JP5734472B1 - 車載電子制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、バッテリが接続される入力端子11及び車載電子制御装置であるECU50a〜50cが接続される出力端子13(図13では接続の詳細省略)との間には、ヒューズ26のみが接続され、入力端子11と出力端子12との間には降圧回路22と電流制限回路25を設け、DC5Vの一定電圧を供給するようになっている。
但し、DC5Vのみならず多様な定電圧を必要とする車載電子制御装置では、出力端子12に代わって出力端子13〜15のいずれかが使用されて、車載電子制御装置の中で多様な定電圧電源に給電する必要がある。
なお、IGリレー23やACCリレー24として、励磁コイルにダイオードが直列接続された電磁リレーを使用した場合には、車載バッテリの接続極性を誤った場合には電磁リレーは付勢されないので、その出力接点が閉路することはなく、電磁リレーは異常時の逆接防止機能と通常時の通電開閉機能を兼ね備えていることになる。
また、内部寄生ダイオードの通電方向が相反する向きとなるように一対の電界効果型トランジスタを直列接続して、逆接続保護機能と開閉素子機能を持たせた無接点形式の開閉素子を用いることも公知である。
そして、バッテリ3の正常接続時にてイグニッションキースイッチ9がオンされると、FET21のドレーン側から動作電力が供給されるチャージポンプ回路43、47によりFET21、22がオンされ、制御回路13にバッテリ3の電力が供給される。
また、バッテリ3の逆接続時にはFET21、22がオフして、寄生ダイオードD1により逆電流が阻止される。
また、図示は省略されているが、制御回路13はイグニッションキースイッチ9のオン/オフ状態を検出するために信号入力端子11の電圧をモニタするようになっている。
そして、制御回路13は、信号入力端子11の電圧に基づいてイグニッションキースイッチ9がオフされたことを検知し、更にその後、データ退避等の動作停止前処理が終了して、動作を停止しても良い条件が成立すると、上記駆動信号Sdの出力を停止するようになっている(段落0057による)。
第2の問題点は、天絡電源の回込み位置における負荷開閉素子内の寄生ダイオードに過大電流が流れて負荷開閉素子が焼損する部品破損問題である。
第3の問題点は、IGリレー23の駆動回路が異常判定機能を備えている場合に、IGリレー23の励磁コイルが付勢されていないのに、出力電圧が発生していることになるので、出力接点の溶着異常が発生したとする誤判定を行ってしまうことである。
第4の問題点は、定電圧電源がIGリレー23の出力端子14から分岐して接続されている場合には、天絡電源が定電圧電源の入力電圧として回り込んで、ここでも電力浪費と誤作動問題を発生することである。
従って、車載電気負荷に対する負荷配線に天絡異常が発生すると、電源スイッチであるイグニッションキースイッチ9が開路されているにも関わらず、天絡電源が定電圧電源や同じツイン型開閉素子21,22から給電される他の負荷回路に対する電源として回込給電され、前述した第1から第4の問題点が発生することになる。
またこの発明の第2の目的は、車載電子制御装置の内部で制御される給電開閉素子を介して車載バッテリに接続され、マイクロプロセッサを駆動するための定電圧電源に給電する第1の給電回路と、同じ給電開閉素子を介して車載バッテリに接続され、外部接続された複数の車載電気負荷を駆動制御する複数の負荷開閉素子に給電する第2の給電回路を備えたものにおいて、車載バッテリの電圧極性を誤ったときの逆接保護機能と、負荷配線が正側電源線と混触する天絡異常に対する保護機能を備えた簡易な車載電子制御装置を提供することである。
また、前記車載電気負荷は、少なくとも前記電源スイッチが閉路しているときには閉路状態となっている給電開閉素子を介して、前記車載バッテリに接続された負荷電源端子から、負荷回路用の逆流遮断素子と前記負荷開閉素子との直列回路を介して給電駆動され、前記複数の負荷開閉素子の少なくとも一部は、前記マイクロプロセッサによって通電駆動されたときに、内部寄生ダイオードの導通方向とは逆方向に前記複数の車載電気負荷のいずれかに対する駆動電流が流れる極性に接続された電界効果型トランジスタが使用されるとともに、前記電源回路用の逆流遮断素子は、前記車載バッテリが正常極性に接続されたときには、内部寄生ダイオードと同じ方向に通電駆動されて前記定電圧電源に給電し、前記車載バッテリが異常逆極性に接続されたときには、ゲート電圧が逆極性となって通電駆動が停止される関係に接続された電界効果型トランジスタが使用されている。
また、前記負荷回路用の逆流遮断素子は、負荷電流が流れたときに、前記車載バッテリが正常極性に接続されていれば内部寄生ダイオードの導通方向と同一方向に前記複数の車載電気負荷に対する負荷電流が流れ、前記車載バッテリが異常逆極性に接続されたときには、ゲート電圧が逆極性となって負荷電流が遮断される関係に接続された電界効果型トランジスタが使用されて、前記車載バッテリが逆極性に接続された場合の通電遮断を行うとともに、前記負荷回路用の逆流遮断素子はまた、前記電源スイッチが閉路しているか、又は前記起動信号が発生している状態であって、しかも、前記負荷電源端子に正常極性の電源電圧が印加されたことによって閉路駆動されるとともに、負荷配線が前記車載バッテリの正側配線と混触する天絡異常が発生した場合には、前記電源スイッチを開路するか、又は前記起動信号の発生が停止したときに、前記負荷回路用の逆流遮断素子が開路されて、少なくと前記給電開閉素子が開路状態のときに、天絡電流が前記負荷電源端子に回り込むのを防止するようになっている。
