JP4032955B2 - 自動車用電子制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用電子制御装置に関する。特にイグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２００２−１０８５１９号公報には、外部スイッチが入力されると、ウェークアップ起動回路からウェークアップトリガ信号を生成し、この信号をマイコンの割り込み端子に入力することにより、マイコンをウェークアップさせる構成が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１０８５１９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子制御装置は、イグニッションスイッチ以外のウェークアップ信号により起動することができるために、イグニッションスイッチ切断時にもバッテリから電流を供給し続ける必要がある。しかし、このスリープ時の消費電流、すなわち待機電流が大きいと、長期間自動車を運転しなかった場合などに、バッテリからの放電量が大きくなってしまい、遂にはエンジンを始動させることができなくなってしまう可能性がある。現在の自動車には数多くの電子制御装置やその他各種機器が搭載されているため、個々の電子制御装置の待機電流をできるだけ低減させることが必須となる。
【０００５】
従来のような、ウェークアップ信号をマイコンの割り込み端子に入力するウェークアップ方式は、スリープ時にマイコンのＣＰＵコアにスタンバイ電流を供給し続ける必要がある。このマイコンのスタンバイ電流は、マイコンの回路規模が比較的小さい従来例のようなボディ系の電子制御装置においては小さい。しかし、エンジンなどのパワートレインを制御する電子制御装置においては、高性能かつ多機能なマイコンが搭載されており、ボディ系制御用のマイコンに比べてロジック規模が大きくなっており、リーク電流が大きく、マイコンのスタンバイ電流、ひいては、電子制御装置の待機電流が大きくなってしまうという問題がある。また、ＣＰＵコアにスタンバイ電流を供給するために、通常動作時ＣＰＵコアに電流を供給する電源回路と同一の電源回路を動作させる必要があり、さらに待機電流の増加を招くことになる。
【０００６】
また、例えばＵＳＰ５８９４８３２など、電子制御装置をどのようにウェークアップさせるかに関する特段の記載がないものもある。
【０００７】
また、イグニッションスイッチの切断時において、定期的なウェークアップが必要な電子制御装置に関しても、バッテリから電流を供給し続ける必要がある。このような場合もウェークアップ信号をマイコンの割り込み端子に入力するウェークアップ方式は前述したように好ましくない。また、この場合ウェークアップ信号は、マイコンに内蔵のタイマモジュールを用いて出力する方式が考えられるが、マイコンに内蔵のタイマモジュールの消費電流は、周辺モジュールへのリークなどの影響で大きくなってしまう傾向があり、これが待機電流の増加につながる。
【０００８】
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、待機電流がより小さい自動車用電子制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明では、マイクロコンピュータ，入力回路，ドライバ回路及び電源回路から構成され、イグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置を用いる。具体的には、前記ウェークアップ信号によって、前記電源回路を不活性状態から、前記マイクロコンピュータを動作させる電圧を生成する活性状態に遷移させることにより、前記マイクロコンピュータを起動し、所定の処理を実行する。
【００１０】
これによれば、スリープ時にはバックアップ電源のみを供給して、ウェークアップ信号により電源回路（レギュレータ）を活性化するため、ウェークアップ信号をマイコンの割り込み端子に入力するウェークアップ方式のように、スリープ時、マイコンのＣＰＵコアにスタンバイ電流を供給し続ける必要がない。さらには、スタンバイ電流を供給するために、ＣＰＵコアに電流を供給するレギュレータを動作させる必要もなくなる。そのため、大幅に待機電流を低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明者らは、自動車用電子制御装置について種々検討した。
【００１２】
自動車用電子制御装置の中には、イグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外の何らかのウェークアップ信号により起動し、所定の処理を実行する必要があるものがある。例えば、パワーウインド，ドアモジュールなどボディ系の機器を制御する電子制御装置は、イグニッションスイッチがオフでエンジンが停止しているときも、外部のスイッチ入力によって、外部スイッチ入力回路やマイコンを動作させる必要がある。
【００１３】
従来は、外部スイッチが入力されると、ウェークアップ起動回路からウェークアップトリガ信号を生成し、この信号をマイコンの割り込み端子に入力することにより、マイコンをウェークアップさせる構成となっている。また、他の従来例（ＵＳＰ５８９４８３２）には、イグニッションスイッチが接続される前に、コールドスタートデバイス（ＣＳＤ）のヒータに通電することにより、この機器の活性化処理を行う電子制御装置について開示されている。
【００１４】
また、エンジンとモータを併用して駆動力を生成するハイブリッド自動車などの電子制御装置は、イグニッションスイッチの切断時においても、定期的にウェークアップし、バッテリの温度や充電率をモニタし、必要に応じてこれらを制御する必要があることが知られている。
【００１５】
今回発明者らは、以下の内容を考え出した。まず、自動車用電子制御装置は、マイクロコンピュータ，入力回路，ドライバ回路及び電源回路から構成され、イグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置であって、前記ウェークアップ信号によって、前記電源回路を不活性状態から、前記マイクロコンピュータを動作させる電圧を生成する活性状態に遷移させることにより、前記マイクロコンピュータを起動し、所定の処理を実行することを特徴とする。
【００１６】
前記ウェークアップ信号は、自動車の運転者が当該自動車に乗車する、または乗車したことを感知し得る、ドアロック管理用電子制御装置、またはキーレスエントリ用電子制御装置等の電子制御装置から送信される信号であることを特徴とする。この自動車用電子制御装置は、このウェークアップ信号によって、前記電源回路を活性化することにより、前記マイクロコンピュータを起動し、イグニッションスイッチの接続に先駆けて、エアフローセンサ，酸素センサ，燃料ポンプ，各種ヒータ装置のいずれか一つに通電を開始することを特徴とする。
【００１７】
また、前記ウェークアップ信号の別の形態は、当該自動車用電子制御装置以外の電子制御装置、あるいは当該自動車用電子制御装置に内蔵され、少なくとも、カウンタ，ウェークアップタイミング設定レジスタ，コンパレータにより構成されるタイマモジュールが、前記カウンタの値が前記ウェークアップタイミング設定レジスタに予め設定された値に達したときに出力する信号である。自動車用電子制御装置は、このウェークアップ信号によって、前記電源回路を活性化することにより、前記マイクロコンピュータを起動し、当該自動車の各種機器の状態をモニタ、あるいは必要に応じて当該機器を制御することを特徴とする。
【００１８】
自動車用電子制御装置は、前記の処理の実行が終了した後、または前記所定の処理の実行終了後イグニッションスイッチが接続されない状態が所定時間続いた後、前記マイクロコンピュータが前記電源回路を不活性化させることにより、再び当該自動車用電子制御装置をシャットダウンすることを特徴とする。
【００１９】
また、別の形態の自動車用電子制御装置は、前記タイマモジュールのカウンタ値を利用して、イグニッションスイッチ接続時に、前回イグニッションスイッチが切断されてからの期間を計算することにより、当該期間のインジェクタからの燃料漏れ量を見積り、これを用いてエンジン始動時の燃料噴射量を補正したり、当該自動車の各種機器の経時劣化度を見積もり、これを用いて当該自動車の制御を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、別の形態の自動車用電子制御装置は、マイクロコンピュータ，入力回路，ドライバ回路、および電源回路から構成され、イグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置であって、前記電源回路が、イグニッションスイッチまたは前記ウェークアップ信号の入力により前記マイクロコンピュータを動作させる電圧を生成する第一のレギュレータ，イグニッションスイッチ切断時においても動作する第二のレギュレータ，イグニッションスイッチまたは複数の前記ウェークアップ信号のうちいずれか一つにより、前記第一のレギュレータを活性化するＯＲ回路、イグニッションスイッチまたは複数の前記ウェークアップ信号のうちのいずれによって前記第一のレギュレータが活性化したかを判別する起動要因判別手段、通信線を介して外部の電子制御装置との通信信号を送受信する通信ドライバ、前記外部の電子制御装置から前記通信線を介して送信されるウェークアップ信号をラッチする回路、前記マイクロコンピュータへのリセット信号を生成する回路、前記マイクロコンピュータで実行中のプログラムの暴走を防止するウォッチドッグタイマ、および前記マイクロコンピュータとシリアル通信を行うシリアル通信モジュールを集積化した半導体ＩＣであることを特徴とする。前記半導体ＩＣの起動要因判別手段により判別された起動要因は、前記シリアル通信モジュールを介して、前記マイクロコンピュータに送信されるように構成している。
【００２１】
別の自動車用電子制御装置は、前記半導体ＩＣに、さらに、カウンタ，ウェークアップタイミング設定レジスタ，コンパレータにより構成され、前記カウンタの値が前記ウェークアップタイミング設定レジスタに予め設定された値に達したときにウェークアップ信号を出力するタイマモジュールを集積化したことを特徴とする。また、前記半導体ＩＣのシリアル通信モジュールを介して、前記マイクロコンピュータが、前記タイマモジュールの前記ウェークアップタイミング設定レジスタの値を設定する、あるいは、前記タイマモジュールがその時点でのカウンタ値を前記マイクロコンピュータに送信できるように構成している。
【００２２】
また、別の形態の自動車用電子制御装置は、当該自動車用電子制御装置が外部から電源を供給されない期間においても、少なくとも前記タイマモジュールを動作させるための、例えばリチウム電池などの電源を当該自動車用電子制御装置内部に備えたことを特徴とする。また、当該自動車用電子制御装置が、外部から電源を供給されている期間は、当該外部の電源のみから、外部から電源を供給されない期間は、前記自動車用電子制御装置内部に備えた電源から前記タイマモジュールに電流を供給するための電源切り替え手段を設けている。これらの自動車用電子制御装置においては、この電源切り替え手段を、前記タイマモジュールを内蔵した半導体ＩＣに集積化したことも特徴である。
【００２３】
