JP2009015409A - 信号切換え回路及びこれを用いたエンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は信号切換え回路及びこれを用いたエンジン制御装置に関し、簡単な構成で、かつ車両停止中などにおいても、安定した電源供給モードを実現する。
【解決手段】電源制御部１５からの３つの論理入力ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３を多数決演算する演算部４１と、演算部４１に並列接続され、３つの論理入力が所定の入力条件であるか否かを判定する判定部４２と、通電回路２６の通電・非通電状態がフィードバックされて、設定部４３を介して、そのフィードバック信号が入力される切換え部４４とを備え、切換え部４４は判定部４２の判定信号Ｇに基づいて演算部４１からの演算信号Ｄと前記フィードバック信号Ｊとの何れを選択するかを決定して通電回路２６の通電・非通電状態を切換えるようにして信号切換え回路４０を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば車両などの押圧操作でエンジンの始動・停止を行う制御システムなどに用いられる信号切換え回路及びこれを用いたエンジン制御装置に関するものである。

一般に、車両のエンジン始動は、イグニッションキーと呼ばれる車両室内に設けられた回転スイッチを操作することによって始動する。このイグニッションキーは、通常ロータリスイッチによって構成され、対応するメカニカルキーが装着されて回動可能となっている。

そして、この回動動作によってキースイッチの可動接点と固定接点との接触状態が切換わり、回転位置に応じて「ＯＦＦ」、ラジオ機器など車両の走行に直接影響しないアクセサリ系の各種電気部品へ通電する「ＡＣＣ」、車両の走行のために必要な電子機器へ通電する「ＩＧ」、エンジンを始動するためのスタータモータへ通電する「ＳＴ」と、車両内に付属する各種電子機器への電源供給先（以後、電源供給モードと記載する）を切換えている。

ところで近年、車両室内に押し釦式の操作スイッチを設け、このスイッチへの押圧操作でエンジンを始動・停止させるワンプッシュ式エンジン制御装置が普及しつつある。このような従来のエンジン制御装置について、図４を用いて説明する。

図４は従来のエンジン制御装置のブロック図であり、同図において、エンジン制御装置６１は電源制御部６２を備え、電源制御部６２には操作スイッチ６３から操作信号が入力される。

また、電源制御部６２には、各電源供給先への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御するＡＣＣリレー６４、ＩＧリレー６５及びＳＴリレー６６を個別に作動させるドライバ部６７〜６９と、エンジン制御部７２とが接続されている。

そして、電源制御部６２は、これらドライバ部６７〜６９に対して個別に制御信号を出力することにより、対応するリレー６４〜６６の作動を制御する。また、電源制御部６２は、各ドライバ部６７〜６９及びエンジン制御部７２に対して制御信号を出力することにより、エンジンの始動を制御するようになっている。

以上の構成において、例えば電源制御部６２は、操作スイッチ６３からの操作信号が短時間だけ入力された場合には電源供給モードの切換制御を行い、該操作信号が所定時間以上連続的に入力された場合にはエンジンの始動・停止制御を行うようになっている。

このため、操作スイッチ６３として押し釦スイッチを用いれば、同じ押圧操作によって電源供給モードの切換操作とエンジンの始動・停止操作とを行うことが可能となり操作性が向上する。

このエンジン制御装置６１は、電源制御部６２による１つの各制御信号でリレー６４〜６６の通電・非通電状態が切換えられているため、例えば、電磁波ノイズの影響などを受け、車両の走行中に電源制御部６２が意図しない作動などを生じ、走行関係に必要なＩＧリレー６５を作動状態から非作動状態にしたり、逆に車両の停止中にＩＧリレー６５を非作動状態から作動状態にしてしまうおそれがある。

上記問題点に鑑み、車両の走行・非走行状態を検知する車速センサを備え、この車速センサの検知信号を電源制御部６２に入力し、例えば車両の走行中などに電源制御部６２が安定して動作するように、ＩＧリレー６５が作動状態から非作動状態になることを防止、制御するエンジン制御装置６１が提案されている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００５−４８５９１号公報

