JP5184947B2

JP5184947B2 - 短絡保護回路及び短絡保護方法

Info

Publication number: JP5184947B2
Application number: JP2008101630A
Authority: JP
Inventors: 貴夫今井; 裕史森; 潤伊藤; 寿夫丹羽
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2028-04-09
Also published as: JP2009254185A; US8139333B2; US20090257159A1; CN101557091B; CN101557091A

Description

本発明は、車両に搭載された車載電子機器等に設けられたリレーに好適に適用される短絡保護回路及び短絡保護方法に関する。

車両に搭載された車載電子機器に設けられ、入力された制御信号に基づいてリレー（負荷）に駆動電流を出力するリレー駆動出力回路において、その出力側で短絡が発生した場合、当該回路に過度の短絡電流が流れ、損傷することが考えられる。

そこで、そのような短絡が発生した場合に、電源とリレー駆動出力回路の間に挿入した大電流ヒューズを溶断させたり、或いは、リレー駆動出力回路に流れる電流を監視し、該電流量を制限して同リレー駆動出力回路を短絡による損傷から保護する短絡保護回路が設けられている（例えば、特許文献１を参照）。

また、前記短絡保護回路としては、短絡が発生した場合にリレー駆動出力回路の出力動作を強制的に停止させ、リレー駆動出力回路に流れる短絡電流を阻止すると共に、短絡が発生した時より所定時間経過後からリレー駆動出力回路に所定の時間間隔で復帰信号を送信し、その出力動作を復帰させるものがある。

このような短絡保護回路では、図７のタイミングチャートに示すように、予め設定した一定の時間間隔ΔＴにて、短絡が発生した時より所定時間ΔＴｃ３経過後からＴ１〜Ｔｎ（ΔＴ＝Ｔｋ＋１−Ｔｋ；ｋは自然数、１≦ｋ≦ｎ；ｎは自然数）のタイミングでそれぞれ送信される復帰信号Ｒｅ１〜Ｒｅｎ（ｎは自然数）によってリレー駆動出力回路を出力動作状態に復帰させている。
特開２００１−２５１５０号公報

ところが、このような場合、復帰信号Ｒｅ１〜Ｒｅｎの送信頻度（リレー駆動出力回路の復帰動作の頻度）が多くなりすぎると、該復帰信号Ｒｅ１〜Ｒｅｎによってリレー駆動出力回路の動作が一時的に復帰している時には当該回路に過度の短絡電流が流れる。このため、この短絡電流による熱が時間の経過に従って蓄積し、同回路（トランジスタ等）を損傷させる虞がある。その一方で、そのような損傷を防止するため、復帰信号Ｒｅ１〜Ｒｅｎの送信頻度を減らすと、リレー駆動出力回路において、前記短絡が継続している短絡状態からの復帰が遅れ、出力停止状態が長時間継続してしまう。

図７においては、Ｔ１から２番目のＴ２のタイミングで復帰信号Ｒｅ２がリレー駆動出力回路に送信された時刻（Ｔ２）にその出力動作が復帰しており、短絡状態の時間［ｍｉｎ］に対する、短絡解消から出力復帰迄の所要時間［ｍｉｎ］の時間比率が５０％になっている。これでは、復帰信号Ｒｅ１〜Ｒｅｎの送信頻度（送信回数）は２回と少なく、リレー駆動出力回路の損傷はないものの、前記時間比率は５０％と長めであって、不満足な結果となっている。尚、本背景技術では、図７に示すように、リレー駆動出力回路に復帰信号が６回以上送信されることで、当該回路が短絡電流による熱の蓄積によって損傷することを想定している。

また、車両のユーザ（運転者等）の手動操作によって、リレー駆動出力回路の損傷を防止しながら、短絡状態から短時間で出力動作状態に復帰させる方法も考えられるが、これではユーザの利便性が損なわれてしまう。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、リレー駆動出力回路に発生した短絡が解消した後、同回路を損傷させることなく速やかに出力動作状態に復帰させることができる短絡保護回路及び短絡保護方法を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、入力された制御信号に基づいて負荷に駆動電流を出力するリレー駆動出力回路と、該回路の出力側で生じる短絡の有無を検知すると共に、当該短絡が発生した場合には前記リレー駆動出力回路の出力動作を停止させる一方、前記短絡発生時より所定時間経過後から前記リレー駆動出力回路に或る時間間隔で復帰信号を送信してその出力動作を復帰させる短絡検出回路とを備えた短絡保護回路において、前記時間間隔は、前記短絡が発生していた時間に対する、前記短絡が解消した時刻と前記リレー駆動出力回路の出力動作が復帰した時刻の間の時間の時間比率が所定値以下となるように、時間の経過に従い漸増されていること、を要旨とする。

