JP2022190842A - 車載制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＮＤ断線の傾向を検知できる車載制御装置を提供することである。【解決手段】定電源とＧＮＤとの間に複数の抵抗やトランジスタを設け、トランジスタをオンしたときの定電源とＧＮＤとの間の所定点での電圧の違いにより、車載制御装置のＧＮＤラインが断線傾向時に生じる抵抗成分の増加を検知し、現在の状態が正常、断線傾向、及び完全断線のいずれであるかを切り分け、ＧＮＤラインが完全に断線する前に、ＧＮＤ断線傾向を検知する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される車載制御装置に関する。

車両に搭載される車載制御装置の一例として、車両のバッテリー等の電源供給装置により作動する車載制御装置が知られている。

車載制御装置は、ＧＮＤ端子を有する。車載制御装置のＧＮＤ端子が何らかの要因により断線した場合、車載制御装置が意図しない動作をし、車載制御装置が搭載される上位システムや、同列の他制御装置の正常動作を阻害し、異常状態を誘発するおそれがある。

そこで、車載制御装置のＧＮＤ端子が断線した場合、異常を検知する技術として、ＧＮＤラインの状態をＧＮＤ断線モニタ回路で監視し、ＧＮＤラインが断線した際、マイコンが断線検知するという技術が知られている（例えば特開２０２０－１３９７８７号公報）。

特開２０２０－１３９７８７号公報

しかしながら、特開２０２０－１３９７８７号公報に記載された技術では、断線が発生した後に検知するため、ＧＮＤ断線が発生した際の異常状態を事前に検知し阻止することはできない。また、任意のタイミングでＧＮＤ断線を検知する診断を実施しているため、ＧＮＤ断線が発生し、それを検知するまでに時間的な遅れが発生する。

本発明の目的は、ＧＮＤ断線の傾向を検知できる車載制御装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。

本発明は、ＧＮＤ断線の傾向に応じて増加する抵抗成分によって変化する電圧を取り込む電圧取込部と、前記電圧取込部で取り込んだ電圧に基づきＧＮＤの正常、断線傾向、及び完全断線を切り分けて診断する診断部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ＧＮＤ断線の傾向を検知できる車載制御装置を提供することができる。

上記した以外の本発明の課題、構成、作用及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態に係る車載制御装置の内部構成を示すブロック図である。 図１の車載制御装置１のＧＮＤ断線検知回路の自己診断時の動作を示すフロー図である。 図１の車載制御装置１のＧＮＤの状態判断時の動作を示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車載制御装置の内部構成を示すブロック図である。

車載制御装置１は、演算処理を行うＣＰＵ１０を有する。ＣＰＵ１０は、アナログ信号の取り込みを行うＡＤ入力ポート１１と、デジタル信号の出力を行うＤＯ出力ポート１２を有する。

車載制御装置１は、ＤＯ出力ポート１２によりＯＮ／ＯＦＦするトランジスタ（Ｔ１）７０と、トランジスタ（Ｔ１）７０のベース抵抗である抵抗（Ｒ４）８０および抵抗（Ｒ５）９０と、を有する。車載制御装置１は、トランジスタ（Ｔ１）７０のソース抵抗であって定電源（Ｖｃｃ）２０に接続される抵抗（Ｒ１）３０及び抵抗（Ｒ２）４０と、抵抗（Ｒ１）３０と抵抗（Ｒ２）４０との交点（ａ）１００に接続される抵抗（Ｒ３）５０と、を有する。車載制御装置１は、ＡＤ入力ポート１１と抵抗（Ｒ３）５０との間に接続されるコンデンサ（Ｃ１）６０を有する。車載制御装置１は、ＧＮＤ端子１１０を有する。トランジスタ（Ｔ１）７０のドレインは、ＧＮＤ端子１１０に接続される。ＧＮＤ端子１１０は、抵抗成分（Ｒ０）１３０を有する導体を介し、システムＧＮＤ１２０に接続される。なお、本実施例では、車載制御装置１は、１つのＧＮＤ端子を有するが、本発明はこれに限られるものではなく、複数のＧＮＤ端子を有するものであってもよい。車載制御装置１のＧＮＤ断線検知回路は、図１に示した各抵抗やトランジスタによって構成される。

本実施形態の車載制御装置１は、ＧＮＤ端子１１０の断線を検知するためのＧＮＤ断線検知回路を有し、このＧＮＤ断線検知回路による検知機能が正しく機能することを事前に確認する自己診断機能を有することを特徴とする。