また、前記車載電気負荷は、前記負荷電源端子から、負荷回路用の逆流遮断素子と前記負荷開閉素子との直列回路を介して給電駆動されるとともに、前記複数の負荷開閉素子の少なくとも一部は、前記マイクロプロセッサによって通電駆動されたときに、内部寄生ダイオードの導通方向とは逆方向に前記複数の車載電気負荷のいずれかに対する駆動電流が流れる極性に接続された電界効果型トランジスタが使用され、前記負荷回路用の逆流遮断素子は、負荷電流が流れたときに、前記車載バッテリが正常極性に接続されていれば内部寄生ダイオードの導通方向と同一方向に前記複数の車載電気負荷に対する負荷電流が流れ、前記車載バッテリが異常逆極性に接続されたときには、ゲート電圧が逆極性となって負荷電流が停止される関係に接続された電界効果型トランジスタが使用されて、前記車載バッテリが逆極性に接続された場合の通電遮断を行うとともに、前記負荷回路用の逆流遮断素子はまた、前記電源スイッチが閉路しているか、又は前記給電指令信号が発生している状態であって、しかも、前記負荷電源端子に正常極性の電源電圧が印加されたことによって閉路駆動されるとともに、負荷配線が前記車載バッテリの正側配線と混触する天絡異常が発生した場合には、前記電源スイッチを開路するか、又は前記給電指令信号の発生が停止したときに、前記負荷回路用の逆流遮断素子が開路されて、少なくとも前記給電開閉素子が開路状態のときに、天絡電流が前記負荷電源端子に回り込むのを防止するようになっている。
従って、車載電気負荷の給電配線が車載バッテリの正側配線と混触する天絡異常が発生しても、電源スイッチが開路するか定電圧電源に対する起動信号が停止していれば、負荷回路用の逆流遮断素子の通電駆動が停止されているので、給電開閉素子が開路されているときに天絡電源が逆流遮断素子を介して負荷電源端子に還流し、給電開閉素子に接続された他の併用車載電子制御装置に給電されて、この併用車載電子制御装置が誤った動作を行うのを防止することができる効果がある。
また、電源スイッチが閉路され、まだ給電開閉素子が閉路駆動されていない期間においては、負荷回路用の逆流遮断素子の通電駆動は停止されているので、負荷回路が天絡しているときに天絡電源が負荷電源端子に還流して併用車載電子制御装置が誤った動作を行うのを防止することができる効果がある。
また、給電開閉素子が短絡異常となった場合でも、電源スイッチを開路すれば定電圧電源が制御電圧の発生を停止して、マイクロプロセッサが制御動作を停止することによって負荷開閉素子が開路するので、無駄な消費電流の発生を防止することができる効果がある。
従って、車載電気負荷の給電配線が車載バッテリの正側配線と混触する天絡異常が発生しても、電源スイッチが開路するか給電開閉素子に対する給電指令信号が停止していれば、負荷回路用の逆流遮断素子の通電駆動が停止されているので、給電開閉素子が開路されているときに天絡電源が逆流遮断素子を介して負荷電源端子に還流し、給電開閉素子に接続された他の併用車載電子制御装置に給電されて、この併用車載電子制御装置が誤った動作を行うのを防止することができるとともに、天絡電源が定電圧電源に回り込んで、定電圧電源に対する給電停止が行えなくなるのを防止することができる効果がある。
また、電源スイッチが閉路され、まだ給電開閉素子が閉路駆動されていない期間においては、負荷回路用の逆流遮断素子の通電駆動は停止されているので、負荷回路が天絡しているときに天絡電源が負荷電源端子に還流して併用車載電子制御装置が誤った動作を行うのを防止することができる効果がある。
(1) 構成の詳細な説明
以下、この発明の実施の形態1による車載電子制御装置の全体回路図である図1についてその構成を詳細に説明する。
次に、図1から図6のとおり構成されたこの発明の実施の形態1による車載電子制御装置について、図7,図8で示す動作説明用のフローチャートに基づいてその作用,動作を詳細に説明する。
電源スイッチ110が開路されていることによって逆流停止ゲート回路206aは不作動となり逆流遮断素子200aが開路することによって天絡電流が負荷電源端子Vbaに回り込んでくることがない。
電源スイッチ110が閉路されても、まだ受電監視信号MON20aが発生していないので逆流停止ゲート回路206aは不作動となり、逆流遮断素子200aが開路していることによって天絡電流が負荷電源端子Vbaに回り込んでくることがない。
負荷電源端子Vbaには電源電圧が印加されているので、逆流遮断素子200aが閉路しても天絡電流が負荷電源端子Vbaに回り込んでくることはない。また、マイクロプロセッサ400Aが作動開始すれば天絡異常が検出されるので、負荷駆動指令信号DR21,DR22の発生を停止しておけば、天絡異常が発生している一方の車載電気負荷から、天絡異常が発生していない他方の車載電気負荷へ回込給電されることはなく、負荷駆動指令信号DR21,DR22の発生を停止しなくても正状側電源線と天絡側電源線の電圧降下の相違による天絡電流は小さな値であって、他へ波及する実害は少ないものである。
マイクロプロセッサ400Aが天絡異常を検出して逆流遮断素子200aを開路するので、天絡電流が負荷電源端子Vbaに回り込んでくることはない。
また、マイクロプロセッサ400Aが天絡異常を検出して負荷駆動指令信号DR21,DR22を停止するので、天絡異常が発生している一方の車載電気負荷から、天絡異常が発生していない他方の車載電気負荷へ回込給電されることもない。
従って、電源スイッチ110が閉路しているのに、給電開閉素子120Aが閉路から開路になったとする異常事態が発生し、しかも負荷配線の天絡異常が発生したとする2重異常を想定すれば、天絡異常検出は有意義であるが、天絡異常検出を行うことの本来のメリットは異常発生履歴を保存して、保守点検を容易にすることである。
負荷電源端子Vbaには電源電圧が印加されているので、逆流遮断素子200aが閉路しても天絡電流が負荷電源端子Vbaに回り込んでくることはないが、マイクロプロセッサ400Aが動作を行っているときに電源スイッチ110が開路されると逆流遮断素子200aは開路される。
以上の説明で明らかなとおり、この発明の実施の形態1による車載電子制御装置100Aは、入力センサ群103の動作状態と、協働するプログラムメモリ401Aの内容に応動して、複数の負荷開閉素子221,222を介して複数の車載電気負荷121,122を駆動制御するマイクロプロセッサ400Aと、このマイクロプロセッサに対し、車載バッテリ101から給電されて所定の安定化された制御電圧Vccを供給する定電圧電源300Aとを備え、前記マイクロプロセッサ400Aは、電源スイッチ110が閉路されたことによって制御動作を開始し、前記電源スイッチ110が一旦閉路されると、当該電源スイッチが開路されても自己保持指令信号DR0又は出力許可信号OUTEによって所定のアフターランを行ってから自己停止する車載電子制御装置100Aであって、