同構成によれば、短絡発生時より所定時間経過後からリレー駆動出力回路に或る時間間隔で送信される復帰信号の当該時間間隔が、短絡が発生していた時間に対する、短絡が解消した時刻とリレー駆動出力回路の出力動作が復帰した時刻の間の時間の時間比率が所定値以下となるように、時間の経過に従い漸増されている。このため、短絡の発生当初は復帰信号の送信頻度が多くなるので、短絡状態が自然に解消した後、リレー駆動出力回路を出力停止状態から短時間で出力動作状態に復帰させることができると共に、時間の経過に従って復帰信号の送信頻度が次第に少なくなるので、短絡電流によって蓄積される熱量も抑えられ、リレー駆動出力回路の損傷も効果的に防止することができる。

請求項２に記載の発明は、入力された制御信号に基づいて負荷に駆動電流を出力するリレー駆動出力回路と、該回路の出力側で生じる短絡の有無を検知すると共に、当該短絡が発生した場合には前記リレー駆動出力回路の出力動作を停止させる一方、前記短絡発生時より所定時間経過後から前記リレー駆動出力回路に或る時間間隔で復帰信号を送信してその出力動作を復帰させる短絡検出回路とを備えた短絡保護回路において、前記リレー駆動出力回路及び短絡検出回路からなる組を複数組備え、一の組の短絡検出回路からの復帰信号と、他の組の短絡検出回路からの復帰信号とが交互に対応するリレー駆動出力回路へ出力され、しかも、各組においては、前記時間間隔が時間の経過に従い漸増されていること、を要旨とする。

同構成によれば、一の組の短絡検出回路からの復帰信号と、他の組の短絡検出回路からの復帰信号とが交互に対応するリレー駆動出力回路へ送信される。このため、単一のリレー駆動出力回路及び短絡検出回路の組のみを備えている場合と比較して、リレー駆動出力回路への復帰信号の送信頻度（負荷から観た復帰信号の送信頻度）が全体として増加するので、短絡状態が自然に解消した後、リレー駆動出力回路を出力停止状態から短時間で出力動作状態に復帰させることができると共に、各リレー駆動出力回路に送信される復帰信号の送信頻度（復帰動作の頻度）はその半分以下となるので、短絡電流によって蓄積される熱量も抑えられ、リレー駆動出力回路の損傷も効果的に防止することができる。しかも、各組においては、短絡発生時より所定時間経過後からリレー駆動出力回路に或る時間間隔で送信される復帰信号の当該時間間隔が時間の経過に従い漸増されている。このため、短絡の発生当初は復帰信号の送信頻度が多くなるので、リレー駆動出力回路を出力停止状態からさらに短時間で出力動作状態に復帰させることができると共に、時間の経過に従って復帰信号の送信頻度が次第に少なくなるので、短絡電流によってリレー駆動出力回路に蓄積される熱量もより効果的に抑えられる。

請求項３に記載の発明は、入力された制御信号に基づいて負荷に駆動電流を出力するリレー駆動出力回路の当該出力側で生じる短絡の有無を検知する過程と、前記短絡が発生した場合に前記リレー駆動出力回路の出力動作を停止させる過程と、前記短絡が発生していた時間に対する、前記短絡が解消した時刻と前記リレー駆動出力回路の出力動作が復帰した時刻の間の時間の時間比率が所定値以下となるように、前記短絡発生時より所定時間経過後から時間の経過に従い漸増する時間間隔にて前記リレー駆動出力回路に復帰信号を送信し、その出力動作を復帰させる過程を備えたこと、を要旨とする。

同構成によれば、短絡が発生していた時間に対する、短絡が解消した時刻とリレー駆動出力回路の出力動作が復帰した時刻の間の時間の時間比率が所定値以下となるように、短絡発生時より所定時間経過後から時間の経過に従い漸増する時間間隔にてリレー駆動出力回路に復帰信号が送信される。このため、短絡の発生当初は復帰信号の送信頻度が多くなるので、短絡状態が自然に解消した後、リレー駆動出力回路を出力停止状態から短時間で復帰させ、短絡が発生していない正常状態とすることができると共に、時間の経過に従って復帰信号の送信頻度が次第に少なくなるので、短絡電流によってリレー駆動出力回路に蓄積される熱量も抑えられ、同回路の損傷も効果的に防止することができる。

本発明の短絡保護回路及び短絡保護方法によれば、リレー駆動出力回路に発生した短絡が解消した後、同回路を損傷させることなく速やかに出力動作状態に復帰させることができる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
［第１実施形態］
図１に示すように、本実施形態において、短絡保護回路として機能するＥＣＵ（コントローラ）１は、車両に搭載された車載電子機器に設けられ、入力された制御信号としてのリレー駆動信号Ａに基づいてリレー２に駆動電流を出力するリレー駆動出力回路１１と、該回路１１の出力側で生じる短絡Ｓ（短絡電流Ｉ_０）の有無を検出する短絡検出回路１２と、前記リレー駆動出力回路１１及び短絡検出回路１２を制御すべく当該各回路１１，１２に接続された制御手段としてのＣＰＵ（マイクロコンピュータ）１３とを備えている。

