JP6188203B2 - 判定回路 - Google Patents

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Description

本発明は、判定回路に関する。
車両においては、各種制御のために各種センサを備えている。ここで、着目するセンサ出力に異常がなければ処理を継続するために、着目するセンサ出力の異常検出を行い、異常検出結果の論理積をAND回路を用いて演算することが行われる。例えば、下記特許文献1には、ダイオードを用いたAND回路の実現手段が開示されている。
特開2003−309459号公報
しかしながら、異常検出器の検出結果をマスクするためには、上述したAND回路に加えて、異常検出器の検出結果をマスクするための論理回路を別途設ける必要があるため、コストが上昇してしまうという問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、異常検出器の検出結果をマスクする論理回路を別途設けることによるコスト上昇を抑制することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明では、判定回路に係る第1の解決手段として、外部から入力される複数の信号各々に対応して設けられ、各信号が異常か否か判定し、判定結果に基づいて端子から異常検出信号を出力する異常検出器と、前記異常検出器の前記端子にカソード端子が接続されるダイオードを前記異常検出器毎に備えるダイオードAND回路と、前記異常検出器毎に設けられ、前記異常検出器の前記端子及び前記ダイオードのカソード端子に接続され、外部から入力される電圧値がハイレベルであるマスク信号をダイオードのカソード端子に供給するマスク信号入力部とを具備する、という手段を採用する。
本発明では、判定回路に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記ダイオードAND回路は、直流電源と、前記異常検出器毎に設けられ、一端が前記異常検出器の端子に接続され、他端が前記ダイオードのカソード端子及び前記マスク信号入力部に接続される第1のAND回路用抵抗器と、一端が直流電源に接続され、他端が前記ダイオードのアノード端子に接続される第2のAND回路用抵抗器とを有する、という手段を採用する。
本発明では、判定回路に係る第3の解決手段として、上記第2の解決手段において、前記ダイオードAND回路から判定信号が入力され、予め規定される第1、第2の閾値と前記判定信号の電圧値との比較結果に基づいて真偽を判定するバッファをさらに具備し、前記第1のAND回路用抵抗器及び第2のAND回路用抵抗器が、判定信号が真である場合には、前記判定信号の電圧値が前記第1の閾値を上回るハイレベルになり、一方判定信号が偽である場合には、前記判定信号の電圧値が前記第2の閾値を下回るローレベルになる抵抗値の組み合わせである、という手段を採用する。
本発明では、判定回路に係る第4の解決手段として、上記第1〜第3いずれか1つの解決手段において、前記異常検出器の出力が正常な場合には、前記異常検出器の出力端子から電圧値がハイレベルである異常検出信号を出力する、あるいは前記異常検出器の出力端子をハイインピーダンス状態とし、一方前記異常検出器の出力が異常な場合には、前記異常検出器の出力端子から電圧値がローレベルである異常検出信号を出力し、前記マスク信号は、異常な値を示す前記異常検出器に接続される前記マスク信号入力部に入力される、という手段を採用する。
本発明によれば、異常検出器毎に設けられ、異常検出器及びダイオードのカソード端子に接続され、外部から入力される電圧値がハイレベルであるマスク信号をダイオードのカソード端子に供給するマスク信号入力部を具備することによって、任意の1相をマスクすることができる。また、異常検出器の検出結果をマスクする論理回路を別途設けないのでコスト上昇を抑制できる。
