JP2020054171A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイオード数の増加を抑制でき、且つダイオードの異常を精度良く検知することができる制御装置を提供する。【解決手段】本発明は、被給電部２に第１電源ライン７１を介して接続される第１電源３１と、被給電部２に第２電源ライン７２を介して接続される第２電源３２と、第１電源ライン７１に設けられた第１ダイオード４１と、第２電源ライン７２に設けられた第２ダイオード４２と、第１電源３１と第１ダイオード４１との間に設けられた第１スイッチング素子５１と、第２電源３２と第２ダイオード４２との間に設けられた第２スイッチング素子５２と、第１スイッチング素子５１と第１ダイオード４１との間に設けられた第１電圧モニタ６１と、第１ダイオード４１のカソードと第２ダイオード４２のカソードと被給電部２とを接続する部分に設けられた第２電圧モニタ６２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置に関する。

制御装置は、例えば、被給電部の１つであって且つ電磁弁やモータ等の負荷を制御する制御部と、制御部に第１電源ラインを介して接続されるメイン電源と、制御部に第２電源ラインを介して接続されるサブ電源と、を備えている。サブ電源は、メイン電源が失陥した際に制御部に電力を供給するための電源である。第１電源ラインと第２電源ラインは、合流して制御部に接続される。ここで、例えば特開２０１４−２１３７０６号公報には、第１電源ラインにダイオードとコンパレータが配置され、第２電源ラインに並列接続された２つのダイオードが配置された制御ユニットが記載されている。この構成によれば、第１電源ラインにおいてはコンパレータによりダイオードのショート故障（短絡）を検知でき、第２電源ラインにおいては一方のダイオードがオープン故障（断線）しても他方のダイオードを介してサブ電源と制御部とを接続することができる。

特開２０１４−２１３７０６号公報

しかしながら、第１電源ラインと第２電源ラインとを１つの電源ラインセットとすると、上記構成では、電源ラインセットの数が１に対して、３つのダイオードと１つのコンパレータが必要となる。制御部に複数の電源を印加する状態において、例えば２つの電源ラインセットが必要である場合、上記構成では６つのダイオードと２つのコンパレータが必要となり部品点数が大きく増加してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、部品点数の増加を抑制でき、且つ異常状態を精度良く検知することができる制御装置を提供することを目的とする。

本発明の制御装置は、被給電部に第１電源ラインを介して接続される第１電源と、前記被給電部に第２電源ラインを介して接続される第２電源と、前記第１電源ラインに、カソードを前記被給電部側に向けて設けられた第１ダイオードと、前記第２電源ラインに、カソードを前記被給電部側に向けて設けられた第２ダイオードと、前記第１電源ラインにおける前記第１電源と前記第１ダイオードとの間に設けられ、前記第１電源と前記被給電部との接続状態を切り替える第１スイッチング素子と、前記第２電源ラインにおける前記第２電源と前記第２ダイオードとの間に設けられ、前記第２電源と前記被給電部との接続状態を切り替える第２スイッチング素子と、前記第１電源ラインにおける前記第１スイッチング素子と前記第１ダイオードとの間に設けられた第１電圧モニタと、前記第１ダイオードのカソード側と前記第２ダイオードのカソード側とで接続された前記第１電源ライン及び前記第２電源ラインにおいて、前記第１ダイオードのカソードと前記第２ダイオードのカソードと前記被給電部とを接続する部分に設けられた第２電圧モニタと、を備える。

本発明によれば、第１スイッチング素子がオフかつ第２スイッチング素子がオンの場合、全ての部品が正常であれば、第１電圧モニタの検出結果がロー（低電圧）となり、第２電圧モニタの検出結果がハイ（高電圧）となる。スイッチング素子の条件が上記と同じであり、第１ダイオードまたは第１スイッチング素子がショート故障している場合、第１電圧モニタの検出結果がハイで且つ第２電圧モニタの検出結果もハイになる。また、スイッチング素子の条件が上記と同じであり、第２ダイオードまたは第２スイッチング素子がオープン故障している場合、第１電圧モニタの検出結果がローで且つ第２電圧モニタの検出結果もローになる。つまり、各電圧モニタの検出結果に基づいて、異常状態を精度良く検出することができる。また、本発明によれば、１つの電源ラインに１つのダイオードを設けるだけで足り、電源ラインの数が増大しても、部品点数の増加を抑制することができる。