詳しくは、図２に示すように、前記リレー駆動出力回路１１は、直列配列された抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してベース端子がＣＰＵ１３に接続され、エミッタ端子が接地されたｎｐｎ形トランジスタＴＲ１と、該トランジスタＴＲ１のコレクタ端子に抵抗Ｒ３を介してベース端子が接続されると共にエミッタ端子が直流電源（＋Ｂ）に接続され、且つ、コレクタ端子がリレー２に接続されると共に、抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ８を介して接地されたｐｎｐ形トランジスタＴＲ２とを備えている。尚、前記リレー２は、トランジスタＴＲ２のコレクタ端子に接続され、リレー駆動出力回路１１から駆動電流が流れて励磁される負荷としてのリレーコイル３と、該リレーコイル３によって駆動され、車載電子機器（外部負荷）５と車載直流電源（＋Ｂ）の間の接続をオン・オフするリレー接点４とから構成されている。

前記短絡検出回路１２は、直列の抵抗Ｒ４を介してベース端子がＣＰＵ１３に接続され、エミッタ端子が接地されたｎｐｎ形トランジスタＴＲ３と、該トランジスタＴＲ３のコレクタ端子に抵抗Ｒ５を介してベース端子が接続されると共にエミッタ端子がＣＰＵ１３及び前記抵抗Ｒ１，Ｒ２の間に接続され、且つ、コレクタ端子が抵抗Ｒ６を介して接地されたｐｎｐ形トランジスタＴＲ４とを備えている。ここでトランジスタＴＲ３のコレクタ端子は、抵抗Ｒ５を介してトランジスタＴＲ４のベース端子に接続されている。

また、前記短絡検出回路１２は、さらに、一端が接地されると共に他端がトランジスタＴＲ２のコレクタ端子とリレーコイル３の間に接続された前記抵抗Ｒ７，Ｒ８の間の電位と、基準電圧Ｖｒｅｆの電位とを比較し、その結果に応じ、高（Ｖ_Ｈ）及び低（Ｖ_Ｌ）の２種の電圧を出力するコンパレータＣＭＰ１を備えている。

詳しくは、リレー駆動出力回路１１の出力側、即ち、トランジスタＴＲ２のコレクタ端子とリレーコイル３との接続箇所で短絡が発生し、前記抵抗Ｒ７，Ｒ８の間の電位（コンパレータＣＭＰ１の入力端子電圧Ｖｉ）が前記基準電圧Ｖｒｅｆ未満となった場合には、前記コンパレータＣＭＰ１は、出力端子電圧Ｖｏとして、トランジスタＴＲ４と抵抗Ｒ６の間に低（Ｖ_Ｌ）の電圧を出力する（Ｖｏ＝Ｖ_Ｌ）。一方、トランジスタＴＲ２のコレクタ端子とリレーコイル３との接続箇所で短絡が解消し、前記抵抗Ｒ７，Ｒ８の間の電位（コンパレータＣＭＰ１の入力端子電圧Ｖｉ）が前記基準電圧Ｖｒｅｆ以上となった場合には、前記コンパレータＣＭＰ１は、出力端子電圧Ｖｏとして、高（Ｖ_Ｈ）の電圧を出力する（Ｖｏ＝Ｖ_Ｈ）。

本実施形態の短絡検出回路１２は、前記トランジスタＴＲ２のコレクタ端子とリレーコイル３との接続箇所での短絡の有無、即ち、リレー駆動出力回路１１の出力側で生じる短絡の有無を前記コンパレータＣＭＰ１を用いて検出すると共に、該検出結果に基づいて、前記ＣＰＵ１３からリレー駆動出力回路１１に送信される制御信号としてのリレー駆動信号Ａの送信・停止を制御するように構成されている。ここで、リレー駆動信号Ａは、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２によって増幅されて前記リレー２を駆動する駆動電流となる。

詳しくは、コンパレータＣＭＰ１の出力端子電圧Ｖｏが低電圧Ｖ_Ｌである（Ｖｏ＝Ｖ_Ｌ）と、該低電圧Ｖ_Ｌは、所定の条件の下、前記短絡検出回路１２によって短絡（短絡状態）が検出された場合にリレー駆動出力回路１１の駆動電流の出力を強制的に停止されるための強制停止信号Ｄとして前記抵抗Ｒ１，Ｒ２の間（トランジスタＴＲ１のベース端子）とＣＰＵ１３とに送信される。

この強制停止信号ＤがＣＰＵ１３に送信されると、同ＣＰＵ１３において、前記リレー駆動信号Ａの停止を許可するために短絡検出回路１２（トランジスタＴＲ３）に伝送される停止許可信号Ｃの送信が制御可能な状態となる。即ち、例えば、ＣＰＵ１３によって停止許可信号Ｃの送信が制御され、所定の時間間隔で送信・停止されるようになる。

