JP6775401B2 - 診断回路 - Google Patents

Description

同一レベルで且つ複数の信号が入力される経路上で、電流の回り込み防止を行うための整流用ダイオードを有し、且つ整流ダイオードがカソードコモンとなる入力回路を有する電子制御装置

車輌等のイグニッション電源やＡＣＣ電源等に代表される同一電圧レベルの信号が入力される電子制御装置では、複数の入力信号が互いに干渉することを防止するために、整流ダイオードを入力経路上に設置し、カソードコモンの回路構成とすることで、一方の入力信号から他方の入力経路へ電流が回り込むことを防止することが一般的である。

例えば、図１に示すような回路構成の場合、１−１および１−２の同一レベルの入力信号源から電圧が入力されている状態で、１−７および１−８のカソードコモンの構成で電流の回り込むことを防止している。しかしながら、１−７もしくは１−８のダイオードがショートモードで故障した場合、ダイオードに逆電流が流れるため、１−９もしくは１−１０で入力電圧を監視していたとしても、ダイオードの故障前後で１−９もしくは１−１０に入力される電圧が変わらないため、ダイオードの故障を検知できない懸念があった。

リレー等の遮断機能を有する誘導負荷と並列にダイオードの故障状態を診断する手段として、当該遮断素子を制御し、当該ダイオードのカソードおよびアノード電圧を監視することでダイオードの故障状態を診断する手段がある。（例えば特許文献１）しかしながら、当該技術では、複数の整流ダイオードを有するカソードコモンの回路構成の場合、いずれかの整流ダイオードがオープンモードで故障しているかを検知することができず、また、ダイオードがショートモードで故障しているのかオープンモードで故障しているかをリアルタイムに切り分けることができない。

特開２０１６−３７１８６号公報

上記の課題を解決するために本発明では、当該ダイオードの上流に抵抗とリレーやトランジスタおよびＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を有した遮断素子を設け、当該ダイオードに入力される電圧シーケンスとダイオードに流れ込む電流を監視することで、当該ダイオードがショートモードで故障しているか、もしくはオープンモードで故障しているかをリアルタイムに診断することを特徴とする。

従来課題を解決する手段として、同一レベルで且つ複数の信号が入力される経路上で、電流の回り込み防止を行うための整流用ダイオードを有し、且つ整流ダイオードがカソードコモンとなる入力回路の当該ダイオードの故障状態を診断する。

本発明は、上記の構成により、カソードコモンの構成としている回り込み防止の整流ダイオードがショートモードおよびオープンモードで故障している場合であっても、当該ダイオードへの電圧シーケンスと流れ込む電流値を監視することで、整流ダイオードの故障状態がリアルタイムに診断することが可能であるため、車輌ドライバー等の外部オペレータにリアルタイムに故障情報を通知することが可能となる。

従来技術による代表的な回路構成を示す。 図１に示された、従来技術による入力信号の動作フローを示す。 図１に示された、従来技術によるダイオードがショートモードで故障した際に回り込み電流が発生している概略図を示す。 図１に示された、従来技術によるダイオードがショートモードで故障した際の回路の動作フローを示す。 図１に示された、従来技術によるダイオードがオープンモードで故障した際の回路の動作フローを示す。 図１に示された、従来技術によるダイオードの故障が発生していない場合の入力信号のタイミングチャートを示す。 図１に示された、従来技術によるダイオードがショートモードで故障した際のタイミングチャートを示す。 図１に示された、従来技術によるダイオードがオープンモードで故障した際のタイミングチャートを示す。 本発明に関わる実施例１および２が適用される、入力回路の回路構成を示す。 本発明に関わる実施例１が適用される、ダイオードがショートモードで故障した際の動作フローを示す。 本発明に関わる実施例１が適用される、ダイオードがショートモードで故障した際のタイミングチャートを示す。 本発明に関わる実施例２が適用される、ダイオードがオープンモードで故障した際の動作フローを示す。 本発明に関わる実施例２が適用される、ダイオードがオープンモードで故障した際のタイミングチャートを示す。