以下、図面に基づき、自動車用電子制御装置の実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、自動車用電子制御装置のウェークアップ方式に関する説明図であり、ウェークアップ方式の説明に必要な電源回路およびマイコンのみを図示している。電源回路１０は、バックアップ電源回路１１，レギュレータ１２，リセット信号生成回路１３から構成されており、この電源回路１０によって、バッテリ電圧ＶＢ，ＶＢ＿ＢＵからマイコン３０を動作させる電圧を生成する。バックアップ電源回路１１は、レギュレータ、または抵抗とツェナーダイオードから成る定電圧源であり、イグニッションスイッチのオンオフに関わらずバッテリに接続されているＶＢ＿ＢＵをレギュレートして、マイコン３０の内蔵ＲＡＭなどイグニッションスイッチオフ時も含めて常時電源供給が必要な電子回路に電力を供給している。レギュレータ１２は、ＶＢをレギュレートして、マイコンなど電子制御装置に搭載されている電子部品全体に電力を供給する。
【００２５】
図１を用いてウェークアップ方式を説明する。イグニッションスイッチオフ時、すなわちスリープ時は、バックアップ電源回路１１のみが動作して、マイコン３０にＶＤＤＬ＿ＢＵを供給する。マイコン３０は内蔵ＲＡＭのデータのみを保持する動作モードとなっている。この時、レギュレータ１２は動作させないが、入力端子にはＶＢを供給しておく。次に、ウェークアップ時には、ウェークアップ信号ＷＵによりレギュレータ１２を活性化させることによって、マイコン３０に、ＣＰＵコア用電源ＶＤＤＬ、および周辺モジュールの入出力回路用電源VDDHの供給を開始する。これらの電圧が生成された後、リセット信号生成回路１３は所定期間リセット信号をＬｏｗにして、マイコン３０にパワーオンリセットをかける。このパワーオンリセットによりマイコン３０は通常動作モードに遷移し、電子制御装置が起動する。
【００２６】
このように、パワーオンリセットによるウェークアップ方式によれば、スリープ時にはバックアップ電源のみを供給して、ウェークアップ信号によりはじめてレギュレータ１２を活性化するため、従来のウェークアップ信号をマイコンの割り込み端子に入力するウェークアップ方式のように、スリープ時、マイコンのＣＰＵコアにスタンバイ電流を供給し続ける必要がなく、さらに、スタンバイ電流を供給するために、ＣＰＵコアに電流を供給するレギュレータ１２を動作させる必要もなくなるため、大幅に待機電流を低減することができる。
【００２７】
図２は、第１の実施例に関するものであり、イグニッションスイッチも含めて複数のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置の実施例である。電源回路１０のレギュレータ１２には、このレギュレータ１２を外部から活性化、または不活性化できるＥｎａｂｌｅ端子を設けている。レギュレータ１２は、例えば、このＥｎａｂｌｅ端子がＨｉｇｈレベルの時は、マイコンに電流を供給し、Ｌｏｗレベルの時は、動作を停止し、出力電圧が０Ｖとなるように構成する。さらに、イグニッションスイッチＩＧＮ、およびウェークアップ信号ＷＵ１からＷＵｎを全てＯＲ回路１４に入力し、ＯＲ回路１４の出力を前記Enable端子に入力する。このようにして、複数のウェークアップ信号のいずれか一つがHighレベルになると、ＯＲ回路１４の出力がＬｏｗからＨｉｇｈに変わり、レギュレータ１２を起動することができる。
【００２８】
図３は、第２の実施例に関するものである。本実施例は、第１の実施例と同様にイグニッションスイッチも含めて複数のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置であるが、レギュレータ１２の入力端子前側のＶＢライン上に、電源回路１０の一部としてスイッチ１５を設けている。具体的には、このスイッチとしてはＭＯＳトランジスタ等を使えばよい。第１の実施例と同様に、イグニッションスイッチＩＧＮ、およびウェークアップ信号ＷＵ１からＷＵｎを全てＯＲ回路１４に入力する。スイッチ１５を、例えばこのＯＲ回路１４の出力がＨｉｇｈレベルのときのみオンするように構成すれば、複数のウェークアップ信号のいずれか一つがＨｉｇｈレベルになると、スイッチ１５がオンすることにより、レギュレータ１２にＶＢが入力され、その結果マイコンに電源ＶＤＤＨとＶＤＤＬを供給することができる。本実施例によれば、レギュレータ１２に、これを外部から活性化または不活性化できる機能がなくても、スイッチ１５をオンオフすることによって、マイコンに電源を供給するか否かを制御することができる。
【００２９】
図４にウェークアップ方式を適用した第３の実施例に関する自動車用電子制御装置を示す。電子制御装置１は、第１、あるいは第２の実施例の構成に基づく電源回路１０，マイコン３０，センサやスイッチからの入力信号を前処理する入力回路４０，アクチュエータを駆動するドライバ回路５０から構成される。
【００３０】
図４を用いて、自動車の運転者がドアロックを解除してからイグニッションスイッチをオンするまでの間に、エンジン制御用のセンサを活性化する本実施例の詳細について説明する。運転者が自動車に乗車する際に、イグニッションキーのボタンを押すことにより、自動車にドアロック解除信号が送信される。この信号が電波である場合は、図４のアンテナ３Ａを介してキーレスエントリ用電子制御装置３に送られる。キーレスエントリ用電子制御装置３は、ドアロックを解除するとともに、ＣＡＮなどのシリアル通信線２５を介して電子制御装置１にウェークアップ信号ＷＵを送信する。この時点では、イグニッションスイッチＩＧＮはオフのままである。ウェークアップ信号ＷＵにより電源回路１０が起動し、マイコン３０に電源が供給され、マイコン３０はパワーオンリセットを経て通常動作を開始する。マイコン３０は初期化処理を実行した後、ドライバ回路５０のMOSトランジスタをオンすることにより、パワートレインリレー４をオンし、センサやその他各種エンジン制御機器にバッテリ電圧ＶＢ＿Ｐｏｗｅｒｔｒａｉｎを供給する。これにより、エアフローセンサ５の流量測定用発熱抵抗体５Ａおよび温度検出用感温抵抗体５Ｂに電流が流れ、エアフローセンサ５による流量測定が可能となる。また、マイコン３０は、ドライバ回路５０の別のＭＯＳトランジスタをオンすることにより、酸素センサ６の発熱抵抗体６Ａに電流を流し、酸素センサを加熱，活性化させる。
【００３１】
キーレスエントリ用電子制御装置３がドアロック解除信号を受信してからエアフローセンサ５や酸素センサ６が活性化するまでの時間は数秒程度なので、運転者がイグニッションスイッチをオンにして、エンジンを始動させるまでには、これらのセンサは十分活性化していると考えられる。したがって、エンジン始動時の有害排気ガス量を少なくすることができる。従来のウェークアップ方式による待機電流の大きい電子制御装置を用いる場合は、このような、イグニッションスイッチオンの前にセンサなどを活性化して、エンジン始動時の有害排気ガスを低減する方法の実用化は困難であるが、本実施例のような待機電流の小さい電子制御装置１を使用することにより初めて実用化が可能となる。さらに、酸素センサ６の発熱抵抗体６Ａに電流を流すＭＯＳトランジスタについては、イグニッションスイッチオンの前から負荷に電流を流せるため、通電時間を増やすことができる。したがって、ピーク電流を抑えることができ、トランジスタサイズを小型化できるという副次的な効果も生まれる。
【００３２】
本実施例では、イグニッションスイッチオンの前にエアフローセンサや酸素センサを活性化しているが、これ以外に燃料ポンプ，コールドスタートデバイス（ＣＳＤ）のヒータなどに通電を開始し、これらの機器を活性化してもよい。また、本実施例では、キーレスエントリ用電子制御装置３はＣＡＮなどのシリアル通信線２５を介して電子制御装置１にウェークアップ信号ＷＵを送信するが、シリアル通信線を介さずに、直接専用の信号線によってウェークアップ信号を送信してもよい。さらに、本実施例では、電子制御装置１のバッテリ電圧入力端子は二つあり、いずれもイグニッションスイッチのオンオフにかかわらず、バッテリ２に常時接続されているが、パワートレインリレー４をＶＢラインの上流側に設けて、イグニッションスイッチオフ時にはＶＢラインからバッテリ電圧が供給されないように構成することもできる。この場合、電源回路１０のレギュレータ１２の入力端子には、電子制御装置１内部でＶＢ＿ＢＵを分岐させることにより、バッテリ電圧を供給しておく必要がある。
【００３３】
図５に第４の実施例に関する自動車用電子制御装置を示す。本実施例は、ウェークアップ信号のうちの少なくとも一つがタイマモジュールから送信されるという特徴がある。本実施例では、マイコン３０に内蔵のタイマモジュール１７を用いて、ウェークアップ信号ＷＵｎを出力する。したがって、タイマモジュール１７はイグニッションスイッチオフ時も電源を供給して、動作させておく必要がある。タイマモジュール１７からのウェークアップ信号を含む複数のウェークアップ信号を電源回路１０のＯＲ回路１４に入力することにより、レギュレータ１２を制御する方法については、第１の実施例において説明した通りである。
【００３４】
タイマモジュール１７の構成について図６を用いて説明する。タイマモジュール１７は、分周器６２，カウンタ６３，ウェークアップタイミング設定レジスタ６４，コンパレータ６５，ラッチ６６，バッファ６７から構成されている。水晶振動子６１と発振器６０から生成したクロック信号を分周器６２により適当な周波数のクロック信号に分周する。この分周されたクロック信号をタイムベースとしてカウンタ６３がカウントアップする。コンパレータ６５は、カウンタ６３のカウンタ値とウェークアップタイミング設定レジスタ６４に設定した値を比較し、これらの値が一致したときに出力をＨｉｇｈからＬｏｗ、またはＬｏｗからＨｉｇｈに変化させる。ラッチ６６はこの変化をラッチし、ウェークアップ信号を出力する。このラッチ出力は、バス６８からのリセット信号がラッチ６６に入力されたときにリセットされる。ウェークアップタイミング設定レジスタ６４にはバス６８から所定の値を書き込むことができる。また、カウンタ６３の値はバッファ６７を介してバス６８に出力することができるように構成している。
【００３５】
図７に第５の実施例に関する自動車用電子制御装置を示す。本実施例の電子制御装置は、第４の実施例の形態を適用し、マイコン３０に内蔵したタイマモジュール１７からのウェークアップ信号ＷＵにより、電源回路１０を起動することができる構成としている。
【００３６】
図７を用いて本実施例の詳細について説明する。電子制御装置１が前回スリープ状態に遷移する前に予め設定した期間が経過すると、タイマモジュール１７は電源回路にウェークアップ信号ＷＵを出力する。これにより、マイコン３０に電源が供給され、マイコン３０はパワーオンリセットを経て通常動作を開始する。マイコン３０は初期化処理を実行した後、バッテリシステム２Ａによってセンシングされたバッテリの温度や充電率などの情報からバッテリの状態を判断し、必要に応じて、バッテリを冷却するなどの制御信号をバッテリシステム２Ａに送信する。タイマモジュール１７が一定期間毎にウェークアップ信号を出すことにより、イグニッションスイッチがオフの時も周期的にバッテリの状態をモニタでき、バッテリを最適の状態に保つことができる。本実施例では、タイマモジュールが電子制御装置１には実装されておらず、バッテリシステム２Ａ側に実装されている場合においても、一定周期毎にＣＡＮなどのシリアル通信線２５を介してバッテリシステム２Ａからのウェークアップ信号を受信して、電源回路１０を起動することにより、電子制御装置１を周期的にウェークアップさせることができるように構成している。いずれの場合においても、本実施例によれば、電子制御装置の待機電流を小さく保ったまま、ハイブリッド自動車などでは必須のイグニッションスイッチオフ時の周期的なバッテリ制御などを行うことができる。
【００３７】