本実施形態の制御装置の回路構成図である。 本実施形態の変形態様に係る制御装置の回路構成図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。本実施形態の制御装置１は、車両用制動装置に適用され、例えば電磁弁やモータなどの負荷（電動機）を制御する装置である。これらの負荷は、例えば制動液圧を調整するアクチュエータや倍力装置等に配置されている。つまり、本実施形態の制御装置１は、制動力を制御する制動制御装置ともいえる。制御装置１は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）と２つの電源により構成されている。

具体的に、制御装置１は、図１に示すように、被給電部である制御部２と、第１電源３１と、第２電源３２と、第１ダイオード４１と、第２ダイオード４２と、第１スイッチング素子５１と、第２スイッチング素子５２と、第１電圧モニタ６１と、第２電圧モニタ６２と、第１電源ライン７１と、第２電源ライン７２と、を備えている。

制御部２は、負荷９への電力の供給を制御する装置であって、ＩＣ２１と、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」とする）２２と、を備えている。ＩＣ２１は、入力された電圧を、マイコン２２の作動電圧に応じた所定の電圧に変圧（降圧）してマイコン２２に出力する電子回路である。マイコン２２は、第１負荷ライン７３のスイッチング素子７３１及び負荷９のオン・オフを制御する。

第１電源３１は、制御部２及び負荷９に電力を供給するメイン電源である。本実施形態の第１電源３１は、車両に搭載されたバッテリである。第１電源３１は、第１電源ライン７１を介して制御部２に接続されている。第１電源ライン７１は、第１電源３１と制御部２とを接続するための回路配線である。

第２電源３２は、第１電源３１が失陥した際に、制御部２及び負荷９に電力を供給するためのサブ電源（補助電源）である。本実施形態の第２電源３２は、キャパシタであって、例えば電気二重層コンデンサで構成されている。第２電源３２は、第２電源ライン７２を介して制御部２に接続されている。第２電源ライン７２は、第２電源３２と制御部２とを接続するための回路配線である。

第１ダイオード４１は、第１電源ライン７１に、カソードを制御部２側に向けて設けられたダイオードである。換言すると、第１ダイオード４１は、カソードが制御部２に接続され、アノードが第１スイッチング素子５１を介して第１電源３１に接続されたダイオードである。

第２ダイオード４２は、第２電源ライン７２に、カソードを制御部２側に向けて設けられたダイオードである。換言すると、第２ダイオード４２は、カソードが制御部２に接続され、アノードが第２スイッチング素子５２を介して第２電源３２に接続されたダイオードである。

第１電源ライン７１と第２電源ライン７２とは、第１ダイオード４１及び第２ダイオード４２よりも制御部２側の部分で、１つの共通電源ラインとなって制御部２に接続されている。つまり、第２電源ライン７２は、第１電源ライン７１に合流している。第１ダイオード４１のカソードと第２ダイオード４２のカソードと制御部２とは、第１電源ライン７１と第２電源ライン７２とにより接続されている。

第１スイッチング素子５１は、第１電源ライン７１における第１電源３１と第１ダイオード４１との間に設けられ、第１電源３１と制御部２との接続状態（接続／遮断）を切り替える半導体素子（例えばＭＯＳＦＥＴ等）である。第１スイッチング素子５１は、例えばイグニッションのオン又はＥＣＵの起動信号などの外部入力に応じてオンされ、接続状態が遮断から接続に切り替わる。

第２スイッチング素子５２は、第２電源ライン７２における第２電源３２と第２ダイオード４２との間に設けられ、第２電源３２と制御部２との接続状態（接続／遮断）を切り替える半導体素子（例えばＭＯＳＦＥＴ等）である。本実施形態の第２スイッチング素子５２は、第２電源３２に組み込まれた素子であり、第２電源３２が持つ素子ともいえる

詳細に、第２電源３２は、第１電源３１の状態を取得しており、第１電源３１が失陥したときに第２スイッチング素子５２をオフからオンに切り替える。第２スイッチング素子５２の状態を切り替えるための信号の演算周期は、第１電源３１から制御部２への電源供給が止まってから制御部２がリセットするまでの時間よりも短く設定されている。これにより、制御部２は動作を停止することなく、制御を継続することができる。