図１は、本発明に関わる従来技術を用いた入力回路の一例を示す。

この入力回路は同一電圧レベルの入力信号源１−１および１−２と、入力信号源からの信号を電子制御装置へ遮断通電するスイッチ１−３および１−４と、当該電子制御装置への入力信号が入力されるコネクタ１−５および１−６と、当該入力信号源１−１からの入力信号を監視するための電圧モニタ経路１−１０と、当該入力信号源１−２からの入力信号を監視するための電圧モニタ経路１−９と、当該入力信号源１−１からの入力信号を整流するためのダイオード１−８と、当該入力信号源１−２からの入力信号を整流するためのダイオード１−７と、当該電子制御装置内で使用する整流された入力信号部１−１１から構成される。

図２は図１に示された本発明に関わる従来技術の回路動作のフローを示す。

前記入力信号源から電圧の供給が開始され（ブロック２−１）、前記整流ダイオードのアノードを通してカソード側へ電流が流れ（ブロック２−２）、カソード側へ接続されている素子または経路へ電流が流れる（ブロック２−３）、通常はダイオードの故障が発生していないため、整流ダイオードに逆電流が流れず上記ブロック２−２の経路が確保可能である。（ブロック２−４）
図１の入力回路の構成において、当該ダイオードがショートモードで故障した場合に、ダイオードに逆電流が流れ、電流の回り込みが発生している状態を図３に示す。

入力信号源３−１および３−２と、入力信号源からの信号を電子制御装置へ遮断通電するスイッチ３−３および３−４と、当該電子制御装置への入力信号が入力されるコネクタ３−５および３−６と、当該入力信号源３−１からの入力信号を監視するための電圧モニタ経路３−１０と、当該入力信号源３−２からの入力信号を監視するための電圧モニタ経路３−９と、当該入力信号源３−１からの入力信号を整流するためのダイオード３−８と、当該入力信号源３−２からの入力信号を整流するためのダイオード３−７と、当該電子制御装置内で使用する整流された入力信号部３−１１から構成される回路において、ダイオード３−７がショートモードで故障した場合、当該ダイオードのカソード側からアノード側へ逆電流３−１２が流れ、電圧モニタ経路３−９に逆電流による通電が発生する。

図４は図１に示された本発明に関わる従来技術において、ダイオードがショート故障した際の動作フローを示す。

前記入力信号源から電圧の供給が開始され（ブロック４−１）、前記整流ダイオードのアノードを通してカソード側へ電流が流れ（ブロック４−２）、カソード側へ接続されている素子または経路へ電流が流れる（ブロック４−３）、当該ダイオードがショートモードで故障している場合（ブロック４−４）、カソードコモン部を介して他経路から電流の回り込みが発生し（ブロック４−５）、その結果、故障したダイオードの電圧モニタ経路へ回り込み電流が流れ込むため、前記スイッチ３−３を遮断したとしても、電子制御装置は当該スイッチが遮断されたことを認識することができない。

図５に図１に示された本発明に関わる従来技術において、ダイオードがオープンモードで故障した際の動作フローを示す。

前記入力信号源から電圧の供給が開始され（ブロック５−１）、前記整流ダイオードのアノードを通してカソード側へ電流が流れ（ブロック５−２）、カソード側へ接続されている素子または経路へ電流が流れる（ブロック５−３）、当該ダイオードがオープンモードで故障している場合（ブロック５−４）、他方のダイオードを介して前記入力信号部へ入力信号の通電が確保される（ブロック５−５）と共に、オープンモードで故障したダイオード上流の電圧モニタ経路にはダイオードの故障に関わらず、電圧が入力されるためダイオードの故障が認識できない。（ブロック５−６）
図６に図１に示された本発明に関わる従来技術において、ダイオードの故障が発生していない場合の入力信号のタイミングチャートを示す。

前記入力信号源１−１からの信号６−１が電圧モニタ経路１−１０へ信号６−４として、入力信号部１−１１へ信号６−５として、それぞれ同期して入力される。一方、前記入力信号源１−２からの信号６−２は電圧モニタ経路１−９へ信号６−３として入力される。

図７に図１に示された本発明に関わる従来技術において、ダイオードがショートモードで故障した場合の入力信号のタイミングチャートを示す。

前記入力信号源１−１からの信号７−１が、電圧モニタ経路１−１０へ信号７−４として、電圧モニタ経路１−９へ信号７−３として、入力信号部１−１１へ信号７−５として、それぞれ同期して入力される。一方、前記入力信号源１−２からの信号７−２はダイオードのショート故障に伴い、どの信号とも同期しない。電圧モニタ経路１−９へは信号７−３が入力される状態となり、信号の電圧レベルからはダイオードのショートモードでも故障を検知することはできない。

