JP2008521697A - 回路装置のための制御回路 - Google Patents

Abstract

リレー（１）とスイッチ（３）とを有する回路装置のための制御回路。制御回路（５）は、スタート信号（ＳＴＡＲＴ）が供給された場合に所定の期間（ＴＤ）にわたって保持信号（ＨＯＬＤ）を生成するように形成されている。制御回路（５）はさらに、前記所定期間（ＴＤ）の間のスタート信号の推移とは無関係に、前記所定期間（ＴＤ）にわたって保持信号（ＨＯＬＤ）を生成するように形成されている。制御回路（５）はさらに、２つの条件のうちの少なくとも一方が満たされている限りはスイッチ出力側（ＳＷＯＵＴ）をアクティブにするように形成されている。スイッチ（３）は、スイッチ出力側（ＳＷＯＵＴ）がアクティブな場合にはリレー（１）への通電を許可し、そうでない場合にはリレー（１）への通電を阻止する。

Description

本発明はリレーとスイッチ位置に応じてリレーへの通電を許可又は阻止するスイッチとを有する回路装置のための制御回路に関する。

ＤＥ １００ ０５ ７７８ Ａ１には、自動車内に配置された内燃機関のスタータをバッテリに電気的に接続又は切断するリレーを制御する回路装置が開示されている。この回路装置は、バッテリに一時的に電圧ディップが生じたときにリレーがアクティブな状態を保つように形成されている。計算機とリレーを制御する出力段との間には、ラッチ回路を備えた記憶回路が配置されている。この記憶回路は、バッテリに電圧ディップが生じると、計算機により生成されたスイッチング信号を記憶し、そうすることでリレーの相応するスイッチ位置を維持する。計算機は、バッテリの電圧ディップの間はリセット状態に移行するが、バッテリの電圧ディップが終わると再び活動化され、計算機からのスイッチング信号を介してリレーが再び制御されるようにラッチ回路を制御する。

ＤＥ １０１ ０３ ６３８ Ｂ４には、内燃機関を始動させるための装置と方法が開示されている。この装置はスタータと電源との間に電気的接続を形成するための２つのスイッチング手段を有している。さらに、この装置は計算ユニットと第１及び第２のスイッチと自己保持手段とを備えた制御装置を有している。イグニションロックからの始動信号は計算ユニットと第１及び第２のスイッチに供給される。これら２つのスイッチはそれぞれ２つのスイッチング手段の一方に接続されており、各スイッチング手段は関連するスイッチが閉じると作動する。自己保持手段の入力側はスタータと接続されており、出力側は第１のスイッチと接続されている。自己保持手段は、始動信号がもはや印加されていなくても、所定の時間にわたって第１のスイッチを閉じた状態に保つことができるように形成されている。

本発明の課題は高い信頼性をもってリレーを制御する制御回路を提供することである。

この課題は独立請求項に記載された特徴により解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に示されている。

本発明はリレーとスイッチとを有する回路装置のための制御回路により特徴付けられる。スイッチはそのスイッチ位置に応じてリレーへの通電を許可又は阻止する。制御回路は、スタート信号が供給された場合に所定の期間にわたって保持信号を生成するように形成されている。スタート信号はリセット信号により形成されているか、又は、リセット信号とスイッチング信号の論理結合により生成されるか、又は、スイッチング信号の非アクティブ化により生成される。さらに、制御回路は、所定の期間の間のスタート信号の推移とは無関係に、この所定の期間にわたって保持信号を生成するように形成されている。制御回路はさらに、２つの条件のうちの少なくとも一方が満たされている限りはスイッチ出力側をアクティブにし、そうでなければスイッチ出力側を非アクティブにするように形成されている。第１の条件は、制御回路にスイッチング信号が供給された場合に満たされる。第２の条件は、保持信号の生成の始めにスイッチ出力側がアクティブであり、かつ保持信号が生成された場合に満たされる。スイッチ出力側は、スイッチ出力側がアクティブな場合にはスイッチがリレーへの通電を許可し、そうでない場合にはスイッチがリレーへの通電を阻止するように、スイッチと電気的に接続されている。