本発明の一実施形態に係るセンサ出力判定部の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係るセンサ出力判定部の判定回路101の回路図である。 本発明の一実施形態に係るセンサ出力判定部の判定回路101の判定信号(第1の判定信号)を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係るセンサ出力判定部は各種センサ1〜nの出力を判定、マスクするものである。
このセンサ出力判定部は、図1に示すように、判定回路101、マイコン102及びn個のインタフェース(第1のインターフェイス1〜第nのインターフェイスn)を備える。なお、マイコン102は、本実施形態におけるマスク信号発生手段である。
判定回路101は、n個のセンサ(センサS1〜センサSn)から入力される各信号が異常な値を示しているか否か判定するものである。
このような判定回路101は、図2に示すように、n個の異常検出器(第1の異常検出器E1〜第nの異常検出器En)、n個のダイオード(第1のダイオードD1〜第nのダイオードDn)、直流電源17、n個の抵抗器(第1の抵抗器R1〜第nの抵抗器Rn)、プルアップ抵抗器21、n個のマスク信号入力部(第1のマスク信号入力部M1〜第nのマスク信号入力部Mn)及びバッファ25から構成されている。なお、第1の抵抗器R1〜第nの抵抗器Rnは、本実施形態における第1のAND回路用抵抗器であり、一方プルアップ抵抗器21は、本実施形態における第2のAND回路用抵抗器である。
第1の異常検出器E1は、2つの端子を有し、一方の端子(以後、第1の端子11aと称す)が第1のインターフェイス1を介してセンサS1の出力端子に接続され、他方の端子(以後、第2の端子11bと称す)が第1の抵抗器R1を介して第1のダイオードD1のカソード端子及び第1のマスク信号入力部M1に接続されている。
このような第1の異常検出器E1は、センサS1から入力される信号値が正常な範囲内であるか否か判定し、正常な範囲内である場合には、電圧値がハイレベル(例えば5V)である検出信号を第2の端子11bから出力するか第2の端子11bをハイインピーダンス状態とする。一方、第1の異常検出器E1は、入力値が正常な範囲から外れている場合には、電圧値がローレベル(例えば0.4V)である検出信号を第2の端子11bから出力する。
第2の異常検出器E2は、2つの端子を有し、一方の端子(以後、第1の端子12aと称す)が第2のインターフェイス2を介してセンサS2の出力端子に接続され、他方の端子(以後、第2の端子12bと称す)が第2の抵抗器R2を介して第2のダイオードD2のカソード端子及び第2のマスク信号入力部M2に接続されている。
このような第2の異常検出器E2は、センサS2から入力される信号値が正常な範囲内である場合には、電圧値がハイレベルである検出信号を第2の端子12bから出力するか第2の端子12bをハイインピーダンス状態とする。一方、第2の異常検出器E2は、入力値が正常な範囲から外れている場合には、電圧値がローレベルである検出信号を第2の端子12bから出力する。
第nの異常検出器Enは、2つの端子を有し、一方の端子(以後、第1の端子1naと称す)が第nのインターフェイスnを介してセンサSnの出力端子に接続され、他方の端子(以後、第2の端子1nbと称す)が第nの抵抗器Rnを介して第nのダイオードDnのカソード端子及び第nのマスク信号入力部Mnに接続されている。
このような第nの異常検出器Enは、センサSnから入力される信号値が正常な範囲内である場合には、電圧値がハイレベルである検出信号を第2の端子1nbから出力するか第2の端子1nbをハイインピーダンス状態とする。一方、第nの異常検出器Enは、入力値が正常な範囲から外れている場合には、電圧値がローレベルである検出信号を第2の端子1nbから出力する。
第1のダイオードD1は、アノード端子がバッファ25に接続されると共にプルアップ抵抗器21を介して直流電源17に接続され、カソード端子が第1のマスク信号入力部M1に接続されると共に第1の抵抗器R1を介して第1の異常検出器E1の第2の端子11bに接続されている。
