JP2018074874A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子制御装置にて、負電圧保護用ダイオードと過電圧保護用ツェナーダイオードとを設けなくても負電圧と過電圧に対する保護を可能にする。
【解決手段】ＥＣＵ１は、バッテリ２からの電源電圧ＶＢが直接供給される端子３と、端子３からの電源電圧ＶＢがコイル１３に入力される昇圧チョッパ回路５と、昇圧チョッパ回路５におけるダイオード１４のカソードの電圧Ｖｏ２を降圧して一定の電圧ＶＤ１をマイコン８に出力する電源回路７と、電源端子３からの電源電圧ＶＢによって動作し、上記電圧Ｖｏ２が規定値以下になると該電圧Ｖｏ２が規定値となるように昇圧チョッパ回路５を動作させる昇圧ＩＣ６と、電圧制限回路９とを備える。電圧制限回路９は、電源端子３から昇圧ＩＣ６及びコイル１３に至る電源ライン３２の導通／遮断を切り替える電源スイッチと、電源電圧ＶＢが正の所定範囲内の電圧である場合に電源スイッチをオンさせる制御ＩＣとを有する。
【選択図】図１

Description

本開示は、電子制御装置に関する。

車両に搭載される電子制御装置として、バッテリの電圧（以下、バッテリ電圧）が電源端子に電源電圧として直接供給される電子制御装置がある。この種の電子制御装置では、電源回路が、電源端子から入力される電源電圧（即ち、バッテリ電圧）を降圧して一定電圧を出力し、この電源回路からの一定電圧によって、当該電子制御装置の機能を司る制御回路としてのマイクロコンピュータ（以下、マイコン）が動作する。このような電子制御装置において、エンジンの始動時に電源電圧が低下して、電源回路の出力電圧が低下し、その結果、マイコンがリセットされると、当該電子制御装置の機能が失われてしまう。

電源電圧の低下によるマイコンのリセットを防止する対策として、例えば特許文献１に記載されているように、電源端子と電源回路との間に、電源電圧を昇圧する昇圧回路を設けることが考えられる。

特開２０１４−２０４６０９号公報

昇圧回路としては、コイル、ダイオード、昇圧用スイッチ及び平滑コンデンサを備えた昇圧チョッパ回路と、電源端子からの電源電圧により動作して昇圧用スイッチのオンオフ、即ち、昇圧チョッパ回路の昇圧動作を制御する昇圧ＩＣと、を備えたものがある。

また、下記〈１〉及び〈２〉の考慮も必要となる。
〈１〉バッテリの逆接続による負電圧入力に対する回路の保護。
〈２〉ロードダンプパルスなどの過電圧入力に対する回路の保護。

上記〈１〉の負電圧入力に対する保護については、電源端子から昇圧ＩＣ及び昇圧チョッパ回路のコイルへ至る経路に、順方向に、負電圧保護用のダイオードを設けることが一般的である。このダイオードは、逆接保護用ダイオードとも呼ばれる。

上記〈２〉の過電圧入力に対する保護については、上記負電圧保護用のダイオードのカソードとグランドラインとの間に、過電圧保護用のツェナーダイオードを、そのツェナーダイオードのアノードをグランドライン側にして設けることが一般的である。

しかし、負電圧保護用のダイオードを設けると、昇圧ＩＣに入力される電源電圧が、そのダイオードの順方向電圧の分だけ低下する。このため、昇圧ＩＣとして、最低動作電圧が、より低いものを選定する必要性が生じる。

また、他車両からの電源供給でエンジンを始動させるジャンプスタートが行われる場合、２４Ｖバッテリの他車両から電源供給を受けることが想定される。このため、過電圧保護用のツェナーダイオードとしては、ツェナー電圧が２４Ｖよりも十分に大きい値（例えば３３Ｖ程度）のものを選定する必要がある。この場合、ツェナーダイオードによる実際のクランプ電圧はおおよそ３６Ｖ程度となることから、昇圧ＩＣとしては、耐圧が３６Ｖよりも大きい値（例えば４０Ｖ程度）のものを選定する必要がある。

一般に、ＩＣにおいては、最低動作電圧が低いものでは耐圧が低く、逆に、耐圧が高いものでは最低動作電圧が高い、という傾向がある。このため、負電圧保護用のダイオードと過電圧保護用のツェナーダイオードとを設ける対策では、昇圧ＩＣの選定に大幅な制限が生じることになる。

そこで、本開示は、電子制御装置において、負電圧保護用ダイオードと過電圧保護用ツェナーダイオードとを設けなくても、負電圧と過電圧とに対する保護を可能にする技術を提供する。

本開示の電子制御装置は、車両に搭載されたバッテリ（２）の電圧（即ち、バッテリ電圧）が電源電圧として直接供給される電源端子（３）と、昇圧チョッパ回路（５）と、電源回路（７）と、制御回路（８）と、昇圧ＩＣ（６）と、電圧制限回路（９）と、を備える。

昇圧チョッパ回路は、電源端子からの電源電圧が入力されるコイル（１３）と、コイルに直列に接続されるダイオード（１４）と、コイル及びダイオードの接続点とグランドラインとの間に設けられた昇圧用スイッチ（１５）と、ダイオードのカソードとグランドラインとの間に設けられた平滑コンデンサ（１６）と、を備える。このような昇圧チョッパ回路は、ＤＣＤＣコンバータとも呼ばれる。

電源回路は、ダイオードのカソードの電圧を入力電圧とし、その入力電圧を降圧することにより、一定電圧を出力する。
制御回路は、電源回路からの一定電圧によって動作する。