まず、この自己診断機能について図２のフロー図を用いて説明する。図２は、図１の車載制御装置１のＧＮＤ断線検知回路の自己診断時の動作を示すフロー図である。

まず、ステップ２００において、車載制御装置１は、当該車載制御装置１の電源投入（ＯＮ）を受け、動作を開始する。

次に、ステップ２０１において、車載制御装置１の電源投入により、ＣＰＵ１０が起動される。ＣＰＵ１０は、起動されると、ＤＯ出力ポート１２をＨｉ（Ｈｉｇｈ）出力とする。

次に、ステップ２０２において、ＤＯ出力ポート１２がＨｉ出力となることで、抵抗（Ｒ４）８０を介し、トランジスタ（Ｔ１）７０がＯＮし、定電源（Ｖｃｃ）２０からシステムＧＮＤ１２０の間が導通する。

次に、ステップ２０３において、トランジスタ（Ｔ１）７０がＯＮすることで、一定の電圧を有する定電源（Ｖｃｃ）２０から、抵抗（Ｒ１）３０と抵抗（Ｒ２）４０とＧＮＤラインの抵抗成分（Ｒ０）１３０を経由して、システムＧＮＤ１２０に電流が流れる。その際、前記抵抗構成により、交点（ａ）１００にＶｃｃ×（Ｒ２＋Ｒ０）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ０）の電圧が発生する。ＤＯ出力ポート１２がＨｉ出力のとき、この電圧値であれば正常であり、異なれば異常である。

次に、ステップ２０４において、交点（ａ）１００に発生した電圧は、抵抗（Ｒ３）５０とコンデンサ（Ｃ１）６０で構成されるフィルターを介し、ＣＰＵ１０のＡＤ入力ポート１１に入力される。ＣＰＵ１０は、ＡＤ入力ポート１１から、交点（ａ）１００に発生した電圧を取り込む。この処理は、ＧＮＤ断線の傾向に応じて増加する抵抗成分によって変化する電圧を取り込む電圧取込部の一例である。

次に、ステップ２０５において、ＣＰＵ１０は、ＤＯ出力ポート１２がＨｉのときにＡＤ入力ポート１１に取り込まれる交点（ａ）１００の電圧を記録する。

次に、ステップ２０６において、ＣＰＵ１０は、ＤＯ出力ポート１２をＬｏ（Ｌｏｗ）出力とする。

次に、ステップ２０７において、ＤＯ出力ポート１２がＬｏとなることで、抵抗（Ｒ４）を介し、トランジスタ（Ｔ１）７０がＯＦＦし、定電源（Ｖｃｃ）２０からシステムＧＮＤ１２０の間が遮断される。

次に、ステップ２０８において、トランジスタ（Ｔ１）７０がＯＦＦするため、一定の電圧を有する定電源（Ｖｃｃ）２０の電圧が交点（ａ）１００に発生する。ＤＯ出力ポート１２がＬｏ出力のとき、この電圧値であれば正常であり、異なれば異常である。

次に、ステップ２０９において、交点（ａ）１００に発生した電圧は、抵抗（Ｒ３）５０とコンデンサ（Ｃ１）６０で構成されるフィルターを介し、ＣＰＵ１０のＡＤ入力ポート１１に入力される。

次に、ステップ２１０において、ＣＰＵ１０は、ＤＯ出力ポート１２がＬｏのときにＡＤ入力ポート１１に取り込まれる交点（ａ）１００の電圧を記録する。

次に、ステップ２１１において、ＣＰＵ１０は、ＤＯ出力ポート１２がＨｉのとき、およびＬｏのときの交点（ａ）１００の電圧値を判定し、ＤＯ出力ポート１２がＨｉのとき、およびＬｏのときの交点（ａ）１００の電圧値が正常値の場合は、ステップ２１２へ移行する。一方で、ＤＯ出力ポート１２がＨｉのとき、およびＬｏのときの交点（ａ）１００の電圧値が異常値の場合は、ステップ２１３へ移行する。ＣＰＵ１０で判断する交点（ａ）１００の電圧の正常値と異常値は、図１に示したＧＮＤ断線検知回路を構成する抵抗やトランジスタの定数によって任意に定義する。

次に、ステップ２１２において、ＣＰＵ１０は、ステップ２１１で正常と判断したため、ＧＮＤ断線検知回路が「正常」と診断する。

次に、ステップ２１３において、ＣＰＵ１０は、ステップ２１１で異常と判断したため、ＧＮＤ断線検知回路が「異常」と診断する。

以上の図２に示した処理により、車載制御装置１のＧＮＤ断線検知回路の診断を実施でき、正常に回路が動作することを事前に確認することができる。実際にＧＮＤの断線が発生した際には、ＧＮＤ断線検知回路によってＧＮＤの断線を検知することができる。

