JP2009083648A - 車載電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出荷検査あるいは出荷検査以降の段階においても、内部電圧の検査を実施可能な車載電子制御装置を提供する。
【解決手段】車載電子制御装置の制御基板に実装されるＣＰＵからなる主制御ユニットと、主制御ユニットに電源を供給する安定化電源回路と、安定化電源回路の、主制御ユニットへの入力電圧を、主制御ユニットの電源監視入力用ポートに分配入力する電源電圧監視入力部と、電源電圧監視入力部の電圧入力状態に基づいて、ＣＰＵ上におけるソフトウェア処理により電圧異常判定処理を行う電圧異常判定手段と、電圧異常判定結果をＣＰＵの端子から出力する判定結果出力手段と、を備えることを特徴とする車載電子制御装置として提供可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、車載電子制御装置に関し、特に車載電子制御装置の内部電源の良否を判定する制御に関するものである。

ＥＣＵともいわれる電子制御装置は、車両の電子化に伴って、搭載数，重要度とも増している。

車載電子制御装置の製造工程では、部品の組みつけが完了した基板を、インサーキットテスタ（インサーキットチェッカともいう）等の検査治具によって各種の検査を行い、基板の良否を判定している（非特許文献１参照）。

また、ＩＣ等の部品単位でも故障診断が行われている（特許文献１参照）。

タカヤ株式会社 産業機器事業部ＴＯＰページ「インサーキットテスタの概要」（ｈｔｔｐ:／／ｗｗｗ．ｔａｋａｙａ．ｃｏ．ｊｐ／ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ／ｓａｎｋｉ／ＩＣＴ．ｈｔｍｌ，平成１９年８月２９日検索） 特開平０９−２６４９３０号公報

非特許文献１の構成では、例えば、安定化電源回路によって基板内部に供給される内部電圧値の検査等の、被検査基板に組み付けられたコネクタを介してデータ・信号の遣り取りを行うことができない検査項目については、被検査基板の検査ポイント毎にプローブを立てた検査治具(ピンボード)を用いて行う。このため、被検査基板の検査ポイントには、プローブ（ピン）が接触するランドが設けられている。

検査治具を用いた検査の後、基板はケースに収められて最終的な車載電子制御装置の製品形態となり、出荷検査が行われる（図２参照）。出荷検査では、例えば検査ベンチといわれる検査装置（１００）と車載電子制御装置の外部コネクタと（５０ａ）をケーブル１００ｃにより接続して、予め定められた検査を行う。この出荷検査では、外部コネクタ端子レベルの検査のみを行うことができ、外部コネクタ端子から出力されるもの以外の、車載電子制御装置の内部状態については、検査を行うことができない。

例えば、図１０において、電源ＩＣ５１０が出力するセンサ電源は、ＥＣＵ（５０）の外部に出力されるので、コネクタ端子Ｖｓｅｎｓにおいて測定・検査が可能である。一方、同じ電源ＩＣ５１０が出力するＣＰＵ電源は、ＥＣＵの外部に出力されない内部電圧であるため、出荷検査では検査を行うことができない。つまり、インサーキットテスタによる検査の段階では正常でも、出荷検査までの工程において異常が発生すれば、出荷検査ではその異常を検出できないこともあり得る。

また、内部電圧を外部コネクタ端子に出力して端子電圧を計測する方法があるが、この方法ではコネクタ数およびコネクタ端子数が増加してコストアップ要因となるとともに、車載電子制御装置の外部からの障害（静電気、電磁波等の電気雑音）により車載電子制御装置の動作に悪影響を及ぼす要因となり得る。

上記問題を背景として、出荷検査あるいは出荷検査以降の段階においても、内部電圧の検査を実施可能な車載電子制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するための車載電子制御装置は、車載電子制御装置の制御基板に実装されるＣＰＵからなる主制御ユニットと、主制御ユニットに電源を供給する安定化電源回路と、安定化電源回路の、主制御ユニットへの入力電圧を、主制御ユニットの電源監視入力用ポートに分配入力する電源電圧監視入力部と、電源電圧監視入力部の電圧入力状態に基づいて、ＣＰＵ上におけるソフトウェア処理により電圧異常判定処理を行う電圧異常判定手段と、電圧異常判定結果をＣＰＵの端子から出力する判定結果出力手段と、を備えることを特徴とする。

本発明は、車載電子制御装置の内部電圧を自身のＣＰＵで検出し，良否判定することにより、上記課題を解決するものである。上記構成によって、内部電圧の検査を出荷検査において行うことができ、インサーキットテスタを用いた基板検査工程において、内部電圧の検査を省略することができる。このため、基板上の内部電圧検査用の配線パターン，ランドを設ける必要もなくなり、車載電子制御装置の小型化も可能となり、製造コストも低減できる。