前記定電圧電源300Aは前記車載バッテリ101に対して直接接続された制御電源端子Vbbから電源回路用の逆流遮断素子200Aを介して給電されるとともに、前記電源スイッチ110の動作に応動する起動回路310Aが発生する起動信号STA1によって前記制御電圧Vccを発生開始し、
前記起動回路310Aは前記電源スイッチ110が閉路されたことによって前記起動信号STA1を発生し、前記電源スイッチ110が閉路されると当該電源スイッチが開路されても、前記アフターランが完了するまで前記起動信号STA1を継続して発生し、
前記車載電気負荷121,122は、少なくとも前記電源スイッチ110が閉路しているときには閉路状態となっている給電開閉素子120Aを介して、前記車載バッテリ101に接続された負荷電源端子Vbaから、負荷回路用の逆流遮断素子200aと前記負荷開閉素子221,222との直列回路を介して給電駆動されるようになっている。
前記電源回路用の逆流遮断素子200Aは、前記車載バッテリ101が正常極性に接続されたときには、内部寄生ダイオードと同じ方向に通電駆動されて前記定電圧電源300Aに給電し、前記車載バッテリ101が異常逆極性に接続されたときには、ゲート電圧が逆極性となって通電駆動が停止される関係に接続された電界効果型トランジスタが使用され、
前記負荷回路用の逆流遮断素子200aは、負荷電流が流れたときに、前記車載バッテリ101が正常極性に接続されていれば内部寄生ダイオードの導通方向と同一方向に前記複数の車載電気負荷121,122に対する負荷電流が流れ、前記車載バッテリ101が異常逆極性に接続されたときには、ゲート電圧が逆極性となって負荷電流が遮断される関係に接続された電界効果型トランジスタが使用されて、前記車載バッテリ101が逆極性に接続された場合の通電遮断を行うとともに、
前記負荷回路用の逆流遮断素子200aはまた、前記電源スイッチ110が閉路しているか、又は前記起動信号STA1が発生している状態であって、しかも、前記負荷電源端子Vbaに正常極性の電源電圧が印加されたことによって閉路駆動されるとともに、負荷配線が前記車載バッテリ101の正側配線と混触する天絡異常が発生した場合には、前記電源スイッチ110を開路するか、又は前記起動信号STA1の発生が停止したときに、前記負荷回路用の逆流遮断素子200aが開路されて、少なくとも前記給電開閉素子120Aが開路状態のときに、天絡電流が前記負荷電源端子Vbaに回り込むのを防止するようになっている。
前記電源回路用の逆流遮断素子200Aは、前記制御電源端子Vbbと前記保護回路201bとの間に接続されている。
以上のとおり、この発明の請求項2に関連し、車載バッテリに接続される制御電源端子には、逆流遮断素子を介して有極性コンデンサ又はサージ吸収用定電圧ダイオードである保護回路が接続されている。
従って、車載バッテリがその極性を誤って接続された場合に、定電圧電源のみならず保護回路の損傷を防止するとともに、正常極性に接続したときには自由に有極性コンデンサの充放電を行うことができる特徴がある。
前記電源回路用の逆流遮断素子200Aを通電駆動する逆流停止ゲート回路206bは、前記定電圧電源300Aに対する前記起動信号STA1と同じ起動信号STA2によって通電駆動を行うようになっている。
以上のとおり、この発明の請求項3に関連し、電源回路用の逆流遮断素子は、定電圧電源の出力発生と連動して閉路駆動されるようになっている。
従って、マイクロプロセッサに給電が行われているときには逆流遮断素子は導通しているので、電圧降下の大きい内部寄生ダイオードには電流が流れずに逆流遮断素子の温度上昇は小さくなり、マイクロプロセッサが停止しているときには、内部寄生ダイオードに流れる電流はバックアップ用の微小電流であるため温度上昇は小さく、しかもゲート回路が遮断されているので無用な暗電流が流れず、消費電力を抑制することができる特徴がある。
前記覚醒起動回路407は、前記電源スイッチ110の開路期間が所定時間を経過すると覚醒指令信号WUPとなるタイムアップ信号を発生するタイマ回路であるか、又はホスト局から通信回線を介して受信した覚醒指令信号WUPを発生する通信回路であり、
前記覚醒指令信号WUPによって前記定電圧電源300Aが前記制御電圧Vccを発生して前記マイクロプロセッサ400Aが起動されると、
前記マイクロプロセッサ400Aは、自己保持指令信号DR0を発生するか、ウォッチドッグ信号WDSを発生してウォッチドッグタイマ406に出力し、前記ウォッチドッグ信号WDSの信号パルス幅が所定値未満であるときには前記ウォッチドッグタイマ406は出力許可信号OUTEを発生し、
前記マイクロプロセッサ400Aはまた、所定のイベントランと次回の覚醒起動までの時間を前記覚醒起動回路407に書込むか、又は前記通信回線を介してホスト局に送信してから、前記自己保持指令信号DR0又は前記ウォッチドッグ信号WDSの発生を停止するようになっている。
以上のとおり、この発明の請求項7に関連し、電源スイッチが手動閉路されていなくても、覚醒起動回路によってマイクロプロセッサを覚醒起動して、自動的に被給電状態に移行することができる給電回路構成となっている。
従って、駐車中の車両において入力センサの状態を定期的に監視して、記憶保存したり、異常の有無を判定記憶するなどのイベントランを自動的に行うことができる特徴がある。
前記電源スイッチ110が閉路していないときであっても、前記起動信号STA1が発生しているときには前記受電監視信号MON20aの監視電圧が所定電圧以上であれば前記負荷回路用の逆流遮断素子200aを閉路駆動し、これが一旦閉路駆動されると前記起動信号STA1が停止したとき前記負荷回路用の逆流遮断素子200aを開路するようになっている。