この制御回路の利点は、所定の期間の間のスタート信号の推移とは無関係に、この所定の期間にわたって保持信号を生成することである。このため、制御回路は所定期間の間に生じうる妨害信号に対してロバストである。それゆえ、保持信号はスタート信号が発される時点に続く所定の期間の間のみ生成されることが保証される。これにより高い信頼性をもってリレーを制御することが可能になる。

有利には、制御回路は、スイッチング信号を生成して制御回路に供給するように形成された制御ユニットと接続させることが可能である。これにより、制御ユニットは制御回路とスイッチを介してリレーを制御することができる。スタート信号は、有利には、制御ユニットがリセットされたときに生成される。この制御回路の利点は、制御ユニットがリセットされても、リレーのスイッチ状態を保持することができ、したがって、バッテリ電圧が低いときでも、例えば自動車の始動が可能であることである。しかし、例えば制御ユニットのリセットがまだ終了していないために、制御ユニットがスイッチング信号をまだ再び生成することができない場合には、安全性の理由から所定の期間の経過後にリレーへの通電を終了する。制御ユニットのリセットは、例えば、内燃機関のスタートフェーズの間に自動車に生じうるバッテリ電圧の過度の低下によって引き起こされることがありうる。

さらに、制御回路は特定用途向け集積回路として簡単かつ安価に形成することができる。信頼性のある制御回路動作が保証されるようにするため、例えば制御ユニットによって容易に診断可能であるように制御回路を形成してもよい。また、例えば、自動車の内燃機関のアクチュエータを制御したり、内燃機関のセンサの測定値を取得するように、制御ユニットを形成してもよい。

有利な実施形態では、制御回路は、スタート信号により開始され、所定の期間の間、保持信号を生成するように形成されたクロック同期されたカウンタを有する。これはこの種の制御回路を特定用途向け集積回路に容易に組み込むことができるという利点を有している。というのも、所定の期間を設定するためにキャパシタを必要としないからである。さらに、制御回路は非常に簡単に検査可能である。クロック同期されたカウンタは、所定の期間が経過してはじめて、新たにスタートすることができる。

別の有利な実施形態では、制御回路は、スタート信号により開始され、所定の期間の間、保持信号を生成するように形成されたモノフロップを有する。このモノフロップは、所定の期間が経過してはじめて、新たにスタートすることができる。

別の有利な実施形態では、制御回路は、スイッチング信号が生成されずに保持信号が生成された場合に、ストップ信号に応じてスイッチ出力側を非アクティブ化するように形成されている。有利には、制御ユニットはストップ信号を生成して制御回路に供給するように形成されている。したがって、制御ユニットはまだ所定の期間が経過しないうちにスイッチ出力側を非アクティブ化することができる。その利点は、必要な間しかリレーが通電されないということである。

このことに関連して、ストップ制御信号に応じてストップ信号によりスイッチ出力側の非アクティブ化を阻止又は許可するように制御回路を形成すると有利である。これは、ストップ信号の阻止によりスイッチ出力側の不所望な非アクティブ化を防ぐことができるという利点を有している。このため、制御回路はとりわけ制御ユニットのリセットにより生じうる妨害信号に対してロバストである。

制御回路の別の有利な実施形態では、コンパレータが設けられており、このコンパレータはスイッチと電気的に接続されており、スイッチにおける電圧降下を所定の閾電圧と比較することによりスイッチのスイッチ状態値を求める。これは、スイッチの実際のスイッチ位置を容易に求めることができるという利点を有している。

以下に、本発明の実施例を概略的な図面に基づき詳しく説明する。

図１は回路装置を示しており、
図２は電圧時間グラフを示している。

全図面を通して、同一の構造又は同一の機能を有する要素には同一の参照番号が付されている。

図１には、リレー１、バッテリ２、スイッチ３、制御ユニット４、制御回路５、及び電圧処理ユニット６を有する制御回路が示されている。図２には、自動車内の内燃機関のスタートフェーズにおけるバッテリ２のバッテリ電圧ＶＢＡＴの電圧時間グラフが示されている。バッテリ２は１２ボルトの定格電圧を有している。しかし、バッテリ２が他の定格電圧を有していてもよい。