そして、前記ＣＰＵ１３から前記短絡検出回路１２に前記したリレー駆動信号Ａの停止許可信号Ｃ（以下、単に「停止許可信号Ｃ」という。）が送信されている場合では、コンパレータＣＭＰ１の出力端子電圧Ｖｏ（強制停止信号Ｄ）がトランジスタＴＲ４を介してトランジスタＴＲ１のベース端子に印加可能な状態となる。この場合、リレー駆動出力回路１１において、前記短絡が発生し、同短絡が短絡検出回路１２により検出される短絡状態では、Ｖｏ＝Ｖ_Ｌとなるので、該低電圧Ｖ_Ｌが強制停止信号Ｄとして機能し、前記抵抗Ｒ１，Ｒ２の間が低電圧となり、リレー駆動信号Ａが遮断（強制停止）される。他方、リレー駆動出力回路１１において、前記短絡が自然に解消し、短絡検出回路１２により短絡が検出されない正常状態では、Ｖｏ＝Ｖ_Ｈとなるので、前記強制停止信号Ｄは消滅し、前記抵抗Ｒ１，Ｒ２の間は高電圧となり、リレー駆動信号ＡがＣＰＵ１３から送信されることとなる。

一方、前記ＣＰＵ１３から前記短絡検出回路１２に停止許可信号Ｃの送信が停止されている場合（停止許可信号Ｃが送信されていない場合）では、コンパレータＣＭＰ１の出力端子電圧ＶｏはトランジスタＴＲ１のベース端子に印加されず、該出力端子電圧Ｖｏの高低によらず（強制停止信号Ｄの有無によらず）、リレー駆動信号ＡはＣＰＵ１３からリレー駆動出力回路１１に送信される。

以下、図３のフローチャート及び図４のタイミングチャートを参照しつつ、本実施形態のＥＣＵ１（短絡保護回路）の動作についてさらに具体的に説明する。
まず、図３を参照して、リレー駆動信号Ａの送信が停止した状態（停止許可信号Ｃの送信も停止している。）において、車載電子機器５（図２参照）を作動させるべく、車両のユーザ（運転者等）のスイッチ操作が行われると、ＣＰＵ１３においてリレー駆動出力条件が成立する。

すると、ステップＳ１において、ＣＰＵ１３からリレー駆動出力回路１１にリレー駆動信号Ａが送信され、該信号Ａは、トランジスタＴＲ１及びトランジスタＴＲ２によって所定レベルに増幅されて駆動電流となり、リレー２（リレーコイル３）に出力される。

次に、ステップＳ２において、ＣＰＵ１３から短絡検出回路１２に停止許可信号Ｃが送信され、同短絡検出回路１２がその作動を開始する。
続いて、ステップＳ３において、短絡検出回路１２によって、前記短絡の有無が判断される。即ち、コンパレータＣＭＰ１ではその入力端子電圧Ｖｉと基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば、Ｖｒｅｆ＝３［Ｖ］）の大小関係が継続して判断されている。そして、前記短絡状態が継続し、リレー駆動出力回路１１が短絡状態である場合、前述したように、Ｖｉ＜Ｖｒｅｆ（コンパレータＣＭＰ１の出力端子電圧Ｖｏ＝Ｖ_Ｌ）となるので、強制停止信号Ｄがリレー駆動出力回路１１に送信され、前記抵抗Ｒ１，Ｒ２の間が低電圧となり、リレー駆動信号Ａが遮断（強制停止）される。そしてこの場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ４に進む。他方、前記短絡が自然に解消してリレー駆動出力回路１１が正常状態となった場合は、Ｖｉ≧Ｖｒｅｆ（コンパレータＣＭＰ１の出力端子電圧Ｖｏ＝Ｖ_Ｈ）となるので、前記強制停止信号Ｄは消滅し、リレー駆動信号ＡはＣＰＵ１３からリレー駆動出力回路１１に再び送信されるようになり、該回路１１の出力動作が復帰する。そしてこの場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ５に進む。

ステップＳ４では、前記低電圧Ｖ_Ｌが強制停止信号ＤとしてＣＰＵ１３にも送信され、同強制停止信号Ｄの受信をトリガとしてＣＰＵ１３によって停止許可信号Ｃの送信が制御される。そして、この停止許可信号Ｃの送信が一時的に停止されると、前述したように、コンパレータＣＭＰ１の出力端子電圧Ｖｏが前記抵抗Ｒ１，Ｒ２の間に印加されず、前記短絡状態が継続していても、リレー駆動信号ＡはＣＰＵ１３からリレー駆動出力回路１１に送信されるようになり、該回路１１の動作が一時的に復帰される。