しかしながら、上記従来のエンジン制御装置６１においては、電源制御部６２による１つの制御信号に加え車速センサの検知信号でリレー６４〜６６の通電・非通電状態が切換えられているため構成が複雑になるだけでなく、電磁波ノイズなどによる車両走行中におけるリレーの非作動は防ぐことができても、車両停車中におけるリレーの作動については、開示されていない別の手段、例えばマイクロコンピュータ（以下、マイコンと記載する）のプログラムが正常に作動していることを監視するためのウォッチドッグタイマ装置などの監視手段を設ける必要があるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、車速センサなどによる車速検知手段や監視手段を用いることなく、車両停止中においては電源供給モードが安定し、かつ、簡単な構成の信号切換え回路及びこれを用いたエンジン制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の信号切換え回路及びこれを用いたエンジン制御装置は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも３つの論理入力を多数決演算する演算部と、この演算部に並列接続され、前記３つの論理入力が所定の入力条件であるか否かを判定する判定部と、所定の論理を設定する設定部と、この設定部からの設定信号と、前記演算部の結果とを切換えて出力する切換え部とを備え、前記切換え部は、前記判定部の判定信号に基づいて、前記演算部からの演算信号と前記設定部からの設定信号との何れを選択するかを決定して前記通電回路の通電・非通電状態を切換えるようにして信号切換え回路を構成したものである。

係る構成により、少なくとも３つの論理入力を多数決演算してその結果を出力することによって、３つの論理入力の１つの誤りが生じても多数決計算されて正しい出力が得られるとともに、所定の条件を満たす多数決入力条件の場合のみ、多数決演算結果を選択できるので、現在の動作状態が変わることのない簡単な構成の信号切換え回路を得ることができるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、設定部の設定信号は通電回路の通電・非通電状態がフィードバックされたものであり、前記切換え部は、前記判定部の判定信号に基づいて、前記演算部からの演算信号と前記フィードバック信号との何れを選択するかを決定して前記通電回路の通電・非通電状態を切換えるようにして信号切換え回路を構成したものである。

係る構成により、少なくとも３つの論理入力を多数決演算してその結果を出力することによって、３つの論理入力の１つの誤りが生じても多数決計算されて正しい出力が得られるとともに、所定の条件を満たす多数決入力条件の場合は、多数決演算結果を選択でき、所定の条件を満たさない多数決入力条件の場合は、今の作動状態を保持できるので、現在の動作状態が変わることのない簡単な構成の信号切換え回路を得ることができるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、演算部は、３つの論理入力の１つを論理反転させるものであり、演算部へ入力される信号が全て同一論理である場合は、この結果を用いないので、例えば演算部へ入力を与える信号源が単一のマイクロコンピュータ（以下、マイコンと記載する）で、マイコンがリセット状態になったときなど、３つの論理入力が同一論理になるような結果が生じても現在の動作状態が変わることのない信号切換え回路を得ることができるという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、請求項２記載の発明において、信号切換え回路に３つの論理信号を印加する制御手段と、信号切換え回路からの出力により作動される通電回路とを備えてエンジン制御装置を構成したものであり、制御手段が例えばリセット状態に陥るなどしても、リセット状態の前の通電・非通電状態を継続できるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、車速検知手段などを必要としない信号切換え回路を用いることにより、簡単な構成のエンジン制御装置を得ることができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、電子式ステアリングロック機構を備えた車両に搭載されるワンプッシュ式エンジン制御装置の例について、図１〜図３を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるエンジン制御装置のブロック図であり、同図において、エンジン制御装置１は、携帯機１１と、車両２に配設された車両制御手段としての車両制御装置１２とを備えている。

この携帯機１１は、所有者によって所持され、車両制御装置１２と相互通信可能となっている。詳しくは、携帯機１１は、車両制御装置１２から出力されたリクエスト信号を受信すると、所定のＩＤコードを含むＩＤコード信号を自動的に送信する。このＩＤコード信号は、例えば３００ＭＨｚの所定周波数の電波として送信される。