第１電圧モニタ６１は、第１電源ライン７１における第１スイッチング素子５１と第１ダイオード４１との間に設けられた、電圧を検出する装置（電圧センサ）である。第１電圧モニタ６１は、検出結果を制御部２に送信する。第２電圧モニタ６２は、第１ダイオード４１のカソード側と第２ダイオード４２のカソード側とで接続された第１電源ライン７１及び第２電源ライン７２において、第１ダイオード４１のカソードと第２ダイオード４２のカソードと制御部２とを接続する部分（共通電源ライン）に設けられた、電圧を検出する装置（電圧センサ）である。第２電圧モニタ６２は、検出結果を制御部２に送信する。第２電圧モニタ６２は、ＩＣ２１内に配置されてもよい。

第１電源３１は、第１負荷ライン７３を介して負荷９に接続されている。第２電源３２は、第２負荷ライン７４を介して負荷９に接続されている。第１負荷ライン７３には、スイッチング素子７３１とダイオード７３２が配置されている。第２負荷ライン７４には、ダイオード７４１が配置されている。

（異常検出）
制御部２による第１電源ライン７１及び第２電源ライン７２の異常検出について説明する。制御部２は、イグニッションがオンされた直後やオフされた後のイニシャルチェックにおいて、第１電源ライン７１及び第２電源ライン７２の検査を実行する。制御部２は、当該検査において、第１スイッチング素子５１をオフにし、第２スイッチング素子５２をオンにする。このスイッチ状態は、第１電源３１が失陥し、第２電源３２から制御部２に電圧が供給される場面を想定した状態である。以下、このスイッチ状態を、検査状態と称する。

検査状態において、制御部２は、第１電圧モニタ６１の検出結果と第２電圧モニタの検出結果とに基づいて、第１電源ライン７１及び第２電源ライン７２が正常か否かを判定する。第１電源ライン７１及び第２電源ライン７２が正常であれば、検査状態において、第２電源３２の出力電圧は第２ダイオード４２を介して制御部２に印加され、且つ第１ダイオード４１により出力電圧の第１電源３１側への供給は禁止される。したがって、制御部２は、検査状態において、第１電圧モニタ６１がロー（低電圧）を示し、第２電圧モニタ６２がハイ（高電圧）を示している場合、第１電源ライン７１及び第２電源ライン７２は正常であると判定する。

一方、制御部２が異常として検出したい状態の中でも重要なものとして、第２電源３２の供給電圧が第１電源３１に印加されている状態、及び第２電源３２の供給電圧が制御部２に印加されていない状態が挙げられる。具体的には、第１ダイオード４１がショート故障した場合、検査状態において、第２電源３２から第１電源３１に電圧が供給される。つまり、制御部２は、検査状態において、第１電圧モニタ６１がハイを示し、第２電圧モニタ６２もハイを示している場合、第１電源ライン７１は異常であると判断できる。また、第１ダイオード４１が正常であっても、第１スイッチング素子５１がショート故障していると、検査状態において、第１電圧モニタ６１がハイを示し、第２電圧モニタ６２もハイを示す。

また、第２ダイオード４２もしくは第２スイッチング素子５２がオープン故障した場合、検査状態において、第２電源３２の供給電圧が制御部２に印加されない。つまり、制御部２は、検査状態において、第１電圧モニタ６１がローを示し、第２電圧モニタ６２もローを示している場合、第２電源ライン７２は異常であると判断できる。このように、本実施形態によれば、第１電源ライン７１及び第２電源ライン７２の異常を精度良く検出することができる。なお、制御部２は、検査状態において電力が供給されない場合でも所定時間作動できるように、例えば充電可能な内部電池又はキャパシタを備えている。制御部２は、「異常あり」と判定した場合、表示ランプを点灯するなど、その旨を乗員に伝達する。

また、本実施形態によれば、１つの電源ラインに１つのダイオードを配置すればよく、ダイオード数（部品点数）の低減が可能となる。例えば、図１に示すように、第１ダイオード４１、第２ダイオード４２、第２電圧モニタ６２、及びそれら部品と制御部２とを接続するライン（第１電源ライン７１の一部及び第２電源ライン７２の一部）を１つの電源ラインセットＡとすると、本実施形態の制御装置１は、２つの電源ラインセットＡを備えている。第１スイッチング素子５１、第２スイッチング素子５２、及び第１電圧モニタ６１は、２つの電源ラインセットＡに対して共通の部品となる。