また、本実施例においては、タイマモジュール１７のカウンタ値をマイコン３０のＣＰＵが読み込むことにより、時間を計測することができるので、これを利用した様々な制御が可能となる。例えば、イグニッションスイッチオン時に、前回イグニッションスイッチがオフされてからの時間を計算して、この時間内にインジェクタから僅かずつではあるが漏れ出した燃料の総量を見積り、これを用いてエンジン始動時の燃料噴射量を補正することにより、エンジン始動時の排気ガス中の未燃成分を低減することができる。また、タイマモジュール１７を常時動作させておけば、自動車が走行を開始してからの経過時間を知ることができるため、経過時間から各種機器の経時劣化度を見積もり、これを用いて制御パラメータをオンラインでチューニングすることで、長い年月にわたって自動車の有害排気ガス量を走行開始直後のそれと同等なレベルに抑えることができる。
【００３８】
図８に第３の実施例および第５の実施例に関する自動車用電子制御装置におけるウェークアップ時の制御フローを示す。自動車用電子制御装置は、ウェークアップ信号が入力されると、マイコンがパワーオンリセットにより起動し、スリープモードからウェークアップする。まず、ステップＳ１で初期化処理を行い、その後ステップＳ２においてウェークアップ要因の判定を行う。イグニッションスイッチオンによってウェークアップしたと判定した場合は、エンジンを始動する。キーレスエントリ用電子制御装置からのウェークアップ信号によりウェークアップしたと判定した場合は、ステップＳ３に進み、第３の実施例で述べたように、センサ，燃料ポンプ，コールドスタートデバイスなどに通電を行うシステム活性化処理を実行する。次にステップＳ５で、イグニッションスイッチがオンになったか否かを確認する。もし、オンならばエンジンを始動する。オフのままならば、ステップＳ６に進み、ウェークアップしてから、予め設定した時間Ｔよりも長い時間が経過しているか否かを判断する。経過時間がＴ未満の場合は、再びステップＳ５に戻る。Ｔよりも長い時間が経過した場合は、ステップＳ７に進み、電源回路の動作を停止させるためのシャットダウン処理を実行し、再びスリープモードに遷移する。ステップＳ２において、タイマモジュールからのウェークアップ信号によりウェークアップしたと判定した場合は、ステップＳ４に進み、第５の実施例で述べたように、バッテリシステムの制御処理を実行する。この処理が終了した後、ステップＳ７のシャットダウン処理を実行し、再びスリープモードに遷移する。このように、システム活性化処理の実行終了後イグニッションスイッチがオンにならない状態が所定期間続いた後、またはバッテリシステム制御処理の実行が終了した後、シャットダウン処理を行って再びスリープモードに遷移することにより、電子制御装置が起動し続けることを防ぎ、イグニッションスイッチオフ時のバッテリの放電量を低減することができる。
【００３９】
図９に、第６の実施例に関する自動車用電子制御装置を示す。本実施例の電子制御装置は、イグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外の何らかのウェークアップ信号により起動し、所定の処理を実行するのに必要な機能を電源ＩＣとして１チップ化したことに特徴がある。本実施例において電源ＩＣ１０Ａは、イグニッションスイッチまたはウェークアップ信号の入力によりマイコン３０を動作させる電圧を生成するレギュレータ１２，スリープ時でも、マイコン３０や電源ＩＣ１０Ａの常時電源が必要な回路に電源を供給するバックアップ電源用レギュレータ１１Ａ，イグニッションスイッチまたは複数のウェークアップ信号のうちいずれか一つにより、レギュレータ１２を活性化するＯＲ回路１４，イグニッションスイッチまたは複数のウェークアップ信号のうちのいずれによってレギュレータ１２が活性化したかを判別するウェークアップ要因判定レジスタ１９，ＣＡＮなどのシリアル通信線２５を介して外部の電子制御装置との通信信号を送受信する通信ドライバ１８，外部の電子制御装置からCANなどのシリアル通信線２５を介して送信されるウェークアップ信号をラッチする回路１６，マイコン３０へのリセット信号を生成するリセット信号生成回路１３，マイコン３０で実行中のプログラムの暴走を防止するウォッチドッグタイマ２１、およびマイコン３０とシリアル通信を行うシリアル通信モジュール２０により構成される。
【００４０】
このように構成された電源ＩＣ１０Ａとマイコン３０の動作について詳述する。本実施例においては、通信ドライバ１８，ラッチ１６，ウェークアップ要因判定レジスタ１９，ＯＲ回路１４、およびマイコン３０に内蔵のタイマモジュール１７には、スリープ時もバックアップ電源用レギュレータ１１Ａから電源が供給されているものとする。
【００４１】
ＯＲ回路１４には、イグニッションスイッチＩＧＮ，ラッチ１６の出力，マイコン３０に内蔵のタイマモジュール１７からの出力、マイコン３０の汎用ポートからのＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ信号を入力し、ＯＲ回路１４の出力をレギュレータ１２のＥｎａｂｌｅ端子に入力する。レギュレータ１２は、上記ＯＲ回路１４に入力されるいずれか一つの信号がＨｉｇｈであればマイコン３０に電圧ＶＤＤＨおよびＶＤＤＬを供給する。マイコン３０は起動後の初期化処理で、ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ信号をＨｉｇｈにする。これにより、ＯＲ回路１４の入力信号のうち二つがＨｉｇｈとなり、レギュレータ１２の動作の確実性を向上することができる。
【００４２】
外部の電子制御装置からＣＡＮなどのシリアル通信線２５を介して送信されるウェークアップ信号はパルス幅１００μｓ程度のパルス信号であるため、このパルス幅ではレギュレータ１２を起動することができず、通信ドライバ１８のＲｘ信号のレベル変化を記憶しておくラッチ１６が必要となる。通信ドライバ１８のＲｘ信号はラッチ１６のセット端子（Ｓ）に入力する。このラッチ１６の出力およびイグニッションスイッチＩＧＮはＯＲ回路１４だけでなく、ウェークアップ要因判定レジスタ１９にも入力される。ウェークアップ要因判定レジスタ１９の内容は、ウェークアップ後マイコン３０の要求により、シリアル通信モジュール２０を経由してマイコンに送信される。これによりマイコン３０は、図８のステップＳ２に相当するウェークアップ要因判定を行うことができる。本実施例では、マイコン３０と電源ＩＣ１０Ａの間の通信として、ＳＰＩ(Serial PeripheralInterface）プロトコルを使っているが、これ以外のシリアル通信方式を用いてもよい。
【００４３】
リセット信号生成回路１３は、レギュレータ１２が起動する時にマイコン３０にパワーオンリセット信号を出力するだけでなく、マイコン３０で実行しているプログラムが暴走して、マイコン３０からウォッチドッグタイマ２１をクリアするＷＤＴ信号が供給されずに、ウォッチドッグタイマ２１のタイマがオーバーフローした時にもマイコン３０にリセット信号を出力する。
【００４４】
マイコン３０は、自動車の運転終了に伴いイグニッションスイッチがオフになた後、第３あるいは第５の実施例で説明したイグニッションオフ時の処理の実行終了後、図８のステップＳ７に相当するシャットダウン処理を行う。マイコン３０はＳＰＩ通信により、電源ＩＣ１０Ａにラッチ１６をリセットするコマンドを送信し、シリアル通信モジュール２０がラッチのリセット端子（Ｒ）にリセット信号を送り、ラッチの出力をＬｏｗにする。ＲＡＭへのデータバックアップなど全てのシャットダウン処理が終了した後、マイコン３０は自らPowerControl信号をＬｏｗにして、レギュレータ１２の動作を停止し、これにより電子制御装置はシャットダウンする。
【００４５】
本実施例において、ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ信号やウォッチドッグタイマ
２１をクリアするＷＤＴ信号は、マイコン３０の使用ポート数を減らすために、ＳＰＩ通信により電源ＩＣ１０Ａに送信することも可能である。
【００４６】
本実施例によれば、電子制御装置の電源を制御する機能を全て一つのＩＣに集積化したため、電子制御装置の部品点数を減らすことができ、かつ信頼性を向上させることが可能となる。特に、これまで述べてきたように実際には、複数のウェークアップ信号が入力され、そのいずれによっても起動する必要があるため、ＯＲ回路１４や、ウェークアップ要因判定レジスタ１９を電源ＩＣに内蔵したことは実用上重要である。ウェークアップ要因の判別は、各々のウェークアップ信号を直接マイコンの汎用ポートに入力して、マイコン起動後に、ソフトウェアがそれらのポートの状態を見ることによっても実現できる。しかし、この方法は、マイコンの使用ポート数が増えてしまうため、また、ウェークアップ信号入力時点では、マイコンの汎用ポートに電源が供給されていないので、ウェークアップ信号の出力源からマイコンに電流が流れ込まないように、ウェークアップ信号の出力源とマイコンの間に、トライステートバッファなどを設ける必要があるため、本実施例のようにマイコン起動後、マイコンからの要求によりＳＰＩ通信経由で電源ＩＣがウェークアップ要因をマイコンに送信する方法に比べて不利である。
【００４７】
図１０に、第７の実施例に関する自動車用電子制御装置を示す。本実施例は、第６の実施例に記載の電源ＩＣにさらにタイマモジュールを集積化したところに特徴がある。第６の実施例との差異点に着目して、本実施例の電源ＩＣについて説明する。
【００４８】
本実施例の電源ＩＣに内蔵のタイマモジュール１７には、水晶振動子６１および発振器６０から生成されたクロック信号が入力される。タイマモジュール１７の構成は図６に示した通りである。タイマモジュール１７のカウンタ値は、SPI通信によりマイコン３０に送信されるように構成しているため、マイコン３０はこの値を用いて前述したような制御を行うことができる。また、マイコン３０はシャットダウン処理の際に、ＳＰＩ通信を経由して、ウェークアップタイミング設定レジスタ６４に、次にウェークアップする時刻に対応する値を書き込むことや、タイマモジュール１７のウェークアップ信号を出力するラッチ６６をリセットすることができる。
【００４９】
マイコンに内蔵のタイマモジュールの消費電流は、周辺モジュールへのリークなどの影響で大きくなってしまう傾向がある。しかし、本実施例によれば、ロジックの規模がマイコンに比べてはるかに小さい電源ＩＣにタイマモジュールを内蔵したため、マイコンにこれを内蔵する場合に比べて大幅に消費電流を減らすことができる。これは電子制御装置におけるスリープ時の待機電流をさらに低減するのに有効である。さらに、本実施例によれば、タイマモジュールが内蔵されていないマイコンを使用する場合でも、第５の実施例で説明したように、周期的なウェークアップによりバッテリ等を制御することが可能となる。
【００５０】
図１１に、第８の実施例に関する自動車用電子制御装置を示す。本実施例の自動車用電子制御装置はＢＲ系リチウム電池などの電源を装置内に備えたことに特徴がある。
【００５１】
本実施例において、外部からこの電子制御装置にバッテリ電圧が供給されないときは、電池７０から電源ＩＣ１０Ａのタイマモジュール１７に電源を供給できるようにしている。また、電源ＩＣ１０Ａには電源切り替え手段７１を設けており、図１１に示すように、バッテリ接続時には電池７０は電源を供給しないように構成している。バッテリ接続時には、タイマモジュール１７と発振器６０の電源は、電源切り替え手段７１を介して、バックアップ電源用レギュレータ１１Ａが生成するＶＤＤＬ＿ＢＵに接続される。タイマモジュール１７にはＥＮ端子があり、この端子にＶＤＤＬ＿ＢＵを入力することにより、タイマモジュール１７のラッチ６６とバッファ６７（図６参照）の出力が可能となる。バッテリの交換などにより、外部から電源が供給されないときは、タイマモジュール１７と発振器６０の電源は、電池７０に接続される。タイマモジュール１７のＥＮ端子の入力電圧は０Ｖとなり、ラッチ６６とバッファ６７の出力はハイインピーダンス状態となる。
【００５２】