昇圧ＩＣは、電源端子からの電源電圧によって動作するＩＣであって、電源回路への入力電圧が規定値以下になると、その入力電圧が規定値となるように昇圧用スイッチをオンオフさせる。

電圧制限回路は、電源端子から前記昇圧ＩＣ及び前記コイルに電源電圧を供給するための電源ライン（３２）に設けられて、該電源ラインの導通と遮断とを切り替える電源スイッチ（３３）と、スイッチ制御部（３４）と、を有する。そして、スイッチ制御部は、電源端子に供給される電源電圧が正の所定範囲内の電圧である場合に、電源スイッチをオンさせ、電源電圧が負の電圧又は前記所定範囲外の正の電圧である場合には、電源スイッチをオフさせる。

このような電圧制限回路を備える電子制御装置では、バッテリの逆接続により電源端子への電源電圧が負の電圧になった場合には、電源スイッチがオフされるため、各回路に負の電圧が印加されることが防止される。また、電源端子への電源電圧が正の電圧であっても、所定範囲外である場合には、電源スイッチがオフされるため、各回路に所定範囲外の大きな電圧が印加されることが防止される。そして、電源電圧が正の所定範囲内である場合には、電源スイッチがオンされて、電源電圧が昇圧ＩＣや昇圧チョッパ回路のコイルに供給される。

よって、前述した負電圧保護用ダイオードと過電圧保護用ツェナーダイオードとを設けなくても、負電圧と過電圧とに対する保護が可能となる。そして、このため、昇圧ＩＣの選定に関する制限が緩和される。つまり、負電圧保護用ダイオードと過電圧保護用ツェナーダイオードとを設ける構成と比較すると、昇圧ＩＣの最低動作電圧はダイオードの順方向電圧の分だけ高くても良く、また、昇圧ＩＣの耐圧として大きなマージンを考慮する必要がなくなる。

尚、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

実施態様の電子制御装置の構成を示すブロック図である。 電圧制限回路の構成を示すブロック図である。 電圧制限回路の動作を表すグラフである。 電子制御装置の状態遷移とマイコンが実行する処理とを説明するフローチャートである。 実施形態の作用例を説明する説明図である。 比較例の電子制御装置の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．全体構成］
図１に示す実施形態の電子制御装置（以下、ＥＣＵ）１は、例えば、車両に搭載されたトランスミッションのシフト位置を切り替える制御を行う装置である。

ＥＣＵ１は、電源であるバッテリ２のプラス端子に接続される電源端子３と、バッテリ２のマイナス端子に接続されるグランド端子４と、を備える。電源端子３には、バッテリ２の電圧（即ち、バッテリ電圧）ＶＢが電源電圧として直接供給される。直接供給されるとは、リレー等の継電器を介さずに供給されるということであり、換言すると、バッテリ２及びＥＣＵ１が車両に接続されている間は常時供給される、ということである。また、以下では、バッテリ電圧ＶＢのことを、電源電圧ＶＢと言う。尚、本実施形態において、バッテリ２は、例えば定格１２Ｖのバッテリである。

更に、ＥＣＵ１は、昇圧チョッパ回路５と、昇圧ＩＣ６と、電源回路７と、当該ＥＣＵ１の機能を司る制御回路としてのマイコン８と、電圧制限回路９と、を備える。ＥＣＵ１は、駆動回路１０と、入力回路１１も備える。尚、ＩＣは、「Integrated Circuit」の略であり、即ち、集積回路の略である。

電圧制限回路９には、電源端子３からの電源電圧ＶＢが入力される。そして、電圧制限回路９は、電源電圧ＶＢが後述する条件を満たす場合に、その電源電圧ＶＢを出力電圧Ｖｏ１として出力する。電圧制限回路９の構成等については、後で説明する。

昇圧チョッパ回路５は、昇圧用のコイル１３と、コイル１３に直列に接続される逆流防止用のダイオード１４と、コイル１３及びダイオード１４の接続点とグランドラインとの間に設けられた昇圧用スイッチ１５と、ダイオード１４のカソードとグランドラインとの間に設けられた平滑コンデンサ１６と、を備える。尚、グランドラインは、グランド端子４に接続されたラインである。

コイル１３の上流側端部、即ち、ダイオード１４側とは反対側の端部には、電源端子３からの電源電圧ＶＢが電圧制限回路９を介して入力される。つまり、コイル１３の上流側端部には、電圧制限回路９の出力電圧Ｖｏ１が入力される。以下では、電圧制限回路９の出力電圧Ｖｏ１のことを、昇圧入口電圧Ｖｏ１ともいう。

昇圧用スイッチ１５は、この例では、ＦＥＴであるが、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ等、他の種類のスイッチング素子でも良い。ＦＥＴは、電界効果トランジスタの略であり、ＩＧＢＴは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタの略である。

昇圧チョッパ回路５では、昇圧用スイッチ１５がオンオフされることにより、コイル１３の下流側端部、即ち、ダイオード１４側の端部に、昇圧入口電圧Ｖｏ１（即ち、電源電圧ＶＢ）よりも大きいフライバック電圧が生じ、そのフライバック電圧が、ダイオード１４のカソードから出力される。そして、ダイオード１４のカソードの電圧Ｖｏ２によって平滑コンデンサ１６が充電される。以下では、ダイオード１４のカソードの電圧Ｖｏ２のことを、昇圧出口電圧Ｖｏ２ともいう。