そして、車両制御装置１２は、送受信部１３、照合制御部１４、電源制御部１５、ロック制御部１６、エンジン制御部１７を備えている。各制御部１４〜１７は、具体的には図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭからなるマイコンによって構成されている。

また、送受信部１３は照合制御部１４に接続され、照合制御部１４は電源制御部１５、ロック制御部１６及びエンジン制御部１７に接続されている。電源制御部１５には、ロック制御部１６、エンジン制御部１７及びモーメンタリ式の押し釦スイッチによって構成された操作スイッチ１８が接続されている。また、照合制御部１４、ロック制御部１６及びエンジン制御部１７は、図示しない通信ラインによって接続されている。

前記送受信部１３は、照合制御部１４から間欠的に出力されたリクエスト信号を、例えば１２５ｋＨｚの所定周波数の電波に変調し、その電波を車両室内に出力する。また、送受信部１３は、携帯機１１から送信されたＩＤコード信号を受信すると、そのＩＤコード信号をパルス信号に復調して照合制御部１４に対して出力する。

また、照合制御部１４は、送受信部１３からＩＤコード信号が入力されると、ＩＤコード信号に含まれるＩＤコードと、予め自らに設定されたＩＤコードとの照合を行う。その結果、それらＩＤコード同士が一致したときには、照合制御部１４はロック制御部１６に対してロック解除要求信号を出力する。そして、照合制御部１４は、ロック制御部１６からロック解除完了信号が入力されると、電源制御部１５及びエンジン制御部１７に対して始動許可信号を出力する。

これに対し、照合制御部１４は、各ＩＤコード同士が一致しないときには、電源制御部１５及びエンジン制御部１７に対して始動禁止信号を出力する。また、照合制御部１４は、エンジンが作動中であることを示すエンジン作動信号が電源制御部１５から入力されると、送受信部１３に対するリクエスト信号の出力を停止する。

また、エンジン制御部１７は、照合制御部１４から始動許可信号が入力されるとともに、電源制御部１５から始動信号が入力されると、燃料噴射制御や点火制御などを行う。そして、エンジン制御部１７は、イグニッションパルスやオルタネータ出力などに基づいてエンジンの作動状態を検出し、エンジンが作動していると判断したときに電源制御部１５に対してエンジン作動中の信号を出力する。

また、電源制御部１５には、アクセサリ（ＡＣＣ）リレー２１、イグニッション（ＩＧ）リレー２２及びスタータ（ＳＴ）リレー２３におけるコイル部Ｌ１〜Ｌ３の一端が、それぞれ通電回路２５〜２７を介して接続されている。また、各リレー２１〜２３のコイル部Ｌ１〜Ｌ３の他端は接地されている。

一方、各リレー２１〜２３の接点ＣＰ１〜ＣＰ３の一端は、バッテリの陽極（＋Ｂ）に接続されている。これに対し、接点ＣＰ１の他端はアクセサリ系の各種電気部品の電源端子に接続され、接点ＣＰ２の他端はエンジン制御部１７およびエンジン作動中に必要な車両内電子機器の電源端子に接続されている。また、ＣＰ３の他端は図示しないスタータモータに接続されている。

そして、ＳＴリレー２３が作動すると、スタータモータが作動する。したがって、各リレー２１〜２３は、車両における各種電気部品への給電可否を切換える切換手段として機能する。

各通電回路２５〜２７は、ＦＥＴなどのスイッチング素子から構成され、電源制御部１５から作動信号が入力されるとＯＮ状態となって、対応するリレー２１〜２３のコイル部Ｌ１〜Ｌ３への給電を行う。つまり、各通電回路２５〜２７は、電源制御部１５からの作動信号に基づいて各リレー２１〜２３を作動させる。

電源制御部１５は、照合制御部１４から始動許可信号が入力されると、エンジン始動許可状態となる。そして、このエンジン始動許可状態において操作スイッチ１８が押圧操作されて押圧操作信号が入力されると、電源制御部１５はエンジンの制御を行う。具体的には、電源制御部１５は、ＩＧリレー２２及びＳＴリレー２３と対応する通電回路２６，２７に対して作動信号を出力する。