また、本発明の車載電子制御装置における電源電圧監視入力部は、Ａ／Ｄ変換器を備え、電圧異常判定手段は、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル化された、電源電圧監視入力部に入力されたアナログ電圧に基づいて、電圧異常判定処理を行うように構成することもできる。

ＣＰＵにはＡ／Ｄ変換機能を備えたものがある。上記構成によって、ＣＰＵのＡ／Ｄ変換機能を用いることで、コスト上昇を伴うことなく内部電圧の検査を行うことが可能となる。

また、本発明の車載電子制御装置は、予め定められた基準電圧入力と、安定化電源回路の主制御ユニットへの入力電圧とを、比較判定する電圧比較判定部を備え、電源電圧監視入力部には、電圧比較判定部におけるプレ判定結果が二値入力されるように構成することもできる。

電圧比較判定部としては、例えば周知のコンパレータ回路が用いられる。上記構成によって、Ａ／Ｄ変換機能を備えていないＣＰＵを用いた場合にも、比較的簡易かつ低コストで内部電圧の検査を行うことが可能となる。コンパレータ回路を複数含むコンパレータＩＣが広く用いられているが、必ずしも全てのコンパレータ回路を使用しているわけでではないので、未使用のコンパレータ回路を使用すれば、回路基板の配線パターン変更のみで済むので、コスト上昇を抑制できる。

以下、本発明の実施の形態を、車載電子制御装置として車両用エアコンの制御を行うエアコンＥＣＵを例に挙げて説明する。図１に、エアコンＥＣＵの接続構成を示す。

エアコンＥＣＵ５０の実体は周知のＣＰＵ５０１，ＲＯＭ５０２，ＲＡＭ５０３等を備えたコンピュータハードウェアであり、内気センサ５５，外気センサ５６，水温センサ５７，および日射センサ５８，風量設定スイッチ５２，吹出口切替スイッチ５３，温度設定スイッチ５４，Ａ／Ｃスイッチ５９，内外気切替スイッチ６０，オート切替スイッチ６１，および表示器６３が接続されている。なお、ＣＰＵ５０１が本発明の主制御ユニット，電源電圧監視入力部，電圧異常判定手段，判定結果出力手段に相当する。

エアコンＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５０１によるＲＯＭ５０１等に搭載されたエアコン制御ファームウェア（図示せず）の実行により、ユーザの操作入力状態に対応して内気センサ５５，外気センサ５６，水温センサ５７，および日射センサ５８の出力情報を参照し、車内温度が設定温度に近づくよう、内外気の切替，空気（温風，冷風）の混合調整，風量調整等の動作制御指令を行う。

図２に、エアコンＥＣＵ５０の出荷検査の実施構成例を示す。出荷検査はエアコンＥＣＵ５０を筐体に収納した状態（すなわち、最終的な製品の状態）で、エアコンＥＣＵ５０のコネクタ５０ａと検査ベンチ１００とをケーブル１００ｃで接続し、検査ベンチ１００に含まれるパーソナルコンピュータＰＣ等の操作部により検査指示をエアコンＥＣＵ５０に出力し、その結果をパーソナルコンピュータＰＣ等の表示部に表示する。

図３に、電源電圧監視の構成の一例を示す。バッテリ（図示せず）等からの外部電源がコネクタ５０ａのＩＧ／＋Ｂ端子から電源ＩＣ５１０に入力される。電源ＩＣ５１０は、例えば周知のレギュレータあるいはＤＣ−ＤＣコンバータ等で構成され、入力された電圧を、エアコンＥＣＵ５０内部の回路素子を動作させるために必要な電圧に変換して出力する。なお、電源ＩＣ５１０が本発明の安定化電源回路に相当する。

例えば、電源ＩＣ５１０は、ＣＰＵ５０１に対しては、ＣＰＵ電源電圧（Ｖｃｃ）と、Ａ／Ｄ変換の基準電圧であるＲｅｆに相当する電源を供給している。ＶｃｃとＲｅｆの電圧が同じ場合には、電源ＩＣ５１０の１本の電源出力端子から、ＶｃｃとＲｅｆへ分岐して供給してもよい。また、ＣＰＵ電源は抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧されて、周知のＡ／Ｄ変換器５０４（図ではＡ／Ｄと略記，他の図も同様）に入力され、Ｒｅｆを基準電圧としてＡ／Ｄ変換が行われる。なお、Ａ／Ｄ変換器５０４（の入力端子）が本発明の電源監視入力用ポートに相当する。

