JP6653760B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

フリップフロップ（以下、Ｆ／Ｆ又はＦＦと記載する。）を用いて、システム等に供給する電源をオン／オフする技術が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１には、「状態検出用Ｆ／Ｆは、電源ＯＮ時、又は電源ＯＦＦ時のスイッチング動作の最初のトリガによって、ＣＰＵに対してＨレベルのスイッチ検出信号を出力する。電源制御用Ｆ／Ｆは、電源ＯＮ時に、上記スイッチング動作の最初のトリガによって、電源制御信号をＨレベルし、電源ＯＦＦ時に、ＣＰＵのリセット制御によって（第２のリセット信号）、電源制御信号をＬレベルにする。ＣＰＵは、チャタリング監視信号の状態を監視して、その信号の状態が安定したことを検出すると、電源ＯＮ時には状態検出用Ｆ／Ｆをリセット制御し、電源ＯＦＦ時には電源制御用Ｆ／Ｆをリセット制御して、状態検出用Ｆ／Ｆと電源制御用Ｆ／Ｆの出力をＬレベルにする。」と記載されている。

特許文献２には、「電源起動回路は操作スイッチＳＷ１とＤＣ−ＤＣコンバータの間にリセット機能付きＤ−フリップフロップを配設して構成している。」と記載されている。

特許文献３には、「押しボタンスイッチの押圧によってラッチ回路は起動信号を送出し、この起動信号によって中央処理装置（ＣＰＵ）は起動され所定の処理を実行する。押しボタンスイッチを押圧した際及び解放した際にはチャタリングが発生するが、ＣＰＵは所定の処理が終了した際予め設定された時間経過した後ラッチ回路をリセットする。」と記載されている。

特開1997-222938号公報 特開平5-205352号公報 特開平6-21785号公報

特許文献１に開示されている様な技術では、リセット付きＤ-ＦＦのような保持回路が、電源装置の電源起動装置と電源供給維持装置の両機能を持つため、前記保持回路のリセットにより、前記電源装置の電源が連動して停止してしまう。このため、電源装置が電源を供給している間、前記保持回路を継続的に動作させる必要があり、電源装置による電源供給中は常に前記保持回路が電流を消費する。

特許文献２に開示される様な技術においても、前述同様、保持回路が電源装置の電源起動装置と電源供給維持装置の両機能を持つため、電源供給中は常に前記保持回路の電流を消費する。

特許文献３に開示される様な技術においては、保持回路のリセットタイミングがタイマー等で決められているため、外部からの要因で保持回路のリセットを行う事が出来ない。

本発明の目的は、電源装置の駆動を維持しつつ電源起動装置の消費電力を低減することができる電子制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一例の電子制御装置は、演算装置と、前記演算装置へ電力を供給する電源装置と、外部からの入力信号に基づいて前記電源装置を起動させる電源起動信号を前記電源装置へ出力し、前記電源装置を起動する電源起動装置と、前記電源装置の駆動を維持させる電源駆動維持信号を前記演算装置から前記電源装置へ伝達する第１の信号線と、前記電源起動装置をリセットさせるリセット信号を前記演算装置から前記電源起動装置へ伝達する第２の信号線と、を備える電子制御装置であって、前記電源装置は、第１の制御端子を有し、前記第１の制御端子に印加される前記電源起動信号及び前記電源駆動維持信号に応じて、前記電源装置に供給される電力をオン／オフする第１のスイッチを含み、前記電源起動装置は、外部からの前記入力信号を遅延する信号遅延回路と、遅延された前記入力信号に同期して、前記電源起動信号を保持して出力し、前記リセット信号に同期して、保持した前記電源起動信号をリセットする論理回路と、第２の制御端子を有し、外部からの前記入力信号及び前記電源起動信号の少なくとも一方が前記第２の制御端子に印加される場合、前記電源起動装置に供給される電力をオンし、外部からの前記入力信号及び前記電源起動信号の両方が前記第２の制御端子に印加されない場合、前記電源起動装置に供給される電力をオフする第２のスイッチと、を含む。

本発明によれば、電源装置の駆動を維持しつつ電源起動装置の消費電力を低減することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施形態における回路構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態におけるタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態における回路構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態におけるタイミングチャートである。

以下、図面を用いて、本発明の第１および第２の実施形態による電子制御装置の構成及び動作を説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。

（第1の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態によるコントロールユニット18（電子制御装置）の回路構成を示し、図２は図１を実施する際のタイミングチャートとなる。