バッテリ電圧ＶＢＡＴは、スタートフェーズの間、スタータの高い電力要求のため、例えばほぼ６ボルトまで降伏する。スタートフェーズは例えば１０秒まで持続する。短期的に、例えば５０〜１００ミリ秒の間、バッテリ電圧ＶＢＡＴは６ボルト未満まで降伏することがありうる。電圧はバッテリ２の充電状態とそれぞれの車両とに依存する。

バッテリはリレー１と電流処理ユニット６とに電気的に接続されており、これらにバッテリ電圧ＶＢＡＴを供給する。リレー１はスイッチ３と電気的に接続されている。スイッチ３はスイッチ３のスイッチ位置に応じてリレー１への通電を許可又は阻止する。リレー１はスタータや自動車の燃料ポンプのような電気負荷をスイッチングするように形成されている。

電圧処理ユニット６は制御ユニット４と制御回路５とに電気的に接続されている。電圧処理ユニット６は供給されたバッテリ電圧ＶＢＡＴから制御ユニット４の動作電圧ＶＣＣと制御回路５の動作電圧ＶＤＤを生成する。動作電圧ＶＤＤは、電圧処理ユニット６とは独立に、バッテリ電圧ＶＢＡＴ又は他の電源から生成することもできる。さらに、電圧処理ユニット６はリセット信号ＲＥＳと電圧状態信号ＶＯＫを生成するように形成されている。

リセット信号ＲＥＳは時点ｔ１に生成される。この時点ｔ１において、バッテリ電圧ＶＢＡＴは、例えば５ボルトである制御ユニット４の動作電圧ＶＣＣを生成するために必要な最小電圧、例えば５．５ボルトよりも低い。リセット信号ＲＥＳは制御ユニット４に供給され、これをリセットする。

例えば３．５ボルトである制御回路５の動作電圧ＶＤＤを維持するには、有利には、制御ユニット４の動作電圧ＶＣＣの維持のための最小電圧よりも低い最小電圧しか必要とされないので、制御回路５は制御ユニット４の動作電圧ＶＣＣがまだ使用可能な状態でない場合でも動作することができる。

電圧状態信号ＶＯＫは、制御ユニット４の動作電圧ＶＣＣが使用可能であり、制御ユニット４が動作可能であることを知らせる。時点ｔ１以前にはこのような状態が成立しており、時点ｔ２以降でも、バッテリ電圧ＶＢＡＴが再び最小電圧よりも高ければ、このような状態が成立する。それゆえ、電圧状態信号ＶＯＫは時点ｔ１から時点ｔ２までの期間ＴＲの間に生成される。

制御ユニット４は制御回路５と電気的に接続されており、制御回路５はスイッチ３と電気的に接続されている。制御ユニット４は制御回路５によりスイッチ３を制御するためにスイッチング信号ＳＷＯＮを生成するように形成されている。スイッチング信号ＳＷＯＮは制御回路５に供給される。スイッチング信号ＳＷＯＮは、例えば、イグニションスイッチのような機械的スイッチによって生成してもよいし、別様に生成してもよい。制御回路５はスイッチ３と電気的に接続されたスイッチ出力側ＳＷＯＵＴを有している。スイッチ３はスイッチ出力側ＳＷＯＵＴが非アクティブなときにはリレー１への通電を阻止し、スイッチ出力側ＳＷＯＵＴがアクティブなときにはリレー１への通電を許可する。

制御回路５は、時限スイッチ装置７、ＡＮＤゲート８、ＯＲゲート９、及びＮＡＮＤゲート１０を有している。スイッチング信号ＳＷＯＮはＯＲゲート９の第１の入力側に供給される。ＯＲゲート９の出力側はＡＮＤゲート８の第１の入力側に接続されたスイッチ出力側ＳＷＯＵＴを形成している。ＡＮＤゲート８の出力側はＯＲゲート９の第２の入力側と接続されている。

