータ１０５ｎであって、当該電熱ヒータ１０５ｎは、環境温度とエンジンの負荷状態とに応動して全電圧給電駆動されたり、オン／オフのデューティ制御による低電圧駆動が行われるものとなっていて、閉路異常判定手段（ステップ３０３）と開路異常判定手段（ステップ３１３）とは少なくとも運転開始時の全電圧給電駆動の開始及び終了時期と、低電圧駆動時のオン／オフ制御の各サイクルにおいて実行されるようになっている。従って、運転開始時のみならず、継続運転状態において定期的に異常判定が行われる特徴がある。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３による複数負荷の給電駆動用電子制御装置について図５に示す回路ブロック図を参照して説明する。図５において、図１と同一符号は同一または相当部分を示し、図１との相違点を中心にして説明する。電子制御装置１００Ｃは、例えば自動車用エンジン制御装置であって、当該電子制御装置１００Ｃは、複数負荷の給電駆動用電子制御装置を構成するものであり、車載バッテリである外部電源１０１からキースイッチ等による電源スイッチに応動する電源開閉素子１０２を介して給電されるようになっている。

警報表示器１０３は、後述するマイクロプロセッサ１１０Ｃの出力端子に接続され、運転手が視認しやすいように電子制御装置１００Ｃの外部に設置されている。なお、例えばエンジン制御装置である電子制御装置１００Ｃには、多数の電気負荷群１０４と後述の電気負荷１０５ａ〜１０５ｅと各種の入力センサ群１０６が接続され、これらの入力センサの動作状態に応動して電気負荷１０４及び１０５ａ〜１０５ｅに対する給電または給電停止が行われるようになっている。例えば図示しない排気ガスセンサの電熱ヒータである電気負荷１０５ａ〜１０５ｅ（以下、代表して１０５ｎと記載することがある）の正端子は一括して電源開閉素子１０２に接続され、負端子は後述の開閉駆動回路部２５０ａ〜２５０ｅ（以下、代表して２５０ｎと記載することがある）に接続されている。

電子制御装置１００Ｃの主要部を構成するマイクロプロセッサ１１０Ｃは、演算処理用のＲＡＭメモリ１１１、例えば不揮発フラッシュメモリであるプログラムメモリ１１２Ｃ、例えば不揮発ＥＥＰＲＯＭメモリであるデータメモリ１１３Ｃと多チャンネルＡＤ変換器１１４と協働し、センサ群１０６の内でアナログセンサの検出信号は多チャンネルＡＤ変換器１１４を介してマイクロプロセッサ１１０Ｃに入力されるようになっている。

プログラムメモリ１１２Ｃには、センサ群１０６及び電気負荷群１０４に関する入出力制御プログラムに加えて、電気負荷１０５ａ〜１０５ｅに対する駆動制御指令Ｄｒ１〜Ｄｒ５（以下、代表してＤｒｎと記載することがある）を発生するための給電制御手段となるプログラムと、図７で後述する順次起動指令手段及び順次停止指令手段及び異常判定手段及び異常処理手段及び異常履歴保存手段などの様々な制御プログラムが格納されている。不揮発データメモリ１１３Ｃには、電気負荷１０５ｎの異常発生履歴として断線異常の発生の有無、または短絡異常の発生の有無に関する情報が格納保存されるようになっている。

定電圧電源回路１２０は、外部電源１０１から電源開閉素子１０２を介して給電され、例えばＤＣ５Ｖの安定化された制御電源電圧Ｖｃｃを発生して、マイクロプロセッサ１１０Ｃに対する制御電源として供給するようになっている。例えば燃料噴射用電磁弁や点火コイル、或いは変速機の変速段選択用電磁弁である電気負荷群１０４は、パワートランジスタを主体とした出力インタフェース回路１２４を介してマイクロプロセッサ１１０Ｃの出力ポートに接続されている。エンジンのクランク角センサ、排気ガスセンサ、アクセルポジションセンサ、スロットルポジションセンサ、エアフローセンサ等のセンサ群１０６は、フィルタ回路を主体として入力インタフェース回路１２６を介してマイクロプロセッサ１１０Ｃの入力ポートに接続されている。