このため、該リレー２２，２３が作動して接点ＣＰ２，ＣＰ３がＯＮ状態となり、エンジン制御部１７及びスタータモータへの給電が行われる。また、操作スイッチ１８から押圧操作信号が入力されたことに伴い、電源制御部１５はエンジン制御部１７に対して始動信号を出力する。

そして、電源制御部１５は、エンジン制御部１７からエンジン作動中の信号が入力されるとエンジンの始動が完了したと判断して、ＳＴリレー２３と対応する通電回路２７に対する作動信号の出力を停止する。また、電源制御部１５は、ＡＣＣリレー２１と対応する通電回路２５に対して作動信号を出力する。このため、エンジンの始動完了後には、スタータモータの作動が停止される。

これに対し、電源制御部１５は、照合制御部１４から始動許可信号が入力されていないときにはエンジン始動禁止状態となる。そして、この状態において前記押圧操作信号が入力されても、電源制御部１５は各通電回路２６，２７に対する作動信号の出力、及びエンジン制御部１７に対する始動信号の出力は行わない。つまり、電源制御部１５は、エンジン始動禁止状態においては操作スイッチ１８の押圧操作に基づく処理を行わないようになっている。

また、エンジンの作動中において車両２が非走行状態であることなどの停止許可条件を満たした状態で該押圧操作信号が入力された場合、電源制御部１５はエンジンの停止制御を行う。具体的には、電源制御部１５は、各通電回路２５〜２７に対する作動信号の出力を停止し、対応する各リレー２１〜２３を非作動状態に切換え、各種電気部品への給電を停止させる。よって、エンジン制御部１７への給電も停止するためエンジンが停止する。

ところで、通電回路２５〜２７のうち、車両２の走行維持に必要なＩＧリレー２２に接続された通電回路２６には、作動・非作動状態を継続する継続手段としての信号切換え回路４０が接続されている。以下、信号切換え回路４０について説明する。

図２は本発明の一実施の形態による信号切換え回路のブロック図、図３は信号切換え回路の動作説明図であり、同図において、電源制御部１５は、操作スイッチ１８の押圧操作で押圧操作信号（本実施形態ではＨレベルの信号）が入力されると、信号切換え回路４０に対し、予め３つの論理入力を印加するようにプログラムされている。

そして、信号切換え回路４０は、３つの論理入力の内１つを反転部４５で反転させこれら３入力を多数決演算する演算部４１と、演算部４１に並列接続され、３つの論理入力が予め設定された所定の入力条件であるか否かを判定する判定部４２と、主にスイッチング素子により形成された通電回路２６の通電・非通電状態がフィードバックされて、設定部４３の設定信号となり、この設定信号が入力される切換え部４４とから構成されている。

ここで、３つの論理入力が所定の入力条件とは、通電回路２６の作動状態を継続する入力条件ＯＮと通電回路２６の非作動状態を継続する入力条件ＯＦＦとがある。

以上の構成において、電源制御部１５から３つの論理入力が印加される信号切換え回路４０は、切換え部４４が判定部４２の３つの論理入力の判定結果である判定信号Ｇに基づいて、演算部４１からの演算信号Ｄと通電回路２６からのフィードバック信号Ｊとの何れを選択するかを決定して、その出力Ｑにより通電回路２６の通電・非通電状態を切換えるように動作する。以下、その動作について説明する。

まず、３つの論理入力をＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３とする。そして、電源制御部１５が正常に作動している、通電回路２６の作動状態における入力条件ＯＮの場合の信号切換え回路４０の動作について説明する。

電源制御部１５が正常に作動している入力条件ＯＮは、ＩＮ１が「Ｈ」、ＩＮ２が「Ｌ」、ＩＮ３が「Ｈ」の各レベルで形成されている。以下、理解を容易にするために、「Ｈ」を１、「Ｌ」を０と記載する。そして、この状態を入力条件「１，０，１」と呼ぶ。括弧の中は、ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３の順である。