以上のとおり、この発明の請求項8に関連し、負荷回路用の逆流遮断素子はマイクロプロセッサによって導通制御が行われ、電源スイッチが閉路状態であるか、又は覚醒起動回路によるイベントラン状態にあって、負荷電源端子に電源電圧が印加されていれば閉路駆動されるようになっている。
従って、負荷回路用の逆流遮断素子の通電制御は、マイクロプロセッサが正常動作していることによって行われ、マイクロプロセッサが停止していると逆流遮断素子の通電は停止されて、天絡電流が負荷駆動端子に回り込むことがなく、マイクロプロセッサが停止していると負荷駆動指令信号も停止しているので、天絡異常が発生していない車載電気負荷に対する回込給電も停止される特徴がある。
前記天絡異常検出手段は、前記負荷開閉素子221,222に対する負荷駆動指令信号DR21,DR22の論理状態と、前記負荷開閉素子221,222の出力電圧に比例した負荷電圧監視信号MON21,MON22の信号電圧レベルとを対比して、前記負荷開閉素子221,222が開路しているのに前記負荷電圧監視信号MON21,MON22が発生しているときには、天絡異常が発生している可能性があると判定し、
前記マイクロプロセッサ400Aは、前記天絡異常検出手段によって天絡異常の可能性があると判定された場合には、少なくとも前記給電開閉素子120Aが開路されているときには、前記負荷開閉素子221,222の全てと、前記負荷回路用の逆流遮断素子200aを開路するようになっている。
以上のとおり、この発明の請求項9に関連し、マイクロプロセッサは、天絡異常検出手段によって天絡異常の可能性があると判定された場合には、少なくとも給電開閉素子の開路時には、負荷開閉素子の全てと負荷回路用の逆流遮断素子を開路するようになっている。
従って、天絡異常の発生に伴って、電源スイッチは開路されていなくても給電開閉素子が強制開路されたような場合に、天絡電源が負荷電源端子に回り込んで、定電圧電源に給電されたり、併用車載電子制御装置が誤動作するのを防止することができる特徴がある。
以上のとおり、この発明の請求項10に関連し、複数の車載電気負荷の中で、軽量負荷は電源スイッチから軽負荷開閉素子と逆流阻止ダイオードを介して駆動することができるようになっている。
従って、特定集団の負荷回路は給電開閉素子に異存しないで、電源スイッチから駆動される負荷リレーを用いた単独の電源回路を構成することができるとともに、軽量負荷に短絡異常が発生しても、逆流阻止ダイオードにブロックされて電源スイッチ側に逆流する恐れがなく、電源スイッチが開路しているのに天絡電源によって電源スイッチが閉路されていると誤認識することが防止される特徴がある。
前記電源スイッチ端子Vbsと前記保護回路201sとの間には保護回路用の逆流遮断素子200sが接続され、
前記マイクロプロセッサ400Aは、前記電源スイッチ110の閉路状態を監視する指令監視信号MON20sの監視電圧を読込んで、当該監視電圧が第1の所定電圧まで上昇すれば、前記電源スイッチ110が閉路されたと判定して、逆流停止ゲート回路206sを介して前記保護回路用の逆流遮断素子200sを閉路駆動し、前記監視電圧が前記第1の所定電圧以下の値である第2の所定電圧未満に減少すれば、前記電源スイッチ110が開路されたと判定して前記保護回路用の逆流遮断素子200sを開路し、
前記起動回路310Aは前記電源スイッチ110が閉路されて、前記第2の所定電圧よりも更に低い電圧である第3の所定電圧以上の電圧が印加されたことによって、前記起動信号STA1を発生することができる状態となっている。
従って、車載バッテリがその極性を誤って接続された場合に、保護回路の損傷を防止することができるとともに、正常極性に接続したときには自由に有極性コンデンサの充放電を行うことができる特徴がある。
また、車載バッテリの出力電圧が異常低下したときに、マイクロプロセッサは定電圧電源が所定の制御電圧を発生している期間において電源スイッチの開閉状態を判定することができるとともに、逆流遮断素子は保護回路内の有極性コンデンサが第2の所定電圧以下に放電してから開路するとともに、判定レベルにヒステリシス特性を与えて、ノイズ電圧による誤判定を防止することができる特徴がある。
(1) 構成の詳細な説明
以下、この発明の実施の形態2による車載電子制御装置の全体回路図である図9について、図1のものとの相違点を中心にしてその構成を詳細に説明する。
図9の車載電子制御装置の負荷電源端子Vbaから車載電気負荷に至る給電回路は図4に示したとおりである。
図9の車載電子制御装置の軽負荷開閉素子に対する開閉ゲート回路は図5に示したとおりである。
図9の車載電子制御装置の負荷開閉素子に対する開閉ゲート回路は図6に示したとおりである。
次に、図9,図10のとおり構成されたこの発明の実施の形態2による車載電子制御装置について、図1,図2の場合との相違点を中心にして作用,動作を詳細に説明する。
電源スイッチ110が開路されていることによって逆流停止ゲート回路206aは不作動となり逆流遮断素子200aが開路することによって天絡電流が負荷電源端子Vbaに回り込んでくることがない。
また、マイクロプロセッサ400Bが停止していて、負荷駆動指令信号DR21,DR22を発生していないので、天絡異常が発生している一方の車載電気負荷から、天絡異常が発生していない他方の車載電気負荷へ回込給電されることもない。
電源スイッチ110が閉路されても、まだ受電監視信号MON20aが発生していないので逆流停止ゲート回路206aは不作動となり、逆流遮断素子200aが開路していることによって天絡電流が負荷電源端子Vbaに回り込んでくることがない。
また、マイクロプロセッサ400Bもまだ給電されていないので、負荷駆動指令信号DR21,DR22を発生せず、天絡異常が発生している一方の車載電気負荷から、天絡異常が発生していない他方の車載電気負荷へ回込給電されることもない。
負荷電源端子Vbaには電源電圧が印加されているので、逆流遮断素子200aが閉路しても天絡電流が負荷電源端子Vbaに回り込んでくることはない。