第2のダイオードD2は、アノード端子がバッファ25に接続されると共にプルアップ抵抗器21を介して直流電源17に接続され、カソード端子が第2のマスク信号入力部M2に接続されると共に第2の抵抗器R2を介して第2の異常検出器E2の第2の端子12bに接続されている。
第nのダイオードDnは、アノード端子がバッファ25に接続されると共にプルアップ抵抗器21を介して直流電源17に接続され、カソード端子が第nのマスク信号入力部Mnに接続されると共に第nの抵抗器Rnを介して第nの異常検出器Enの第2の端子1nbに接続されている。
直流電源17は、プルアップ抵抗器21を介して第1のダイオードD1〜第nのダイオードDnの各アノード端子及びバッファ25の入力端子に接続されている。
第1の抵抗器R1は、一端が第1の異常検出器E1の第2の端子11bに接続され、他端が第1のダイオードD1のカソード端子及び第1のマスク信号入力部M1に接続されている。
第2の抵抗器R2は、一端が第2の異常検出器E2の第2の端子12bに接続され、他端が第2のダイオードD2のカソード端子及び第2のマスク信号入力部M2に接続されている。
第nの抵抗器Rnは、一端が第nの異常検出器Enの第2の端子1nbに接続され、他端が第nのダイオードDnのカソード端子及び第nのマスク信号入力部Mnに接続されている。
プルアップ抵抗器21は、一端が直流電源17に接続され、他端が第1のダイオードD1〜第nのダイオードDnの各アノード端子及びバッファ25の入力端子に接続されている。
第1のマスク信号入力部M1は、マイコン102から入力されたマスク信号を第1のダイオードD1のカソード端子に供給するためのインタフェースであり、一端が第1の異常検出器E1の第2の端子11b及び第1のダイオードD1のカソード端子に接続され、他端が後述するマイコン102の端子21(図1参照)に接続されている。
第2のマスク信号入力部M2は、マスク信号を第2のダイオードD2のカソード端子に供給するためのインタフェースであり、一端が第2の異常検出器E2の第2の端子12b及び第2のダイオードD2のカソード端子に接続され、他端が後述するマイコン102の端子22(図1参照)に接続されている。
第nのマスク信号入力部Mnは、マスク信号を第nのダイオードDnのカソード端子に供給するためのインタフェースであり、一端が第nの異常検出器Enの第2の端子1nb及び第nのダイオードDnのカソード端子に接続され、他端が後述するマイコン102の端子2n(図1参照)に接続されている。
バッファ25は、入力端子及び出力端子を各1つ備え、入力端子が第1のダイオードD1〜第nのダイオードDnの各アノード端子に接続されると共にプルアップ抵抗器21を介して直流電源17に接続され、第1の判定信号を出力する。バッファ25は、第1のダイオードD1〜第nのダイオードDn及び直流電源17からなるAND回路の出力結果(論理積の演算結果)を示す第1の判定信号を整形して、第1の判定信号を出力する。
マイコン102は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及び入出力インターフェイス等が集積されたICである。
また、マイコン102は、図1に示すように、マスク信号を第1のマスク信号入力部M1に出力するための端子21と、マスク信号を第2のマスク信号入力部M2に出力するための端子22と、マスク信号を第nのマスク信号入力部Mnに出力するための端子2nとを備える。
第1のインターフェイス1は、センサS1と、判定回路101の第1の異常検出器E1とマイコン102とを接続するためのインターフェイスであり、一端がセンサS1の出力端子に接続され、他端が第1の異常検出器E1の第1の端子11a及びマイコン102の入力端子に接続されている。この結果、センサS1から出力された信号は、第1のインターフェイス1を介して判定回路101の第1の異常検出器E1及びマイコン102に入力される。
第2のインターフェイス2は、センサS2と、判定回路101の第2の異常検出器E2とマイコン102とを接続するためのインターフェイスであり、一端がセンサS2の出力端子に接続され、他端が第2の異常検出器E2の第1の端子12a及びマイコン102の入力端子に接続されている。この結果、センサS2から出力された信号は、第2のインターフェイス2を介して判定回路101の第2の異常検出器E2及びマイコン102に入力される。
