JP6264201B2

JP6264201B2 - 電子制御装置

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Publication number: JP6264201B2
Application number: JP2014122221A
Authority: JP
Inventors: 清和亀井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-06-13
Also published as: JP2016002784A

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

車両のエンジンを制御する電子制御装置では、バッテリ上がりを防止するため、イグニッションスイッチがオフの際に流れる電流（暗電流）を低減させることが重要である。例えば、特許文献１には、始動用モータの作動によるバッテリの出力電圧の降下を考慮する必要がない場合に、バッテリから電圧安定化回路への給電ラインを遮断することにより、暗電流を低減させる電子制御装置が開示されている。

特開２０１２−３０６３１号公報

ところで、電子制御装置では、スタンバイＲＡＭ（Random Access Memory）に格納されているデータの信憑性判断や、バッテリの故障診断等のために、イグニッションスイッチがオンの状態において、バッテリ電圧のレベル検出が行われることがある。バッテリ電圧のレベル検出は、一般的に、イグニッションスイッチの状態にかかわらず常時供給されるバッテリ電圧を分圧回路で分圧することにより行われる。

このような構成によりバッテリ電圧の検出を行う場合、イグニッションスイッチがオフの状態においても分圧回路に電流（即ち、暗電流）が流れることとなる。特許文献１に開示されている電子制御装置では、このような分圧回路に流れる暗電流の低減については考慮されていない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、イグニッションスイッチがオンの状態でバッテリ電圧を検出する電子制御装置において、消費電流を低減させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る電子制御装置は、バッテリ電圧が常時供給される第１の端子（３０）と、バッテリ電圧がメインリレー（５２）を介して供給される第２の端子（３１）と、イグニッションスイッチ（５１）がオンになったことを示す信号に応じて、メインリレーをオンにするメインリレー駆動回路（２１）と、第１の端子を介して供給されるバッテリ電圧を分圧し、分圧電圧を出力する分圧回路（２４）と、分圧電圧に基づいて、バッテリ電圧のレベルを検出するマイクロコントローラ（２０，２０Ｂ）と、第１の端子と分圧回路との間に設けられ、イグニッションスイッチがオンとなった後にオンとなるスイッチ回路（２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ）と、を備える。

本発明に係る電子制御装置では、スイッチ回路は、イグニッションスイッチがオンとなった後にオンとなる。即ち、スイッチ回路は、イグニッションスイッチがオンになる前はオフである。スイッチ回路がオフの場合、分圧回路にはバッテリ電圧が供給されず、分圧回路には電流が流れない。これにより、電子制御装置における消費電流を低減させることが可能となる。

本発明によれば、イグニッションスイッチがオンの状態でバッテリ電圧を検出する電子制御装置において、消費電流を低減させることができる。

本発明の一実施形態に係る電子制御装置の構成例を示す図である。本実施形態の電子制御装置の具体的な構成の一例を示す図である。図２に示す電子制御装置における制御タイミングの一例を示すタイミングチャートである。本実施形態の電子制御装置の具体的な構成の他の一例を示す図である。図４に示す電子制御装置における制御タイミングの一例を示すタイミングチャートである。本実施形態の電子制御装置の具体的な構成の他の一例を示す図である。図６に示す電子制御装置における制御タイミングの一例を示すタイミングチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る電子制御装置１０は、マイクロコントローラ（以下、「マイコン」という。）２０、メインリレー駆動回路２１、電源電圧生成回路２２、パワーオンリセット回路２３、分圧回路２４、キャパシタ２５、スイッチ回路２６、及び端子３０，３１，３２，３３，３４を含む。電子制御装置１０は、例えば、車両に搭載され、エンジンを制御するために用いられる。なお、電子制御装置１０の用途はこれに限られず、エンジン以外の制御に用いられてもよい。