図１２に電源切り替え手段７１の具体的な実施例を示す。バッテリが接続されているときは、ＶＤＤＬ＿ＢＵに対する電池の電位差がＰＭＯＳトランジスタ７２の閾値電圧以下であれば、ＰＭＯＳトランジスタ７２はオフし、タイマモジュールへはＶＤＤＬ＿ＢＵのみが供給される。バッテリが接続されていないときは、ＶＤＤＬ＿ＢＵが０Ｖとなるため、ＰＭＯＳトランジスタ７２がオンになり、タイマモジュールへは電池から電流が供給される。このときＶＤＤＬ＿ＢＵラインに電池からの電流が流れ込まないようにダイオード７３を設けている。
【００５３】
本実施例によれば、バッテリの交換などにより、外部から電源が供給されない期間においても、内蔵した電池によりタイマモジュールを動作させ続けることができる。これにより、周期的なウェークアップによる制御を行う際の制御周期や、自動車が走行を開始してからの経過時間を正確に計測することが可能となる。また、電源切り替え手段を設けたことにより、バッテリ接続時、つまり通常時は、電池の放電を抑制することができるため、自動車のライフサイクルと同程度の期間、電池をもたせることが可能となる。電池使用時においても、タイマモジュールの出力をハイインピーダンス状態として、電源が供給されていない回路への電流の流れ込みを防止したり、電源切り替え手段にダイオードを設けてＶＤＤＬ＿ＢＵラインへの電流の流れ込みを防止することにより、さらに、電池の消耗を低減することが可能となる。
【００５４】
本実施例では、タイマモジュールが電源ＩＣに内蔵されている場合について説明したが、マイコンにタイマモジュールが内蔵されている場合においても、本実施例を適用して同様な効果を得ることができる。
【００５５】
また、各実施例によれば、イグニッションスイッチ切断時においても各種のウェークアップ信号により起動し、所定の処理を実行できる機能を低待機電流で実現する自動車用電子制御装置を提供することができる。また、低待機電流だけでなく、機能面に関しても、ウェークアップ信号により起動し、所定の処理を実行するのに適した自動車用電子制御装置を提供することができる。
【００５６】
また、実施例によれば、イグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置において、スリープ時にはマイコンにバックアップ電流のみを供給しておき、ウェークアップ時には、ＣＰＵコアに電源を供給するレギュレータをウェークアップ信号により活性化し、マイコンを起動するため、従来のウェークアップ信号をマイコンの割り込み端子に入力するウェークアップ方式のように、スリープ時、マイコンのＣＰＵコアにスタンバイ電流を供給し続ける必要がなく、さらに、このスタンバイ電流を供給するために、ＣＰＵコアに電流を供給するレギュレータを動作させる必要もなくなるため、大幅に待機電流を低減することができる。
【００５７】
このような実施例のウェークアップ方式を利用した自動車用電子制御装置は、待機電流が小さいため、キーレスエントリ用電子制御装置などから送信されるウェークアップ信号で実施例の自動車用電子制御装置を起動することにより、イグニッションスイッチオンの前にセンサなどを活性化して、エンジン始動時の有害排気ガスを低減するなどの制御を行うことができる。また、タイマモジュールから送信されるウェークアップ信号で実施例の自動車用電子制御装置を起動することにより、ハイブリッド自動車などでは必須のイグニッションスイッチオフ時の周期的なバッテリ制御などを行うことができる。このようなセンサ活性化処理の実行終了後イグニッションスイッチがオンにならない状態が所定期間続いた後、またはバッテリ制御処理の実行が終了した後、シャットダウン処理を行って再びスリープモードに遷移することにより、電子制御装置が起動し続けることを防ぎ、イグニッションスイッチオフ時のバッテリの放電量を低減することができる。
【００５８】
また、実施例によれば、タイマモジュールのカウンタ値をマイコンのＣＰＵが読み込むように構成できるので、時間を計測することができ、これを利用した様々な制御が可能となる。例えば、イグニッションスイッチオン時に、前回イグニッションスイッチがオフされてからの時間を計算して、この時間内にインジェクタから僅かずつではあるが漏れ出した燃料の総量を見積り、これを用いてエンジン始動時の燃料噴射量を補正することにより、エンジン始動時の排気ガス中の未燃成分を低減することができる。また、タイマモジュールを常時動作させておけば、自動車が走行を開始してからの経過時間を知ることができるため、経過時間から各種機器の経時劣化度を見積もり、これを用いて制御パラメータをオンラインでチューニングすることで、長い年月にわたって自動車の有害排気ガス量を走行開始直後のそれと同等なレベルに抑えることができる。
【００５９】
さらに、実施例によれば、以上のようなウェークアップによる制御に必要な電源周辺の機能を電源ＩＣとして集積化したため、電子制御装置の部品点数を減らすことができ、かつ信頼性を向上させることが可能となる。特に、実際には、複数のウェークアップ信号が入力され、そのいずれによっても起動する必要があるため、ＯＲ回路や、ウェークアップ要因判定レジスタを電源ＩＣに内蔵したことは実用上有効である。
【００６０】
ロジック規模がマイコンに比べてはるかに小さい前記電源ＩＣに、さらにタイマモジュールを内蔵することにより、マイコンにこれを内蔵する場合に比べて大幅に消費電流を減らすことができる。これは電子制御装置におけるスリープ時の待機電流をさらに低減するのに有効である。さらに、このような電源ＩＣを用いれば、タイマモジュールが内蔵されていないマイコンを使用する場合でも、周期的なウェークアップによりバッテリ等を制御することが可能となる。
【００６１】
最後に、実施例によれば、ＢＲ系リチウム電池などの電源を自動車用電子制御装置内に備えたことにより、バッテリの交換などにより、外部から電源が供給されない期間においても、内蔵した電池によりタイマモジュールを動作させ続けることができる。これにより、周期的なウェークアップによる制御を行う際の制御周期や、自動車が走行を開始してからの経過時間を正確に計測することが可能となる。また、電源切り替え手段を設けたことにより、バッテリ接続時、つまり通常時は、電池の放電を抑制することができるため、自動車のライフサイクルと同程度の期間、電池をもたせることが可能となる。電池使用時においても、タイマモジュールの出力をハイインピーダンス状態として、電源が供給されていない回路への電流の流れ込みを防止したり、電源切り替え手段にダイオードを設けてＶＤＤＬ＿ＢＵラインへの電流の流れ込みを防止することにより、さらに、電池の消耗を低減することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、待機電流がより小さい自動車用電子制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用電子制御装置のウェークアップ方式に関する説明図。
【図２】第１の実施例に関わる自動車用電子制御装置の電源回路のブロック図。
【図３】第２の実施例に関わる自動車用電子制御装置の電源回路のブロック図。
【図４】ウェークアップ方式を適用してセンサを制御する第３の実施例に関する自動車用電子制御装置。
【図５】第４の実施例に関わる自動車用電子制御装置の電源回路とマイコンのブロック図。
【図６】タイマモジュールの回路ブロック図。
【図７】ウェークアップ方式を適用してバッテリシステムを制御する第５の実施例に関する自動車用電子制御装置。
【図８】第３の実施例および第５の実施例に関する自動車用電子制御装置におけるウェークアップ時の制御フロー図。
【図９】電源ＩＣの詳細回路ブロック図を含む第６の実施例に関する自動車用電子制御装置のブロック図。
【図１０】電源ＩＣの詳細回路ブロック図を含む第７の実施例に関する自動車用電子制御装置のブロック図。
【図１１】第８の実施例に関する自動車用電子制御装置における電源ＩＣに内蔵の電源切り替え手段を説明するブロック図。
【図１２】電源切り替え手段の回路図。
【符号の説明】
１…電子制御装置、２…バッテリ、２Ａ…バッテリシステム、３…キーレスエントリ用電子制御装置、３Ａ…アンテナ、４…パワートレインリレー、５…エアフローセンサ、５Ａ…エアフローセンサの流量測定用発熱抵抗体、５Ｂ…エアフローセンサの温度検出用感温抵抗体、６…酸素センサ、６Ａ…酸素センサの発熱抵抗体、１０…電源回路、１０Ａ…電源ＩＣ、１１…バックアップ電源回路、１１Ａ…バックアップ電源用レギュレータ、１２…レギュレータ、１３…リセット信号生成回路、１４…ＯＲ回路、１５…スイッチ、１７…タイマモジュール、１８…通信ドライバ、１９…ウェークアップ要因判定レジスタ、２０…シリアル通信モジュール、２１…ウォッチドッグタイマ、２５…シリアル通信線、３０…マイクロコンピュータ（マイコン）、４０…入力回路、５０…ドライバ回路、６０…発振器、６１…水晶振動子、６２…分周器、６３…カウンタ、６４…ウェークアップタイミング設定レジスタ、６５…コンパレータ、６６…タイマモジュールのラッチ、６７…バッファ、６８…バス、７０…電池、７１…電源切り替え手段、７２…電源切り替え手段のＰＭＯＳトランジスタ、７３…電源切り替え手段のダイオード、ＩＧＮ…イグニッションスイッチ、ＷＵ…ウェークアップ信号。
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用電子制御装置に関する。特にイグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２００２−１０８５１９号公報には、外部スイッチが入力されると、ウェークアップ起動回路からウェークアップトリガ信号を生成し、この信号をマイコンの割り込み端子に入力することにより、マイコンをウェークアップさせる構成が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１０８５１９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子制御装置は、イグニッションスイッチ以外のウェークアップ信号により起動することができるために、イグニッションスイッチ切断時にもバッテリから電流を供給し続ける必要がある。しかし、このスリープ時の消費電流、すなわち待機電流が大きいと、長期間自動車を運転しなかった場合などに、バッテリからの放電量が大きくなってしまい、遂にはエンジンを始動させることができなくなってしまう可能性がある。現在の自動車には数多くの電子制御装置やその他各種機器が搭載されているため、個々の電子制御装置の待機電流をできるだけ低減させることが必須となる。
【０００５】
従来のような、ウェークアップ信号をマイコンの割り込み端子に入力するウェークアップ方式は、スリープ時にマイコンのＣＰＵコアにスタンバイ電流を供給し続ける必要がある。このマイコンのスタンバイ電流は、マイコンの回路規模が比較的小さい従来例のようなボディ系の電子制御装置においては小さい。しかし、エンジンなどのパワートレインを制御する電子制御装置においては、高性能かつ多機能なマイコンが搭載されており、ボディ系制御用のマイコンに比べてロジック規模が大きくなっており、リーク電流が大きく、マイコンのスタンバイ電流、ひいては、電子制御装置の待機電流が大きくなってしまうという問題がある。また、ＣＰＵコアにスタンバイ電流を供給するために、通常動作時ＣＰＵコアに電流を供給する電源回路と同一の電源回路を動作させる必要があり、さらに待機電流の増加を招くことになる。
【０００６】
また、例えばＵＳＰ５８９４８３２など、電子制御装置をどのようにウェークアップさせるかに関する特段の記載がないものもある。
【０００７】