コントロールユニット18の外部にあるモーメンタリースイッチ１がＯＮすると（タイミングｔ＝ｔ０、図２）、Ｄ-ＦＦ３（Ｄ型フリップフロップ）のクロック入力部ＣＬＫにはモーメンタリースイッチ１がＯＮしている間（ｔ０≦ｔ≦ｔ１）、モーメンタリースイッチ１上流の電位Ｖ１が印加される。この時、Ｄ-ＦＦ３のデータ入力部Ｄは電源に接続されているため、モーメンタリースイッチ１により発生した電位Ｖ１は、Ｄ-ＦＦ３のクロック入力部ＣＬＫでクロックと認識される事でデータがラッチされ、Ｄ-ＦＦ３の出力Ｑが一定の電位Ｖ２に保持される。

換言すれば、電源起動装置２は、モーメンタリースイッチ１により発生した電位Ｖ１（外部からの入力信号）に基づいて、電源装置５を起動させる電源起動信号を電源装置５へ出力する。詳細には、電源起動装置２は、外部からの入力信号に同期して、電源起動信号を保持して出力し、リセット信号に同期して、保持した電源起動信号をリセットするＤ-ＦＦ３（論理回路）を含む。

ここで、モーメンタリースイッチ１がＯＦＦされた後も（ｔ１≦ｔ）、Ｄ-ＦＦ３がリセットされるか、もしくはＤ-ＦＦ３の電源供給が停止されない限りは出力Ｑの電位は変化しない。Ｄ-ＦＦ３の出力Ｑは第１の電流方向制限ダイオード４を介して電源装置５の構成部分である第１のスイッチ回路６に接続されており、前記Ｄ-ＦＦ３の出力Ｑが一定の電位Ｖ２となった場合（ｔ＝ｔ０）、第１のスイッチ回路６のスイッチはＯＮし、電源ＩＣ７に電源が供給される。このようにして、電源起動装置２は、電源装置５を起動する。

第１のスイッチ回路６がＯＮされることにより電源供給を受けた電源ＩＣ７は演算装置８へ電源（電力）を供給する。換言すれば、電源装置５は、電源起動信号が入力されている期間に、演算装置８へ電力を供給する。

電源ＩＣ７より電源供給を受ける事により起動した演算装置８は、演算装置８と第１のスイッチ回路６を第２の電流方向制限ダイオード１０を介して接続する電源供給維持信号線９を、第１のスイッチ回路６をＯＮするための電位Ｖ３（一例として、Ｖ３＝Ｖ２でもよい）へと変化させる、すなわち電源供給維持信号を出力する（ｔ＝ｔ２）。これにより、演算装置８で電源装置５の電源供給を維持する（ｔ２≦ｔ≦ｔ４）。

換言すれば、電源供給維持信号線９（第１の信号線）は、電源装置５の駆動を維持させる電源供給維持信号（電源駆動維持信号）を演算装置８から電源装置５へ伝達する。電源装置５は、電源供給維持信号（電源駆動維持信号）が入力されている期間に、演算装置８へ電力を供給する。詳細には、電源装置５は、電源起動信号及び電源供給維持信号（電源駆動維持信号）が印加される第１の制御端子６ａを有し、第１の制御端子６ａの電位に応じて、電源装置５に供給される電力をオン／オフする第１のスイッチ回路６（第１のスイッチ）を含む。

演算装置８とＤ-ＦＦ３のリセットＲはリセット信号線１１で接続されており、電源装置５の動作を維持した演算装置８は、続けてリセット信号線１１を用いてＤ-ＦＦ３にリセット信号を出力する事で（ｔ２≦ｔ≦ｔ３）、電源起動装置２の保持信号（電源起動信号）をリセットする。

換言すれば、リセット信号線１１（第２の信号線）は、電源起動装置２をリセットさせるリセット信号を演算装置８から電源起動装置２へ伝達する。電源起動装置２は、リセット信号が入力されたときに、電源起動信号の出力を停止する。演算装置８は、電源装置５から供給される電力で起動した後、電源装置５へ電源供給維持信号（電源駆動維持信号）を出力し、かつ、電源起動装置２へリセット信号を出力する。

なお、前記第１の電流方向制限ダイオード４はＤ-ＦＦ３の出力Ｑに、前記第２の電流方向制限ダイオード１０は演算装置８へそれぞれ電流が逆流しない様にするための素子である。

本実施形態は、コントロールユニット１８の電源装置５と演算装置８が停止している状態で、外部（モーメンタリースイッチ１）からのトリガによって電源装置５と演算装置８を起動する必要がある装置において、電源起動装置２の駆動のみで外部トリガを監視しながら待機し、電源装置５と演算装置８が起動した時点で不要となる電源起動装置２の保持信号（電源起動信号）をリセットする事で、電源起動装置２の消費電流を低減する事が出来る。