マイコン２０は、電子制御装置１０を統括制御するものであり、端子４０，４１，４２，４３を含む。マイコンは、端子４０を介して供給される電圧ＶＣＣを電源電圧として動作する。マイコン２０の端子４１には、リセット信号ＲＳが入力される。マイコン２０は、例えば、リセット信号ＲＳがローレベル（「ハイインピーダンス」を含む。以下同じ。）の間、リセット状態を維持する。マイコン２０は、メインリレー５２をオンにするための制御信号を、端子４２からメインリレー駆動回路２１に出力することができる。また、マイコン２０は、端子３０を介して供給されるバッテリ５０の電圧ＶＢＡＴＴを分圧した電圧ＶＤＩＶ（分圧電圧）に基づいて、バッテリ電圧のレベルを検出することができる。マイコン２０は、このように検出されたバッテリ電圧のレベルに基づいて、例えば、マイコン２０内のスタンバイＲＡＭ（不図示）に格納されているデータの信憑性判断や、バッテリ５０の故障診断を行うことができる。

メインリレー駆動回路２１には、端子３３からイグニッション信号が入力される。また、メインリレー駆動回路２１には、端子４２から制御信号が入力される。メインリレー駆動回路２１は、端子３３からのイグニッション信号または端子４２からの制御信号に基づいて、端子３２に接続されたコイル５２ａの電流を制御することにより、メインリレー５２のオン・オフを制御する。具体的には、イグニッションスイッチ５１がオンとなり、端子３３からのイグニッション信号がハイレベルになると、メインリレー駆動回路２１は、コイル５２ａに電流を流すことにより、メインリレー５２をオンさせる。また、イグニッションスイッチ５１がオフになった後においても、端子４２からの制御信号が例えばハイレベルの場合、メインリレー駆動回路２１は、メインリレー５２をオンの状態に維持することができる。メインリレー５２がオンの場合、電子制御装置１０には、バッテリ５０の電圧が端子３１を介して電圧ＶＢとして供給される。

電源電圧生成回路２２は、電圧ＶＢ（例えば１２Ｖ程度）から、マイコン２０の駆動に用いられる電圧ＶＣＣ（例えば５Ｖ程度）を生成する。

パワーオンリセット回路２３は、電圧ＶＣＣがマイコン２０を安定駆動させるために必要な所定レベル（例えば４．５Ｖ程度）となるまでの間、マイコン２０をリセット状態に維持するためのリセット信号ＲＳを出力する。本実施形態では、リセット信号ＲＳがローレベルの場合にマイコン２０がリセットされ、リセット信号ＲＳがハイレベルの場合にマイコン２０のリセットが解除される。

分圧回路２４は、直列に接続された抵抗６０，６１を含む。分圧回路２４は、一端がスイッチ回路２６と接続され、他端が接地されている。スイッチ回路２６がオンの場合、分圧回路２４には電圧ＶＢＡＴＴが供給される。この場合、分圧回路２４には電流ＩＤＩＶが流れ、抵抗６０，６１の抵抗値の比に応じて分圧された電圧ＶＤＩＶ（分圧電圧）がマイコン２０の端子４３に供給される。なお、キャパシタ２５は、電圧ＶＤＩＶを安定させるために設けられている。

スイッチ回路２６は、端子３０と分圧回路２４との間に設けられている。スイッチ回路２６は、イグニッションスイッチ５１がオンとなった後にオンとなる。即ち、スイッチ回路２６は、イグニッションスイッチ５１がオンになる前はオフである。スイッチ回路２６がオフの場合、分圧回路２４には電圧ＶＢＡＴＴが供給されず、電流ＩＤＩＶは流れない。これにより、イグニッションスイッチ５１がオンの状態でバッテリ５０の電圧を検出する電子制御装置１０において、消費電流を低減させることが可能となる。

以下、電子制御装置１０の具体的構成例について説明する。図２に示されるように、電子制御装置１０Ａは、スイッチ回路２６としてスイッチ回路２６Ａを備えている。スイッチ回路２６Ａは、ＮＰＮトランジスタ７０、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ７１、及び抵抗７２，７３，７４を含む。

ＮＰＮトランジスタ７０は、ベースが抵抗７２を介して端子３１と接続され、コレクタがＰチャネルＭＯＳＦＥＴ７１のゲートに接続され、エミッタが接地されている。また、ＮＰＮトランジスタ７０のベース・エミッタ間には、抵抗７３が設けられている。ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ７１は、ゲートがＮＰＮトランジスタ７０のコレクタに接続され、ソースが端子３０に接続され、ドレインが分圧回路２４に接続されている。