また、ＥＣＵ１においては、コイル１３とダイオード１４との直列回路に対して、ダイオード１７が並列に設けられている。よって、昇圧用スイッチ１５がオフのままであれば、昇圧出口電圧Ｖｏ２は、昇圧入口電圧Ｖｏ１からダイオード１７の順方向電圧だけ低下した電圧になる。尚、ダイオード１７が設けられていない構成でも良い。その場合、昇圧用スイッチ１５がオフのままであれば、昇圧出口電圧Ｖｏ２は、昇圧入口電圧Ｖｏ１から、コイル１３とダイオード１７との両方における電圧降下分だけ低下した電圧になる。

昇圧ＩＣ６には、電源端子３からの電源電圧ＶＢが、電圧制限回路９を介して、動作用電圧として入力される。つまり、昇圧ＩＣ６には、電圧制限回路９の出力電圧Ｖｏ１が動作用電圧として入力される。

また、昇圧ＩＣ６には、昇圧出口電圧Ｖｏ２を２つの抵抗１８，１９で分圧した電圧（以下、出口モニタ電圧）Ｖｍ２が入力される。
そして、昇圧ＩＣ６は、出口モニタ電圧Ｖｍ２に基づいて昇圧出口電圧Ｖｏ２を検出し、昇圧出口電圧Ｖｏ２が規定値以下になると、昇圧出口電圧Ｖｏ２が規定値となるように昇圧用スイッチ１５をオンオフさせる。昇圧用スイッチ１５をオンオフさせることは、昇圧チョッパ回路５に昇圧動作を行わせることに相当する。規定値は、例えば８Ｖである。昇圧ＩＣ６と昇圧チョッパ回路５とにより、昇圧回路が構成されている。

また、昇圧ＩＣ６は、マイコン８からイネーブル信号ＥＮが与えられている場合、具体的には、イネーブル信号ＥＮがアクティブレベルとしてのハイレベルである場合に、昇圧用スイッチ１５をオンオフさせる動作が許可されるように構成されている。

電源回路７には、昇圧出口電圧Ｖｏ２が入力される。このため、以下では、昇圧出口電圧Ｖｏ２のことを、電源回路７の入力電圧Ｖｏ２ともいう。
そして、電源回路７は、入力電圧としての昇圧出口電圧Ｖｏ２から、第１の内部電圧ＶＤ１と第２の内部電圧ＶＤ２とを生成して出力する。

第１の内部電圧ＶＤ１は、例えば５Ｖである。電源回路７は、入力電圧としての昇圧出口電圧Ｖｏ２を降圧することにより、第１の内部電圧ＶＤ１を出力する。この第１の内部電圧ＶＤ１は、マイコン８と入力回路１１との各々に、動作用電圧として入力される。第１の内部電圧ＶＤ１は、一定電圧に相当する。

第２の内部電圧ＶＤ２は、例えば昇圧出口電圧Ｖｏ２と同じ電圧である。電源回路７は、入力電圧としての昇圧出口電圧Ｖｏ２を第２の内部電圧ＶＤ２として出力する。この第２の内部電圧ＶＤ２は、駆動回路１０に、動作用電圧として入力される。尚、電源回路７は、第２の内部電圧ＶＤ２についても、昇圧出口電圧Ｖｏ２を降圧することで出力するように構成されていても良い。

また、電源回路７には、他のＥＣＵ２１から当該ＥＣＵ１に与えられる起動信号Ｓｓと、マイコン８からの電源保持信号Ｓｈとが、入力される。
そして、電源回路７は、ＥＣＵ１に起動信号Ｓｓが与えられると、その起動信号Ｓｓが当該電源回路７に入力されて動作を開始する。つまり、内部電圧ＶＤ１，ＶＤ２の出力を開始する。ここで言う「起動信号Ｓｓが与えられる」とは、起動信号Ｓｓがアクティブレベルになる、ということである。本実施形態において、起動信号Ｓｓは、例えば、車両がイグニッションオンの状態になったことを示すイグニッション信号である。そして、起動信号Ｓｓのアクティブレベルは、例えばハイレベルである。尚、ＥＣＵ１に起動信号Ｓｓを出力する装置は、他のＥＣＵ２１に限らず、例えばスイッチ等でも良い。

また、電源回路７は、起動信号Ｓｓが与えられなくなっても、即ち、起動信号Ｓｓがハイレベルからローレベルになっても、マイコン８からの電源保持信号Ｓｈがアクティブレベルとしてのハイレベルであれば、内部電圧ＶＤ１，ＶＤ２の出力を継続する。そして、電源回路７は、起動信号Ｓｓと電源保持信号Ｓｈとの両方がローレベルになると、内部電圧ＶＤ１，ＶＤ２の出力を停止する。

マイコン８は、ＣＰＵと、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下、メモリ）と、Ａ／Ｄ変換器２３と、を備える。マイコン８の各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、上記メモリが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。

尚、ＥＣＵ１を構成するマイコンの数は１つでも複数でも良い。また、マイコン８によって実現される機能の一部又は全部は、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現しても良い。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現しても良い。

マイコン８には、昇圧入口電圧Ｖｏ１を２つの抵抗２５，２６で分圧した電圧（以下、入口モニタ電圧）Ｖｍ１と、前述の出口モニタ電圧Ｖｍ２とが入力される。マイコン８は、これらの電圧Ｖｍ１，Ｖｍ２を当該マイコン８に内蔵されたＡ／Ｄ変換器２３によってＡ／Ｄ変換することにより、昇圧入口電圧Ｖｏ１と昇圧出口電圧Ｖｍ２とを検出する。昇圧入口電圧Ｖｏ１を検出することは、電源電圧ＶＢを検出することに相当する。