この入力条件「１，０，１」の場合、図３に示すように演算部４１は、信号ＡがＩＮ１とＩＮ２反転の論理積で１、信号ＢがＩＮ２反転とＩＮ３の論理積で１、および信号ＣがＩＮ１とＩＮ３の論理積でやはり１となる。したがって、演算部４１は、演算信号Ｄが各Ａ，Ｂ，Ｃの論理和であるから１となる。

また、判定部４２は、信号Ｅが３つの論理積で０、信号Ｆが３つの論理和の反転で０となる。したがって、判定信号Ｇは各Ｅ，Ｆの論理和が反転されて１となる。

したがって、入力条件「１，０，１」の場合、判定信号Ｇは１となって切換え部４４は演算部４１の演算信号Ｄを選択する。つまり、切換え部４４の出力Ｑは１となる。この結果、通電回路２６のＦＥＴが導通しＩＧリレー２２のコイルに電流が流れＩＧ接点はＯＮする。このとき、切換え部４４には、設定部４３からのフィードバック信号Ｊ、信号レベルとしては１が入力されているが、切換え部４４は、設定部４３からの設定信号Ｊを選択することはなく無効とされる。

また、電源制御部１５が正常な作動状態において、何らかの要因で不正常な作動状態になった場合の信号切換え回路４０の動作について説明する。通電回路２６のＦＥＴが作動状態において、例えばＩＮ１が端子オープンするなどして、入力条件が「１，０，１」から「０，０，１」に変化した場合について述べる。

この入力条件「０，０，１」の場合、信号切換え回路４０は前述と同様に動作して、演算部４１は、信号Ａが０、信号Ｂが１および信号Ｃが０となる。したがって、演算部４１は演算信号Ｄが１となる。また、判定部４２は、信号Ｅが３つの論理積で０、信号Ｆが３つの論理和の反転で０となる。したがって、判定部４２は判定信号Ｇが１となる。

このように、入力条件「０，０，１」においても判定信号Ｇは１となって、入力条件が「１，０，１」である場合と同様に、切換え部４４は演算部４１の演算信号Ｄを選択するので、切換え部４４の出力Ｑは１となる。この結果、ＦＥＴが導通を継続しＩＧ接点はＯＮを継続する。このとき、切換え部４４には、設定部４３からのフィードバック信号Ｊ、信号レベルとしては１が入力されているが、切換え部４４は、設定部４３からの設定信号Ｊを選択することはなく無効とされる。

以上の説明で明らかなように、通電回路２６が作動状態のＩＮ１のレベルが正常な１から、ＩＮ１の端子オープンなどにより０となっても、信号切換え回路４０の動作によりＩＧリレー２２はそれまでの作動状態であるＯＮを継続できる。このことは同様に、ＩＮ３が入力条件「１，０，０」になっても、ＩＧリレー２２は作動状態であるＯＮを継続できる。

次に、電源制御部１５が正常な作動状態からリセットするなどして、入力条件が「１，０，１」から「１，１，１」になった場合について述べる。

この入力条件「１，１，１」の場合、判定部４２の判定信号Ｇは、信号Ｅが１、信号Ｆが０であり、その結果０となる。この判定信号Ｇが０の場合切換え部４４は、直前のＦＥＴの作動状態であるフィードバック信号Ｊ、すなわち設定部４３の設定信号Ｊの１を選択するので、切換え部４４の出力Ｑは１となる。この結果、ＦＥＴが導通を継続しＩＧ接点はそれまでのＯＮを継続する。

次に、電源制御部１５が正常に作動している、通電回路２６の非作動状態における入力条件ＯＦＦの場合の信号切換え回路４０の動作について説明する。電源制御部１５が正常に作動している入力条件ＯＦＦは、ＩＮ１が「Ｌ」、ＩＮ２が「Ｈ」、ＩＮ３が「Ｌ」、つまり入力条件「０，１，０」で形成されている。

図３から明らかなように、入力条件「０，１，０」は、これまで述べてきた入力条件ＯＮの「１，０，１」と対の関係にあることから、信号切換え回路４０はＩＧリレー２２がＯＦＦの非作動状態を継続するように動作する。したがって、入力条件が「０，１，０」から「０，１，１」や「１，１，０」、および「０，０，０」に変化してもＩＧリレー２２のＯＦＦを継続する。