このようなスイッチ回路２６Ａでは、電圧ＶＢがローレベルの場合、ＮＰＮトランジスタ７０がオフとなり、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ７１がオフとなる。従って、電圧ＶＢＡＴＴは分圧回路２４に供給されず、電流ＩＤＩＶは流れない。

他方、電圧ＶＢがハイレベルの場合、ＮＰＮトランジスタ７０がオンとなり、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ７１がオンとなる。従って、電圧ＶＢＡＴＴが分圧回路２４に供給され、電流ＩＤＩＶが流れる。これにより、バッテリ電圧に応じた電圧ＶＤＩＶがマイコン２０に供給される。

図２及び図３を参照して、電子制御装置１０Ａにおける制御タイミングの一例を説明する。図３には、上から順に、電圧ＶＢＡＴＴ、イグニッションスイッチ５１、メインリレー５２、電圧ＶＢ、電圧ＶＤＩＶ、電流ＩＤＩＶの遷移の一例が示されている。

端子３０にはバッテリ５０の電圧が常時供給されているため、電圧ＶＢＡＴＴは常にハイレベルである。イグニッションスイッチ５１がオンになる前の時刻Ｔ３０においては、メインリレー５２がオフであるため、電圧ＶＢはローレベルである。そして、電圧ＶＢがローレベルであるため、スイッチ回路２６Ａはオフであり、電圧ＶＢＡＴＴの分圧回路２４への供給は遮断される。即ち、電流ＩＤＩＶは流れない。

時刻Ｔ３１に、イグニッションスイッチ５１がオンになると、メインリレー駆動回路２１の制御により、メインリレー５２もオンになる。これにより、バッテリ５０の電圧が端子３１から供給され、電圧ＶＢがハイレベルとなる。電圧ＶＢがハイレベルになると、スイッチ回路２６Ａがオンとなり、電圧ＶＢＡＴＴが分圧回路２４に供給される。従って、電流ＩＤＩＶが流れ、電圧ＶＤＩＶは電圧ＶＢＡＴＴに応じたレベルとなる。

時刻Ｔ３２にイグニッションスイッチ５１がオフになった後、時刻Ｔ３３に、メインリレー駆動回路２１は、マイコン２０の端子４２からの制御信号に基づいて、メインリレー５２をオフにする。なお、マイコン２０は、例えば、端子３３から入力されるイグニッション信号に基づいて、イグニッションスイッチ５１がオフになったことを検出することができる。メインリレー５２がオフになると、電圧ＶＢがローレベルとなり、スイッチ回路２６Ａがオフになる。これにより、電圧ＶＢＡＴＴの分圧回路２４への供給は遮断され、電流ＩＤＩＶは流れなくなる。

上述のとおり、電子制御装置１０Ａでは、イグニッションスイッチ５１がオンとなった後に、電圧ＶＢＡＴＴが分圧回路２４に供給される。これにより、イグニッションスイッチ５１がオンになる前の暗電流を低減させることができる。

図４を参照して、電子制御装置１０の他の構成の一例である電子制御装置１０Ｂについて説明する。図４に示されるように、電子制御装置１０Ｂは、電子制御装置１０Ａのマイコン２０及びスイッチ回路２６Ａの代わりに、マイコン２０Ｂ及びスイッチ回路２６Ｂを備えている。

マイコン２０Ｂは、マイコン２０の構成に加えて、端子８０を備えている。マイコン２０Ｂは、スイッチ回路２６Ｂのオン・オフを制御する制御信号ＣＴＲＬを端子８０から出力することができる。スイッチ回路２６Ｂは、電圧ＶＢではなく、マイコン２０Ｂからの制御信号ＣＴＲＬによってオン・オフが制御される点を除き、スイッチ回路２６Ａと同等である。スイッチ回路２６Ｂは、制御信号ＣＴＲＬがハイレベルの場合にオンとなり、ローレベルの場合にオフとなる。

図４及び図５を参照して、電子制御装置１０Ｂにおける制御タイミングの一例を説明する。図５のタイミングチャートには、図３のタイミングチャートに示した情報に加えて、電圧ＶＣＣ、リセット信号ＲＳ、及び制御信号ＣＴＲＬが示されている。