即ち、該強制停止信号ＤがＣＰＵ１３へ送信されると、それをトリガとして、前記短絡検出回路１２への停止許可信号Ｃの送信が所定の時間間隔をおいて一時的（瞬時）に停止され、これによりリレー駆動出力回路１１の動作が一時的に復帰されることで、同回路１１の復帰動作が行われることになる。つまり、前記短絡検出回路１２においては、ＣＰＵ１３からの停止許可信号Ｃの送信の一時的な停止により、ＣＰＵ１３からリレー駆動出力回路１１にその動作を一時的に復帰させる復帰信号（後述する復帰信号Ｒｅ１〜Ｒｅｎ）が送信され、さらに同回路１２が当該復帰信号をリレー駆動出力回路１１に送信することと同じことになる。また、この復帰信号がリレー駆動出力回路１１に送信されることで、リレー駆動出力回路１１に直流電源（＋Ｂ）から電流が流れ込み（図２参照）、リレー駆動出力回路１１の出力側で短絡が発生しているか否かの判断が行われることにもなる。

したがって、リレー駆動出力回路１１において、短絡状態が継続している場合に復帰動作が行われると、同回路１１のトランジスタＴＲ２には、短絡箇所に向けて直流電源（＋Ｂ）から過度の短絡電流Ｉ_０（図１参照）が流れて当該トランジスタＴＲ２が発熱することになる。そして、この復帰動作が繰り返されることでトランジスタＴＲ２に前記短絡電流Ｉ_０による熱の蓄積が起こり、同回路１１が損傷を受けることにつながる。尚、本実施形態では、図４に示すように、背景技術と同様、リレー駆動出力回路１１に復帰信号が６回以上送信されることで、当該回路１１が短絡電流Ｉ_０による熱の蓄積によって損傷することを想定している。

ここで、図４のタイミングチャートを参照して、本実施形態のＥＣＵ１における特徴的な動作について詳細に説明する。
即ち、リレー駆動出力回路１１が正常状態から短絡状態となると、前記強制停止信号ＤがコンパレータＣＭＰ１からトランジスタＴＲ４を介して前記抵抗Ｒ１，Ｒ２の間（リレー駆動出力回路１１）及びＣＰＵ１３に送信される。

すると、ＣＰＵ１３によって、リレー駆動信号Ａが停止され、リレー２への駆動電流の出力が停止すると共に、停止許可信号Ｃの短絡検出回路１２への送信がＣＰＵ１３により制御され、前記短絡が発生した時刻Ｔ０（強制停止信号ＤがＣＰＵ１３で受信された時刻）より所定時間経過ΔＴｃ１後の時刻Ｔ１を起点として、該短絡検出回路１２から或る時間間隔ΔＴｎ（ｎは自然数）にて、Ｔ１〜Ｔｎのタイミングでそれぞれ復帰信号Ｒｅ１〜Ｒｅｎ（ｎは自然数）がリレー駆動出力回路１１に送信されるようになる（ＣＰＵ１３により、停止許可信号Ｃの送信の一時的な停止がＴ１〜Ｔｎのタイミングで行われるようになる）。ここでは、ＣＰＵ１３によって、前記短絡が発生していた時間（短絡状態の時間［ｍｉｎ］）に対する、前記短絡が解消した時刻と前記リレー駆動出力回路１１の出力動作が復帰した時刻の間の時間（短絡解消から出力復帰迄の所要時間［ｍｉｎ］）の時間比率が１０％（所定値）以下となるように、前記復帰信号Ｒｅ１〜Ｒｅｎが送信される時間間隔ΔＴ１〜ΔＴｎ（ΔＴｋ＝Ｔｋ＋１−Ｔｋ、ΔＴｋ＋１−ΔＴｋ＞０；ｋは自然数、１≦ｋ≦ｎ）が時間の経過に従い漸増するべく設定されている。ここでは、前記時間比率が１０％以下となるように、例えば、ΔＴｋ＋１＝ａ・ΔＴｋ（ａは定数であって、ａ＞１）と設定できる。尚、ΔＴｃ１、ΔＴ１、及び定数aは、想定される短絡状態の時間に応じて適宜決定することができる。

そして、図４に示すように、短絡が自然に解消し、リレー駆動出力回路１１が短絡状態から正常状態に復帰した後、Ｔ１から４番目のＴ４のタイミングで復帰信号Ｒｅ４が短絡検出回路１２からリレー駆動出力回路１１に送信され、その時刻（Ｔ４）で同回路１１の出力動作が復帰している。ここで、リレー駆動出力回路１１の復帰動作の頻度は４回と６回未満であって少なく、該回路１１の損傷はなく、しかも、短絡状態の時間［ｍｉｎ］に対する、短絡解消から出力復帰迄の所要時間［ｍｉｎ］の時間比率が１０％以下であって短く、満足な結果が得られている。

図３に戻り、その後のステップＳ５においては、ＣＰＵ１３からリレー駆動信号Ａ及び停止許可信号Ｃが送信され、リレー駆動出力回路１１によってリレー２が駆動されている状態において、車載電子機器５（図２参照）の作動を停止させるべく、車両のユーザのスイッチ操作が行われると、ＣＰＵ１３においてリレー駆動停止条件が成立する。このステップＳ５において、リレー駆動停止条件が成立しない場合は、ステップＳ３に戻り、リレー駆動出力回路１１によってリレー２が駆動されている状態のまま、短絡検出回路１２によって前記短絡の有無の判断が継続される。他方、ステップＳ５において、リレー駆動停止条件が成立した場合は、ステップＳ６において、ＣＰＵ１３によってリレー駆動信号Ａの送信が停止され、さらに、ステップＳ７において、リレー駆動信号Ａの停止許可信号Ｃの送信が停止され、ＥＣＵ１の一連の動作が終了する。