図８に図１に示された本発明に関わる従来技術において、ダイオードがオープンモードで故障した場合の入力信号のタイミングチャートを示す。
前記入力信号源１−１からの信号８−１が、電圧モニタ経路１−１０へ信号８−４として、入力信号部１−１１へ信号８−５として、それぞれ同期して入力される。一方、前記入力信号源１−２からの信号８−２は電圧モニタ経路１−９へ信号８−３として入力される。ダイオードがオープンモードで故障していたとしても、電圧モニタ経路１−９へは信号８−３として同一のタイミングで入力されるため、図６と同一のタイミングチャートとなり、カソードコモンの回路構成上、ダイオードのオープンモードでの故障をリアルタイムに検知することはできない。

次に、本発明に関わる診断回路の実施例について、以下、説明する。

［実施例１］
図９は、本発明に係る実施例１および実施例２が適用される診断回路の一例を示す。

この入力回路は同一電圧レベルの入力信号源９−１と９−２と、入力信号源からの信号を電子制御装置へ遮断通電するスイッチ９−３および９−４と、当該電子制御装置への入力信号が入力されるコネクタ９−５および９−６と、当該入力信号源９−１からの入力信号を監視するための電圧モニタ経路９−１０と、当該入力信号源９−２からの入力信号を監視するための電圧モニタ経路９−９と、当該入力信号源９−１からの入力信号を整流するためのダイオード９−８と、当該入力信号源９−２からの入力信号を整流するためのダイオード９−７と、当該電子制御装置内で使用する整流された入力信号部９−１１と、信号の通電および非通電を制御する遮断素子９−１３と遮断素子下流の電圧をモニタするための電圧モニタ経路９−１２から構成される。

尚、遮断素子にはリレー、トランジスタ、ＦＥＴ等のスイッチング可能な素子を用い、遮抵抗を有した構成とする。

図１０は図９に示された本発明に関わるダイオードがショートモードで故障した際の回路動作のフローを示す。

前記入力信号源から電圧の供給が開始され（ブロック１０−１）、前記整流ダイオードのアノードを通してカソード側へ電流が流れ（ブロック１０−２）、カソード側へ接続されている素子または経路へ電流が流れる（ブロック１０−３）、当該ダイオードがショートモードで故障している場合（ブロック１０−４）、通常であればカソードコモン部を介して他経路から電流の回り込みが発生するが（ブロック１０−５）、前記遮断素子が当該入力経路を遮断し（ブロック１０−６）、当該遮断素子下流の電圧モニタ経路へ電流の回り込みによる電圧の入力が発生しているかを診断する（ブロック１０−７）。当該電圧モニタ経路へ回り込み電流による電圧入力が発生している場合、ダイオードがショート故障していると判断し、電圧入力が発生していない場合は、ダイオードの故障発生は無いと判断する。その結果、当該ダイオードがショートモードで故障していることが認識可能になる。（ブロック１０−８）
図１１に図９に示された本発明に関わるダイオードがショートモードで故障した場合の入力信号のタイミングチャートを示す。

前記入力信号源９−１からの信号１１−１が、電圧モニタ経路９−１０へ信号１１−４として、電圧モニタ経路９−１２へ信号１１−５として、電圧モニタ経路９−９へ信号１１−３として、入力信号部９−１１へ信号１１−６として、それぞれ同期して入力される。一方、前記入力信号源９−２からの信号１１−２はダイオードのショートモードの故障に伴い、どの信号とも同期しない。

前記遮断素子９−１３が動作し、入力信号源９−２からの経路を遮断した場合（図１１中の１１−７）、ダイオードが正常であれば前記信号１１−４と信号１１−５とで、遮断素子が動作したタイミングに信号の差分が生じるが、ダイオードのショートモードでの故障に伴い、信号１１−５が前記信号１１−１と同期するため、電子制御装置はダイオードがショートモードで故障していると認識することが可能になる。

尚、本実施例におけるダイオードのショートモードでの故障診断方法は、カソードコモンの構成とした複数の整流ダイオードを有した回路構成に限らず、単一ダイオードのみで構成された入力回路に対しても実現可能である。