ＥＣＵ１には、制御対象として、トランスミッションのシフト位置を切り替えるためのアクチュエータ２８が接続されている。アクチュエータ２８は、動力源である電気負荷としてのモータ２９と、当該アクチュエータ２８によるシフト位置を検出するためのセンサ３０と、を備える。アクチュエータ２８は、モータ２９の動力により状態が変化して、シフト位置を、例えば、パーキングを含む複数のシフト位置の何れかに切り替えるように構成されている。

駆動回路１０は、マイコン８からの制御信号に従って、モータ２９を駆動するように構成されている。センサ３０は、例えばモータ２９の回転量及び回転方向を示す信号を出力する。センサ３０からの信号は、入力回路１１を介してマイコン８に入力される。

マイコン８は、起動すると、アクチュエータ２８が初期状態（即ち、原点位置）となるように、駆動回路１０を介して、モータ２９を制御する。その後、マイコン８は、運転者によるシフト操作部に対する操作を検出し、その検出結果に応じて、実際のシフト位置が運転者の希望するシフト位置となるように、モータ２９を制御してアクチュエータ２８の状態を変化させる。そして、マイコン８は、モータ２９を制御する際には、アクチュエータ２８を初期状態にしてからの、センサ３０からの信号に基づいて、アクチュエータ２８の状態、即ち、現在のシフト位置を把握する。

このため、例えば、ＥＣＵ１に起動信号Ｓｓが与えられてマイコン８が起動した後、例えば、エンジンの始動に伴い電源電圧ＶＢが一時的に低下して、マイコン８がリセットされたとすると、マイコン８は、シフト位置を見失うこととなる。よって、マイコン８は、電源電圧ＶＢの復帰により再起動した際に、シフト位置の再学習を行う必要がある。

ところが、シフト位置の再学習を行うためには、前述の通り、アクチュエータ２８が初期状態となるようにモータ２９を駆動する必要がある。よって、マイコン８は、シフト位置をすぐに把握することができず、その結果、車両の運転者がすぐにシフト操作を行うことができない、といった不都合を招く。

このため、ＥＣＵ１では、昇圧チョッパ回路５及び昇圧ＩＣ６によって構成される昇圧回路を設けることにより、電源電圧ＶＢが一時的に低下しても、電源回路７への入力電圧（即ち、昇圧出口電圧Ｖｏ２）が規定値を下回らないようにして、マイコン８のリセットを防いでいる。

［２．電圧制限回路の構成］
図２に示すように、電圧制限回路９は、電源端子３から昇圧ＩＣ６及びコイル１３に電源電圧ＶＢを供給するための電源ライン３２に設けられて、該電源ライン３２の導通と遮断とを切り替える電源スイッチ３３と、電源スイッチ３３のオンオフを制御する制御ＩＣ３４と、を備える。更に、電圧制限回路９は、電源ライン３２における電源スイッチ３３よりも上流側（即ち、電源端子３側）とグランドラインとの間に直列に接続された３つの抵抗３５，３６，３７を備える。

電源スイッチ３３は、本実施形態では、直列に接続された２つのＦＥＴ３８，３９によって構成されている。このため、電源スイッチ３３のオンは、２つのＦＥＴ３８，３９がオンすることであり、電源スイッチ３３のオフは、２つのＦＥＴ３８，３９がオフすることである。そして、ＦＥＴ３８，３９のゲートは、制御ＩＣ３４に接続されている。

制御ＩＣ３４は、電源端子３に供給される電源電圧ＶＢが正の所定範囲内の電圧である場合に、電源スイッチ３３をオンさせ、電源電圧ＶＢが負の電圧又は上記所定範囲外の正の電圧である場合には、電源スイッチ３３をオフさせる。本実施形態において、所定範囲は、例えば３．５Ｖ〜２８Ｖの範囲である。尚、制御ＩＣ３４は、スイッチ制御部に相当する。

具体的には、制御ＩＣ３４は、負電圧保護部４１と、電圧判定部４２と、チャージポンプ部４３と、ゲートプルダウン部４４と、を備える。
負電圧保護部４１は、電源ライン３２における電源スイッチ３３よりも上流側と、電源スイッチ３３を構成するＦＥＴ３８，３９のゲートとを、オンすることで短絡させるスイッチ５１と、スイッチ５１のオンオフを制御するオペアンプ５２と、を備える。

電圧判定部４２は、２つの比較器５４，５５を備える。比較器５４は、抵抗３５と抵抗３６との接続点の電圧Ｖ１と基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば０．５Ｖ）とを比較する。比較器５５は、抵抗３６と抵抗３７との接続点の電圧Ｖ２と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。電源電圧ＶＢが正の電圧である場合、電圧Ｖ１は電圧Ｖ２よりも高くなる。また、基準電圧Ｖｒｅｆは、制御ＩＣ３４内の図示しない電源部によって電源電圧ＶＢから生成される。

そして、電圧判定部４２は、比較器５４により、電圧Ｖ１が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低いと判定した場合、あるいは、比較器５５により、電圧Ｖ２が基準電圧Ｖｒｅｆよりも高いと判定した場合に、ゲートプルダウン部４４を動作させる。ゲートプルダウン部４４は、電圧判定部４２からの指令により動作すると、ＦＥＴ３８，３９のゲートから電流を引き込んで、該ＦＥＴ３８，３９をオフさせる。

また、電圧判定部４２は、比較器５４により、電圧Ｖ１が基準電圧Ｖｒｅｆ以上であると判定し、且つ、比較器５５により、電圧Ｖ２が基準電圧Ｖｒｅｆ以下であると判定した場合に、チャージポンプ部４３を動作させる。チャージポンプ部４３は、電圧判定部４２からの指令により動作すると、電源ライン３２における電源スイッチ３３よりも上流側から供給される電源電圧ＶＢを昇圧し、その昇圧した電圧をＦＥＴ３８，３９のゲートに供給することにより、該ＦＥＴ３８，３９をオンさせる。