本実施形態のＥＣＵ１（短絡保護回路）によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）短絡発生時より所定時間ΔＴｃ１経過後からリレー駆動出力回路１１に或る時間間隔で送信される復帰信号Ｒｅ１〜Ｒｅｎ（ｎは自然数）の当該時間間隔ΔＴ１〜ΔＴｎ（ｎは自然数）が、短絡状態の時間［ｍｉｎ］に対する、短絡解消から出力復帰迄の所要時間［ｍｉｎ］の時間比率が１０％以下となるように、時間の経過に従い漸増されている。これにより、短絡の発生当初は復帰信号Ｒｅ１〜Ｒｅｎの送信頻度が多くなり、リレー駆動出力回路１１を出力停止状態から短時間で出力動作状態に復帰させることができると共に、時間の経過に従って復帰信号Ｒｅ１〜Ｒｅｎの送信頻度が次第に少なくなる。このため、短絡電流Ｉ_０によってリレー駆動出力回路１１に蓄積される熱量も抑えられ、同回路１１の損傷も効果的に防止することができる。

（２）リレー駆動出力回路１１及び短絡検出回路１２からなるシンプルなハードウェア構成により、ＣＰＵ１３のメモリ等に格納されたソフトウェアに拠らずにリレー駆動出力回路１１の短絡の検出及び該短絡状態からの出力動作状態への復帰が迅速、確実、且つ自動的に行われる。これにより、車両のユーザ（運転者等）の利便性が高められる。

［第２実施形態］
図５に示すように、本実施形態（参考例）において、短絡保護回路として機能するＥＣＵ（コントローラ）１ａは、車両に搭載された車載電子機器に設けられ、入力された制御信号に基づいてリレー２に駆動電流を出力する一対のリレー駆動出力回路１１ａ及びリレー駆動出力回路１１ｂと、該各回路１１ａ，１１ｂの出力側で生じる短絡Ｓ（短絡電流Ｉ０）の有無を検出する一対の短絡検出回路１２ａ及び短絡検出回路１２ｂと、前記リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂ及び短絡検出回路１２ａ，１２ｂを制御すべく当該各回路１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂに接続された制御手段としてのＣＰＵ（マイクロコンピュータ）１１３とを備えている。つまり、本実施形態のＥＣＵ１ａでは、リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂ及び短絡検出回路１２ｂ，１２ｂからなる組を２組（複数組）備えていることになる。

以下、本実施形態のＥＣＵ１ａにおいて、前記各回路１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂの構成及び基本的な動作については、第１実施形態のリレー駆動出力回路１１及び短絡検出回路１２のそれと同様であるので、トランジスタや抵抗等、対応する電気素子には同一又は対応する符号が付されたものとし、説明を省略する。

図６のタイミングチャートを参照して、本実施形態のＥＣＵ１ａにおける特徴的な動作について詳細に説明する。
即ち、リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂが正常状態から短絡状態となると、前記強制停止信号Ｄが、各短絡検出回路１２ａ，１２ｂにそれぞれ設けられたコンパレータＣＭＰ１ａ，ＣＭＰ１ｂからトランジスタＴＲ４ａ，ＴＲ４ｂを介して前記抵抗Ｒ１，Ｒ２の間（リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂ）及びＣＰＵ１１３に送信される。

すると、ＣＰＵ１１３によって、各リレー駆動信号Ａが停止され、リレー２への駆動電流の出力が停止すると共に、停止許可信号Ｃの短絡検出回路１２ａ，１２ｂへの送信がＣＰＵ１１３により制御され、前記短絡が発生した時刻Ｔ０（強制停止信号ＤがＣＰＵ１１３で受信された時刻）より所定時間経過ΔＴｃ２後の時刻Ｔａ１を起点として、各短絡検出回路１２ａ，１２ｂから一定の時間間隔ΔＴａｂにて、Ｔａ１〜Ｔａｎ，Ｔｂ１〜Ｔｂｎのタイミングでそれぞれ復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎ（ｎは自然数）が交互に各リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂに送信されるようになる（ＣＰＵ１１３により、停止許可信号Ｃの送信の一時的な停止がＴａ１〜Ｔａｎ，Ｔｂ１〜Ｔｂｎのタイミングで行われるようになる）。ここでは、ＣＰＵ１１３によって、前記復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎが交互に送信される時間間隔ΔＴａｂが時間の経過によらず一定になるように制御されている。つまり、前記復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎがそれぞれ単独でＣＰＵ１１３から送信される場合の時間間隔ΔＴａ，ΔＴｂと比較すれば、ΔＴａｂ＝ΔＴａ／２＝ΔＴｂ／２となるように設定されている。