リセット信号ＲＥＳは時限スイッチ装置７に供給されるスタート信号ＳＴＡＲＴを形成する。択一的に、スタート信号ＳＴＡＲＴをスイッチング信号ＳＷＯＮの非アクティブ化によって生成してもよい。さらには、択一的に、スタート信号ＳＴＡＲＴをリセット信号ＲＥＳとスイッチング信号ＳＷＯＮの論理結合によって生成してもよいし、別様に生成してもよい。

時限スイッチ装置７は、ＡＮＤゲート８の第２の入力側に供給される保持信号ＨＯＬＤを生成するように形成されている。さらに、制御ユニット４は、ＮＡＮＤゲート１０に供給されるストップ信号ＳＴＯＰを生成するように形成されている。ＮＡＮＤゲート１０にはさらに電圧状態信号ＶＯＫが供給される。ＮＡＮＤゲート１０の出力側はＡＮＤゲート８の第３の入力側と接続されている。

時限スイッチ装置７は、例えば、モノフロップとも呼ばれる単安定フリップフロップとして、又はクロック同期されたカウンタとして形成されているが、スタート信号ＳＴＡＲＴによって、例えばその下降エッジによって始動し、その後所定の期間ＴＤの間、保持信号ＨＯＬＤを生成する。この所定の期間ＴＤは時点ｔ１から時点ｔ３まで形成され、有利には２００ミリ秒から２秒まであるが、より短くてもより長くてもよい。

スイッチ出力側ＳＷＯＵＴは制御ユニット４によってスイッチング信号ＳＷＯＮが生成されるとアクティブになる。さらに、スイッチ出力側ＳＷＯＵＴは時限スイッチ装置７が保持信号ＨＯＬＤを生成するとアクティブになり、ＮＡＮＤゲート１０の出力側は保持信号ＨＯＬＤ生成の初期にスイッチ出力側ＳＷＯＵＴがアクティブである場合にアクティブになる。その他の場合には、スイッチ出力側ＳＷＯＵＴは非アクティブである。

制御ユニット４のリセットにより、スイッチング信号ＳＷＯＮが制御ユニット４によって生成されないため、スイッチ出力側ＳＷＯＵＴが時点ｔ１において既にアクティブであったならば、制御ユニット４のリセットの間、スイッチ出力側ＳＷＯＵＴは所定の期間Ｔにわたってアクティブな状態にとどまる。所定の期間ＴＤが経過した後、制御ユニット４が時点ｔ３までに再びスイッチング信号ＳＷＯＮを生成しなければ、スイッチ出力側ＳＷＯＵＴは非アクティブ化される。所定の期間ＴＤの間、時限スイッチ装置７はスタート信号ＳＴＡＲＴによって新たに始動させることができない。これにより、リレーへの通電がスタート信号ＳＷＯＮの生成によって維持されない場合、リレー１は遅くとも時点ｔ３まではもう通電されないことが保証される。したがって、制御回路５は、特に、自動車の内燃機関のスタートフェーズの間に生じうる妨害信号に対して非常にロバストである。

制御ユニット４の動作電圧ＶＣＣが使用可能であることを電圧状態信号ＶＯＫがＨレベルによって知らせ、かつ、制御ユニット４がストップ信号を生成するならば、所定の期間ＴＤの間、スイッチ出力側ＳＷＯＵＴを非アクティブにしてよい。これにより、制御ユニット４がリセット後に再び動作できる状態になった場合に、リレー１への通電を中断することが可能である。これにより、リレー１が不必要に長く通電されるのを防ぐことができる。電圧状態信号ＶＯＫは、期間ＴＲにわたってＬレベルによりストップ信号ＳＴＯＰを阻止し、期間ＴＲの経過後にはＨレベルにより再びストップ信号ＳＴＯＰを許可するストップ制御信号として使用される。したがって、スイッチ出力側ＳＷＯＵＴの非アクティブ化は、期間ＴＲが所定の期間ＴＤよりも短い場合には、時点ｔ２から時点ｔ３までの間にしか行うことができない。期間ＴＲが所定の期間ＴＤよりも長ければ、スイッチ出力側ＳＷＯＵＴは所定の期間ＴＤが経過した後に非アクティブになる。