開閉駆動回路部２５０ｎにおいて、開閉素子１３０は、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｈ」であるときに出力論理レベルが「Ｌ」となる否定論理素子を構成しており、例えば駆動制御指令Ｄｒ１の論理レベルが「Ｈ」になると、開閉駆動回路部２５０ａ内の開閉素子１３０の出力論理レベルが「Ｌ」となり、外部電源１０１から電源開閉素子１０２、電気負荷１０５ａ、電流検出抵抗１３３を介して電気負荷１０５ａが給電駆動されるようになっている。各電気負荷１０５ｎと電流検出抵抗１３３との接続点は、断線検出抵抗１３４を介してグランド回路に接続されると共に、状態検出回路１７０を介して状態検出信号Ｓｔｎがマイクロプロセッサ１１０Ｃに入力されるようになっている。

なお、電気負荷１０５ｎの抵抗Ｒ１０５と電流検出抵抗１３３の抵抗Ｒ１３３と断線検出抵抗１３４の抵抗Ｒ１３４との大小関係は、前述の式（１）、（２）、（３）のとおりとなっている。また、開閉駆動開路部２５０ｎの開閉素子１３０として、図４で説明したパワートランジスタが使用されるときには電流検出抵抗１３３に代わって電流検出抵抗１３１が使用され、断線検出抵抗１３４に代わって駆動抵抗１７２が使用されるものとなっている。

電気負荷１０５ｎやその駆動回路が正常であって、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｌ」であるときには、電気負荷１０５ｎに対する給電は行われず、状態検出回路１７０の入力端電圧は外部電源１０１の電源電圧Ｖｂに略等しい高電圧レベルにあって、状態検出回路１７０の出力である状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルは「Ｌ」となっている。電気負荷１０５ｎやその駆動回路が正常であって、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｈ」であるときには、電気負荷１０５ｎに対する給電が行われるが、正常な負荷電流と電流検出抵抗１３３の抵抗値Ｒ１３３の積は充分低いレベルにあって、状態検出回路１７０の入力電圧は論理反転閾値よりも低い電圧レベルとなっている。従って、状態検出回路１７０の出力である状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルは「Ｈ」となっている。

整合判定回路１３５は、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルと状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルが一致している正常状態において出力信号である整合判定信号Ｅｘｎの論理レベルが「Ｌ」となり、入力信号が不一致である異常状態において整合判定信号Ｅｘｎの論理レベルが「Ｈ」となる出力を発生するものとなっている。従って、整合判定回路１３５の入出力関係を論理式で表現すると、式（５）で示すとおりである。
Ｅｘｎ＝Ｄｒｎ×Ｓｔｎ＋Ｄｒｎ×Ｓｔｎ・・・（５）
但し、下線を付けた記号ＤｒｎとＳｔｎは記号ＤｒｎとＳｔｎの否定論理を示している。

一方、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｌ」であって、電気負荷１０５ｎに対する給電を停止している状態において、電気負荷１０５ｎまたはその配線が断線していたり、開閉素子１３０自体が短絡異常であったり、電気負荷１０５ｎの負端子配線がグランド回路に混触する地絡状態にあれば、状態検出回路１７０の入力電圧レベルは「Ｌ」となり、状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルが「Ｈ」となることによって異常が検出される。

他方、駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｈ」であって、電気負荷１０５ｎに対する給電を行っている状態において、電気負荷１０５ｎが内部短絡したり、電気負荷１０５ｎの負端子配線が電源線に混触する天絡状態にあれば、電流検出抵抗１３３に過大電流が流れ、その結果として、状態検出回路１７０の入力電圧レベルは「Ｈ」となり、状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルが「Ｌ」となることによって異常が検出される。また、電気負荷１０５ｎに対する給電指令が行われているにもかかわらず、開閉素子１３０自体が断線開路異常であるときにも状態検出信号Ｓｔｎの論理レベルが「Ｌ」となることによって異常が検出される。

弁別ゲート回路１３６は、整合判定信号Ｅｘｎと後述の弁別論理回路１６０ａによって生成される弁別信号Ｇｔｎを入力信号とし、個別監視信号Ｍｎｎを発生する論理積素子によって構成されたゲート回路であり、各電気負荷１０５ｎに対応した個別監視信号Ｍｎｎは論理和回路１６０ｂを介して出力され、論理和監視信号Ｍｎとしてマイクロプロセッサ１１０Ｃに入力される。