以上説明したように、本実施形態によれば、電源装置５の駆動を維持しつつ電源起動装置２の消費電力を低減することができる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態の回路構成、図４は図３を実施する際のタイミングチャートとなる。回路構成としては、前記図１の回路構成に、信号遅延回路１２、蓄電回路１３、第２のスイッチ回路１４、第３の電流方向制限ダイオード１５、第４の電流方向制限ダイオード１６、遅延後のモーメンタリースイッチ信号伝達線１７を備えた構成となる。

信号遅延回路１２はモーメンタリースイッチ１のＯＮおよびＯＦＦの電位差によって生じるパルスの立上りタイミングを遅延させる、たとえば抵抗とコンデンサによって形成されるＲＣ回路のような回路である。換言すれば、信号遅延回路１２は、外部からの入力信号を遅延する。

蓄電回路１３は第２のスイッチ回路１４がＯＦＦされた際、一時的にＤ-ＦＦ３へ電源供給を行うための、例えばコンデンサ素子のような回路である。

第２のスイッチ回路１４はＤ-ＦＦ３への電源供給制御を行うスイッチ回路である。換言すれば、第２のスイッチ回路１４（第２のスイッチ）は、第２の制御端子１４ａを有し、第２の制御端子１４ａの電位に応じて電源起動装置２に供給される電力をオン／オフする。外部入力伝達用信号線１９（第３の信号線）は、外部からの入力信号を第２の制御端子１４ａへ伝達する。

第３の電流方向制限ダイオード１５は第２のスイッチ回路１４と信号遅延回路１２ならびに外部のモーメンタリースイッチ１との間に置かれ、第２のスイッチ回路１４に流れる電流が、信号遅延回路１２ならびに外部のモーメンタリースイッチ１への逆流防止を目的とした素子である。

第４の電流方向制限ダイオード１６は第２のスイッチ回路１４とＤ-ＦＦ３の出力Ｑ並びに第１の電流方向制限ダイオード４の間に置かれ、第２のスイッチ回路１４に流れる電流がＤ-ＦＦ３の出力Ｑ並びに第１の電流方向制限ダイオード４への逆流防止を目的とした素子である。

遅延後のモーメンタリースイッチ信号伝達線１７は信号遅延回路１２で遅延されたモーメンタリースイッチ１のパルス信号をＤ-ＦＦ３のクロック入力部ＣＬＫに伝達する信号線である。

コントロールユニット１８の外部にあるモーメンタリースイッチ１がＯＮされると（タイミングｔ＝ｔ０、図４）、信号遅延回路１２及び第２のスイッチ回路１４にはモーメンタリースイッチ１がＯＮしている間（ｔ０≦ｔ≦ｔ１）、モーメンタリースイッチ１上流の電位Ｖ１が印加される。この時、第２のスイッチ回路１４のスイッチがモーメンタリースイッチ１からの電位によりＯＮする事で、蓄電回路１３およびＤ-ＦＦ３のＶｃｃならびにデータ入力部Ｄに電源が供給される。

また、Ｄ-ＦＦ３のクロック入力部ＣＬＫには信号遅延回路１２により、第２のスイッチ回路１４のスイッチＯＮのタイミングよりも遅延されたタイミング（ｔ＝ｔ１０）でモーメンタリースイッチ１上流の電位Ｖ１が印加される。前述したように、既にＤ-ＦＦ３のＶｃｃならびにデータ入力部Ｄに電源が供給されている事から、前述第１の実施形態同様に、モーメンタリースイッチ１により発生した電位はＤ-ＦＦ３のクロック入力部ＣＬＫでクロックと認識される事でデータがラッチされ、Ｄ-ＦＦ３の出力Ｑが一定の電位Ｖ２となる。

換言すれば、Ｄ-ＦＦ３（論理回路）は、遅延された入力信号に同期して、電源起動信号を保持して出力し、リセット信号に同期して、保持した電源起動信号をリセットする。

Ｄ-ＦＦ３の出力Ｑの電位Ｖ２は第１のスイッチ回路６と第２のスイッチ回路１４それぞれＯＮする事で、電源ＩＣ７と演算装置８には前述第１の実施形態同様に電源の供給が行われる。また、Ｄ-ＦＦ３の出力Ｑが第２のスイッチ回路１４をＯＮしているため、モーメンタリースイッチ１が開放された後でもＤ-ＦＦ３の電源が供給され続ける。