このように本実施の形態によれば、信号切換え回路４０は、３つの論理入力ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３の入力条件「１，０，１」と「０，１，０」でＩＧリレー２２のＯＮとＯＦＦを切換えるように設定することによって、それ以外の入力条件、つまり電源制御部１５がリセットなどにより、入力条件が変化しても、通電回路２６のＯＮ（作動）状態またはＯＦＦ（非作動）状態を継続することができるものであり、車両の走行中／非走行中に関わりなく、電源供給モードを変化させることが無い信号切換え回路及びこれを用いたエンジン制御装置を得ることができる。

また、演算部４１は、３つの論理入力の１つを論理反転部４５で論理反転させることによって、例えば３つの論理入力が単一のマイコンから供給される場合、マイコンが故障などにより、その入力の１つが異常値となっても多数決結果でリカバリーしようとするとともに、例えばマイコンがリセット状態に陥った場合などは、すべての論理が同一（「０，０，０」または「１，１，１」）となる可能性が高いので、このときは多数決結果そのものを非選択として、現在状態を保持できる。このことは、マイコンを監視する外部のウォッチドッグタイマ装置などを不要にできることを意味する。

また、本発明の信号切換え回路４０及びこれを用いたエンジン制御装置は、車速検知手段を必要としない信号切換え回路で構成できるので、簡単な構成で、しかも安定した電源供給モードの切換えが実現できる。

なお、本実施の形態においては、エンジン制御装置の例で説明したが、これに限ることはなく、設定部４３の設定信号Ｊを常時Ｌ（接地）、または常時Ｈ（５Ｖ）と設定することで、安全側を選択する動作、つまり信号切換え回路４０の出力をＯＦＦ側にしたりＯＮ側にすることが確実に実現できるので、様々な電子制御装置などで応用することが可能である。

本発明による信号切換え回路及びこれを用いたエンジン制御装置は、電源供給モードが安定し、かつ、簡単な構成にできるという効果を有し、例えば車両などの押圧操作でエンジンの始動・停止を行う制御システムなどに有用である。

本発明の一実施の形態によるエンジン制御装置のブロック図 同信号切換え回路のブロック図 同信号切換え回路の動作説明図 従来のエンジン制御装置のブロック図

符号の説明

１２ 車両制御装置
１５ 電源制御部
２２ ＩＧリレー
２６ 通電回路（非通電回路）
４０ 信号切換え回路
４１ 演算部
４２ 判定部
４３ 設定部
４４ 切換え部
４５ 反転部（演算部）
ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３ 論理入力
Ｄ 演算信号
Ｇ 判定信号
Ｊ フィードバック信号
Ｑ 出力

Claims (4)

1. 通電回路の通電・非通電状態を切換え可能な信号切換え回路であって、
   該信号切換え回路は、少なくとも３つの論理入力を多数決演算する演算部と、
   この演算部に並列接続され、前記３つの論理入力が所定の入力条件であるか否かを判定する判定部と、所定の論理を設定する設定部と、この設定部による設定信号と、前記演算部による演算信号とを切換えて出力する切換え部と、を備え、
   前記切換え部は、前記判定部の判定信号に基づいて、前記演算信号と前記設定信号との何れを選択するかを決定して前記通電回路の通電・非通電状態を切換える信号切換え回路。
2. 前記設定部の設定信号は前記通電回路の通電・非通電状態がフィードバックされたものであり、
   前記切換え部は、前記判定部の判定信号に基づいて、前記演算信号と前記フィードバック信号との何れを選択するかを決定して前記通電回路の通電・非通電状態を切換える請求項１記載の信号切換え回路。
3. 前記演算部は、前記３つの論理入力の１つを論理反転させる請求項１記載の信号切換え回路。
4. 請求項２記載の信号切換え回路と、この信号切換え回路に前記３つの論理信号を印加する制御手段と、前記信号切換え回路からの出力により作動される前記通電回路とを備えて構成されたエンジン制御装置。