駆動制御指令Ｄｒｎと弁別信号Ｇｔｎとの関係は、図６の給電特性線図で示すとおりであり、弁別信号Ｇｔｎは、駆動制御指令Ｄｒｎが立ち上がった直後と、立ち下がった直後において論理レベル「Ｈ」となるものであり、この弁別信号Ｇｔｎを生成する弁別論理回路１６０ａの入出力関係を論理式で表現すると、式（６）〜（１０）に示すとおりである。

Ｇｔ１＝Ｄｒ１×Ｄｒ２×Ｄｒ３×Ｄｒ４×Ｄｒ５
＋Ｄｒ１×Ｄｒ２×Ｄｒ３×Ｄｒ４×Ｄｒ５ （６）
Ｇｔ２＝Ｄｒ１×Ｄｒ２×Ｄｒ３×Ｄｒ４×Ｄｒ５
＋Ｄｒ１×Ｄｒ２×Ｄｒ３×Ｄｒ４×Ｄｒ５ （７）
Ｇｔ３＝Ｄｒ１×Ｄｒ２×Ｄｒ３×Ｄｒ４×Ｄｒ５
＋Ｄｒ１×Ｄｒ２×Ｄｒ３×Ｄｒ４×Ｄｒ５ （８）
Ｇｔ４＝Ｄｒ１×Ｄｒ２×Ｄｒ３×Ｄｒ４×Ｄｒ５
＋Ｄｒ１×Ｄｒ２×Ｄｒ３×Ｄｒ４×Ｄｒ５ （９）
Ｇｔ５＝Ｄｒ１×Ｄｒ２×Ｄｒ３×Ｄｒ４×Ｄｒ５
＋Ｄｒ１×Ｄｒ２×Ｄｒ３×Ｄｒ４×Ｄｒ５ （１０）
ただし、弁別信号Ｇｔ５が論理レベル「Ｈ」となる期間は時間差Δｔ以下となるように制限されている。

図５に示す構成の正常動作時の給電特性線図である図６において、駆動制御指令Ｄｒ１〜Ｄｒ５は時間差Δｔを置いて順次「Ｈ」レベルとなり、起動過渡時間Ｔｕｐ＝４×Δｔをおいて全電気負荷１０５ａ〜１０５ｅが駆動されるようになっている。駆動期間Ｔｏｎが経過すると、駆動制御指令Ｄｒ１〜Ｄｒ５は時間差Δｔを置いて順次「Ｌ」レベルとなり、停止過渡時間Ｔｄｎ＝４×Δｔをおいて全電気負荷１０５ａ〜１０５ｅが駆動停止されるようになっている。電気負荷１０５ｎに対するデューティ制御を行う時には、停止期間Ｔｏｆｆを置いて再び順次起動と順次停止が行われることになるが、駆動期間Ｔｏｎや停止期間Ｔｏｆｆに比べると、起動過渡時間Ｔｕｐや停止過渡時間Ｔｄｎは充分短い時間となっている。従って、デューティ制御の通電率γは前述の式（４）で示される。

次に、図５に示すこの発明の実施の形態３による複数負荷の給電駆動用電子制御装置の作用及び動作について説明する。図５において、図示しない電源スイッチを閉路すると電源開閉素子１０２が閉路して、電子制御装置１００Ｃには外部電源１０１から電源電圧Ｖｂ＝Ｖｂｍｉｎ〜Ｖｂｍａｘが印加され、定電圧電源回路１２０を介して安定化された制御電源電圧Ｖｃｃがマイクロプロセッサ１１０Ｃに供給される。マイクロプロセッサ１１０Ｃはセンサ群１０６の動作状態とプログラムメモリ１１２Ｃに格納された入出力制御プログラムに基づいて電気負荷群１０４を制御すると共に、電気負荷１０５ｎに対する給電制御プログラムに基づいて駆動制御指令Ｄｒｎを発生する。