換言すれば、電源起動装置出力フィードバック用信号線２０（第４の信号線）は、Ｄ-ＦＦ３（論理回路）から出力される電源起動信号を第２の制御端子１４ａへ伝達する。

前述第１の実施形態同様に、電源ＩＣ７より電源供給を受ける事により起動した演算装置８は、電源供給維持信号を出力する事で電源装置５の電源供給を維持する。演算装置８が起動後、Ｄ-ＦＦ３にリセット信号を出力する事で（ｔ２≦ｔ≦ｔ３）、Ｄ-ＦＦ３の出力Ｑがリセットされ、第２のスイッチ回路１４をＯＦＦする事で、電源起動装置２の出力保持（電源起動信号）をリセットし、併せて電源起動装置２の内部回路への電源供給も停止する。

換言すれば、第２のスイッチ回路１４（第２のスイッチ）は、外部からの入力信号及び電源起動信号の少なくとも一方が第２の制御端子１４ａに印加される場合、電源起動装置２に供給される電力をオンする。また、第２のスイッチ回路１４は、外部からの入力信号及び電源起動信号の両方が第２の制御端子１４ａに印加されない場合、電源起動装置２に供給される電力をオフする。

本実施形態は、前述第１の実施形態の効果に加えて、電源装置５と演算装置８が起動した時点で不要となる電源起動装置２の電源供給も停止させることで、外部トリガを監視、待機中における消費電流も低減する事が出来る。

以上説明したように、本実施形態によれば、電源装置５の駆動を維持しつつ電源起動装置２の消費電力を低減することができる。

（第１の適用例）
例えば、燃料補給要求スイッチ（モーメンタリースイッチ）が押された場合、次のような制御を行う電子制御装置に本発明を適用してもよい。

電子制御装置は、燃料タンクとキャニスター（燃料蒸発ガス排出防止装置）との間に配置された制御弁を開弁し、蒸発ガスをキャニスターに逃がし、燃料タンク圧がほぼ0kPaになったら（所定の閾値以下になったら）、燃料キャップを開けるようにアクチュエータ等を制御する。これにより、蒸発した燃料が大気中に放出することを抑制することができる。

この適用例においても、電子制御装置は、電源装置の駆動を維持しつつ電源起動装置の消費電力を低減することができる。また、給油時のようにエンジンが停止（イグニッションスイッチがオフ）し、電子制御装置の電源がオフの場合であっても、電子制御装置を起動することができる。

（第２の適用例）
例えば、給油蓋が開いたことを検出する検出スイッチの信号が入力された場合、次のような制御を行う電子制御装置に本発明を適用してもよい。

電子制御装置は、燃料タンクとキャニスターとの間に配置された制御弁を開弁し、蒸発ガスをキャニスターに吸着させる。なお、給油ノズルガイドに蒸発逆流防止弁を設けるようにしてもよい。これにより、蒸発した燃料が大気中に放出することを抑制することができる。

この適用例においても、電子制御装置は、電源装置の駆動を維持しつつ電源起動装置の消費電力を低減することができる。特に、電子制御装置がディジタルコンピュータである場合、その消費電流は大きくなるが、本適用例によれば、上記の制御を行うため電子制御装置（ディジタルコンピュータ）を待機させる必要がない。そのため、消費電流を低減することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

上記実施形態では、Ｄ-ＦＦを用いたが、その他の論理回路を用いてもよい。

また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサ（演算装置）がそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。

なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。

（１）演算装置と、前記演算装置に電源を供給する電源装置と、前記電源装置を起動する電源起動装置と、前記演算装置からの電源駆動維持信号を前記電源装置に伝達する電源駆動維持用信号線と、前記演算装置からのリセット信号を前記電源起動装置に伝達するリセット用信号線と、を備える、電子制御装置。

（２）演算装置と、前記演算装置に電源を供給する電源装置と、前記電源装置を起動する電源起動装置と、を備え、前記電源起動装置は、外部からの入力に基づいて前記電源装置に起動信号を出力し、前記電源装置は、起動信号が入力されると、前記演算装置に電源を供給し、前記演算装置は、前記電源装置から電源を供給されると、前記電源装置に電源駆動維持信号を出力し、前記演算装置は、立ち上がり後に前記電源起動装置にリセット信号を出力する、電子制御装置。