第nのインターフェイスnは、センサSnと、判定回路101の第nの異常検出器En及びマイコン102とを接続するためのインターフェイスあり、一端がセンサSnの出力端子に接続され、他端が第nの異常検出器Enの第1の端子1na及びマイコン102の入力端子に接続されている。この結果、センサSnから出力された信号は、第nのインターフェイスnを介して判定回路101の第nの異常検出器En及びマイコン102に入力される。
このように構成された判定回路101において、上記第1の抵抗器R1〜第nの抵抗器Rn及びプルアップ抵抗器21の各電気抵抗値は、第1の異常検出器E1〜第nの異常検出器Enの第2の端子11b〜1nbに供給される電流が最大定格電流を超えないように、かつ第1のマスク信号入力部M1〜第nのマスク信号入力部Mnに供給される電流が最大定格電流を超えないように、かつ判定回路101におけるAND回路(第1のダイオードD1〜第nのダイオードDn及び直流電源17によって構成)から出力される判定信号(第1の判定信号)が「1(真)」である場合に電圧値がハイレベルとなり、「0(偽)」である場合に電圧値がローレベルとなるように設定されている。
例えば、マイコン102がマスク信号を出力しない場合、以下式 (3)が成り立つ必要がある。つまり、マイコン102がマスク信号を出力しない場合、かつ第1の異常検出器E1の第2の端子11bがハイレベル(センサS1が正常)である場合、バッファ25に入力される第1の判定信号の電圧をVaとし、直流電源17の電圧をVcc(ハイ)とすると、以下式(1)が成り立つ。
Va≒Vcc…(1)
一方、マイコン102がマスク信号を出力しない場合、かつ第1の異常検出器E1の第2の端子11bがローレベル(センサS1が異常)である場合、第1の抵抗器R1の抵抗値をRv1、プルアップ抵抗器21の抵抗値をR21、第1の異常検出器E1の第2の端子11bの電圧をVb(ローレベル時には0.4V)、第1のダイオードD1の順方向降下電圧をVf(通常0.6V位、ショットキーダイオードで0.3V)とすると、以下式(2)が成り立つ。
Va=Vcc×Rv1/(R21+Rv1)+Vf+Vb…(2)
そして、上記(2)のVaが、バッファ25における第1の判定信号をローレベルであると判定するための閾値を下回るように、第1の抵抗器R1の抵抗値Rv1と、プルアップ抵抗器21の抵抗値R21とを設定する必要がある。つまり、バッファ25における第1の判定信号をローレベルであると判定するための閾値(第2の閾値)をVthLとして、以下(3)が成り立つように、第1の抵抗器R1の抵抗値Rv1と、プルアップ抵抗器21の抵抗値Rv1とを設定する必要がある。
VthL>Vcc×Rv1/(R21+Rv1)+Vf+Vb…(3)
なお、抵抗値Rv1は、式(2)から小さい程望ましいが、第1の抵抗器R1が電流制御素子として機能するための抵抗値に設定する必要がある。
一方、マイコン102がマスク信号を出力している場合、バッファ25における第1の判定信号をハイレベルであると判定するための閾値(第1の閾値)をVthHとして、以下(4)式が成り立つ。
VthH>Vout−Vf…(4)
ここで、Voutは、第1のマスク信号入力部M1の出力電圧である。
なお、上記記載では、第1の異常検出器E1に関して、第1の抵抗器R1の抵抗値Rv1と、プルアップ抵抗器21の抵抗値R21とを設定するように記載しているが、第2の異常検出器E2〜第nの異常検出器Enに関して、第2の抵抗器R2〜第nの抵抗器Rnの抵抗値についても同様に設定する。
次に、このように構成された本センサ出力判定部の動作について説明する。