そして、抵抗３５，３６，３７の抵抗値は、電源電圧ＶＢが上記所定範囲の下限値ＵＶ（即ち、３．５Ｖ）である場合に「電圧Ｖ１＝基準電圧Ｖｒｅｆ」となり、電源電圧ＶＢが上記所定範囲の上限値ＯＶ（即ち、２８Ｖ）である場合に「電圧Ｖ２＝基準電圧Ｖｒｅｆ」となるように、設定されている。

［２−１．動作１］
電源電圧ＶＢが負の電圧である場合には、負電圧保護部４１において、オペアンプ５２がスイッチ５１をオンさせる。スイッチ５１がオンすると、ＦＥＴ３８，３９のゲートとソースとが同電位になって、ＦＥＴ３８，３９はオフする。つまり、電源スイッチ３３はオフする。よって、バッテリ２の逆接続によって電源電圧ＶＢが負の電圧になった場合には、電源スイッチ３３がオフして、電圧制限回路９よりも後段に設けられた昇圧ＩＣ６等の各回路に負の電圧が印加されることが防止される。

［２−２．動作２］
電源電圧ＶＢが下限値ＵＶよりも低いか、あるいは、電源電圧ＶＢが上限値ＯＶよりも高い場合、即ち、電源電圧ＶＢが正の電圧であっても下限値ＵＶから上限値ＯＶまでの範囲に入っていない場合には、電圧判定部４２がゲートプルダウン部４４を動作させる。このため、電源スイッチ３３がオフする。よって、電圧制限回路９よりも後段に設けられた昇圧ＩＣ６等の各回路に、上限値ＯＶよりも高い電圧が印加されることが防止される。

［２−３．動作３］
電源電圧ＶＢが下限値ＵＶから上限値ＯＶまでの範囲内である場合には、電圧判定部４２がチャージポンプ部４３を動作させる。このため、電源スイッチ３３がオンして、電圧制限回路９よりも後段に設けられた昇圧ＩＣ６等の各回路に、電源端子３からの電源電圧ＶＢが供給される。そして、電源スイッチ３３での電圧降下は、ダイオードとは異なり、無視できる程度に小さくすることができるため、昇圧ＩＣ６等の各回路には、電源電圧ＶＢをそのまま供給することができる。尚、本実施形態では、電源スイッチ３３での電圧降下が０Ｖであるとして説明している。

以上の動作１〜３をまとめると、図３のようになる。尚、図３において、実線で示されている入力電圧とは、電源端子３から電圧制限回路９に入力される電源電圧ＶＢであり、点線で示されている出力電圧とは、電源スイッチ３３から後段の回路へ出力される電圧（即ち、昇圧入口電圧Ｖｏ１）である。

図３に示すように、電圧制限回路９は、入力電圧が下限値ＵＶから上限値ＯＶまでの範囲内である場合には、入力電圧を出力電圧とする。一方、入力電圧が負の電圧であるか、あるいは、入力電圧が正の電圧であっても、下限値ＵＶから上限値ＯＶまでの範囲外である場合には、電圧制限回路９は、電源スイッチ３３をオフさせて、出力電圧を０Ｖにする。

尚、制御ＩＣ３４としては、例えばリニアテクノロジー株式会社製の「ＬＴＣ４３６５」を使用することができる。
［３．ＥＣＵの状態遷移とマイコンが行う処理］
ＥＣＵ１の状態遷移とマイコン８が行う処理とについて、図４を用い説明する。尚、図４において、マイコン８が行う処理は、Ｓ１４５〜Ｓ１６０，Ｓ２００〜Ｓ２２０である。

図４において、Ｓ１１０に示すように、ＥＣＵ１が車両に接続されると、ＥＣＵ１の電源端子３とグランド端子４との間にバッテリ２が接続される。このため、ＥＣＵ１においては、グランド端子４の電位（即ち、グランド電位）を基準として電源端子３に電源電圧ＶＢが供給される。ここでは、電源電圧ＶＢが前述の所定範囲内であり、電圧制限回路９の電源スイッチ３３がオンしているものとして説明する。

ＥＣＵ１は、車両に接続されただけでは、Ｓ１２０に示すように、待機状態になっている。ＥＣＵ１の待機状態とは、ＥＣＵ１が動作していない状態であり、詳しくは、電源回路７が動作を停止していて内部電圧ＶＤ１，ＶＤ２を出力せず、このためマイコン８が動作を停止している状態である。また、待機状態では、マイコン８に内部電圧ＶＤ１が供給されないことから、マイコン８から昇圧ＩＣ６へのイネーブル信号ＥＮがローレベルになるため、昇圧ＩＣ６はディセーブル状態（即ち、動作禁止状態）になっている。このため、昇圧ＩＣ６も消費電流が低い状態となる。

ＥＣＵ１が待機状態になっている場合に、Ｓ１３０の「ＹＥＳ」の場合として示すように、ＥＣＵ１に外部からの起動信号Ｓｓが与えられると、Ｓ１４０に示すように、ＥＣＵ１が起動する。具体的には、電源回路７が動作を開始して内部電圧ＶＤ１，ＶＤ２を出力し、マイコン８が起動する。この時点では、昇圧ＩＣ６は未だディセーブル状態である。