（３）（２）に記載の電子制御装置において、前記電源起動装置にリセット付きＤ−ＦＦまたは、ＦＦを用いた電子制御装置。

（４）（２）に記載の電子制御装置において、外部からの入力信号を遅延する信号遅延回路と、前記電源起動装置へ電源供給、停止を切り替える事が可能なスイッチ回路と、外部からの入力を前記スイッチ回路に伝達する外部入力伝達用信号線と、電源起動装置の出力を前記スイッチ回路に伝達する電源起動装置出力フィードバック用信号線をと、を備え、前記スイッチ回路は外部からの入力に基づいて前記電源起動装置に電源を供給し、また、前記遅延回路は外部からの入力信号を遅延させ前記電源起動装置に入力し、遅延回路を介した外部からの入力をに基づいて前記電源装置に起動信号と前記電源起動装置出力フィードバック用信号線を用いて前記スイッチ回路にスイッチＯＮ信号を出力し、前記スイッチ回路は外部入力が無くなった場合においても、前記スイッチＯＮ信号により、前記電源起動回路への電源供給を継続し、前記リセット信号により前記スイッチ回路をＯＦＦする事で、前記電源起動回路への電源供給を停止する事を特徴とした電子制御装置。

上記実施形態（１）〜（４）によれば、電源装置および演算装置の起動後に、不要となった電源起動装置の動作を止める事が出来るため、不要な消費電流を低減する事が出来る。換言すれば、電源起動装置と電源供給維持装置の機能を分離する事で、前記電源起動装置を単独でリセットする事を可能とし、システムへの電源供給を維持しながら前記電源起動装置をリセットする事で、前記電源起動装置によって発生する電流消費を低減することができる。

１…モーメンタリースイッチ
２…電源起動装置
３…Ｄ-ＦＦ
４…第１の電流方向制限ダイオード
５…電源装置
６…第１のスイッチ回路
７…電源ＩＣ
８…演算装置
９…電源供給維持信号線
１０…第２の電流方向制限ダイオード
１１…リセット信号線
１２…信号遅延回路
１３…蓄電回路
１４…第２のスイッチ回路
１５…第３の電流方向制限ダイオード
１６…第４の電流方向制限ダイオード
１７…遅延後のモーメンタリースイッチ信号伝達線
１８…コントロールユニット
１９…外部入力伝達用信号線
２０…電源起動装置出力フィードバック用信号線

Claims (5)

1. 演算装置と、
   前記演算装置へ電力を供給する電源装置と、
   外部からの入力信号に基づいて前記電源装置を起動させる電源起動信号を前記電源装置へ出力し、前記電源装置を起動する電源起動装置と、
   前記電源装置の駆動を維持させる電源駆動維持信号を前記演算装置から前記電源装置へ伝達する第１の信号線と、
   前記電源起動装置をリセットさせるリセット信号を前記演算装置から前記電源起動装置へ伝達する第２の信号線と、を備える電子制御装置であって、
   前記電源装置は、
   第１の制御端子を有し、前記第１の制御端子に印加される前記電源起動信号及び前記電源駆動維持信号に応じて、前記電源装置に供給される電力をオン／オフする第１のスイッチを含み、
   前記電源起動装置は、
   外部からの前記入力信号を遅延する信号遅延回路と、
   遅延された前記入力信号に同期して、前記電源起動信号を保持して出力し、前記リセット信号に同期して、保持した前記電源起動信号をリセットする論理回路と、
   第２の制御端子を有し、外部からの前記入力信号及び前記電源起動信号の少なくとも一方が前記第２の制御端子に印加される場合、前記電源起動装置に供給される電力をオンし、外部からの前記入力信号及び前記電源起動信号の両方が前記第２の制御端子に印加されない場合、前記電源起動装置に供給される電力をオフする第２のスイッチと、を含む
   ことを特徴とする電子制御装置。
2. 請求項１に記載の電子制御装置であって、
   前記電源装置は、
   前記電源起動信号が入力されている期間に、前記演算装置へ電力を供給し、
   前記演算装置は、
   前記電源装置から供給される電力で起動した後、前記電源装置へ前記電源駆動維持信号を出力し、かつ、前記電源起動装置へリセット信号を出力する
   ことを特徴とする電子制御装置。
3. 請求項２に記載の電子制御装置であって、
   前記電源装置は、
   前記電源駆動維持信号が入力されている期間に、前記演算装置へ電力を供給する
   ことを特徴とする電子制御装置。
4. 請求項３に記載の電子制御装置であって、
   前記電源起動装置は、
   前記リセット信号が入力されたときに、前記電源起動信号の出力を停止する
   ことを特徴とする電子制御装置。
5. 請求項２に記載の電子制御装置であって、
   前記電源起動装置は、
   外部からの前記入力信号を前記第２の制御端子へ伝達する第３の信号線と、
   前記論理回路から出力される前記電源起動信号を前記第２の制御端子へ伝達する第４の信号線と、を含む
   ことを特徴とする電子制御装置。

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