そして、図６に示すように、短絡が自然に解消し、リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂが短絡状態から正常状態に復帰した後、Ｔａ１から２番目のＴａ２のタイミングで復帰信号Ｒａ２が短絡検出回路１２ａからリレー駆動出力回路１１ａに送信され、その時刻（Ｔａ２）で同回路１１ａの出力動作が復帰している。ここで、リレー駆動出力回路１１ａの復帰動作の頻度は２回と６回未満であって少なく、該回路１１ａの損傷はなく、しかも、短絡状態の時間［ｍｉｎ］に対する、短絡解消から出力復帰迄の所要時間［ｍｉｎ］の時間比率が１０％以下であって短く、満足な結果が得られている。

また、リレー駆動出力回路１１ｂについても、Ｔｂ１から２番目のＴｂ２のタイミングで復帰信号Ｒｂ２が該回路１１ｂに送信された時刻（Ｔｂ２）にその出力動作が復帰しており、同回路１１ｂの復帰動作の頻度は２回と６回未満であって少なく、該回路１１ｂの損傷はなく、前述したように短絡状態は既に復帰されていることから、満足な結果となっている。尚、本実施形態では、図６に示すように、第１実施形態と同様、リレー駆動出力回路１１ａ又は１１ｂにそれぞれ復帰信号が６回以上送信されることで、当該各回路１１ａ，１１ｂが短絡電流Ｉ_０による熱の蓄積によって損傷することを想定している。

本実施形態のＥＣＵ１ａ（短絡保護回路）によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）一の組の短絡検出回路１２ａからの復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎと、他の組の短絡検出回路１２ｂからの復帰信号Ｒｂ１〜Ｒｂｎ（ｎは自然数）とが交互に対応するリレー駆動出力回路へ送信される。これにより、第１実施形態のように、単一のリレー駆動出力回路１１及び短絡検出回路１２の組のみを備えている場合と比較して、リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂへの復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎ（ｎは自然数）の送信頻度、換言すれば、リレーコイル３から観た復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎの送信頻度、が全体として増加する。このため、短絡状態が自然に解消した後、リレー駆動出力回路１１ａ（又は１１ｂ）を出力停止状態から短時間で出力動作状態に復帰させることができると共に、各リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂに送信される復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎの送信頻度（復帰動作の頻度）はその半分以下となるので、短絡電流Ｉ_０によってリレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂに蓄積される熱量も抑えられ、各リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂの損傷も効果的に防止することができる。

（２）２組のリレー駆動出力回路１１ａ及び短絡検出回路１２ａ，並びに、リレー駆動出力回路１１ｂ及び短絡検出回路１２ｂからなるシンプルなハードウェア構成により、ＣＰＵ１１３のメモリ等に格納されたソフトウェアに拠らずにリレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂの短絡の検出及び該短絡状態から出力動作状態への復帰が迅速、確実、且つ自動的に行われる。これにより、車両のユーザ（運転者等）の利便性が高められる。

尚、上記実施形態は以下のように変形してもよい。
・上記第２実施形態では、復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎが交互に送信される時間間隔ΔＴａｂが時間の経過によらず一定になるように設定した。しかし、本発明の技術的思想はこれに限られず、例えば、第１実施形態のように、前記時間間隔ΔＴａｂは、短絡が発生していた時間に対する、短絡が解消した時刻［ｍｉｎ］とリレー駆動出力回路１１ａ（又は１１ｂ）の出力動作が復帰した時刻［ｍｉｎ］の間の時間の時間比率が所定値以下（例えば、１０％以下）となるように、時間の経過に従い漸増されていてもよい。

これによれば、一の組の短絡検出回路１２ａからの復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎと、他の組の短絡検出回路１２ｂからの復帰信号Ｒｂ１〜Ｒｂｎ（ｎは自然数）とが交互に対応するリレー駆動出力回路へ送信される。これにより、第１実施形態のように、単一のリレー駆動出力回路１１及び短絡検出回路１２の組のみを備えている場合と比較して、リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂへの復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎ（ｎは自然数）の送信頻度、換言すれば、リレーコイル３から観た復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎの送信頻度、が全体として増加する。このため、短絡状態が自然に解消した後、リレー駆動出力回路１１ａ（又は１１ｂ）を出力停止状態から短時間で出力動作状態に復帰させることができると共に、各リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂに送信される復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎの送信頻度（復帰動作の頻度）はその半分以下となるので、短絡電流Ｉ_０によってリレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂに蓄積される熱量も抑えられ、各リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂの損傷も効果的に防止することができる。しかも、各組においては、短絡発生時より所定時間経過後からリレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂに或る時間間隔で送信される復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎの当該時間間隔ΔＴａｂが時間の経過に従い漸増されている。このため、短絡の発生当初は復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎの送信頻度が多くなるので、短絡状態が自然に解消した後、リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂを出力停止状態からさらに短時間で出力動作状態に復帰させることができると共に、時間の経過に従って復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎの送信頻度が次第に少なくなるので、短絡電流Ｉ_０によってリレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂに蓄積される熱量もより効果的に抑えられる。