また、電源ＩＣ５１０は、Ａ／Ｄ変換の基準電圧（Ｒｅｆ）を各センサ（図１参照）を動作させるためのセンサ電源Ｖｓｅｎｓとして、外部に出力している。

図５を用いて、電圧異常判定処理について説明する。なお、本処理は、エアコン制御ファームウェアに含まれ、エアコン制御ファームウェアの他の処理とともに繰り返し実行される。まず、Ｖｃｃに相当する入力のＡ／Ｄ変換を実施する（Ｓ１１）。次に、予め定められた閾値と比較して、そのＡ／Ｄ変換結果が予め定められた範囲内に含まれているか否かを判定する（Ｓ１２）。

そして、Ａ／Ｄ変換結果が予め定められた範囲内に含まれている場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、内部電圧が正常であると判定し、例えばＲＡＭ５０３に領域が確保される内部電圧状態判定フラグに１をセットする（Ｓ１４）。一方、Ａ／Ｄ変換結果が予め定められた範囲内に含まれていない場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、内部電圧が異常であると判定し、前述の内部電圧状態判定フラグをゼロクリアする（Ｓ１６）。

最後に、内部電圧状態判定フラグの内容を外部に出力する（Ｓ１５）。内部電圧状態判定フラグの内容は、検査ベンチ１００（図２参照）への送信データの一部として、コネクタ５０ａのＯＵＴ端子から出力される。このＯＵＴ端子は既存のものである。通信方式は、例えばシリアル通信が用いられ、シリアル通信データの予め定められた領域に内部電圧状態判定フラグの内容が書き込まれる。また、検査ベンチ１００における検査以外にも、ＣＡＮ（登録商標）等の車内ネットワークに接続されている場合には、他の車載機器に対して、随時あるいは送信要求に応じて内部電圧状態判定フラグの内容を出力してもよい。

図４に、電源電圧監視の構成の別例を示す。本実施例は、図３の変形例であるため、図３と同様の構成については同じ符号を用い説明を割愛する。本実施例が図３と異なる点は、基準電圧Ｒｅｆの供給元として、電源ＩＣ５１０ではなく、センサ（５５〜５８のいずれか）からの出力電圧ＳＥＮＳを，抵抗Ｒ３，Ｒ４により分圧し重畳して用いる点である。また、電圧異常判定処理は、図５と同様である。なお、センサからの出力電圧ＳＥＮＳは、基準電圧ＲｅｆとなるとともにＡ／Ｄ変換器５０４に入力されるが、その配線は省略してある。

上記構成により、電源ＩＣ５１０に異常が発生してＲｅｆに供給される電圧が正常でない場合でも、センサ出力電圧ＳＥＮＳは検査ベンチ１００で任意の電圧値を設定可能であるため、基準電圧として適切な値をＲｅｆに入力でき、正確な電圧異常判定処理を実行することができる。

図６に、電源電圧監視の構成の別例を示す。本実施例も図３の変形例であり、外部電源の状態を加味して電圧異常判定を行うものである。図３と同様に、電源ＩＣ５１０から出力されるＣＰＵ電源（Ｖｃｃ）は、抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧されてＡ／Ｄ変換器５０４に入力され、ＶｃｃとＲｅｆへは電源ＩＣ５１０の１本の電源出力端子から電源が供給されている。

また、コネクタ５０ａのＩＧ／＋Ｂ端子から供給される外部電源は、抵抗ＲとツェナーダイオードＺＤにより、例えば１２Ｖを超える電圧が電源ＩＣ５１０に入力されないようになっている。この外部電源により印加される電圧を、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２により分圧してＡ／Ｄ変換器５０４に入力する。なお、Ｒ２３は、Ａ／Ｄ変換器５０４の入力回路保護用の抵抗である。

上記構成においては、図５の電圧異常判定処理のステップＳ１１では、Ｖｃｃに相当する入力および外部電源の電圧に相当する入力のＡ／Ｄ変換が実施される。そして、ステップＳ１２では、閾値が外部電源の電圧のＡ／Ｄ変換結果に基づいて定められる。外部電源の電圧のＡ／Ｄ変換結果と閾値との関係を図７のようなデータテーブルとして予めＲＯＭ５０２等に記憶しておいてもよいし、予め記憶される演算式により閾値を算出してもよい。図７の例では、係数を用いて閾値を算出する例と、予め定められた閾値を用いる例の２つが例示されている。そして、ＶｃｃのＡ／Ｄ変換結果が、例えば閾値±０．１５（Ｖ）の範囲内に含まれていれば、内部電圧正常と判定し、含まれていない場合は内部電圧異常と判定する。