マイコン102は、第1のインターフェイス1〜第nのインターフェイスnを介してセンサS1〜センサSnの各出力端子から入力される信号に基づいてセンサS1〜センサSnの異常診断処理を実行する。つまり、マイコン102は、各種センサ出力値が正常な範囲内にあるか否か判定し、正常な範囲内にある場合には、第1の異常検出器E1〜第nの異常検出器Enに接続される第1のマスク信号入力部M1〜第nのマスク信号入力部Mnに接続される端子21〜2nをハイインピーダンス状態にする。
一方、マイコン102は、センサ出力値が正常な範囲から外れている場合には、第1の異常検出器E1〜第nの異常検出器Enに接続される第1のマスク信号入力部M1〜第nのマスク信号入力部Mnに、電圧値がハイレベルであるマスク信号を端子21〜2nから供給する。
例えば、マイコン102は、センサS1の出力値が正常である場合には、第1の異常検出器E1に接続される第1のマスク信号入力部M1に接続される端子21をハイインピーダンス状態にする。一方、マイコン102は、センサS1の出力値が異常と判定した場合には、第1の異常検出器E1に接続される第1のマスク信号入力部M1に接続される端子21をハイ状態にする。なお、マイコン102におけるセンサ出力の異常診断処理で上記正常な範囲にあるか否かの診断方法は、閾値との比較によるものや、演算処理プログラムの実行結果によるもの、あるいは外部からの指定によるもの等の変形があり、限定されるものではない。
一方、判定回路101において、第1の異常検出器E1は、センサS1出力値が正常な範囲内であるか否か判定し、正常な範囲内である場合には、電圧値がハイレベルである検出信号を第2の端子11bから出力する、あるいは第2の端子11bをハイインピーダンス状態とする。一方、第1の異常検出器E1は、センサ1出力値が異常な場合には、電圧値がローレベルである検出信号を第2の端子11bから出力する。
また、第2の異常検出器E2は、センサS2出力値が正常な範囲内である場合には、電圧値がハイレベルである検出信号を第2の端子12bから出力する、あるいは第2の端子12bをハイインピーダンス状態とする。一方、第2の異常検出器E2は、センサS2出力値が異常な場合には、電圧値がローレベルである検出信号を第2の端子12bから出力する。
また、第nの異常検出器Enは、センサSn出力値が正常な範囲内である場合には、電圧値がハイレベルである検出信号を第2の端子1nbから出力する、あるいは第2の端子1nbをハイインピーダンス状態とする。一方、第nの異常検出器Enは、センサSn出力値が異常な場合には、電圧値がローレベルである検出信号を第2の端子1nbから出力する。
例えば、上述した「n」が「3」(n=3)である場合、マイコン102によるマスク信号の出力有無及び第1の異常検出器E1〜第3の異常検出器E3の動作の組み合わせに基づいて図3に示す第1の判定信号が、AND回路(第1のダイオードD1〜第3のダイオードD3及び直流電源17によって構成)からバッファ25を通して出力される。なお、「n=3」である場合の図3において、マスク1、2、3が「HiZ」とは、マイコン102の端子21(マスク1に対応)、端子22(マスク2に対応)、端子23(マスク3に対応)をハイインピーダンス状態にしていることを示し、マスク1、2、3が「1」とは、マイコン102の端子21、22、23から電圧値がハイレベルであるマスク信号を出力していることを示している。
図3に示す第1の判定信号は、第1、第2、第3の異常検出器のAND出力がマスク信号でマスクされ、出力されることを示している。
例えば、図3に示すNo.2、3、5のように、マイコン102のマスク1、2、3が「Hiz」(マスク信号無し)である場合でも、第1の異常検出器E1〜第nの異常検出器Enのいずれかで異常が検出された(図3に示す1またはHizである)場合には、第1の判定信号は「0(偽)」となる。
一方、図3に示すNo.15、22、28のように、マイコン102のマスク1、2、3のいずれかが「1」(マスク信号が有り)である場合、マスクされない異常検出器の2つが正常ならば、第1の判定信号は「1(真)」となる。
なお、バッファ25は、AND回路(第1のダイオードD1〜第nのダイオードDn及び直流電源17から構成)の出力結果(論理積の演算結果)を整形し、第1の判定信号として出力させるものである。