天絡電源が逆流遮断素子200aを介して負荷電源端子Vbaに回り込んで、定電圧電源300Bに給電される状態となるが、マイクロプロセッサ400Bが天絡異常を検出して逆流遮断素子200aを開路するので、天絡電流が負荷電源端子Vbaに回り込むのが防止され、定電圧電源300Bが不作動となってマイクロプロセッサ400Bが停止する。
負荷電源端子Vbaには電源電圧が印加されているので、逆流遮断素子200aが閉路しても天絡電流が負荷電源端子Vbaに回り込んでくることはないが、マイクロプロセッサ400Bが動作を行っているときに電源スイッチ110が開路されると逆流遮断素子200aは開路される。
次に、この発明の車載電子制御装置における第1の部分変形形態による負荷給電回路の詳細回路図である図11について、その構成を詳細に説明する。
以上の説明で明らかなとおり、この発明の実施の形態2による車載電子制御装置100Bは、入力センサ群103の動作状態と、協働するプログラムメモリ401Bの内容に応動して、複数の負荷開閉素子221,222を介して複数の車載電気負荷121,122を駆動制御するマイクロプロセッサ400Bと、このマイクロプロセッサに対し、車載バッテリ101から給電されて所定の安定化された制御電圧Vccを供給する定電圧電源300Bとを備え、前記マイクロプロセッサ400Bは、電源スイッチ110が閉路されたことによって制御動作を開始し、前記電源スイッチ110が一旦閉路されると、当該電源スイッチが開路されても自己保持指令信号DR0又は出力許可信号OUTEによって所定のアフターランを行ってから自己停止する車載電子制御装置100Bであって、
前記定電圧電源300Bは、前記車載バッテリ101に対して給電開閉素子120Bを介して接続された負荷電源端子Vbaから給電されて前記制御電圧Vccを発生するとともに、前記給電開閉素子120Bは起動回路310Bによって閉路駆動され、
前記起動回路310Bは前記電源スイッチ110が閉路されたことによって給電指令信号DRVを発生し、前記電源スイッチ110が一旦閉路されると当該電源スイッチが開路されても、前記アフターランが完了するまで前記給電指令信号DRVを継続して発生し、
前記車載電気負荷121,122は、前記負荷電源端子Vbaから、負荷回路用の逆流遮断素子200aと前記負荷開閉素子221,222との直列回路を介して給電駆動されるともに、
前記複数の負荷開閉素子221,222の少なくとも一部は、前記マイクロプロセッサ400Bによって通電駆動されたときに、内部寄生ダイオードの導通方向とは逆方向に前記複数の車載電気負荷121,122のいずれかに対する駆動電流が流れる極性に接続された電界効果型トランジスタが使用されている。
前記負荷回路用の逆流遮断素子200aはまた、前記電源スイッチ110が閉路しているか、又は前記給電指令信号DRVが発生している状態であって、しかも、前記負荷電源端子Vbaに正常極性の電源電圧が印加されたことによって閉路駆動されるとともに、負荷配線が前記車載バッテリ101の正側配線と混触する天絡異常が発生した場合には、前記電源スイッチ110を開路するか、又は前記給電指令信号DRVの発生が停止したときに、前記負荷回路用の逆流遮断素子200aが開路されて、少なくとも前記給電開閉素子120Bが開路状態のときに、天絡電流が前記負荷電源端子Vbaに回り込むのを防止するようになっている。
前記給電開閉素子120Bは、励磁コイル131に対して逆励磁防止ダイオード319が接続された電磁リレーの出力接点であって、前記車載バッテリ101の接続極性を誤った場合には閉路動作しない逆接続保護機能を有するものであるか、又は、内部寄生ダイオードの通電方向が相反する向きとなるように一対の電界効果型トランジスタを直列接続して、逆接続保護機能と開閉素子機能を持たせた無接点形式の開閉素子であって、
前記給電開閉素子120Bが前記無接点形式の開閉素子である場合には、当該開閉素子は前記車載バッテリ101と前記負荷電源端子Vbaとの間に接続されるか、又は前記負荷電源端子Vbaと前記保護回路201bとの間に接続されている。
以上のとおり、この発明の請求項5に関連し、給電開閉素子を介して車載バッテリに接続される負荷電源端子には、有極性コンデンサ又はサージ吸収用定電圧ダイオードである保護回路が接続されていて、給電開閉素子は逆接続保護機能を有している。
従って、車載バッテリがその極性を誤って接続された場合に、定電圧電源のみならず保護回路の損傷を防止することができる特徴がある。
前記起動信号STBは前記給電指令信号DRVと同じ信号であるか、又は前記給電指令信号DRVが発生したことにより、前記給電開閉素子120Bが閉路してから前記起動信号STBを発生し、前記給電指令信号DRVを解除するときには、その前に前記起動信号STBを解除し、
前記定電圧電源300Bは前記給電開閉素子120Bの閉路指令又は開路指令と連動して起動又は停止されるか、若しくは、前記給電開閉素子120Bの閉路指令又は開路指令に比べて、遅延起動又は先行停止するようになっている。
以上のとおり、この発明の請求項6に関連し、給電開閉素子と定電圧電源とは、起動回路が発生する給電開始指令信号と起動指令信号とによって閉路動作と制御電圧の発生動作を行うようになっている。
従って、給電開閉素子である電磁リレーの出力接点が溶着した場合でも、電源スイッチを開路すれば定電圧電源が制御電圧の発生を停止し、マイクロプロセッサが制御動作を停止することによって負荷開閉素子が開路するので、無駄な消費電流の発生を防止することができる効果がある。
また、給電開閉素子である電磁リレーの出力接点の閉路と開路動作に比べ、定電圧電源を遅延起動し、先行停止することにより出力接点の断続電流を抑制し、電磁リレーの寿命を延長することができる特徴がある。
前記覚醒起動回路407は、前記電源スイッチ110の開路期間が所定時間を経過すると覚醒指令信号WUPとなるタイムアップ信号を発生するタイマ回路であるか、又はホスト局から通信回線を介して受信した覚醒指令信号WUPを発生する通信回路であり、