図８に、電源電圧監視の構成の別例を示す。本実施例は、ＣＰＵ５０１にＡ／Ｄ変換器が含まれていない、あるいはＡ／Ｄ変換用入力端子の空きがない場合に用いられる構成である。電源ＩＣ５１０からの出力電圧（ＣＰＵ電源）は、周知のオペアンプＯＰ１，ＯＰ２からなる２つの電圧比較回路において、電圧異常判定が行われる。そして、その判定結果（プレ判定結果）に基づいてＡＮＤ回路（ＡＮＤ）で論理積が求められ、ＡＮＤ回路の出力がＣＰＵ５０１の入力ポート（ＩＮ）に入力される。なお、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２が本発明の電圧比較判定部に相当する。また、入力ポートＩＮが本発明の電源監視入力用ポートに相当する。

すなわち、オペアンプＯＰ１においては、ＣＰＵ電源の上限値を下回っているか否かが判定され、その判定結果の反転値がＡＮＤ回路（ＡＮＤ）に入力される。ＣＰＵ電源の上限値を上回ると、オペアンプＯＰ１の比較結果出力はＨレベルとなり、ＣＰＵ電源の上限値を下回ると、オペアンプＯＰ１の比較結果出力はＬレベルとなる。

また、オペアンプＯＰ２においては、ＣＰＵ電源の下限値を上回っているか否かが判定され、その判定結果の反転値がＡＮＤ回路（ＡＮＤ）に入力される。ＣＰＵ電源の下限値を下回ると、オペアンプＯＰ２の比較結果出力はＨレベルとなり、ＣＰＵ電源の下限値を上回ると、オペアンプＯＰ２の比較結果出力はＬレベルとなる。

この結果、ＡＮＤ回路（ＡＮＤ）からは、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２の出力がともにのみＬレベル、すなわち電源ＩＣ５１０からの出力電圧が上下限値の範囲内にあるときにのみＨレベルが出力される。

図９に、図８の場合のＣＰＵ５０１における電圧異常判定処理を示す。まず、入力ポートＩＮの状態を読み込む（Ｓ２１）。次に、入力ポートＩＮの状態がＨレベルである場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、内部電圧が正常であると判定し、例えばＲＡＭ５０３に領域が確保される内部電圧状態判定フラグに１をセットする（Ｓ２３）。一方、Ａ／Ｄ変換結果が閾値を下回る場合（Ｓ２２：Ｎｏ）、内部電圧が異常であると判定し、前述の内部電圧状態判定フラグをゼロクリアする（Ｓ２５）。最後に、内部電圧状態判定フラグの内容を外部に出力する（Ｓ２４）。出力形態は、上述の図５と同様である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

エアコンＥＣＵの接続構成を示す図。 出荷検査の実施構成例を示す図。 電源電圧監視の構成例を示す図。 電源電圧監視の構成の別例を示す図。 電圧異常判定処理を説明するフロー図。 電源電圧監視の構成の別例を示す図。 データテーブルの一例を示す図。 電源電圧監視の構成の別例を示す図。 図８における電圧異常判定処理を説明するフロー図。 従来の電源ＩＣ周辺の構成を示す図。

符号の説明

５０ エアコンＥＣＵ
５５ 内気センサ
５６ 外気センサ
５７ 水温センサ
５８ 日射センサ
５０１ ＣＰＵ（主制御ユニット，電源電圧監視入力部，電圧異常判定手段，判定結果出力手段）
５０２ ＲＯＭ
５０４ Ａ／Ｄ変換器（電源監視入力用ポート）
５１０ 電源ＩＣ（安定化電源回路）
ＩＮ 入力ポート（電源監視入力用ポート）
ＯＰ１ オペアンプ（電圧比較判定部）
ＯＰ２ オペアンプ（電圧比較判定部）

Claims (3)

1. 車載電子制御装置の制御基板に実装されるＣＰＵからなる主制御ユニットと、
   前記主制御ユニットに電源を供給する安定化電源回路と、
   前記安定化電源回路の、前記主制御ユニットへの入力電圧を、前記主制御ユニットの電源監視入力用ポートに分配入力する電源電圧監視入力部と、
   前記電源電圧監視入力部の電圧入力状態に基づいて、前記ＣＰＵ上におけるソフトウェア処理により電圧異常判定処理を行う電圧異常判定手段と、
   前記電圧異常判定結果を前記ＣＰＵの端子から出力する判定結果出力手段と、
   を備えることを特徴とする車載電子制御装置。
2. 前記電源電圧監視入力部は、Ａ／Ｄ変換器を備え、
   前記電圧異常判定手段は、前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル化された、前記電源電圧監視入力部に入力されたアナログ電圧に基づいて、前記電圧異常判定処理を行う請求項１に記載の車載電子制御装置。
3. 予め定められた基準電圧入力と、前記安定化電源回路の前記主制御ユニットへの入力電圧とを、比較判定する電圧比較判定部を備え、
   前記電源電圧監視入力部には、前記電圧比較判定部におけるプレ判定結果が二値入力される請求項１または請求項２に記載の車載電子制御装置。

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