なお、電気負荷１０５ｎが排気ガスセンサの電熱ヒータである場合、エンジン始動時の低温状態においては全電圧給電駆動されるが、この全電圧給電駆動状態であっても例えば１秒間に１回の割合で順次停止と順次起動期間を介在させることによって、電熱ヒータの異常の有無を常時監視しておくことも可能である。また、エンジンの冷却水温が高く、エンジンが高負荷状態にあるときには、電熱ヒータに対する給電は停止されるが、この通電停止期間であっても例えば１秒間に１回の割合で順次起動と順次停止を介在させることによって、電熱ヒータの異常の有無を常時監視しておくことも可能である。また、前記以外の通常状態にあっては、電熱ヒータは約１００ｍｓの周期で通電率３０％程度のデューティ制御による低圧給電が行われるが、この低圧給電状態においては、各デューティサイクル毎に異常判定を行うか、例えば１秒に１回程度の異常判定を行うようにしても良い。

マイクロプロセッサ１１０Ｃは、電気負荷１０５ｎの駆動回路に対する異常判定を行って、異常発生時には警報表示器１０３によって通報するようになっている。以下、マイクロプロセッサ１１０Ｃの異常判定動作のフローチャートである図７について説明する。図７において、ステップ番号の７００番台を３００番台に置きなおすと図３のフローチャートと同一構成となっており、図３と図７はステップ７０３とステップ７１３の内容だけが異なっている。

ステップ７０３は、ステップ７０２で駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｈ」にセットされた電気負荷１０５ｎに関する個別監視信号Ｍｎｎの論理レベルが「Ｈ」となったかどうかを判定し、「Ｈ」になっていなければＮＯの判定を行ってステップ７０６へ移行し、「Ｈ」になっておればＹＥＳの判定を行ってステップ７０４へ移行する閉路異常判定手段となるステップであり、当該ステップ７０３では、駆動制御指令Ｄｒｎが論理レベル「Ｈ」になってから、開閉素子１３０や状態検出回路１７０が動作する微小な反応応答時間を待ってから判定を行うようになっている。

なお、個別監視信号Ｍｎｎは、直接的にはマイクロプロセッサ１１０Ｃには入力されていないが、弁別信号Ｇｔ１と弁別ゲート回路１３６によって対象となる個別監視信号Ｍｎｎのみが論理和回路１６０ｂを介して異常判定信号をマイクロプロセッサ１１０Ｃに入力することができるように構成されている。

ステップ７１３は、ステップ７１２で駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルが「Ｌ」にリセットされた電気負荷１０５ｎに関する個別監視信号Ｍｎｎの論理レベルが「Ｈ」となったかどうかを判定し、「Ｈ」になっていなければＮＯの判定を行ってステップ７１６へ移行し、「Ｈ」になっておればＹＥＳの判定を行ってステップ７１４へ移行する開路異常判定手段となるステップであり、当該ステップ７１３では駆動制御指令Ｄｒｎが論理レベル「Ｌ」になってから、開閉素子１３０や状態検出回路１７０が復帰動作する微小な反応応答時間を待ってから判定を行うようになっている。この場合も、弁別信号Ｇｔ１と弁別ゲート回路１３６によって対象となる個別監視信号Ｍｎｎのみが論理和回路１６０ｂを介して異常判定信号をマイクロプロセッサ１１０Ｃに入力することができるように構成されている。

なお、弁別論理回路１６０ａと弁別ゲート回路１３６を廃止して、整合判定信号Ｅｘｎをそれぞれマイクロプロセッサ１１０Ｃに直接入力すれば、マイクロプロセッサ１１０Ｃの入力端子数は増加するが、マイクロプロセッサ１１０Ｃの外部接続回路を簡略化することができる。この場合であっても、図１のものと比べるとマイクロプロセッサ１１０Ｃは個別監視信号Ｍｎｎの論理レベルによって駆動回路の異常の有無を容易に判定することができる特徴がある。

以上の説明で明らかなとおり、この発明の実施の形態３による複数負荷の給電駆動用電子制御装置は、外部電源１０１から給電され、複数の電気負荷１０５ａ〜１０５ｅを駆動制御するための複数の開閉駆動回路部２５０ａ〜２５０ｅと、当該複数の開閉駆動回路部に対して個別に駆動制御指令Ｄｒｎを供給するマイクロプロセッサ１１０Ｃとを備えた電子制御装置１００Ｃであって、開閉駆動回路部２５０ａ〜２５０ｅは駆動制御指令Ｄｒｎに応動する開閉素子１３０と、当該開閉素子１３０の出力端子電圧レベルに応動する状態検出回路１７０とを包含し、当該状態検出回路１７０の出力信号である状態検出信号Ｓｔｎに関連した信号がマイクロプロセッサ１１０Ｃに入力されるよう構成されている。マイクロプロセッサ１１０Ｃは、順次起動指令手段（ステップ７０２）と順次停止指令手段ステップ（ステップ７１２）と異常判定手段（ステップ７０３及び７１３）となる制御プログラムを包含したプログラムメモリ１１２Ｃと協働するようになっている。