・上記第２実施形態では、復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎの送信タイミングを１：１としたが、これに限られず、同送信タイミングは、例えば、１：２や１：３、それ以外の比率としてもよい。

・上記第２実施形態では、リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂ及び短絡検出回路１２ａ，１２ｂからなる組を２組としたが、これに限られず、同組は３組以上としてもよい。
・上記第２実施形態では、一対の短絡検出回路１２ａ，１２ｂを用いたが、リレー駆動出力回路１１ａ，１１ｂに復帰信号Ｒａ１〜Ｒａｎ，Ｒｂ１〜Ｒｂｎを直接送信する回路部分（トランジスタＴＲ３及びトランジスタＴＲ４）を各々個別のもので構成する限り、短絡状態を直接検出する回路部分（コンパレータＣＭＰ１）については共用することも可能である。

さらに、前記した実施形態および変形例より把握できる技術的思想について以下に記載する。
○短絡保護回路において、前記時間比率が１０％以下に設定されていること。同構成によれば、短絡状態が自然に解消した後、リレー駆動出力回路を、短絡が発生していた時間に対する、短絡が解消した時刻とリレー駆動出力回路の出力動作が復帰した時刻の間の時間の時間比率が１０％以下となる短時間で出力動作状態に復帰させることができる。

○短絡保護回路において、前記リレー駆動出力回路及び短絡検出回路からなる組を２組備えること。同構成によれば、リレー駆動出力回路及び短絡検出回路からなる組を２組のみ備えるシンプルな構成によって、リレー駆動出力回路に発生した短絡が解消した後、同回路を損傷させることなく短時間で出力動作状態に復帰させることができる。

本発明の第１実施形態に係るＥＣＵ（短絡保護回路）及びリレーからなる電気的構成を示す回路図。本発明の第１実施形態に係るＥＣＵ及びリレーからなる電気的構成をさらに詳細に示す回路図。本発明に係るＥＣＵの動作を示すフローチャート図。本発明の第１実施形態に係るＥＣＵの特徴的動作を示すタイミングチャート図。本発明の第２実施形態に係るＥＣＵ及びリレーからなる電気的構成を示す回路図。本発明の第２実施形態に係るＥＣＵの特徴的動作を示すタイミングチャート図。従来例に係るＥＣＵの特徴的動作を示すタイミングチャート図。

符号の説明

１…ＥＣＵ（短絡保護回路）、１１…リレー駆動出力回路、１２…短絡検出回路、１３…ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）、２…リレー、３…リレーコイル、５…車載電子機器、ＣＭＰ１…コンパレータ、Ｖｒｅｆ…基準電圧。

Claims

入力された制御信号に基づいて負荷に駆動電流を出力するリレー駆動出力回路と、該回路の出力側で生じる短絡の有無を検知すると共に、当該短絡が発生した場合には前記リレー駆動出力回路の出力動作を停止させる一方、前記短絡発生時より所定時間経過後から前記リレー駆動出力回路に或る時間間隔で復帰信号を送信してその出力動作を復帰させる短絡検出回路とを備えた短絡保護回路において、
前記時間間隔は、前記短絡が発生していた時間に対する、前記短絡が解消した時刻と前記リレー駆動出力回路の出力動作が復帰した時刻の間の時間の時間比率が所定値以下となるように、時間の経過に従い漸増されていることを特徴とする短絡保護回路。
入力された制御信号に基づいて負荷に駆動電流を出力するリレー駆動出力回路と、該回路の出力側で生じる短絡の有無を検知すると共に、当該短絡が発生した場合には前記リレー駆動出力回路の出力動作を停止させる一方、前記短絡発生時より所定時間経過後から前記リレー駆動出力回路に或る時間間隔で復帰信号を送信してその出力動作を復帰させる短絡検出回路とを備えた短絡保護回路において、
前記リレー駆動出力回路及び短絡検出回路からなる組を複数組備え、
一の組の短絡検出回路からの復帰信号と、他の組の短絡検出回路からの復帰信号とが交互に対応するリレー駆動出力回路へ出力され、しかも、各組においては、前記時間間隔が時間の経過に従い漸増されている短絡保護回路。
入力された制御信号に基づいて負荷に駆動電流を出力するリレー駆動出力回路の当該出力側で生じる短絡の有無を検知する過程と、
前記短絡が発生した場合に前記リレー駆動出力回路の出力動作を停止させる過程と、
前記短絡が発生していた時間に対する、前記短絡が解消した時刻と前記リレー駆動出力回路の出力動作が復帰した時刻の間の時間の時間比率が所定値以下となるように、前記短絡発生時より所定時間経過後から時間の経過に従い漸増する時間間隔にて前記リレー駆動出力回路に復帰信号を送信し、その出力動作を復帰させる過程を備えたことを特徴とする短絡保護方法。