次に、図３を参照して、車載制御装置１のＧＮＤの状態判断時の動作を説明する。図３は、図１の車載制御装置１のＧＮＤの状態判断時の動作を示すフロー図であって、図３（Ａ）は、ＧＮＤ正常時の動作を示す図であり、図３（Ｂ）は、ＧＮＤ断線の傾向が発生した場合の動作を示す図であり、図３（Ｃ）は、完全なＧＮＤ断線が発生した場合の動作を示す図である。

まず、図３（Ａ）を参照して、ＧＮＤ正常時の動作フロー３００について説明する。

まず、ステップ３０１において、車載制御装置１は、当該車載制御装置１の電源投入（ＯＮ）を受け、動作を開始する。

次に、ステップ３０２において、車載制御装置１の電源投入により、ＣＰＵ１０が起動され、ＣＰＵ１０は、起動されると、ＤＯ出力ポート１２をＨｉ出力とする。

次に、ステップ３０３において、ＤＯ出力ポート１２がＨｉ出力となることで、抵抗（Ｒ４）８０を介し、トランジスタ（Ｔ１）７０がＯＮし、定電源（Ｖｃｃ）２０からシステムＧＮＤ１２０の間が導通する。

次に、ステップ３０４において、トランジスタ（Ｔ１）７０がＯＮすることで、一定の電圧を有する定電源（Ｖｃｃ）２０から、抵抗（Ｒ１）３０と抵抗（Ｒ２）４０とＧＮＤラインの抵抗成分（Ｒ０）１３０を経由して、システムＧＮＤ１２０に電流が流れる。その際、前記抵抗構成により、交点（ａ）１００にＶｃｃ×（Ｒ２＋Ｒ０）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ０）の電圧が発生する。

次に、ステップ３０５において、ＣＰＵ１０は、ＡＤ入力ポート１１から、交点（ａ）１００に発生した電圧を取り込む。ＣＰＵ１０は、この取込んだ電圧があらかじめ設定した正常値の範疇であれば、ＧＮＤが「正常」と診断する。

次に、図３（Ｂ）を参照して、ＧＮＤ断線の傾向が発生した場合の動作フロー３１０について説明する。

まず、ステップ３１１～ステップ３１３までは、図３（Ａ）のステップ３０１～ステップ３０３までと同じ処理なので説明を省略する。

次に、ステップ３１４において、トランジスタ（Ｔ１）７０がＯＮすることで、一定の電圧を有する定電源（Ｖｃｃ）２０から、抵抗（Ｒ１）３０と抵抗（Ｒ２）４０とＧＮＤラインの抵抗成分（Ｒ０）１３０を経由して、システムＧＮＤ１２０に電流が流れる。その際、ＧＮＤに断線の傾向が発生した場合、ＧＮＤラインの抵抗成分（Ｒ０）１３０は抵抗値が高くなる傾向になると推定できる。そこで、例えば、ＧＮＤ正常時のＧＮＤライン抵抗成分（Ｒ０）１３０＝０Ω、ＧＮＤ断線傾向発生時のＧＮＤライン抵抗成分（ＲＯ）１３０＝１００Ωと仮定すると、ＧＮＤ正常時の交点（ａ）１００の電圧はＶｃｃ×（Ｒ２＋０Ω）／（Ｒ１＋Ｒ２＋０Ω）となり、ＧＮＤ断線傾向発生時の交点（ａ）１００の電圧は、Ｖｃｃ×（Ｒ２＋１００Ω）／（Ｒ１＋Ｒ２＋１００Ω）となる。このことから、ＣＰＵ１０は、ＧＮＤ正常時とＧＮＤ断線傾向発生時とを判別することができる。

次に、ステップ３１５において、ＣＰＵ１０は、ＡＤ入力ポート１１から、交点（ａ）１００に発生した電圧を取り込む。ＣＰＵ１０は、この取込んだ電圧を、正常時の電圧と比較し、取込んだ電圧が正常時の電圧よりも高かった場合、ステップ３１６に進む。

次に、ステップ３１６において、ＣＰＵ１０は、ＧＮＤが「断線傾向あり」と診断する。

本実施形態ではＧＮＤ断線傾向発生時のＧＮＤライン抵抗成分（Ｒ０）１３０を１００Ωと仮定して説明したが、本技術を適用する車載制御装置が搭載されるシステム構成により、適切な判定値を任意で選定できるのは言うまでもない。