マイコン８は、起動すると、Ｓ１４５に示すように、電源回路７への電源保持信号Ｓｈをローレベルからハイレベルに切り替える。
更に、マイコン８は、入口モニタ電圧Ｖｍ１を内蔵のＡ／Ｄ変換器２３によってＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換結果に基づいて電源電圧ＶＤを検出する。そして、マイコン８は、Ｓ１５０に示すように、電源電圧ＶＢが上記所定範囲内の所定値Ｖｔｈ以上になったか否かを判定し、電源電圧ＶＢが所定値Ｖｔｈ以上になったと判定したなら、Ｓ１６０に示すように、昇圧ＩＣ６へのイネーブル信号ＥＮをローレベルからハイレベルに切り替える。すると、昇圧ＩＣ６がイネーブル化される。つまり、昇圧ＩＣ６が、動作可能なイネーブル状態となる。このように、ＥＣＵ１の起動後、電源電圧ＶＢが所定値Ｖｔｈ以上になったことをマイコン８が検知すると、昇圧ＩＣ６がイネーブル化されるようになっている。尚、上記所定値Ｖｔｈは、バッテリ２が正常な状態と考えられる電源電圧ＶＢの値（例えば１１Ｖ）に設定されている。

一方、昇圧ＩＣ６がイネーブル化された後、Ｓ１７０の「ＹＥＳ」の場合として示すように、電源電圧ＶＢが低電圧になったとする。尚、電源電圧ＶＢが低電圧になるとは、昇圧出口電圧Ｖｏ２が前述の規定値以下になるほどに低下する、という意味である。

この場合には、Ｓ１９０に示すように、昇圧回路が動作する。つまり、昇圧ＩＣ６が、昇圧用スイッチ１５をオンオフさせて昇圧出口電圧Ｖｏ２を規定値に維持する。このため、電源回路７からマイコン８への内部電圧ＶＤ１が低下することが回避され、その結果、マイコン８のリセットが回避される。

また、Ｓ１７０の「ＮＯ」の場合として示すように、電源電圧ＶＢが低電圧にならなければ、Ｓ１８０に示すように、昇圧回路は動作しない。つまり、昇圧ＩＣ６は昇圧用スイッチ１５をオフのままにする。

マイコン８は、電源回路７からの内部電圧ＶＤ１により動作し続け、Ｓ２００に示すように、通常制御を行う。通常制御としては、少なくとも、前述したアクチュエータ２８の制御が行われる。

また、マイコン８は、Ｓ２１０に示すように、停止要求があったか否かを判定する。具体的には、起動信号Ｓｓが非アクティブレベルとしてのローレベルになったか否かを判定する。尚、車両がイグニッションオフの状態になると、起動信号Ｓｓはローレベルになる。そして、マイコン８は、停止要求がないと判定した場合には、Ｓ１５０の判定やＳ２００の通常制御を繰り返すが、停止要求があったと判定した場合、即ち、起動信号Ｓｓがローレベルになった場合には、Ｓ２２０に示すように、シャットダウン処理を行う。

マイコン８は、シャットダウン処理として、例えば、ＲＡＭ内のデータを、書き換え可能な不揮発性メモリに保存するデータ退避処理等を行うと共に、電源保持信号Ｓｈをローレベルにする処理も行う。但し、電源保持信号Ｓｈをローレベルにする処理は、実施すべき他の処理を全て完了した後に行われる。

電源保持信号Ｓｈがローレベルになると、この時点で起動信号Ｓｓは既にローレベルであるため、Ｓ２３０に示すように、電源回路７が動作を停止する。このため、マイコン８への内部電圧ＶＤ１の供給が停止されて、マイコン８が動作を停止し、その結果、ＥＣＵ１の動作が停止する。また、マイコン８への内部電圧ＶＤ１の供給が停止されることで、マイコン８から昇圧ＩＣ６へのイネーブル信号ＥＮがローレベルとなり、その結果、昇圧ＩＣ６はディセーブル状態になる。つまり、マイコン８から電源回路７への電源保持信号Ｓｈがローレベルになることで、ＥＣＵ１は待機状態に戻る。

そして、待機状態になったＥＣＵ１は、Ｓ２４０の「ＮＯ」の場合として示すように、車両から取り外されなければ、再び起動信号Ｓｓが与えられることで起動する。尚、図４において、Ｓ１３０が「ＮＯ」でＳ２４０が「ＮＯ」の場合のループは、ＥＣＵ１が待機状態のままである場合を表している。

［４．ＥＣＵの作用例］
ＥＣＵ１の作用例について、図５を用い説明する。
尚、図５において、「Ｖｏ１」と「Ｖｏ２」の各段における点線は、図６に示す比較例のＥＣＵ（以下、比較例ＥＣＵ）６１の場合を示している。図６に示すように、比較例ＥＣＵ６１は、ＥＣＵ１と比較すると、電圧制限回路９が設けられておらず、その代わりに、負電圧保護用のダイオード６３と、過電圧保護用のツェナーダイオード６４とを、備える点が異なる。この比較例ＥＣＵ６１において、ダイオード６３は、電源端子３から昇圧ＩＣ６及びコイル１３へ至る電源ライン３２上に、順方向に設けられている。そして、ツェナーダイオード６４は、ダイオード６３のカソードとグランドラインとの間に、当該ツェナーダイオード６４のアノードをグランドライン側にして設けられている。また、図５において、「Ｖｏ２」の段における一点鎖線は、昇圧チョッパ回路５及び昇圧ＩＣ６（即ち、昇圧回路）が設けられていない場合を示している。

図５において、時刻ｔ１に示すように、ＥＣＵ１が車両に接続されて、ＥＣＵ１に電源としてのバッテリ２が接続されると、時刻ｔ２に示すように、ＥＣＵ１の電源端子３にバッテリ２からの電源電圧ＶＢが供給される。尚、ＥＣＵ１が車両に既に接続されている状態で、バッテリ２が車両に接続された場合も同様である。