このような本実施形態によれば、センサの1つが故障してもマスクできる。また、第1の異常検出器E1〜第nの異常検出器En毎に設けられ、第1の異常検出器E1〜第nの異常検出器En及び第1のダイオードD1〜第nのダイオードDnのカソード端子に接続され、マイコン102から入力される電圧値がハイレベルであるマスク信号を第1のダイオードD1〜第nのダイオードDnのカソード端子に供給する第1のマスク信号入力部M1〜第nのマスク信号入力部Mnを具備することによって、異常検出器の検出結果をマスクする論理回路を別途設けることによるコスト上昇を抑制できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
(1)上述したセンサS1〜Snについては、センサの種類を限定されるものではない。
(2)図3においては、特に「n=3」の動作を示したがこれに限定されず、nの値は1以上の任意の整数でよい。その際、異常検出器、ダイオード及びマスク信号入力部は、入力される信号の数nに応じて設ける必要がある。
S1〜Sn…センサ、101…判定回路、102…マイコン(マスク信号発生手段)、1〜n…第1のインターフェイス〜第nのインターフェイス、E1〜En…第1の異常検出器〜第nの異常検出器、D1〜D3…第1のダイオード〜第nのダイオード、17…直流電源、R1〜Rn…第1の抵抗器〜第nの抵抗器、21…プルアップ抵抗器、M1〜Mn…第1のマスク信号入力部〜第nのマスク信号入力部、25…バッファ、11a…第1の端子、11b…第2の端子、12a…第1の端子、12b…第2の端子、1na…第1の端子、1nb…第2の端子、21…端子、22…端子、23…端子

Claims (4)

  1. 外部から入力される複数の信号各々に対応して設けられ、各信号が異常か否か判定し、判定結果に基づいて端子から異常検出信号を出力する異常検出器と、
    前記異常検出器の前記端子にカソード端子が接続されるダイオードを前記異常検出器毎に備えるダイオードAND回路と、
    前記異常検出器毎に設けられ、前記異常検出器の前記端子及び前記ダイオードのカソード端子に接続され、外部から入力されると共に電圧値がハイレベルであるマスク信号をダイオードのカソード端子に供給するマスク信号入力部とを具備することを特徴とする判定回路。
  2. 前記ダイオードAND回路は、
    直流電源と、
    前記異常検出器毎に設けられ、一端が前記異常検出器の端子に接続され、他端が前記ダイオードのカソード端子及び前記マスク信号入力部に接続される第1のAND回路用抵抗器と、
    一端が直流電源に接続され、他端が前記ダイオードのアノード端子に接続される第2のAND回路用抵抗器とを有することを特徴とする請求項1に記載の判定回路。
  3. 前記ダイオードAND回路から判定信号が入力され、予め規定される第1、第2の閾値と前記判定信号の電圧値との比較結果に基づいて真偽を判定するバッファをさらに具備し、前記第1のAND回路用抵抗器及び第2のAND回路用抵抗器が、判定信号が真である場合には、前記判定信号の電圧値が前記第1の閾値を上回るハイレベルになり、一方判定信号が偽である場合には、前記判定信号の電圧値が前記第2の閾値を下回るローレベルになる抵抗値の組み合わせであることを特徴とする請求項2に記載の判定回路。
  4. 前記異常検出器は、複数のセンサの値が正常か異常かを判定し、正常であると判定された場合には、前記異常検出器の出力端子から電圧値がハイレベルである異常検出信号を出力する、あるいは前記異常検出器の出力端子をハイインピーダンス状態とし、一方異常であると判定された場合には、前記異常検出器の出力端子から電圧値がローレベルである異常検出信号を出力し、
    前記マスク信号は、異常な値を示す前記異常検出器に接続される前記マスク信号入力部に入力されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の判定回路。
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