順次起動指令手段（ステップ７０２）は、複数の電気負荷１０５ａ〜１０５ｅに対する通電開始時期が到来したときに、所定の時間差をおいて開閉素子１３０を順次閉路駆動する手段であり、順次停止指令手段（ステップ７１２）は、複数の電気負荷１０５ａ〜１０５ｅに対する通電停止時期が到来したときに、所定の時間差をおいて開閉素子１３０を順次開路する手段でとなっている。異常判定手段は、複数の開閉素子１３０が順次閉路または開路する起動停止過程において、起動停止が実行された電気負荷１０５ａ〜１０５ｅの駆動回路に関する異常の有無を、開閉素子１３０の閉路異常の有無または開路異常の有無によって検出する閉路異常判定手段（ステップ７０３）と開路異常判定手段（ステップ７１３）とによって構成されている。

閉路異常判定手段（ステップ７０３）は、開閉素子１３０に駆動制御指令Ｄｒｎが供給されたときの当該開閉素子１３０の両端電圧が所定値以上であることによって当該開閉素子１３０の閉路異常と判定し、開路異常判定手段（ステップ７１３）は、開閉素子１３０に対する駆動制御指令Ｄｒｎが解除されたときの当該開閉素子１３０の両端電圧が所定値以下であることによって当該開閉素子１３０の開路異常と判定するものとなっている。

また、開閉駆動回路部２５０ａ〜２５０ｅは、さらに整合判定回路１３５を備えている。当該整合判定回路１３５は、状態検出回路１７０の出力信号の論理レベルと駆動制御指令Ｄｒｎの論理レベルとが適正な論理組合せ状態であるか否かを示す整合判定信号Ｅｘｎを発生する論理回路であって、整合判定信号Ｅｘｎに関連した信号はマイクロプロセッサ１１０Ｃに入力されるようになっている。従って、整合判定を外部回路によって行っているので、マイクロプロセッサ１１０Ｃの制御負担を軽減することができる特徴がある。

また、開閉駆動回路部２５０ａ〜２５０ｅは、さらに弁別論理回路１６０ａと弁別ゲート回路１３６を備えている。弁別論理回路１６０ａは、複数の開閉素子１３０が順次閉路または開路する起動停止過程において整合判定信号Ｅｘｎを順次選択して有効にする弁別信号Ｇｔｎを発生する論理回路である。弁別ゲート回路１３６は、弁別信号Ｇｔｎに応動して整合判定信号Ｅｘｎを論理和回路１６０ｂに入力するゲート回路であり、論理和回路１６０ｂの出力信号は論理和監視信号Ｍｎとしてマイクロプロセッサ１１０Ｃに入力されるものとなっている。従って、マイクロプロセッサ１１０Ｃに対する監視入力点数が削減できる特徴がある。

また、マイクロプロセッサ１１０Ｃと協働するプログラムメモリ１１２Ｃは、異常処理手段（ステップ７０４及び７１４）となる制御プログラムを包含している。異常処理手段（ステップ７０４及び７１４）は、特定電気負荷の短絡異常または天絡異常の発生に応動して閉路異常判定手段（ステップ７０３）が異常判定を行ったときに作用して、開閉素子１３０の駆動制御指令Ｄｒｎを停止すると共に、閉路異常判定手段（ステップ７０３）または開路異常判定手段（ステップ７１３）が異常判定を行ったときに少なくとも警報表示器１０３に対する異常報知指令出力を発生する手段となっている。従って、給電制御を行うマイクロプロセッサ１１０Ｃに異常処理機能を持たせたので、ハードウエア構成を簡略化して安価に異常処理を行うことができる特徴がある。また、短絡異常の発生時に速やかに駆動制御指令を停止して、開閉素子や給電回路の焼損を防止することができる特徴がある。