端子３０にはバッテリ５０の電圧が常時供給されているため、電圧ＶＢＡＴＴは常にハイレベルである。イグニッションスイッチ５１がオンになる前の時刻Ｔ５０においては、メインリレー５２がオフであるため、電圧ＶＢはローレベルである。また、電圧ＶＢがローレベルであるため、電圧ＶＣＣもローレベルである。従って、リセット信号ＲＳはローレベルである。このとき、マイコン２０Ｂは動作していないため、制御信号ＣＴＲＬはローレベルである。そして、制御信号ＣＴＲＬがローレベルであるため、スイッチ回路２６Ｂはオフであり、電圧ＶＢＡＴＴの分圧回路２４への供給は遮断される。即ち、電流ＩＤＩＶは流れない。

時刻Ｔ５１に、イグニッションスイッチ５１がオンになると、メインリレー駆動回路２１の制御により、メインリレー５２もオンになる。これにより、バッテリ５０の電圧が端子３１から供給され、電圧ＶＢがハイレベルとなる。電圧ＶＢがハイレベルになると、電源電圧生成回路２２の動作により、電圧ＶＣＣが上昇し始める。

時刻Ｔ５２に、電圧ＶＣＣが所定レベル（例えば４．５Ｖ程度）に到達すると、リセット信号ＲＳがハイレベルとなる。リセット信号ＲＳがハイレベルになると、マイコン２０Ｂのリセット状態が解除される。そして、マイコン２０Ｂが、制御信号ＣＴＲＬをハイレベルにすると、スイッチ回路２６Ｂがオンとなり、電圧ＶＢＡＴＴが分圧回路２４に供給される。従って、電流ＩＤＩＶが流れ、電圧ＶＤＩＶは電圧ＶＢＡＴＴに応じたレベルとなる。

マイコン２０Ｂは、バッテリ５０の電圧のレベルを検出する必要がない時には、スイッチ回路２６Ｂをオフにすることができる。例えば、時刻Ｔ５３において、マイコン２０Ｂは、制御信号ＣＴＲＬをローレベルにする。これにより、スイッチ回路２６Ｂがオフとなり、電圧ＶＢＡＴＴの分圧回路２４への供給は遮断される。また、例えば、時刻Ｔ５４において、マイコン２０Ｂは、制御信号ＣＴＲＬをハイレベルにする。これにより、スイッチ回路２６Ｂがオンとなり、電圧ＶＢＡＴＴが分圧回路２４に供給される。

時刻Ｔ５５にイグニッションスイッチ５１がオフになった後、時刻Ｔ５６に、メインリレー５２がオフになり、電圧ＶＢ及び電圧ＶＣＣがローレベルとなる。そして、制御信号ＣＴＲＬがローレベルとなり、スイッチ回路２６Ｂがオフになる。これにより、電圧ＶＢＡＴＴの分圧回路２４への供給は遮断され、電流ＩＤＩＶは流れなくなる。

上述のとおり、電子制御装置１０Ｂでは、イグニッションスイッチ５１がオンとなった後に、電圧ＶＢＡＴＴが分圧回路２４に供給される。これにより、電子制御装置１０Ａと同様の効果を奏する。また、電子制御装置１０Ｂでは、イグニッションスイッチ５１がオンとなった後、バッテリ５０の電圧のレベルの検出が不要な場合に、電圧ＶＢＡＴＴの分圧回路２４への供給を遮断することができる。これにより、電子制御装置１０Ｂにおける消費電流をさらに低減させることが可能となる。

図６を参照して、電子制御装置１０の他の構成の一例である電子制御装置１０Ｃについて説明する。図６に示されるように、電子制御装置１０Ｃは、電子制御装置１０Ａのスイッチ回路２６Ａの代わりに、スイッチ回路２６Ｃを備えている。スイッチ回路２６Ｃは、電圧ＶＢではなく、パワーオンリセット回路２３からのリセット信号ＲＳによってオン・オフが制御される点を除き、スイッチ回路２６Ａと同等である。スイッチ回路２６Ｃは、リセット信号ＲＳがハイレベルの場合にオンとなり、ローレベルの場合にオフとなる。