ここでは、電源端子３に供給される電源電圧ＶＢが正常値であり、前述の所定範囲内で且つ前述の所定値Ｖｔｈ以上であるとする。このため、電圧制限回路９の電源スイッチ３３はオンする。

そして、時刻ｔ２〜ｔ３に示すように、ＥＣＵ１は待機状態になる。
その後、車両がイグニッションオン状態になり、時刻ｔ３に示すように、ＥＣＵ１に起動信号Ｓｓが与えられると、ＥＣＵ１は起動する。つまり、電源回路７が内部電圧ＶＤ１，ＶＤ２の出力を開始して、マイコン８が起動する。マイコン８は、起動すると、電源回路７への電源保持信号Ｓｈをハイレベルにし、また、電源電圧ＶＢが所定値Ｖｔｈ以上になったことを検知して、昇圧ＩＣ６へのイネーブル信号ＥＮを動作許可側のハイレベルにする。

ここで、図５の「Ｖｏ１」の段において、実線で示すように、ＥＣＵ１では、電源電圧ＶＢが昇圧入口電圧Ｖｏ１となるが、比較例ＥＣＵ６１では、点線で示すように、電源電圧ＶＢよりもダイオード６３の順方向電圧だけ低い電圧が昇圧入口電圧Ｖｏ１となる。このため、図５の「Ｖｏ２」の段において、点線で示すように、比較例ＥＣＵ６１では、ＥＣＵ１と比較すると、昇圧出口電圧Ｖｏ２も低くなる。

ＥＣＵ１が起動した後、時刻ｔ４に示すように、車両において、エンジンを始動させるためのスタータ信号が発生すると、バッテリ２からの電力によってスタータが動作を開始するため、そのスタータへの突入電流により電源電圧ＶＢが低下する。

そして、時刻ｔ５に示すように、電源電圧ＶＢの低下により、昇圧出口電圧Ｖｏ２が規定値の一例である８Ｖ以下になると、昇圧ＩＣ６により昇圧チョッパ回路５の昇圧動作が行われて、昇圧出口電圧Ｖｏ２が８Ｖに維持される。

尚、仮に、昇圧チョッパ回路５及び昇圧ＩＣ６が設けられていないとすると、図５における「Ｖｏ２」の段の一点鎖線に示すように、電源回路７の入力電圧Ｖｏ２が８Ｖよりも大きく低下し、その結果、マイコン８への内部電圧ＶＤ１が５Ｖから低下して、マイコン８のリセットが発生する可能性がある。しかし、ＥＣＵ１では、電源電圧ＶＢが低下しても、昇圧チョッパ回路５及び昇圧ＩＣ６により、電源回路７の入力電圧Ｖｏ２（即ち、昇圧出口電圧Ｖｏ２）が８Ｖに維持される。よって、図５における「ＶＤ１」と「リセット」の各段にて、点線の楕円で囲んだ部分に示すように、内部電圧ＶＤ１の低下及びマイコン８のリセットが防止される。

その後、電源電圧ＶＢが上昇して、時刻ｔ６に示すように、昇圧出口電圧Ｖｏ２が８Ｖよりも大きくなると、昇圧ＩＣ６による昇圧チョッパ回路５の昇圧動作が停止する。
［５．効果］
以上詳述したＥＣＵ１によれば、以下の効果を奏する。

（５−１）ＥＣＵ１は、電圧制限回路９を備える。このため、バッテリ２の逆接続により電源端子３への電源電圧ＶＢが負の電圧になった場合には、電源スイッチ３３がオフされて、各回路に負の電圧が印加されることが防止される。また、電源端子３への電源電圧ＶＢが正の電圧であっても、下限値ＵＶから上限値ＯＶまでの所定範囲外である場合には、電源スイッチ３３がオフされるため、各回路に所定範囲外の大きな電圧が印加されることが防止される。そして、電源電圧ＶＢが正の所定範囲内である場合には、電源スイッチ３３がオンされて、電源電圧ＶＢが昇圧ＩＣ６やコイル１３に供給される。

よって、比較例ＥＣＵ６１が備える負電圧保護用ダイオード６３及び過電圧保護用ツェナーダイオード６４を設けなくても、負電圧と過電圧とに対する保護が可能となる。
このため、昇圧ＩＣ６の選定に関する制限が緩和される。つまり、負電圧保護用ダイオード６３と過電圧保護用ツェナーダイオード６４とが設けられた比較例ＥＣＵ６１と比べると、昇圧ＩＣ６の最低動作電圧は、ダイオード６４の順方向電圧の分だけ高くても良くなる。また、昇圧ＩＣ６の耐圧としては、ツェナーダイオード６４のツェナー電圧や実際のクランプ電圧を考慮する必要がなく、上記所定範囲の上限値ＯＶよりも少し高い電圧で済む。

例えば、電源電圧ＶＢが３．５Ｖにまで低下してもＥＣＵ１の正常動作を確保しなければならないとする。この場、比較例ＥＣＵ６１では、昇圧ＩＣ６に供給される電圧Ｖｏ１が電源電圧ＶＢよりもダイオード６３の順方向電圧だけ低下するため、昇圧ＩＣ６の最低動作電圧としては、例えば２．５Ｖ程度が要求される。一方、本実施形態のＥＣＵ１では、昇圧ＩＣ６の最低動作電圧としては、３．５Ｖあるいは余裕を見て例えば３．４Ｖ程度で良い。また、昇圧ＩＣ６の耐圧については、比較例ＥＣＵ６１の場合、前述した過電圧保護用ツェナーダイオードのツェナー電圧の選定理由により、例えば４０Ｖ程度必要となるが、本実施形態のＥＣＵ１では、上記所定範囲の上限値ＯＶよりも少し高い電圧（例えば３０Ｖ程度）で済む。このように、本実施形態のＥＣＵ１によれば、比較例ＥＣＵ６１と比べると、昇圧ＩＣ６として、最低動作電圧が高く、耐圧が低いものを使用することが可能となる。