また、マイクロプロセッサ１１０Ｃと協働するプログラムメモリ１１２Ｃは、異常履歴保存手段（ステップ７１８）となる制御プログラムを包含している。異常履歴保存手段（ステップ７１８）は、異常判定手段（ステップ７０３及び７１３）によって検出された電気負荷１０５ａ〜１０５ｅの異常状態が、開閉素子１３０の開路異常として検出された負荷配線の断線異常または負荷配線が負側電源線に混触する地絡異常または開閉素子自体の短絡異常のいずれか、若しくは開閉素子１３０の閉路異常として検出された負荷短絡異常または負荷配線が正側電源線に混触する天絡異常または開閉素子自体の断線異常のいずれかであったことを該当電気負荷別に識別記憶して、不揮発性のデータメモリ１１３Ｃに転送保存する手段となっている。従って、給電制御を行うマイクロプロセッサ１１０Ｃを用いて異常発生履歴情報を生成し、これを格納保存することによって保守点検を容易化することができる特徴がある。

また、電気負荷は、自動車用エンジンの排気管の各部に設けられた複数の排気ガスセンサに対する電熱ヒータ１０５ａ〜１０５ｅであって、当該電熱ヒータ１０５ａ〜１０５ｅは環境温度とエンジンの負荷状態とに応動して全電圧給電駆動されたり、オン／オフのデューティ制御による低電圧駆動が行われるものとなっていて、閉路異常判定手段（ステップ７０３）と開路異常判定手段（ステップ７１３）とは少なくとも運転開始時の全電圧給電駆動の開始及び終了時期と、低電圧駆動時のオン／オフ制御の各サイクルにおいて実行されるようになっている。従って、運転開始時のみならず、継続運転状態において定期的に異常判定が行われる特徴がある。

この発明の実施の形態１による複数負荷の給電駆動用電子制御装置を示す回路ブロック図である。 図１の構成における正常動作時の給電特性線図である。 図１に示す構成での異常判定動作、主にマイクロプロセッサ１１０Ａによる異常判定動作のフローチャートである。 この発明の実施の形態２による複数負荷の給電駆動用電子制御装置を示す回路ブロック図である。 この発明の実施の形態３による複数負荷の給電駆動用電子制御装置を示す回路ブロック図である。 図５の構成における正常動作時の給電特性線図である。 図５に示す構成での異常判定動作、主にマイクロプロセッサ１１０Ｃによる異常判定動作のフローチャートである。

符号の説明

１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 給電駆動用電子制御装置、１０１ 外部電源（車載バッテリ）、１０３ 警報表示器、１０５ａ〜１０５ｅ，１０５ｎ 電気負荷、１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ マイクロプロセッサ、１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ プログラムメモリ、１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ データメモリ、１２０ 定電圧電源回路、１３０開閉素子（パワートランジスタ）、１３１ 電流検出抵抗、１３５ 整合判定回路、１３６ 弁別ゲート回路、１４０ａ 定電流制御回路、１４０ｂ 過熱遮断回路、１４１ａ 第一の駆動抵抗、１４１ｂ 第二の駆動抵抗、１４２ 導通制御トランジスタ、１４３ 遮断制御トランジスタ、１４５ 温度検出素子、１５０ａ〜１５０ｅ 開閉駆動回路部、１５０ｎ 開閉駆動回路部、２５０ａ〜２５０ｅ 開閉駆動回路部、１６０ａ 弁別論理回路、１６０ｂ 論理和回路、１７０ 状態検出回路、１７１ 状態検出トランジスタ、１７２ 駆動抵抗（断線検出抵抗）、１７４ プルアップ抵抗、Ｄｒ１〜Ｄｒ５，Ｄｒｎ 駆動制御指令、Ｅｘ１〜Ｅｘ５ 整合判定信号、Ｇｔ１〜Ｇｔ５ 弁別信号、Ｍｎ 論理和監視信号、Ｓｔ１〜Ｓｔ５，Ｓｔｎ 状態検出信号、Ｖｃｃ 制御電源電圧、ステップ３０２，ステップ７０２ 順次起動指令手段、ステップ３０３，ステップ７０３ 異常判定手段（閉路異常）、ステップ３０４，ステップ７０４ 異常処理手段、ステップ３１２，ステップ７１２ 順次停止指令手段、ステップ３１３，ステップ７１３ 異常判定手段（開路異常）、ステップ３１４，ステップ７１４ 異常処理手段、ステップ３１８，ステップ７１８ 異常履歴保存手段。