図６及び図７を参照して、電子制御装置１０Ｃにおける制御タイミングの一例を説明する。

端子３０にはバッテリ５０の電圧が常時供給されているため、電圧ＶＢＡＴＴは常にハイレベルである。イグニッションスイッチ５１がオンになる前の時刻Ｔ７０においては、メインリレー５２がオフであるため、電圧ＶＢはローレベルである。また、電圧ＶＢがローレベルであるため、電圧ＶＣＣもローレベルである。従って、リセット信号ＲＳはローレベルである。そして、リセット信号ＲＳがローレベルであるため、スイッチ回路２６Ｃはオフであり、電圧ＶＢＡＴＴの分圧回路２４への供給は遮断される。即ち、電流ＩＤＩＶは流れない。

時刻Ｔ７１に、イグニッションスイッチ５１がオンになると、メインリレー駆動回路２１の制御により、メインリレー５２もオンになる。これにより、バッテリ５０の電圧が端子３１から供給され、電圧ＶＢがハイレベルとなる。電圧ＶＢがハイレベルになると、電源電圧生成回路２２の動作により、電圧ＶＣＣが上昇し始める。

時刻Ｔ７２に、電圧ＶＣＣが所定レベル（例えば４．５Ｖ程度）に到達すると、リセット信号ＲＳがハイレベルとなる。リセット信号ＲＳがハイレベルになると、スイッチ回路２６Ｃがオンとなり、電圧ＶＢＡＴＴが分圧回路２４に供給される。従って、電流ＩＤＩＶが流れ、電圧ＶＤＩＶは電圧ＶＢＡＴＴに応じたレベルとなる。

時刻Ｔ７３にイグニッションスイッチ５１がオフになった後、時刻Ｔ７４に、メインリレー５２がオフとなる。メインリレー５２がオフになると、電圧ＶＢ及び電圧ＶＣＣがローレベルとなる。そして、リセット信号ＲＳがローレベルとなり、スイッチ回路２６Ｃがオフとなる。これにより、電圧ＶＢＡＴＴの分圧回路２４への供給は遮断され、電流ＩＤＩＶは流れなくなる。

上述のとおり、電子制御装置１０Ｃでは、イグニッションスイッチ５１がオンとなった後に、電圧ＶＢＡＴＴが分圧回路２４に供給される。これにより、電子制御装置１０Ａと同様の効果を奏する。また、電子制御装置１０Ｃでは、制御信号ＣＴＲＬを出力する端子をマイコン２０に追加することなく、スイッチ回路２６Ｃのオン・オフを制御することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかしながら、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ電子制御装置
２０，２０Ｂマイクロコントローラ
２１メインリレー駆動回路
２４分圧回路
２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃスイッチ回路
３０，３１端子
５１イグニッションスイッチ
５２メインリレー

Claims

バッテリ電圧が常時供給される第１の端子（３０）と、
前記バッテリ電圧がメインリレー（５２）を介して供給される第２の端子（３１）と、
イグニッションスイッチ（５１）がオンになったことを示す信号に応じて、前記メインリレーをオンにするメインリレー駆動回路（２１）と、
前記第１の端子を介して供給される前記バッテリ電圧を分圧し、分圧電圧を出力する分圧回路（２４）と、
前記分圧電圧に基づいて、前記バッテリ電圧のレベルを検出するマイクロコントローラ（２０，２０Ｂ）と、
前記第１の端子と前記分圧回路との間に設けられ、前記イグニッションスイッチがオンとなった後にオンとなるスイッチ回路（２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ）と、
前記第２の端子を介して前記バッテリ電圧が供給された後、前記マイクロコントローラのリセットまたはリセット解除を指示するリセット信号を出力するパワーオンリセット回路（２３）と、を備え、
前記スイッチ回路（２６Ｃ）は、前記マイクロコントローラのリセット解除を指示する前記リセット信号に応じてオンとなる、電子制御装置。
前記スイッチ回路（２６Ａ）は、前記イグニッションスイッチがオンとなった後、前記第２の端子を介して供給される前記バッテリ電圧に応じてオンとなることを特徴とする、請求項１に記載の電子制御装置。
前記スイッチ回路（２６Ｂ）は、前記イグニッションスイッチがオンとなった後、前記マイクロコントローラ（２０Ｂ）から出力される制御信号に応じてオンとなることを特徴とする、請求項１に記載の電子制御装置。