前記覚醒指令信号WUPによって前記定電圧電源300Bが前記制御電圧Vccを発生して前記マイクロプロセッサ400Bが起動されると、
前記マイクロプロセッサ400Bは、自己保持指令信号DR0を発生するか、ウォッチドッグ信号WDSを発生してウォッチドッグタイマ406に出力し、前記ウォッチドッグ信号WDSの信号パルス幅が所定値未満であるときには前記ウォッチドッグタイマ406は出力許可信号OUTEを発生し、
前記マイクロプロセッサ400Bはまた、所定のイベントランと次回の覚醒起動までの時間を前記覚醒起動回路407に書込むか、又は前記通信回線を介してホスト局に送信してから、前記自己保持指令信号DR0又は前記ウォッチドッグ信号WDSの発生を停止するようになっている。
以上のとおり、この発明の請求項7に関連し、電源スイッチが手動閉路されていなくても、覚醒起動回路によってマイクロプロセッサを覚醒起動して、自動的に被給電状態に移行することができる給電回路構成となっている。
従って、実施の形態1の場合と同様に、駐車中の車両において入力センサの状態を定期的に監視して、記憶保存したり、異常の有無を判定記憶するなどのイベントランを自動的に行うことができる特徴がある。
前記電源スイッチ110が閉路していないときであっても、前記給電指令信号DRVが発生しているときには前記受電監視信号MON20aの監視電圧が所定電圧以上であれば前記負荷回路用の逆流遮断素子200aを閉路駆動し、これが一旦閉路駆動されると前記給電指令信号DRVが停止したとき前記負荷回路用の逆流遮断素子200aを開路するようになっている。
以上のとおり、この発明の請求項8に関連し、負荷回路用の逆流遮断素子はマイクロプロセッサによって導通制御が行われ、電源スイッチが閉路状態であるか、又は覚醒起動回路によるイベントラン状態にあって、負荷電源端子に電源電圧が印加されていれば閉路駆動されるようになっている。
従って、実施の形態1の場合と同様に、負荷回路用の逆流遮断素子の通電制御は、マイクロプロセッサが正常動作していることによって行われ、マイクロプロセッサが停止していると逆流遮断素子の通電は停止されて、天絡電流が負荷駆動端子に回り込むことがなく、マイクロプロセッサが停止していると負荷駆動指令信号も停止しているので、天絡異常が発生していない車載電気負荷に対する回込給電も停止される特徴がある。
前記天絡異常検出手段は、前記負荷開閉素子221,222に対する負荷駆動指令信号DR21,DR22の論理状態と、前記負荷開閉素子221,222の出力電圧に比例した負荷電圧監視信号MON21,MON22の信号電圧レベルとを対比して、前記負荷開閉素子221,222が開路しているのに前記負荷電圧監視信号MON21,MON22が発生しているときには、天絡異常が発生している可能性があると判定し、
前記マイクロプロセッサ400Bは、前記天絡異常検出手段によって天絡異常の可能性があると判定された場合には、少なくとも前記給電開閉素子120Bが開路されているときには、前記負荷開閉素子221,222の全てと、前記負荷回路用の逆流遮断素子200aを開路するようになっている。
以上のとおり、この発明の請求項9に関連し、マイクロプロセッサは、天絡異常検出手段によって天絡異常の可能性があると判定された場合には、少なくとも給電開閉素子の開路時には、負荷開閉素子の全てと負荷回路用の逆流遮断素子を開路するようになっている。
従って、実施の形態1の場合と同様に、天絡異常の発生に伴って、電源スイッチは開路されていなくても給電開閉素子が強制開路されたような場合に、天絡電源が負荷電源端子に回り込んで、定電圧電源に給電されたり、併用車載電子制御装置が誤動作するのを防止することができる特徴がある。
以上のとおり、この発明の請求項10に関連し、複数の車載電気負荷の中で、軽量負荷は電源スイッチから軽負荷開閉素子と逆流阻に、特定集団の負荷回路は給電開閉素子に異存しないで、電源スイッチから駆動される負荷リレーを用いた単独の電源回路を構成することができるとともに、軽量負荷に短絡異常が発生しても、逆流阻止ダイオードにブロックされて電源スイッチ側に逆流する恐れがなく、電源スイッチが開路しているのに天絡電源によって電源スイッチが閉路されていると誤認識することが防止される特徴がある。
前記電源スイッチ端子Vbsと前記保護回路201sとの間には保護回路用の逆流遮断素子200sが接続され、
前記マイクロプロセッサ400Bは、前記電源スイッチ110の閉路状態を監視する指令監視信号MON20sの監視電圧を読込んで、当該監視電圧が第1の所定電圧まで上昇すれば、前記電源スイッチ110が閉路されたと判定して、逆流停止ゲート回路206sを介して前記保護回路用の逆流遮断素子200sを閉路駆動し、前記監視電圧が前記第1の所定電圧以下の値である第2の所定電圧未満に減少すれば、前記電源スイッチ110が開路されたと判定して前記保護回路用の逆流遮断素子200sを開路し、
前記起動回路310Bは前記電源スイッチ110が閉路されて、前記第2の所定電圧よりも更に低い電圧である第3の所定電圧以上の電圧が印加されたことによって、前記給電指令信号DRVを発生することができる状態となっている。
従って、実施の形態1の場合と同様に、車載バッテリがその極性を誤って接続された場合に、保護回路の損傷を防止することができるとともに、正常極性に接続したときには自由に有極性コンデンサの充放電を行うことができる特徴がある。
また、車載バッテリの出力電圧が異常低下したときに、マイクロプロセッサは定電圧電源が所定の制御電圧を発生している期間において電源スイッチの開閉状態を判定することができるとともに、逆流遮断素子は保護回路内の有極性コンデンサが第2の所定電圧以下に放電してから開路するとともに、判定レベルにヒステリシス特性を与えて、ノイズ電圧による誤判定を防止することができる特徴がある。
Claims (11)
- 入力センサ群の動作状態と、協働するプログラムメモリの内容に応動して、複数の負荷開閉素子を介して複数の車載電気負荷を駆動制御するマイクロプロセッサを含む制御部と、前記制御部に対し、車載バッテリから給電されて所定の安定化された制御電圧を供給する定電圧電源とを備え、