次に、図３（Ｃ）を参照して、完全なＧＮＤ断線が発生した場合の動作の動作フロー３２０について説明する。

まず、ステップ３２１～ステップ３２３までは、図３（Ａ）のステップ３０１～ステップ３０３までと同じ処理なので説明を省略する。

次に、ステップ３２４において、トランジスタ（Ｔ１）７０がＯＮすることで、一定の電圧を有する定電源（Ｖｃｃ）２０から、抵抗（Ｒ１）３０と抵抗（Ｒ２）４０とＧＮＤラインの抵抗成分（Ｒ０）１３０を経由して、システムＧＮＤ１２０に電流が流れる。その際、ＧＮＤが完全に断線した場合、ＧＮＤラインの抵抗成分（Ｒ０）１３０は抵抗＝無限大になる。この場合、交点（ａ）１００の電圧は、定電源（Ｖｃｃ）２０と同一になる。このことから、例えば、ＣＰＵ１０は、ＧＮＤ断線時の交点ａ１００の判定電圧を前述のＧＮＤ断線傾向発生時の判定電圧より高く、かつ、定電源Ｖｃｃ２０の電圧より低い判定電圧に設定することで、ＧＮＤ断線傾向発生時とＧＮＤ完全断線時を誤判断することなく、切り分けて判定することができる。

次に、ステップ３２５において、ＣＰＵ１０は、ＡＤ入力ポート１１から、交点（ａ）１００に発生した電圧を取り込む。ＣＰＵ１０は、この取込んだ電圧があらかじめ設定したＧＮＤ完全断線時の電圧の範疇であれば、ＧＮＤが「完全断線」と診断する。

本実施形態によれば、車載制御装置１において、ＧＮＤ１１０の断線の傾向を検知し、車載制御装置１のＧＮＤが完全に断線する前に、断線の傾向を検知し適切な処理をすることが可能となるため、より高度な故障検知処理を実現する
上記したステップ３０４および３０５、ステップ３１５および３１６、並びにステップ３２４および３２５の処理は、電圧取込部で取り込んだ電圧に基づきＧＮＤの正常、断線傾向、及び完全断線を切り分けて診断する診断部の一例である。

なお、本発明による車載制御装置は、例えば、ＣＰＵ１０と、ＣＰＵ１０のＡＤ入力ポート（端子）１１と、ＣＰＵ１０のＤＯ出力ポート（端子）１２と、ＤＯ出力ポート（端子）１２でＯＮ／ＯＦＦ可能なトランジスタ（Ｔ１）７０と、定電圧Ｖｃｃ２０が複数の抵抗を介し、トランジスタ（Ｔ１）７０のソース端子に接続され、前述の複数の抵抗の分圧電圧をＣＰＵ１０のＡＤ入力ポート１１に入力され、トランジスタ（Ｔ１）７０のドレイン端子が、車載制御装置１のＧＮＤ端子１１０に接続され、車載制御装置１のＧＮＤ端子１１０が抵抗成分（Ｒ０）１３０を有するＧＮＤラインがシステムＧＮＤ１２０に接続され、前述のトランジスタ（Ｔ１）７０をＯＮ／ＯＦＦした際、ＧＮＤラインの抵抗成分（Ｒ０）の抵抗値により、前記複数の抵抗の分圧電圧が変化することを特徴とする。

なお、本発明による車載制御装置は、ＧＮＤラインの抵抗成分（Ｒ０）が実際に変化しなくても、事前に構成されたＧＮＤ検出回路の動作が正常に作動することが確認可能なことを特徴とする。

なお、本発明による車載制御装置は、ＧＮＤラインが完全に断線する直前の抵抗成分（Ｒ０）の抵抗値変化をモニタすることで、ＧＮＤラインが完全に断線する以前にその傾向を検知できることを特徴とする。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…車載制御装置、１０…ＣＰＵ、１１…ＡＤ入力ポート、１２…ＤＯ出力ポート、２０…定電源（Ｖｃｃ）、３０…抵抗（Ｒ１）、４０…抵抗（Ｒ２）、５０…抵抗（Ｒ３）、６０…コンデンサ（Ｃ１）、７０…トランジスタ（Ｔ１）、８０…抵抗（Ｒ４）、９０…抵抗（Ｒ５）、１００…交点ａ、１１０…ＧＮＤ端子、１２０…システムＧＮＤ、１３０…抵抗成分（Ｒ０）

Claims (3)

1. ＧＮＤ断線の傾向に応じて増加する抵抗成分によって変化する電圧を取り込む電圧取込部と、
   前記電圧取込部で取り込んだ電圧に基づきＧＮＤの正常、断線傾向、及び完全断線を切り分けて診断する診断部と、
   を有する
   ことを特徴とする車載制御装置。
2. 前記診断部は、前記抵抗成分が正常時から変化していない場合にも、ＧＮＤの正常及び完全断線を切り分けて診断可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の車載制御装置。
3. 前記抵抗成分は、ＧＮＤ端子とシステムＧＮＤを接続する導体が有する抵抗である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車載制御装置。

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