（５−２）昇圧ＩＣ６は、制御回路としてのマイコン８からイネーブル信号ＥＮが与えられている場合に、動作が許可されるように構成されている。このため、ＥＣＵ１の非動作時、即ち、ＥＣＵ１が待機状態である場合に、昇圧ＩＣ６での消費電流を抑制することができる。

（５−３）マイコン８は、ＥＣＵ１に起動信号Ｓｓが与えられることによって起動すると共に、起動後に、電源電圧ＶＢが上記所定範囲内である所定値Ｖｔｈ以上であることを検出すると、昇圧ＩＣ６にイネーブル信号ＥＮを与えるように構成されている。

このため、通常の低電圧発生ケースの場合にだけ、昇圧ＩＣ６を動作させることができ、その昇圧ＩＣ６での無駄な消費電流を防止することができる。換言すると、バッテリ２の充電状態が悪くて、マイコン８が起動する前から電源電圧ＶＢが所定値Ｖｔｈよりも低いような場合には、昇圧ＩＣ６の動作が許可されず、バッテリ２を一層弱らせてしまうことを回避することができる。

（５−４）マイコン８は、内蔵のＡ／Ｄ変換器２３を用いて電源電圧ＶＢを検出するように構成されている。このため、マイコン８は、電源電圧ＶＢの検出を素早く実施することができる。よって、マイコン８が起動してから、電源電圧ＶＢが所定値Ｖｔｈ以上であることを検知して、昇圧ＩＣ６にイネーブル信号ＥＮを与えるまでの所要時間を、短くすることができる。この結果、ＥＣＵ１の起動直後の電源電圧ＶＢの低下に対して、十分に対応可能となる。ここで言う対応可能とは、昇圧ＩＣ６の動作により電源電圧ＶＢを昇圧することができる、ということである。

［６．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。また、前述した数値も一例である。

例えば、ＥＣＵ１は、シフト位置を切り替えるためのアクチュエータ２８を制御するものであったが、アクチュエータ２８以外の制御対象を制御するように構成されても良い。
また、上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしても良い。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしても良い。また、上記実施形態の構成の一部を省略しても良い。尚、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

また、上述したＥＣＵの他、当該ＥＣＵを構成要素とするシステム、当該ＥＣＵとしてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、負電圧及び過電圧に対する保護方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

２…バッテリ、３…電源端子、５…昇圧チョッパ回路、６…昇圧ＩＣ、７…電源回路、８…マイコン、９…電圧制限回路、１３…コイル、１４…ダイオード、１５…昇圧用スイッチ、１６…平滑コンデンサ、３２…電源ライン、３３…電源スイッチ、３４…制御ＩＣ

Claims (4)

1. 車両に搭載されたバッテリ（２）の電圧が電源電圧として直接供給される電源端子（３）と、
   前記電源端子からの前記電源電圧が入力されるコイル（１３）、前記コイルに直列に接続されるダイオード（１４）、前記コイル及び前記ダイオードの接続点とグランドラインとの間に設けられた昇圧用スイッチ（１５）、及び前記ダイオードのカソードと前記グランドラインとの間に設けられた平滑コンデンサ（１６）、を備える昇圧チョッパ回路（５）と、
   前記ダイオードのカソードの電圧を入力電圧とし、その入力電圧を降圧することにより、一定電圧を出力する電源回路（７）と、
   前記電源回路からの前記一定電圧によって動作する制御回路（８）と、
   前記電源端子からの前記電源電圧によって動作するＩＣであって、前記電源回路への前記入力電圧が規定値以下になると、前記入力電圧が前記規定値となるように前記昇圧用スイッチをオンオフさせる昇圧ＩＣ（６）と、
   前記電源端子から前記昇圧ＩＣ及び前記コイルに前記電源電圧を供給するための電源ライン（３２）に設けられて、該電源ラインの導通と遮断とを切り替える電源スイッチ（３３）と、前記電源端子に供給される前記電源電圧が正の所定範囲内の電圧である場合に、前記電源スイッチをオンさせ、前記電源電圧が負の電圧又は前記所定範囲外の正の電圧である場合には、前記電源スイッチをオフさせるスイッチ制御部（３４）と、を有する電圧制限回路（９）と、
   を備える電子制御装置。
2. 請求項１に記載の電子制御装置であって、
   前記昇圧ＩＣは、前記制御回路からイネーブル信号が与えられている場合に、動作が許可されるように構成されている、
   電子制御装置。
3. 請求項２に記載の電子制御装置であって、
   前記制御回路は、当該電子制御装置に起動信号が与えられることによって起動すると共に、起動後に、前記電源電圧が前記所定範囲内である所定値以上であることを検出すると、前記昇圧ＩＣに前記イネーブル信号を与えるように構成されている、
   電子制御装置。
4. 請求項３に記載の電子制御装置であって、
   前記制御回路は、マイクロコンピュータ（８）であり、
   前記マイクロコンピュータは、当該マイクロコンピュータに内蔵されているＡ／Ｄ変換器（２３）を用いて前記電源電圧を検出するように構成されている、
   電子制御装置。

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