前記マイクロプロセッサは、電源スイッチが閉路されると制御動作を開始し、前記電源スイッチが一旦閉路されると、当該電源スイッチが開路されても自己保持指令信号又は出力許可信号により所定のアフターランを行ってから自己停止する車載電子制御装置であって、
前記定電圧電源は、前記車載バッテリに対して直接接続された制御電源端子から電源回路用の逆流遮断素子を介して給電され、前記電源スイッチの動作に応動する起動回路が発生する給電開始信号である起動信号によって前記制御電圧を発生開始し、
前記起動回路は、前記電源スイッチの閉路により前記起動信号を発生し、前記電源スイッチが閉路されると前記電源スイッチが開路されても前記アフターランが完了するまで前記起動信号を継続して発生し、
前記車載電気負荷は、少なくとも前記電源スイッチが閉路しているときに閉路状態となる給電開閉素子を介して、前記車載バッテリに接続された負荷電源端子から、負荷回路用の逆流遮断素子とそれぞれの前記負荷開閉素子との直列回路を介して給電駆動され、
前記複数の負荷開閉素子の少なくとも一部は、前記マイクロプロセッサによって通電駆動されたときに、内部寄生ダイオードの導通方向とは逆方向に前記複数の車載電気負荷のいずれかに対する駆動電流が流れる極性に接続された電界効果型トランジスタからなり、
前記電源回路用の逆流遮断素子は、前記車載バッテリが正常極性に接続されたときには、内部寄生ダイオードと同じ方向に通電駆動されて前記定電圧電源に給電し、前記車載バッテリが異常逆極性に接続されたときには、ゲート電圧が逆極性となって通電駆動が停止されるように接続された電界効果型トランジスタからなり、
前記負荷回路用の逆流遮断素子は、負荷電流が流れたときに、前記車載バッテリが正常極性に接続されていれば内部寄生ダイオードの導通方向と同一方向に前記複数の車載電気負荷に対する負荷電流が流れ、前記車載バッテリが異常逆極性に接続されたときには、ゲート電圧が逆極性となって負荷電流が遮断されるように接続された電界効果型トランジスタからなり、前記車載バッテリが逆極性に接続された場合の通電遮断を行うとともに、前記電源スイッチが閉路しているか、又は前記起動信号が発生している状態であって、かつ、前記負荷電源端子に正常極性の電源電圧が印加されたことによって閉路駆動されるとともに、負荷配線が前記車載バッテリの正側配線と混触する天絡異常が発生した場合には、前記電源スイッチを開路するか、又は前記起動信号の発生が停止したときに、前記負荷回路用の逆流遮断素子が開路されて、少なくとも前記給電開閉素子が開路状態のときに、天絡電流が前記負荷電源端子に回り込むのを防止する、
ことを特徴とする車載電子制御装置。 - 前記車載バッテリに接続された前記制御電源端子には、有極性コンデンサ又はサージ吸収用定電圧ダイオードの少なくとも一方を含む保護回路が接続されるとともに、前記電源回路用の逆流遮断素子は、前記制御電源端子と前記保護回路との間に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の車載電子制御装置。
- 前記定電圧電源は、前記制御部を駆動するための安定化された制御電圧と、前記マイクロプロセッサが停止しているときに、協働するRAMメモリに給電するバックアップ電圧を発生し、前記電源回路用の逆流遮断素子に接続されて通電駆動する電源回路用の逆流停止ゲート回路は、前記定電圧電源に対する前記起動信号と同じ起動信号によって通電駆動を行う、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車載電子制御装置。 - 入力センサ群の動作状態と、協働するプログラムメモリの内容に応動して、複数の負荷開閉素子を介して複数の車載電気負荷を駆動制御するマイクロプロセッサを含む制御部と、前記制御部に対し、車載バッテリから給電されて所定の安定化された制御電圧を供給する定電圧電源とを備え、
前記マイクロプロセッサは、電源スイッチが閉路されると制御動作を開始し、前記電源スイッチが一旦閉路されると、当該電源スイッチが開路されても自己保持指令信号又は出力許可信号によって所定のアフターランを行ってから自己停止する車載電子制御装置であって、
前記定電圧電源は、前記車載バッテリに対して給電開閉素子を介して接続された負荷電源端子から給電されて前記制御電圧を発生するとともに、前記給電開閉素子は起動回路によって閉路駆動され、
前記起動回路は、前記電源スイッチの閉路により給電開始信号である給電指令信号を発生し、前記電源スイッチが一旦閉路されると当該電源スイッチが開路されても前記アフターランが完了するまで前記給電指令信号を継続して発生し、
前記車載電気負荷は、前記負荷電源端子から負荷回路用の逆流遮断素子とそれぞれの前記負荷開閉素子との直列回路を介して給電駆動されるともに、
前記複数の負荷開閉素子の少なくとも一部は、前記マイクロプロセッサによって通電駆動されたときに、内部寄生ダイオードの導通方向とは逆方向に前記複数の車載電気負荷のいずれかに対する駆動電流が流れる極性に接続された電界効果型トランジスタからなり、
前記負荷回路用の逆流遮断素子は、負荷電流が流れたときに、前記車載バッテリが正常極性に接続されていれば内部寄生ダイオードの導通方向と同一方向に前記複数の車載電気負荷に対する負荷電流が流れ、前記車載バッテリが異常逆極性に接続されたときには、ゲート電圧が逆極性となって負荷電流が遮断されるように接続された電界効果型トランジスタからなり、前記車載バッテリが逆極性に接続された場合の通電遮断を行うとともに、前記電源スイッチが閉路しているか、又は前記給電指令信号が発生している状態であって、しかも、前記負荷電源端子に正常極性の電源電圧が印加されたことによって閉路駆動されるとともに、負荷配線が前記車載バッテリの正側配線と混触する天絡異常が発生した場合には、前記電源スイッチを開路するか、又は前記給電指令信号の発生が停止したときに、前記負荷回路用の逆流遮断素子が開路されて、少なくとも前記給電開閉素子が開路状態のときに、天絡電流が前記負荷電源端子に回り込むのを防止する、