Claims (9)

1. 外部電源から給電され、複数の電気負荷を駆動制御するための複数の開閉駆動回路部と、
   前記複数の開閉駆動回路部に対して個別に駆動制御指令を供給するマイクロプロセッサとを備え、
   前記開閉駆動回路部は、前記マイクロプロセッサからの駆動制御指令に応動する開閉素子と、当該開閉素子の出力端子電圧レベルに応動する状態検出回路とをそれぞれ有し、
   前記マイクロプロセッサは、
   前記状態検出回路からの出力信号の監視に基づいて、前記複数の電気負荷の順次起動及び順次停止過程において、前記電気負荷の駆動回路に関する異常の有無を順次検出する制御プログラムを包含したプログラムメモリと協働し、
   前記複数の電気負荷に対する通電開始時期が到来したときに、所定の時間差をおいて開閉素子を順次閉路駆動する順次起動指令手段と、
   前記複数の電気負荷に対する通電停止時期が到来したときに、所定の時間差をおいて開閉素子を順次開路する順次停止指令手段と、
   開閉素子に駆動制御指令を供給した際に、当該開閉素子の両端電圧が所定値以上であるとき、当該開閉素子の閉路異常と判定する閉路異常判定手段と、
   開閉素子に対する駆動制御指令を解除した際に、当該開閉素子の両端電圧が所定値以下であるとき、当該開閉素子の開路異常と判定する開路異常判定手段と
   の機能を実行することを特徴とする複数負荷の給電駆動用電子制御装置。
2. 請求項１に記載の複数負荷の給電駆動用電子制御装置において、
   前記開閉駆動回路部は、前記状態検出回路の出力信号の論理レベルと前記駆動制御指令の論理レベルとが適正な論理組合せ状態であるか否かを示す整合判定信号を発生し、当該整合判定信号を監視信号として前記マイクロプロセッサに入力する論理回路でなる整合判定回路をさらに有する
   ことを特徴とする複数負荷の給電駆動用電子制御装置。
3. 請求項２に記載の複数負荷の給電駆動用電子制御装置において、
   前記開閉駆動回路部は、前記複数の開閉素子が順次閉路または開路する起動停止過程において前記整合判定信号を順次選択して有効にする弁別信号を発生する論理回路でなる弁別論理回路と、前記弁別信号に応動して前記整合判定信号を入力する論理和回路でなり、その出力を監視信号として前記マイクロプロセッサに入力する弁別ゲート回路とをさらに有する
   ことを特徴とする複数負荷の給電駆動用電子制御装置。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の複数負荷の給電駆動用電子制御装置において、
   前記開閉駆動回路部における前記開閉素子は、定電流制御回路と過熱遮断回路と有するパワートランジスタによって構成され、
   前記定電流制御回路は、電流検出抵抗の検出電圧に応動する導通制御トランジスタを有し、前記パワートランジスタに流れる電流が前記パワートランジスタの定格電流に対応した所定の基準電流値よりも大きな値である制限閾値電流以上の電流とならないように前記パワートランジスタの導通状態を線形制御して、前記電気負荷の短絡異常が発生したときに前記パワートランジスタの両端電圧を所定の論理判定電圧以上の値に維持する負帰還制御回路であり、
   前記過熱遮断回路は、前記パワートランジスタの近傍温度を検出する温度検出素子と遮断制御トランジスタとを有し、前記パワートランジスタの近傍温度が所定温度を超過したときに、前記パワートランジスタを遮断する比較制御回路であり、
   前記状態検出回路は、前記パワートランジスタの両端電圧レベルに応じて開閉動作する状態検出トランジスタと、前記パワートランジスタに並列接続された断線検出抵抗とを有し、前記状態検出トランジスタの出力が状態検出信号となる
   ことを特徴とする複数負荷の給電駆動用電子制御装置。
5. 請求項４に記載の複数負荷の給電駆動用電子制御装置において、
   前記パワートランジスタと前記導通制御トランジスタとは、Ｎチャンネル型電界効果トランジスタが使用され、