また、イグニッションスイッチの切断時において、定期的なウェークアップが必要な電子制御装置に関しても、バッテリから電流を供給し続ける必要がある。このような場合もウェークアップ信号をマイコンの割り込み端子に入力するウェークアップ方式は前述したように好ましくない。また、この場合ウェークアップ信号は、マイコンに内蔵のタイマモジュールを用いて出力する方式が考えられるが、マイコンに内蔵のタイマモジュールの消費電流は、周辺モジュールへのリークなどの影響で大きくなってしまう傾向があり、これが待機電流の増加につながる。
【０００８】
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、待機電流がより小さい自動車用電子制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明では、マイクロコンピュータ，入力回路，ドライバ回路及び電源回路から構成され、イグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置を用いる。具体的には、前記ウェークアップ信号によって、前記電源回路を不活性状態から、前記マイクロコンピュータを動作させる電圧を生成する活性状態に遷移させることにより、前記マイクロコンピュータを起動し、所定の処理を実行する。
【００１０】
これによれば、スリープ時にはバックアップ電源のみを供給して、ウェークアップ信号により電源回路（レギュレータ）を活性化するため、ウェークアップ信号をマイコンの割り込み端子に入力するウェークアップ方式のように、スリープ時、マイコンのＣＰＵコアにスタンバイ電流を供給し続ける必要がない。さらには、スタンバイ電流を供給するために、ＣＰＵコアに電流を供給するレギュレータを動作させる必要もなくなる。そのため、大幅に待機電流を低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明者らは、自動車用電子制御装置について種々検討した。
【００１２】
自動車用電子制御装置の中には、イグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外の何らかのウェークアップ信号により起動し、所定の処理を実行する必要があるものがある。例えば、パワーウインド，ドアモジュールなどボディ系の機器を制御する電子制御装置は、イグニッションスイッチがオフでエンジンが停止しているときも、外部のスイッチ入力によって、外部スイッチ入力回路やマイコンを動作させる必要がある。
【００１３】
従来は、外部スイッチが入力されると、ウェークアップ起動回路からウェークアップトリガ信号を生成し、この信号をマイコンの割り込み端子に入力することにより、マイコンをウェークアップさせる構成となっている。また、他の従来例（ＵＳＰ５８９４８３２）には、イグニッションスイッチが接続される前に、コールドスタートデバイス（ＣＳＤ）のヒータに通電することにより、この機器の活性化処理を行う電子制御装置について開示されている。
【００１４】
また、エンジンとモータを併用して駆動力を生成するハイブリッド自動車などの電子制御装置は、イグニッションスイッチの切断時においても、定期的にウェークアップし、バッテリの温度や充電率をモニタし、必要に応じてこれらを制御する必要があることが知られている。
【００１５】
今回発明者らは、以下の内容を考え出した。まず、自動車用電子制御装置は、マイクロコンピュータ，入力回路，ドライバ回路及び電源回路から構成され、イグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置であって、前記ウェークアップ信号によって、前記電源回路を不活性状態から、前記マイクロコンピュータを動作させる電圧を生成する活性状態に遷移させることにより、前記マイクロコンピュータを起動し、所定の処理を実行することを特徴とする。
【００１６】
前記ウェークアップ信号は、自動車の運転者が当該自動車に乗車する、または乗車したことを感知し得る、ドアロック管理用電子制御装置、またはキーレスエントリ用電子制御装置等の電子制御装置から送信される信号であることを特徴とする。この自動車用電子制御装置は、このウェークアップ信号によって、前記電源回路を活性化することにより、前記マイクロコンピュータを起動し、イグニッションスイッチの接続に先駆けて、エアフローセンサ，酸素センサ，燃料ポンプ，各種ヒータ装置のいずれか一つに通電を開始することを特徴とする。
【００１７】
また、前記ウェークアップ信号の別の形態は、当該自動車用電子制御装置以外の電子制御装置、あるいは当該自動車用電子制御装置に内蔵され、少なくとも、カウンタ，ウェークアップタイミング設定レジスタ，コンパレータにより構成されるタイマモジュールが、前記カウンタの値が前記ウェークアップタイミング設定レジスタに予め設定された値に達したときに出力する信号である。自動車用電子制御装置は、このウェークアップ信号によって、前記電源回路を活性化することにより、前記マイクロコンピュータを起動し、当該自動車の各種機器の状態をモニタ、あるいは必要に応じて当該機器を制御することを特徴とする。
【００１８】
自動車用電子制御装置は、前記の処理の実行が終了した後、または前記所定の処理の実行終了後イグニッションスイッチが接続されない状態が所定時間続いた後、前記マイクロコンピュータが前記電源回路を不活性化させることにより、再び当該自動車用電子制御装置をシャットダウンすることを特徴とする。
【００１９】
また、別の形態の自動車用電子制御装置は、前記タイマモジュールのカウンタ値を利用して、イグニッションスイッチ接続時に、前回イグニッションスイッチが切断されてからの期間を計算することにより、当該期間のインジェクタからの燃料漏れ量を見積り、これを用いてエンジン始動時の燃料噴射量を補正したり、当該自動車の各種機器の経時劣化度を見積もり、これを用いて当該自動車の制御を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、別の形態の自動車用電子制御装置は、マイクロコンピュータ，入力回路，ドライバ回路、および電源回路から構成され、イグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置であって、前記電源回路が、イグニッションスイッチまたは前記ウェークアップ信号の入力により前記マイクロコンピュータを動作させる電圧を生成する第一のレギュレータ，イグニッションスイッチ切断時においても動作する第二のレギュレータ，イグニッションスイッチまたは複数の前記ウェークアップ信号のうちいずれか一つにより、前記第一のレギュレータを活性化するＯＲ回路、イグニッションスイッチまたは複数の前記ウェークアップ信号のうちのいずれによって前記第一のレギュレータが活性化したかを判別する起動要因判別手段、通信線を介して外部の電子制御装置との通信信号を送受信する通信ドライバ、前記外部の電子制御装置から前記通信線を介して送信されるウェークアップ信号をラッチする回路、前記マイクロコンピュータへのリセット信号を生成する回路、前記マイクロコンピュータで実行中のプログラムの暴走を防止するウォッチドッグタイマ、および前記マイクロコンピュータとシリアル通信を行うシリアル通信モジュールを集積化した半導体ＩＣであることを特徴とする。前記半導体ＩＣの起動要因判別手段により判別された起動要因は、前記シリアル通信モジュールを介して、前記マイクロコンピュータに送信されるように構成している。
【００２１】
別の自動車用電子制御装置は、前記半導体ＩＣに、さらに、カウンタ，ウェークアップタイミング設定レジスタ，コンパレータにより構成され、前記カウンタの値が前記ウェークアップタイミング設定レジスタに予め設定された値に達したときにウェークアップ信号を出力するタイマモジュールを集積化したことを特徴とする。また、前記半導体ＩＣのシリアル通信モジュールを介して、前記マイクロコンピュータが、前記タイマモジュールの前記ウェークアップタイミング設定レジスタの値を設定する、あるいは、前記タイマモジュールがその時点でのカウンタ値を前記マイクロコンピュータに送信できるように構成している。
【００２２】
また、別の形態の自動車用電子制御装置は、当該自動車用電子制御装置が外部から電源を供給されない期間においても、少なくとも前記タイマモジュールを動作させるための、例えばリチウム電池などの電源を当該自動車用電子制御装置内部に備えたことを特徴とする。また、当該自動車用電子制御装置が、外部から電源を供給されている期間は、当該外部の電源のみから、外部から電源を供給されない期間は、前記自動車用電子制御装置内部に備えた電源から前記タイマモジュールに電流を供給するための電源切り替え手段を設けている。これらの自動車用電子制御装置においては、この電源切り替え手段を、前記タイマモジュールを内蔵した半導体ＩＣに集積化したことも特徴である。
【００２３】
以下、図面に基づき、自動車用電子制御装置の実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、自動車用電子制御装置のウェークアップ方式に関する説明図であり、ウェークアップ方式の説明に必要な電源回路およびマイコンのみを図示している。電源回路１０は、バックアップ電源回路１１，レギュレータ１２，リセット信号生成回路１３から構成されており、この電源回路１０によって、バッテリ電圧ＶＢ，ＶＢ＿ＢＵからマイコン３０を動作させる電圧を生成する。バックアップ電源回路１１は、レギュレータ、または抵抗とツェナーダイオードから成る定電圧源であり、イグニッションスイッチのオンオフに関わらずバッテリに接続されているＶＢ＿ＢＵをレギュレートして、マイコン３０の内蔵ＲＡＭなどイグニッションスイッチオフ時も含めて常時電源供給が必要な電子回路に電力を供給している。レギュレータ１２は、ＶＢをレギュレートして、マイコンなど電子制御装置に搭載されている電子部品全体に電力を供給する。
【００２５】
図１を用いてウェークアップ方式を説明する。イグニッションスイッチオフ時、すなわちスリープ時は、バックアップ電源回路１１のみが動作して、マイコン３０にＶＤＤＬ＿ＢＵを供給する。マイコン３０は内蔵ＲＡＭのデータのみを保持する動作モードとなっている。この時、レギュレータ１２は動作させないが、入力端子にはＶＢを供給しておく。次に、ウェークアップ時には、ウェークアップ信号ＷＵによりレギュレータ１２を活性化させることによって、マイコン３０に、ＣＰＵコア用電源ＶＤＤＬ、および周辺モジュールの入出力回路用電源VDDHの供給を開始する。これらの電圧が生成された後、リセット信号生成回路１３は所定期間リセット信号をＬｏｗにして、マイコン３０にパワーオンリセットをかける。このパワーオンリセットによりマイコン３０は通常動作モードに遷移し、電子制御装置が起動する。
【００２６】
このように、パワーオンリセットによるウェークアップ方式によれば、スリープ時にはバックアップ電源のみを供給して、ウェークアップ信号によりはじめてレギュレータ１２を活性化するため、従来のウェークアップ信号をマイコンの割り込み端子に入力するウェークアップ方式のように、スリープ時、マイコンのＣＰＵコアにスタンバイ電流を供給し続ける必要がなく、さらに、スタンバイ電流を供給するために、ＣＰＵコアに電流を供給するレギュレータ１２を動作させる必要もなくなるため、大幅に待機電流を低減することができる。
【００２７】
図２は、第１の実施例に関するものであり、イグニッションスイッチも含めて複数のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置の実施例である。電源回路１０のレギュレータ１２には、このレギュレータ１２を外部から活性化、または不活性化できるＥｎａｂｌｅ端子を設けている。レギュレータ１２は、例えば、このＥｎａｂｌｅ端子がＨｉｇｈレベルの時は、マイコンに電流を供給し、Ｌｏｗレベルの時は、動作を停止し、出力電圧が０Ｖとなるように構成する。さらに、イグニッションスイッチＩＧＮ、およびウェークアップ信号ＷＵ１からＷＵｎを全てＯＲ回路１４に入力し、ＯＲ回路１４の出力を前記Enable端子に入力する。このようにして、複数のウェークアップ信号のいずれか一つがHighレベルになると、ＯＲ回路１４の出力がＬｏｗからＨｉｇｈに変わり、レギュレータ１２を起動することができる。