ことを特徴とする車載電子制御装置。
- 前記給電開閉素子を介して前記車載バッテリに接続された前記負荷電源端子には、有極性コンデンサ又はサージ吸収用定電圧ダイオードの少なくとも一方を含む保護回路が接続され、
前記給電開閉素子は、励磁コイルに対して逆励磁防止ダイオードが接続された電磁リレーの出力接点であって、前記車載バッテリの接続極性を誤った場合に閉路動作せず逆接続に対する保護を行うもの、又は、内部寄生ダイオードの通電方向が相反する向きとなるように一対の電界効果型トランジスタを直列接続して、逆接続に対する保護及び開閉動作を行う無接点形式の開閉素子であって、
前記給電開閉素子が前記無接点形式の開閉素子である場合には、当該開閉素子は前記車載バッテリと前記負荷電源端子との間に接続されるか、又は前記負荷電源端子と前記保護回路との間に接続される、
ことを特徴とする請求項4に記載の車載電子制御装置。 - 前記給電開閉素子が前記電磁リレーの出力接点である場合には、前記定電圧電源は、前記電源スイッチの動作に応動して前記起動回路が発生する起動信号によって、前記制御電圧を発生開始し、
前記起動信号は前記給電指令信号と同じ信号であるか、又は前記給電指令信号が発生したことにより、前記給電開閉素子が閉路してから前記起動信号を発生し、前記給電指令信号DRVを解除するときには、その前に前記起動信号を解除し、
前記定電圧電源は前記給電開閉素子の閉路指令又は開路指令と連動して起動又は停止されるか、又は、前記給電開閉素子の閉路指令又は開路指令に比べて、遅延起動又は先行停止することを特徴とする請求項5に記載の車載電子制御装置。 - 前記起動回路は、前記車載バッテリに直接接続された制御電源端子から給電された覚醒起動回路が覚醒起動信号を発生すると前記電源スイッチが閉路されていなくても、前記給電開始信号を発生し、
前記覚醒起動回路は、前記電源スイッチの開路期間が所定時間を経過すると覚醒指令信号となるタイムアップ信号を発生するタイマ回路か、又はホスト局から通信回線を介して受信した覚醒指令信号を発生する通信回路からなり、
前記覚醒指令信号によって前記定電圧電源が前記制御電圧を発生し前記マイクロプロセッサが起動されると、
前記マイクロプロセッサは、自己保持指令信号を発生するか、ウォッチドッグ信号を発生してウォッチドッグタイマに出力し、前記ウォッチドッグ信号の信号パルス幅が所定値未満であるときには前記ウォッチドッグタイマが出力許可信号を発生し、
前記マイクロプロセッサは、所定のイベントランと次回の覚醒起動までの時間を前記覚醒起動回路に書込むか、又は前記通信回線を介してホスト局に送信してから、前記自己保持指令信号又は前記ウォッチドッグ信号の発生を停止する、
ことを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項に記載の車載電子制御装置。 - 前記マイクロプロセッサは、前記電源スイッチの閉路状態を監視する指令監視信号の監視電圧と、前記給電開閉素子の閉路状態を監視する受電監視信号の監視電圧から、両方の監視電圧が所定値以上であれば負荷回路用の逆流停止ゲート回路を介して前記負荷回路用の逆流遮断素子を閉路駆動し、一旦閉路駆動されると前記電源スイッチが開路されたことによって前記負荷回路用の逆流遮断素子に対する前記負荷回路用の逆流停止ゲート回路におけるゲート回路を遮断するか、又は、前記電源スイッチが閉路していないときであっても、前記給電開始信号が発生しているときには前記受電監視信号の監視電圧が所定電圧以上であれば前記負荷回路用の逆流遮断素子を閉路駆動し、一旦閉路駆動されると前記給電開始信号が停止したとき前記負荷回路用の逆流遮断素子を開路する、
ことを特徴とする請求項1から7までのいずれか1項に記載の車載電子制御装置。 - 前記マイクロプロセッサと協働する前記プログラムメモリは、天絡異常検出手段となる制御プログラムを包含し、
前記天絡異常検出手段は、前記負荷開閉素子に対する負荷駆動指令信号の論理状態と、前記負荷開閉素子の出力電圧に比例した負荷電圧監視信号の信号電圧レベルとを対比して、前記負荷開閉素子が開路しているのに前記負荷電圧監視信号が発生している場合に天絡異常が発生している可能性があると判定し、
前記マイクロプロセッサは、前記天絡異常検出手段によって天絡異常の可能性があると判定された場合には、少なくとも前記給電開閉素子が開路されているときには、前記負荷開閉素子の全てと、前記負荷回路用の逆流遮断素子を開路する、
ことを特徴とする請求項1から8までのいずれか1項に記載の車載電子制御装置。 - 前記複数の車載電気負荷を含む車載電気負荷群の中で、付勢電流が小さな負荷電源リレーの励磁コイルを代表とする軽量負荷は、前記電源スイッチからそれぞれの軽負荷開閉素子と逆流阻止ダイオードとの直列回路を介して駆動制御されることを特徴とする請求項1から9までのいずれか1項に記載の車載電子制御装置。
- 前記電源スイッチを介して前記車載バッテリに接続される電源スイッチ端子には、有極性コンデンサ又はサージ吸収用定電圧ダイオードの少なくとも一方を含む保護回路が接続され、
前記電源スイッチ端子と前記保護回路との間には保護回路用の逆流遮断素子が接続され、
前記マイクロプロセッサは、前記電源スイッチの閉路状態を監視する指令監視信号の監視電圧から、当該監視電圧が第1の所定電圧まで上昇すれば、前記電源スイッチが閉路されたと判定して、保護回路用の逆流停止ゲート回路を介して前記保護回路用の逆流遮断素子を閉路駆動し、前記監視電圧が前記第1の所定電圧以下の値である第2の所定電圧未満に減少すれば、前記電源スイッチが開路されたと判定して前記保護回路用の逆流遮断素子を開路し、
前記起動回路は前記電源スイッチが閉路されて、前記第2の所定電圧よりも更に低い電圧である第3の所定電圧以上の電圧が印加されたことによって、前記給電開始信号を発生することができる状態となっている、
ことを特徴とする請求項1から10までのいずれか1項に記載の車載電子制御装置。
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