   前記パワートランジスタは、前記マイクロプロセッサの駆動制御指令が論理レベル「Ｈ」であるときにゲートオン電圧以上のゲート／ソース間電圧が印加されてドレーン／ソース間が閉路するように構成され、
   前記定電流制御回路と前記過熱遮断回路とは、前記駆動制御指令を電源として動作し、
   前記電流検出抵抗は、前記パワートランジスタのドレーン電流に比例した微小電流が流れる電流ミラー回路に直列接続されていて、前記パワートランジスタに前記基準電流が流れているときに第一の両端電圧を発生し、前記パワートランジスタに前記制限閾値電流が流れているときに第二の両端電圧を発生するように構成され、
   前記第一の両端電圧は、前記導通制御トランジスタのゲートオフ電圧以下の値に設定され、
   前記第二の両端電圧は、前記導通制御トランジスタのゲートオン電圧以上の値に設定され、
   前記導通制御トランジスタは、ゲート端子に前記電流検出抵抗の両端電圧が印加され、ドレーン端子が前記パワートランジスタのゲート端子と前記マイクロプロセッサの駆動制御指令出力端子間に直列接続された第一及び第二の駆動抵抗の接続点に接続され、ソース端子が前記パワートランジスタのソース端子と共に前記外部電源の負側端子に接続されている
   ことを特徴とする複数負荷の給電駆動用電子制御装置。
6. 請求項４に記載の複数負荷の給電駆動用電子制御装置において、
   前記状態検出トランジスタは、前記パワートランジスタの両端電圧に応動して論理反転出力を発生し、
   前記断線検出抵抗は、前記状態検出トランジスタの駆動抵抗によって構成され、
   前記状態検出トランジスタの出力信号は、前記マイクロプロセッサに対して入力されると共に、プルアップ抵抗を介して前記マイクロプロセッサに制御電源電圧を印加する定電圧電源回路の出力端子に接続されている
   ことを特徴とする複数負荷の給電駆動用電子制御装置。
7. 請求項１に記載の複数負荷の給電駆動用電子制御装置において、
   前記プログラムメモリは、異常処理を行う制御プログラムをさらに包含し、
   前記プログラムメモリと協働する前記マイクロプロセッサは、特定の電気負荷の短絡異常または天絡異常の発生に応動して前記閉路異常判定手段が異常判定を行ったときに作用して、前記開閉素子の駆動制御指令を停止すると共に、前記閉路異常判定手段または前記開路異常判定手段が異常判定を行ったときに少なくとも警報表示器に対する異常報知指令出力を発生する異常処理手段の機能を実行する
   ことを特徴とする複数負荷の給電駆動用電子制御装置。
8. 請求項１に記載の複数負荷の給電駆動用電子制御装置において、
   前記プログラムメモリは、異常履歴を保存する制御プログラムをさらに包含し、
   前記プログラムメモリと協働する前記マイクロプロセッサは、前記異常判定手段によって検出された電気負荷の異常状態が、開閉素子の開路異常として検出された負荷配線の断線異常または負荷配線が負側電源線に混触する地絡異常または開閉素子自体の短絡異常のいずれか、若しくは開閉素子の閉路異常として検出された負荷短絡異常または負荷配線が正側電源線に混触する天絡異常または開閉素子自体の開放異常のいずれかであったことを該当電気負荷別に識別記憶して、不揮発性のデータメモリに転送保存する異常履歴保存手段の機能を実行する
   ことを特徴とする複数負荷の給電駆動用電子制御装置。
9. 請求項１に記載の複数負荷の給電駆動用電子制御装置において、
   前記電気負荷は、自動車用エンジンの排気管の各部に設けられた複数の排気ガスセンサに対する電熱ヒータであって、
   前記電熱ヒータは、環境温度とエンジンの負荷状態とに応動して全電圧給電駆動されたり、オン／オフのデューティ制御による低電圧駆動が行われるものであり、
   前記閉路異常判定手段と前記開路異常判定手段とは少なくとも運転開始時の全電圧給電駆動の開始及び終了時期と、前記低電圧駆動時のオン／オフ制御の各サイクルにおいて実行されるものである
   ことを特徴とする複数負荷の給電駆動用電子制御装置。

Images