【００２８】
図３は、第２の実施例に関するものである。本実施例は、第１の実施例と同様にイグニッションスイッチも含めて複数のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置であるが、レギュレータ１２の入力端子前側のＶＢライン上に、電源回路１０の一部としてスイッチ１５を設けている。具体的には、このスイッチとしてはＭＯＳトランジスタ等を使えばよい。第１の実施例と同様に、イグニッションスイッチＩＧＮ、およびウェークアップ信号ＷＵ１からＷＵｎを全てＯＲ回路１４に入力する。スイッチ１５を、例えばこのＯＲ回路１４の出力がＨｉｇｈレベルのときのみオンするように構成すれば、複数のウェークアップ信号のいずれか一つがＨｉｇｈレベルになると、スイッチ１５がオンすることにより、レギュレータ１２にＶＢが入力され、その結果マイコンに電源ＶＤＤＨとＶＤＤＬを供給することができる。本実施例によれば、レギュレータ１２に、これを外部から活性化または不活性化できる機能がなくても、スイッチ１５をオンオフすることによって、マイコンに電源を供給するか否かを制御することができる。
【００２９】
図４にウェークアップ方式を適用した第３の実施例に関する自動車用電子制御装置を示す。電子制御装置１は、第１、あるいは第２の実施例の構成に基づく電源回路１０，マイコン３０，センサやスイッチからの入力信号を前処理する入力回路４０，アクチュエータを駆動するドライバ回路５０から構成される。
【００３０】
図４を用いて、自動車の運転者がドアロックを解除してからイグニッションスイッチをオンするまでの間に、エンジン制御用のセンサを活性化する本実施例の詳細について説明する。運転者が自動車に乗車する際に、イグニッションキーのボタンを押すことにより、自動車にドアロック解除信号が送信される。この信号が電波である場合は、図４のアンテナ３Ａを介してキーレスエントリ用電子制御装置３に送られる。キーレスエントリ用電子制御装置３は、ドアロックを解除するとともに、ＣＡＮなどのシリアル通信線２５を介して電子制御装置１にウェークアップ信号ＷＵを送信する。この時点では、イグニッションスイッチＩＧＮはオフのままである。ウェークアップ信号ＷＵにより電源回路１０が起動し、マイコン３０に電源が供給され、マイコン３０はパワーオンリセットを経て通常動作を開始する。マイコン３０は初期化処理を実行した後、ドライバ回路５０のMOSトランジスタをオンすることにより、パワートレインリレー４をオンし、センサやその他各種エンジン制御機器にバッテリ電圧ＶＢ＿Ｐｏｗｅｒｔｒａｉｎを供給する。これにより、エアフローセンサ５の流量測定用発熱抵抗体５Ａおよび温度検出用感温抵抗体５Ｂに電流が流れ、エアフローセンサ５による流量測定が可能となる。また、マイコン３０は、ドライバ回路５０の別のＭＯＳトランジスタをオンすることにより、酸素センサ６の発熱抵抗体６Ａに電流を流し、酸素センサを加熱，活性化させる。
【００３１】
キーレスエントリ用電子制御装置３がドアロック解除信号を受信してからエアフローセンサ５や酸素センサ６が活性化するまでの時間は数秒程度なので、運転者がイグニッションスイッチをオンにして、エンジンを始動させるまでには、これらのセンサは十分活性化していると考えられる。したがって、エンジン始動時の有害排気ガス量を少なくすることができる。従来のウェークアップ方式による待機電流の大きい電子制御装置を用いる場合は、このような、イグニッションスイッチオンの前にセンサなどを活性化して、エンジン始動時の有害排気ガスを低減する方法の実用化は困難であるが、本実施例のような待機電流の小さい電子制御装置１を使用することにより初めて実用化が可能となる。さらに、酸素センサ６の発熱抵抗体６Ａに電流を流すＭＯＳトランジスタについては、イグニッションスイッチオンの前から負荷に電流を流せるため、通電時間を増やすことができる。したがって、ピーク電流を抑えることができ、トランジスタサイズを小型化できるという副次的な効果も生まれる。
【００３２】
本実施例では、イグニッションスイッチオンの前にエアフローセンサや酸素センサを活性化しているが、これ以外に燃料ポンプ，コールドスタートデバイス（ＣＳＤ）のヒータなどに通電を開始し、これらの機器を活性化してもよい。また、本実施例では、キーレスエントリ用電子制御装置３はＣＡＮなどのシリアル通信線２５を介して電子制御装置１にウェークアップ信号ＷＵを送信するが、シリアル通信線を介さずに、直接専用の信号線によってウェークアップ信号を送信してもよい。さらに、本実施例では、電子制御装置１のバッテリ電圧入力端子は二つあり、いずれもイグニッションスイッチのオンオフにかかわらず、バッテリ２に常時接続されているが、パワートレインリレー４をＶＢラインの上流側に設けて、イグニッションスイッチオフ時にはＶＢラインからバッテリ電圧が供給されないように構成することもできる。この場合、電源回路１０のレギュレータ１２の入力端子には、電子制御装置１内部でＶＢ＿ＢＵを分岐させることにより、バッテリ電圧を供給しておく必要がある。
【００３３】
図５に第４の実施例に関する自動車用電子制御装置を示す。本実施例は、ウェークアップ信号のうちの少なくとも一つがタイマモジュールから送信されるという特徴がある。本実施例では、マイコン３０に内蔵のタイマモジュール１７を用いて、ウェークアップ信号ＷＵｎを出力する。したがって、タイマモジュール１７はイグニッションスイッチオフ時も電源を供給して、動作させておく必要がある。タイマモジュール１７からのウェークアップ信号を含む複数のウェークアップ信号を電源回路１０のＯＲ回路１４に入力することにより、レギュレータ１２を制御する方法については、第１の実施例において説明した通りである。
【００３４】
タイマモジュール１７の構成について図６を用いて説明する。タイマモジュール１７は、分周器６２，カウンタ６３，ウェークアップタイミング設定レジスタ６４，コンパレータ６５，ラッチ６６，バッファ６７から構成されている。水晶振動子６１と発振器６０から生成したクロック信号を分周器６２により適当な周波数のクロック信号に分周する。この分周されたクロック信号をタイムベースとしてカウンタ６３がカウントアップする。コンパレータ６５は、カウンタ６３のカウンタ値とウェークアップタイミング設定レジスタ６４に設定した値を比較し、これらの値が一致したときに出力をＨｉｇｈからＬｏｗ、またはＬｏｗからＨｉｇｈに変化させる。ラッチ６６はこの変化をラッチし、ウェークアップ信号を出力する。このラッチ出力は、バス６８からのリセット信号がラッチ６６に入力されたときにリセットされる。ウェークアップタイミング設定レジスタ６４にはバス６８から所定の値を書き込むことができる。また、カウンタ６３の値はバッファ６７を介してバス６８に出力することができるように構成している。
【００３５】
図７に第５の実施例に関する自動車用電子制御装置を示す。本実施例の電子制御装置は、第４の実施例の形態を適用し、マイコン３０に内蔵したタイマモジュール１７からのウェークアップ信号ＷＵにより、電源回路１０を起動することができる構成としている。
【００３６】
図７を用いて本実施例の詳細について説明する。電子制御装置１が前回スリープ状態に遷移する前に予め設定した期間が経過すると、タイマモジュール１７は電源回路にウェークアップ信号ＷＵを出力する。これにより、マイコン３０に電源が供給され、マイコン３０はパワーオンリセットを経て通常動作を開始する。マイコン３０は初期化処理を実行した後、バッテリシステム２Ａによってセンシングされたバッテリの温度や充電率などの情報からバッテリの状態を判断し、必要に応じて、バッテリを冷却するなどの制御信号をバッテリシステム２Ａに送信する。タイマモジュール１７が一定期間毎にウェークアップ信号を出すことにより、イグニッションスイッチがオフの時も周期的にバッテリの状態をモニタでき、バッテリを最適の状態に保つことができる。本実施例では、タイマモジュールが電子制御装置１には実装されておらず、バッテリシステム２Ａ側に実装されている場合においても、一定周期毎にＣＡＮなどのシリアル通信線２５を介してバッテリシステム２Ａからのウェークアップ信号を受信して、電源回路１０を起動することにより、電子制御装置１を周期的にウェークアップさせることができるように構成している。いずれの場合においても、本実施例によれば、電子制御装置の待機電流を小さく保ったまま、ハイブリッド自動車などでは必須のイグニッションスイッチオフ時の周期的なバッテリ制御などを行うことができる。
【００３７】
また、本実施例においては、タイマモジュール１７のカウンタ値をマイコン３０のＣＰＵが読み込むことにより、時間を計測することができるので、これを利用した様々な制御が可能となる。例えば、イグニッションスイッチオン時に、前回イグニッションスイッチがオフされてからの時間を計算して、この時間内にインジェクタから僅かずつではあるが漏れ出した燃料の総量を見積り、これを用いてエンジン始動時の燃料噴射量を補正することにより、エンジン始動時の排気ガス中の未燃成分を低減することができる。また、タイマモジュール１７を常時動作させておけば、自動車が走行を開始してからの経過時間を知ることができるため、経過時間から各種機器の経時劣化度を見積もり、これを用いて制御パラメータをオンラインでチューニングすることで、長い年月にわたって自動車の有害排気ガス量を走行開始直後のそれと同等なレベルに抑えることができる。
【００３８】
図８に第３の実施例および第５の実施例に関する自動車用電子制御装置におけるウェークアップ時の制御フローを示す。自動車用電子制御装置は、ウェークアップ信号が入力されると、マイコンがパワーオンリセットにより起動し、スリープモードからウェークアップする。まず、ステップＳ１で初期化処理を行い、その後ステップＳ２においてウェークアップ要因の判定を行う。イグニッションスイッチオンによってウェークアップしたと判定した場合は、エンジンを始動する。キーレスエントリ用電子制御装置からのウェークアップ信号によりウェークアップしたと判定した場合は、ステップＳ３に進み、第３の実施例で述べたように、センサ，燃料ポンプ，コールドスタートデバイスなどに通電を行うシステム活性化処理を実行する。次にステップＳ５で、イグニッションスイッチがオンになったか否かを確認する。もし、オンならばエンジンを始動する。オフのままならば、ステップＳ６に進み、ウェークアップしてから、予め設定した時間Ｔよりも長い時間が経過しているか否かを判断する。経過時間がＴ未満の場合は、再びステップＳ５に戻る。Ｔよりも長い時間が経過した場合は、ステップＳ７に進み、電源回路の動作を停止させるためのシャットダウン処理を実行し、再びスリープモードに遷移する。ステップＳ２において、タイマモジュールからのウェークアップ信号によりウェークアップしたと判定した場合は、ステップＳ４に進み、第５の実施例で述べたように、バッテリシステムの制御処理を実行する。この処理が終了した後、ステップＳ７のシャットダウン処理を実行し、再びスリープモードに遷移する。このように、システム活性化処理の実行終了後イグニッションスイッチがオンにならない状態が所定期間続いた後、またはバッテリシステム制御処理の実行が終了した後、シャットダウン処理を行って再びスリープモードに遷移することにより、電子制御装置が起動し続けることを防ぎ、イグニッションスイッチオフ時のバッテリの放電量を低減することができる。
【００３９】