回路装置はさらにコンパレータ１１を有しており、コンパレータ１１の入力側は、スイッチ３における電圧降下がコンパレータ１１に渡されるように、スイッチ３とリレー１とに電気的に接続されている。コンパレータ１１にはさらに閾電圧ＵＴＨが供給される。コンパレータ１１はスイッチ３における電圧降下を閾電圧ＵＴＨと比較し、この比較に応じて、制御ユニット４に供給されるべきスイッチ状態値ＳＷＳＴＡＴＥを生成する。閾電圧ＵＴＨは例えばおよそ２ボルトであるが、閾電圧ＵＴＨの選定は、スイッチ状態値ＳＷＳＴＡＴＥによってスイッチ３のスイッチ位置が、すなわち、スイッチ３の開状態又は閉状態が制御ユニット４に伝えられるように為されている。

回路装置を示す。 電圧時間グラフを示す。

Claims (6)

1. リレー（１）とスイッチ位置に応じてリレー（１）への通電を許可又は阻止するスイッチ（３）とを有する回路装置のための制御回路であって、該制御回路（５）は、
   スタート信号（ＳＴＡＲＴ）が供給された場合に所定の期間（ＴＤ）にわたって保持信号（ＨＯＬＤ）を生成するように形成されており、ただし、スタート信号はリセット信号（ＲＥＳ）により形成されているか、又は、リセット信号（ＲＥＳ）とスイッチング信号（ＳＷＯＮ）との論理結合により生成されるか、又は、スイッチング信号（ＳＷＯＮ）の非アクティブ化により生成されるものであり、
   制御回路（５）はさらに、前記所定期間（ＴＤ）の間のスタート信号の推移とは無関係に、前記所定期間（ＴＤ）にわたって保持信号（ＨＯＬＤ）を生成するように形成されており、
   制御回路（５）はさらに、２つの条件のうちの少なくとも一方が満たされている限りはスイッチ出力側（ＳＷＯＵＴ）をアクティブにし、そうでなければスイッチ出力側（ＳＷＯＵＴ）を非アクティブにするように形成されおり、ここで、前記２つの条件のうちの第１の条件は、制御回路（５）にスイッチング信号が供給された場合に満たされるものであり、第２の条件は、保持信号（ＨＯＬＤ）の生成の始めにスイッチ出力側（ＳＷＯＵＴ）がアクティブであり、かつ保持信号（ＨＯＬＤ）が生成された場合に満たされるものであり、スイッチ出力側（ＳＷＯＵＴ）は、スイッチ出力側（ＳＷＯＵＴ）がアクティブな場合にはスイッチ（３）がリレー（１）への通電を許可し、そうでない場合にはスイッチ（３）がリレー（１）への通電を阻止するように、スイッチ（３）と電気的に接続されている、ことを特徴とする回路装置のための制御回路。
2. スタート信号（ＳＴＡＲＴ）により開始され、前記所定期間（ＴＤ）の間、保持信号（ＨＯＬＤ）を生成するように形成されたクロック同期されたカウンタを有する、請求項１記載の制御回路。
3. スタート信号（ＳＴＡＲＴ）により開始され、前記所定期間（ＴＤ）の間、保持信号（ＨＯＬＤ）を生成するように形成されたモノフロップを有する、請求項１記載の制御回路。
4. スイッチング信号（ＳＷＯＮ）が生成されずに保持信号（ＨＯＬＤ）が生成された場合に、ストップ信号（ＳＴＯＰ）に応じてスイッチ出力側（ＳＷＯＵＴ）を非アクティブ化するように形成されている、請求項１から３のいずれか１項記載の制御回路。
5. ストップ制御信号に応じてストップ信号（ＳＴＯＰ）によりスイッチ出力側（ＳＷＯＵＴ）の非アクティブ化を阻止又は許可するように形成された、請求項４記載の制御回路。
6. コンパレータ（１１）が設けられており、該コンパレータ（１１）はスイッチ（３）と電気的に接続されており、スイッチ（３）における電圧降下を所定の閾電圧（ＵＴＨ）と比較することによりスイッチ（３）のスイッチ状態値（ＳＷＳＴＡＴＥ）を求める、請求項１から５のいずれか１項記載の制御回路。

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