この場合でも、電源ラインセットＡを１つ増やすことによる部品点数の増加数は、２つのダイオードと１つの電源モニタであり、合計３つとなる。１つの電源ラインセットで３つのダイオードとコンパレータを必要とする従来技術に比べて、本実施形態の制御装置１によれば、部品点数の増加数は抑制される。

異常検査については、複数の電源ラインセットＡがある場合でも、検査状態における各電圧モニタの検出結果に基づいて電源ラインセットＡ毎に、上記同様の検査・判定が実行できる。このように、本実施形態によれば、電源ラインセットＡが増えたとしても部品点数の増加を抑制できる。なお、ＩＣ２１は、一方の電源ラインセットＡから入力された電圧を第１所定電圧に変圧し、他方の電源ラインセットＡから入力された電圧を第２所定電圧に変圧する。

＜その他＞
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば図２に示すように、制御装置１は、さらに第３電圧モニタ６３を備えてもよい。第３電圧モニタ６３は、第２電源ライン７２における第２スイッチング素子５２と第２ダイオード４２との間に設けられた、電圧を検出する装置（電圧センサ）である。この構成において、第２検査状態として第１スイッチング素子５１をオンにし且つ第２スイッチング素子５２をオフにすると、第１電源ライン７１及び第２電源ライン７２が正常であれば、第２電圧モニタ６２の検出結果がハイで且つ第３電圧モニタ６３の検出結果がローとなる。

一方、第２ダイオード４２もしくは第２スイッチング素子５２がショート故障している場合、第２検査状態において、第２電圧モニタ６２の検出結果がハイで且つ第３電圧モニタ６３の検出結果もハイとなる。つまり、この構成によれば、制御部２は、第２電圧モニタ６２及び第３電圧モニタ６３の検出結果に基づいて、第２電源ライン７２のショート故障も検出することができる。第３電圧モニタ６３は、複数の電源ラインセットＡに対して１つの共通装置として配置されている。また、第２検査状態では第１ダイオード４１もしくは第１スイッチング素子５１がオープン故障している場合、第２電圧モニタ６２の検出結果がローで且つ第３電圧モニタ６３の検出結果がローとなる。この場合、オープン故障により第１電源ライン７１が異常であると判断できる。このことから、第３電圧モニタを設けることで各素子の異常状態をより詳細に検出することができる。

また、本発明は、自動運転や自動ブレーキに対応する制御ユニットに適用することができる。また、本発明は、車両用制動装置に限らず、他の装置の制御ユニットにも適用することができる。また、第１電源３１及び第２電源３２の電源供給先である被給電部は、制御部２以外の装置であってもよい。

１…制御装置、２…制御部（被給電部）、３１…第１電源、３２…第２電源、４１…第１ダイオード、４２…第２ダイオード、５１…第１スイッチング素子、５２…第２スイッチング素子、６１…第１電圧モニタ、６２…第２電圧モニタ、６３…第３電圧モニタ、７１…第１電源ライン、７２…第２電源ライン。

Claims (2)

1. 被給電部に第１電源ラインを介して接続される第１電源と、
   前記被給電部に第２電源ラインを介して接続される第２電源と、
   前記第１電源ラインに、カソードを前記被給電部側に向けて設けられた第１ダイオードと、
   前記第２電源ラインに、カソードを前記被給電部側に向けて設けられた第２ダイオードと、
   前記第１電源ラインにおける前記第１電源と前記第１ダイオードとの間に設けられ、前記第１電源と前記被給電部との接続状態を切り替える第１スイッチング素子と、
   前記第２電源ラインにおける前記第２電源と前記第２ダイオードとの間に設けられ、前記第２電源と前記被給電部との接続状態を切り替える第２スイッチング素子と、
   前記第１電源ラインにおける前記第１スイッチング素子と前記第１ダイオードとの間に設けられた第１電圧モニタと、
   前記第１ダイオードのカソード側と前記第２ダイオードのカソード側とで接続された前記第１電源ライン及び前記第２電源ラインにおいて、前記第１ダイオードのカソードと前記第２ダイオードのカソードと前記被給電部とを接続する部分に設けられた第２電圧モニタと、
   を備える制御装置。
2. 前記第２電源ラインにおける前記第２スイッチング素子と前記第２ダイオードとの間に設けられた第３電圧モニタを備える請求項１に記載の制御装置。
   
   
   

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