図９に、第６の実施例に関する自動車用電子制御装置を示す。本実施例の電子制御装置は、イグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外の何らかのウェークアップ信号により起動し、所定の処理を実行するのに必要な機能を電源ＩＣとして１チップ化したことに特徴がある。本実施例において電源ＩＣ１０Ａは、イグニッションスイッチまたはウェークアップ信号の入力によりマイコン３０を動作させる電圧を生成するレギュレータ１２，スリープ時でも、マイコン３０や電源ＩＣ１０Ａの常時電源が必要な回路に電源を供給するバックアップ電源用レギュレータ１１Ａ，イグニッションスイッチまたは複数のウェークアップ信号のうちいずれか一つにより、レギュレータ１２を活性化するＯＲ回路１４，イグニッションスイッチまたは複数のウェークアップ信号のうちのいずれによってレギュレータ１２が活性化したかを判別するウェークアップ要因判定レジスタ１９，ＣＡＮなどのシリアル通信線２５を介して外部の電子制御装置との通信信号を送受信する通信ドライバ１８，外部の電子制御装置からCANなどのシリアル通信線２５を介して送信されるウェークアップ信号をラッチする回路１６，マイコン３０へのリセット信号を生成するリセット信号生成回路１３，マイコン３０で実行中のプログラムの暴走を防止するウォッチドッグタイマ２１、およびマイコン３０とシリアル通信を行うシリアル通信モジュール２０により構成される。
【００４０】
このように構成された電源ＩＣ１０Ａとマイコン３０の動作について詳述する。本実施例においては、通信ドライバ１８，ラッチ１６，ウェークアップ要因判定レジスタ１９，ＯＲ回路１４、およびマイコン３０に内蔵のタイマモジュール１７には、スリープ時もバックアップ電源用レギュレータ１１Ａから電源が供給されているものとする。
【００４１】
ＯＲ回路１４には、イグニッションスイッチＩＧＮ，ラッチ１６の出力，マイコン３０に内蔵のタイマモジュール１７からの出力、マイコン３０の汎用ポートからのＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ信号を入力し、ＯＲ回路１４の出力をレギュレータ１２のＥｎａｂｌｅ端子に入力する。レギュレータ１２は、上記ＯＲ回路１４に入力されるいずれか一つの信号がＨｉｇｈであればマイコン３０に電圧ＶＤＤＨおよびＶＤＤＬを供給する。マイコン３０は起動後の初期化処理で、ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ信号をＨｉｇｈにする。これにより、ＯＲ回路１４の入力信号のうち二つがＨｉｇｈとなり、レギュレータ１２の動作の確実性を向上することができる。
【００４２】
外部の電子制御装置からＣＡＮなどのシリアル通信線２５を介して送信されるウェークアップ信号はパルス幅１００μｓ程度のパルス信号であるため、このパルス幅ではレギュレータ１２を起動することができず、通信ドライバ１８のＲｘ信号のレベル変化を記憶しておくラッチ１６が必要となる。通信ドライバ１８のＲｘ信号はラッチ１６のセット端子（Ｓ）に入力する。このラッチ１６の出力およびイグニッションスイッチＩＧＮはＯＲ回路１４だけでなく、ウェークアップ要因判定レジスタ１９にも入力される。ウェークアップ要因判定レジスタ１９の内容は、ウェークアップ後マイコン３０の要求により、シリアル通信モジュール２０を経由してマイコンに送信される。これによりマイコン３０は、図８のステップＳ２に相当するウェークアップ要因判定を行うことができる。本実施例では、マイコン３０と電源ＩＣ１０Ａの間の通信として、ＳＰＩ(Serial PeripheralInterface）プロトコルを使っているが、これ以外のシリアル通信方式を用いてもよい。
【００４３】
リセット信号生成回路１３は、レギュレータ１２が起動する時にマイコン３０にパワーオンリセット信号を出力するだけでなく、マイコン３０で実行しているプログラムが暴走して、マイコン３０からウォッチドッグタイマ２１をクリアするＷＤＴ信号が供給されずに、ウォッチドッグタイマ２１のタイマがオーバーフローした時にもマイコン３０にリセット信号を出力する。
【００４４】
マイコン３０は、自動車の運転終了に伴いイグニッションスイッチがオフになた後、第３あるいは第５の実施例で説明したイグニッションオフ時の処理の実行終了後、図８のステップＳ７に相当するシャットダウン処理を行う。マイコン３０はＳＰＩ通信により、電源ＩＣ１０Ａにラッチ１６をリセットするコマンドを送信し、シリアル通信モジュール２０がラッチのリセット端子（Ｒ）にリセット信号を送り、ラッチの出力をＬｏｗにする。ＲＡＭへのデータバックアップなど全てのシャットダウン処理が終了した後、マイコン３０は自らPowerControl信号をＬｏｗにして、レギュレータ１２の動作を停止し、これにより電子制御装置はシャットダウンする。
【００４５】
本実施例において、ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ信号やウォッチドッグタイマ
２１をクリアするＷＤＴ信号は、マイコン３０の使用ポート数を減らすために、ＳＰＩ通信により電源ＩＣ１０Ａに送信することも可能である。
【００４６】
本実施例によれば、電子制御装置の電源を制御する機能を全て一つのＩＣに集積化したため、電子制御装置の部品点数を減らすことができ、かつ信頼性を向上させることが可能となる。特に、これまで述べてきたように実際には、複数のウェークアップ信号が入力され、そのいずれによっても起動する必要があるため、ＯＲ回路１４や、ウェークアップ要因判定レジスタ１９を電源ＩＣに内蔵したことは実用上重要である。ウェークアップ要因の判別は、各々のウェークアップ信号を直接マイコンの汎用ポートに入力して、マイコン起動後に、ソフトウェアがそれらのポートの状態を見ることによっても実現できる。しかし、この方法は、マイコンの使用ポート数が増えてしまうため、また、ウェークアップ信号入力時点では、マイコンの汎用ポートに電源が供給されていないので、ウェークアップ信号の出力源からマイコンに電流が流れ込まないように、ウェークアップ信号の出力源とマイコンの間に、トライステートバッファなどを設ける必要があるため、本実施例のようにマイコン起動後、マイコンからの要求によりＳＰＩ通信経由で電源ＩＣがウェークアップ要因をマイコンに送信する方法に比べて不利である。
【００４７】
図１０に、第７の実施例に関する自動車用電子制御装置を示す。本実施例は、第６の実施例に記載の電源ＩＣにさらにタイマモジュールを集積化したところに特徴がある。第６の実施例との差異点に着目して、本実施例の電源ＩＣについて説明する。
【００４８】
本実施例の電源ＩＣに内蔵のタイマモジュール１７には、水晶振動子６１および発振器６０から生成されたクロック信号が入力される。タイマモジュール１７の構成は図６に示した通りである。タイマモジュール１７のカウンタ値は、SPI通信によりマイコン３０に送信されるように構成しているため、マイコン３０はこの値を用いて前述したような制御を行うことができる。また、マイコン３０はシャットダウン処理の際に、ＳＰＩ通信を経由して、ウェークアップタイミング設定レジスタ６４に、次にウェークアップする時刻に対応する値を書き込むことや、タイマモジュール１７のウェークアップ信号を出力するラッチ６６をリセットすることができる。
【００４９】
マイコンに内蔵のタイマモジュールの消費電流は、周辺モジュールへのリークなどの影響で大きくなってしまう傾向がある。しかし、本実施例によれば、ロジックの規模がマイコンに比べてはるかに小さい電源ＩＣにタイマモジュールを内蔵したため、マイコンにこれを内蔵する場合に比べて大幅に消費電流を減らすことができる。これは電子制御装置におけるスリープ時の待機電流をさらに低減するのに有効である。さらに、本実施例によれば、タイマモジュールが内蔵されていないマイコンを使用する場合でも、第５の実施例で説明したように、周期的なウェークアップによりバッテリ等を制御することが可能となる。
【００５０】
図１１に、第８の実施例に関する自動車用電子制御装置を示す。本実施例の自動車用電子制御装置はＢＲ系リチウム電池などの電源を装置内に備えたことに特徴がある。
【００５１】
本実施例において、外部からこの電子制御装置にバッテリ電圧が供給されないときは、電池７０から電源ＩＣ１０Ａのタイマモジュール１７に電源を供給できるようにしている。また、電源ＩＣ１０Ａには電源切り替え手段７１を設けており、図１１に示すように、バッテリ接続時には電池７０は電源を供給しないように構成している。バッテリ接続時には、タイマモジュール１７と発振器６０の電源は、電源切り替え手段７１を介して、バックアップ電源用レギュレータ１１Ａが生成するＶＤＤＬ＿ＢＵに接続される。タイマモジュール１７にはＥＮ端子があり、この端子にＶＤＤＬ＿ＢＵを入力することにより、タイマモジュール１７のラッチ６６とバッファ６７（図６参照）の出力が可能となる。バッテリの交換などにより、外部から電源が供給されないときは、タイマモジュール１７と発振器６０の電源は、電池７０に接続される。タイマモジュール１７のＥＮ端子の入力電圧は０Ｖとなり、ラッチ６６とバッファ６７の出力はハイインピーダンス状態となる。
【００５２】
図１２に電源切り替え手段７１の具体的な実施例を示す。バッテリが接続されているときは、ＶＤＤＬ＿ＢＵに対する電池の電位差がＰＭＯＳトランジスタ７２の閾値電圧以下であれば、ＰＭＯＳトランジスタ７２はオフし、タイマモジュールへはＶＤＤＬ＿ＢＵのみが供給される。バッテリが接続されていないときは、ＶＤＤＬ＿ＢＵが０Ｖとなるため、ＰＭＯＳトランジスタ７２がオンになり、タイマモジュールへは電池から電流が供給される。このときＶＤＤＬ＿ＢＵラインに電池からの電流が流れ込まないようにダイオード７３を設けている。
【００５３】
本実施例によれば、バッテリの交換などにより、外部から電源が供給されない期間においても、内蔵した電池によりタイマモジュールを動作させ続けることができる。これにより、周期的なウェークアップによる制御を行う際の制御周期や、自動車が走行を開始してからの経過時間を正確に計測することが可能となる。また、電源切り替え手段を設けたことにより、バッテリ接続時、つまり通常時は、電池の放電を抑制することができるため、自動車のライフサイクルと同程度の期間、電池をもたせることが可能となる。電池使用時においても、タイマモジュールの出力をハイインピーダンス状態として、電源が供給されていない回路への電流の流れ込みを防止したり、電源切り替え手段にダイオードを設けてＶＤＤＬ＿ＢＵラインへの電流の流れ込みを防止することにより、さらに、電池の消耗を低減することが可能となる。
【００５４】
本実施例では、タイマモジュールが電源ＩＣに内蔵されている場合について説明したが、マイコンにタイマモジュールが内蔵されている場合においても、本実施例を適用して同様な効果を得ることができる。
【００５５】
また、各実施例によれば、イグニッションスイッチ切断時においても各種のウェークアップ信号により起動し、所定の処理を実行できる機能を低待機電流で実現する自動車用電子制御装置を提供することができる。また、低待機電流だけでなく、機能面に関しても、ウェークアップ信号により起動し、所定の処理を実行するのに適した自動車用電子制御装置を提供することができる。
【００５６】
また、実施例によれば、イグニッションスイッチ切断時においても、イグニッションスイッチ以外のウェークアップ信号により起動する自動車用電子制御装置において、スリープ時にはマイコンにバックアップ電流のみを供給しておき、ウェークアップ時には、ＣＰＵコアに電源を供給するレギュレータをウェークアップ信号により活性化し、マイコンを起動するため、従来のウェークアップ信号をマイコンの割り込み端子に入力するウェークアップ方式のように、スリープ時、マイコンのＣＰＵコアにスタンバイ電流を供給し続ける必要がなく、さらに、このスタンバイ電流を供給するために、ＣＰＵコアに電流を供給するレギュレータを動作させる必要もなくなるため、大幅に待機電流を低減することができる。
【００５７】
このような実施例のウェークアップ方式を利用した自動車用電子制御装置は、待機電流が小さいため、キーレスエントリ用電子制御装置などから送信されるウェークアップ信号で実施例の自動車用電子制御装置を起動することにより、イグニッションスイッチオンの前にセンサなどを活性化して、エンジン始動時の有害排気ガスを低減するなどの制御を行うことができる。また、タイマモジュールから送信されるウェークアップ信号で実施例の自動車用電子制御装置を起動することにより、ハイブリッド自動車などでは必須のイグニッションスイッチオフ時の周期的なバッテリ制御などを行うことができる。このようなセンサ活性化処理の実行終了後イグニッションスイッチがオンにならない状態が所定期間続いた後、またはバッテリ制御処理の実行が終了した後、シャットダウン処理を行って再びスリープモードに遷移することにより、電子制御装置が起動し続けることを防ぎ、イグニッションスイッチオフ時のバッテリの放電量を低減することができる。
【００５８】
また、実施例によれば、タイマモジュールのカウンタ値をマイコンのＣＰＵが読み込むように構成できるので、時間を計測することができ、これを利用した様々な制御が可能となる。例えば、イグニッションスイッチオン時に、前回イグニッションスイッチがオフされてからの時間を計算して、この時間内にインジェクタから僅かずつではあるが漏れ出した燃料の総量を見積り、これを用いてエンジン始動時の燃料噴射量を補正することにより、エンジン始動時の排気ガス中の未燃成分を低減することができる。また、タイマモジュールを常時動作させておけば、自動車が走行を開始してからの経過時間を知ることができるため、経過時間から各種機器の経時劣化度を見積もり、これを用いて制御パラメータをオンラインでチューニングすることで、長い年月にわたって自動車の有害排気ガス量を走行開始直後のそれと同等なレベルに抑えることができる。
【００５９】
さらに、実施例によれば、以上のようなウェークアップによる制御に必要な電源周辺の機能を電源ＩＣとして集積化したため、電子制御装置の部品点数を減らすことができ、かつ信頼性を向上させることが可能となる。特に、実際には、複数のウェークアップ信号が入力され、そのいずれによっても起動する必要があるため、ＯＲ回路や、ウェークアップ要因判定レジスタを電源ＩＣに内蔵したことは実用上有効である。
【００６０】
ロジック規模がマイコンに比べてはるかに小さい前記電源ＩＣに、さらにタイマモジュールを内蔵することにより、マイコンにこれを内蔵する場合に比べて大幅に消費電流を減らすことができる。これは電子制御装置におけるスリープ時の待機電流をさらに低減するのに有効である。さらに、このような電源ＩＣを用いれば、タイマモジュールが内蔵されていないマイコンを使用する場合でも、周期的なウェークアップによりバッテリ等を制御することが可能となる。
【００６１】
最後に、実施例によれば、ＢＲ系リチウム電池などの電源を自動車用電子制御装置内に備えたことにより、バッテリの交換などにより、外部から電源が供給されない期間においても、内蔵した電池によりタイマモジュールを動作させ続けることができる。これにより、周期的なウェークアップによる制御を行う際の制御周期や、自動車が走行を開始してからの経過時間を正確に計測することが可能となる。また、電源切り替え手段を設けたことにより、バッテリ接続時、つまり通常時は、電池の放電を抑制することができるため、自動車のライフサイクルと同程度の期間、電池をもたせることが可能となる。電池使用時においても、タイマモジュールの出力をハイインピーダンス状態として、電源が供給されていない回路への電流の流れ込みを防止したり、電源切り替え手段にダイオードを設けてＶＤＤＬ＿ＢＵラインへの電流の流れ込みを防止することにより、さらに、電池の消耗を低減することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、待機電流がより小さい自動車用電子制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用電子制御装置のウェークアップ方式に関する説明図。
【図２】第１の実施例に関わる自動車用電子制御装置の電源回路のブロック図。
【図３】第２の実施例に関わる自動車用電子制御装置の電源回路のブロック図。
【図４】ウェークアップ方式を適用してセンサを制御する第３の実施例に関する自動車用電子制御装置。
【図５】第４の実施例に関わる自動車用電子制御装置の電源回路とマイコンのブロック図。
【図６】タイマモジュールの回路ブロック図。
【図７】ウェークアップ方式を適用してバッテリシステムを制御する第５の実施例に関する自動車用電子制御装置。
【図８】第３の実施例および第５の実施例に関する自動車用電子制御装置におけるウェークアップ時の制御フロー図。
【図９】電源ＩＣの詳細回路ブロック図を含む第６の実施例に関する自動車用電子制御装置のブロック図。
【図１０】電源ＩＣの詳細回路ブロック図を含む第７の実施例に関する自動車用電子制御装置のブロック図。
【図１１】第８の実施例に関する自動車用電子制御装置における電源ＩＣに内蔵の電源切り替え手段を説明するブロック図。
【図１２】電源切り替え手段の回路図。
【符号の説明】
１…電子制御装置、２…バッテリ、２Ａ…バッテリシステム、３…キーレスエントリ用電子制御装置、３Ａ…アンテナ、４…パワートレインリレー、５…エアフローセンサ、５Ａ…エアフローセンサの流量測定用発熱抵抗体、５Ｂ…エアフローセンサの温度検出用感温抵抗体、６…酸素センサ、６Ａ…酸素センサの発熱抵抗体、１０…電源回路、１０Ａ…電源ＩＣ、１１…バックアップ電源回路、１１Ａ…バックアップ電源用レギュレータ、１２…レギュレータ、１３…リセット信号生成回路、１４…ＯＲ回路、１５…スイッチ、１７…タイマモジュール、１８…通信ドライバ、１９…ウェークアップ要因判定レジスタ、２０…シリアル通信モジュール、２１…ウォッチドッグタイマ、２５…シリアル通信線、３０…マイクロコンピュータ（マイコン）、４０…入力回路、５０…ドライバ回路、６０…発振器、６１…水晶振動子、６２…分周器、６３…カウンタ、６４…ウェークアップタイミング設定レジスタ、６５…コンパレータ、６６…タイマモジュールのラッチ、６７…バッファ、６８…バス、７０…電池、７１…電源切り替え手段、７２…電源切り替え手段のＰＭＯＳトランジスタ、７３…電源切り替え手段のダイオード、ＩＧＮ…イグニッションスイッチ、ＷＵ…ウェークアップ信号。
Claims (11)
- 自動車に搭載された機器を制御するマイクロコンピュータ、
外部からの電気信号を前記マイクロコンピュータに伝える入力回路、
前記マイクロコンピュータから出力される電気信号を外部に出力するドライバ回路及び前記マイクロコンピュータに電源を供給する電源回路を備えた自動車用電子制御装置において、
前記電源回路は、イグニッションスイッチまたはウェークアップ信号の入力により前記マイクロコンピュータを動作させる電圧を生成する第一のレギュレータ、
前記イグニッションスイッチの切断時においても動作する第二のレギュレータ、
前記イグニッションスイッチまたは複数の前記ウェークアップ信号のうちいずれか一つにより、前記第一のレギュレータを活性化するＯＲ回路、
前記イグニッションスイッチまたは複数の前記ウェークアップ信号のうちのいずれによって前記第一のレギュレータが活性化したかの起動要因を判別する起動要因判別手段、
通信線を介して外部の電子制御装置との通信信号を送受信する通信ドライバ、
前記外部の電子制御装置から前記通信線を介して送信されるウェークアップ信号をラッチする回路、
前記マイクロコンピュータへのリセット信号を生成する回路、
前記マイクロコンピュータで実行中のプログラムの暴走を防止するウォッチドッグタイマ及び前記マイクロコンピュータとシリアル通信を行うシリアル通信モジュール、を有し、
前記起動要因判別手段は、前記起動要因の情報を格納するレジスタであり、該起動要因は、該レジスタに格納された該情報が前記マイクロコンピュータに送信されることにより判別され、
前記イグニッションスイッチが切断されている場合でも、イグニッションスイッチ以外の回路からのウェークアップ信号によって、前記電源回路を不活性状態から、前記マイクロコンピュータを動作させる電圧を生成する活性状態に遷移させることで、前記マイクロコンピュータを起動し、該マイクロコンピュータが所定の処理を実行することを特徴とする自動車用電子制御装置。 - 請求項１において、
前記電源回路の起動要因判別手段により判別された起動要因を、前記シリアル通信モジュールを介して、前記マイクロコンピュータに送信することを特徴とする自動車用電子制御装置。 - 請求項２において、
前記マイクロコンピュータが起動した後、前記マイクロコンピュータは、前記起動要因判別手段により判別された起動要因に基づき、当該自動車の各種機器の状態のモニタ及び必要に応じて各種機器の制御の少なくとも何れかを行うことを特徴とする自動車用電子制御装置。 - 請求項３において、
前記ウェークアップ信号は、自動車の運転者が当該自動車に乗車するかもしくは乗車したことを感知し得る、ドアロック管理用電子制御装置及びキーレスエントリ用電子制御装置の少なくとも何れかの電子制御装置から送信される信号であり、
前記自動車用電子制御装置は、前記ウェークアップ信号を受信して起動した後、前記エンジンを起動する処理を行う前に、前記機器の一部であるエアフローセンサ，酸素センサ，燃料ポンプ及び各種ヒータ装置の少なくとも何れかに通電を開始することを特徴とする自動車用電子制御装置。 - 請求項３において、
前記電源回路は、カウンタ，ウェークアップタイミング設定レジスタ及びコンパレータにより構成され、前記カウンタの値が前記ウェークアップタイミング設定レジスタに予め設定された値に達したときにウェークアップ信号を出力するタイマモジュールを有することを特徴とする自動車用電子制御装置。 - 請求項５において、
前記電源回路のシリアル通信モジュールを介して、前記マイクロコンピュータが、前記タイマモジュールの前記ウェークアップタイミング設定レジスタの値を設定する、あるいは、前記タイマモジュールがその時点でのカウンタ値を前記マイクロコンピュータに送信することを特徴とする自動車用電子制御装置。 - 請求項６において、
イグニッションスイッチ接続時には、
前記カウンタの値を利用して、前回のイグニッションスイッチ接続が切断されてからの期間を計算し、当該期間におけるインジェクタからの燃料漏れ量を計算し、その結果を用いてエンジン始動時の燃料噴射量を補正することを特徴とする自動車用電子制御装置。 - 請求項６において、
前記カウンタ値を利用して、当該自動車の各種機器の経時劣化度を見積もり、これを用いて当該自動車の制御を行うことを特徴とする自動車用電子制御装置。 - 請求項６において、
当該自動車用電子制御装置に外部から電源を供給されない期間においても前記タイマモジュールを動作させる電源を当該自動車用電子制御装置の内部に備えたことを特徴とする自動車用電子制御装置。 - 請求項９において、
前記タイマモジュールへの電源供給は、電源切り替え手段を介しており、
前記切り替え手段は、当該自動車用電子制御装置に外部から電源が供給されている期間は前記外部の電源から、また、前記外部から電源が供給されない期間は前記自動車用電子制御装置内部に備えた前記電源から、前記タイマモジュールに電流を供給することを特徴とする自動車用電子制御装置。 - 請求項１０において、
前記タイマモジュールを動作させる電源は、リチウム電池であることを特徴とする自動車用電子制御装置。
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