［実施例２］
本発明に関わる実施例２について、実施例１と同様、図９を用いて説明する。

図１２は図９に示された本発明に関わるダイオードがオープンモードで故障した際の回路動作のフローを示す。

前記入力信号源から電圧の供給が開始され（ブロック１２−１）、前記整流ダイオードのアノードを通してカソード側へ電流が流れ（ブロック１２−２）、カソード側へ接続されている素子または経路へ電流が流れる（ブロック１２−３）、当該ダイオードがオープンモードで故障している場合（ブロック１２−４）、カソードコモンの他経路から電子制御装置へ前記入力信号部への信号が確保されるが（ブロック１２−５）、遮断素子が動作し、ダイオード上流ラインを遮断することで、ダイオードがショートモードで故障しているか、もしくはダイオードが正常状態およびオープンモードで故障しているかどうかを第一段階として診断を行う。（ブロック１２−６）。ダイオードがショートモードで故障しておらず、正常状態およびオープンモードで故障していると診断された場合、前記遮断素子上流の抵抗に流れる電流を抵抗の電圧降下から算出する（ブロック１２−７）。電圧降下に伴う当該電流値により、遮断素子に流れている電流が正常かどうかを診断する（ブロック１２−８）。本動作により、ダイオードがオープンモードで故障していることがリアルタイムに認識可能になる。（ブロック１２−９）
図１３に図９に示された本発明に関わるダイオードがオープンモードで故障した場合の入力信号のタイミングチャートを示す。

前記入力信号源９−１からの信号１３−１が、電圧モニタ経路９−１０へ信号１３−４として、入力信号部９−１１へ信号１３−６として、それぞれ同期して入力される。一方、前記入力信号源９−２からの信号１３−２が、電圧モニタ経路９−９へ信号１３−３として、同期して入力される。一方、ダイオードのオープンモードによって故障していることに伴い、前記遮断素子９−１３が動作するタイミング（１３−７）を除き前記信号１３−２と同一の動作となるが、遮断素子が動作したタイミングで異なる信号が入力される。

本動作は当該ダイオードの故障が発生していない場合およびダイオードがオープンモードで故障している場合共に同一の動作となるが、ダイオードの故障が発生していない場合は当該遮断素子が動作していないタイミングで遮断素子に流れる電流値が、ダイオードがオープンモードで故障している場合と比較して大きくなる。当該遮断素子は電流検出用の抵抗を有しているため、遮断素子に流れる電流値を上流および下流の電圧から算出し監視することでダイオードがオープンモードで故障していることがリアルタイムに認識可能となる。

１―１〜１−２：入力信号源
１−３〜１−４：スイッチ
１−５〜１−６：コネクタ
１−７〜１−８：整流ダイオード
１−９〜１−１０：電圧モニタ経路
１−１１：信号入力部
２−１〜２−４：ダイオードが故障していない場合の従来回路の動作フロー
３―１〜３−２：入力信号源
３−３〜３−４：スイッチ
３−５〜３−６：コネクタ
３−７〜３−８：整流ダイオード
３−９〜３−１０：電圧モニタ経路
３−１１：信号入力部
３−１２：回り込み電流
４−１〜４−６：ダイオードがショート故障している場合の従来回路の動作フロー
５−１〜５−６：ダイオードがオープン故障している場合の従来回路の動作フロー
６−１〜６−５：ダイオードが故障していない場合の従来回路のタイミングチャート
７−１〜７−５：ダイオードがショート故障している場合の従来回路のタイミングチャート
８−１〜８−５：ダイオードがオープン故障している場合の従来回路のタイミングチャート
９―１〜９−２：入力信号源
９−３〜９−４：スイッチ
９−５〜９−６：コネクタ
９−７〜９−８：整流ダイオード
９−９〜９−１０、９−１２：電圧モニタ経路
９−１１：信号入力部
９−１３：遮断素子
１０−１〜１０−８：本発明に関するダイオードがショート故障している場合の動作フロー
１１−１〜１１−７：本発明に関するダイオードがショート故障している場合のタイミングチャート
１２−１〜１２−８：本発明に関するダイオードがオープン故障している場合の動作フロー
１３−１〜１３−７：本発明に関するダイオードがオープン故障している場合のタイミングチャート

Claims (2)

1. 電子制御装置の入力回路の診断回路であって、
   同一の電圧レベルである複数の入力信号源と、
   前記入力信号源からの入力信号を整流するためのカソードコモンの構成とした複数の整流ダイオードと、
   前記整流ダイオードで整流された入力信号が入力される入力信号部と、
   前記整流ダイオードの上流側に配置され、入力信号の通電および非通電を制御する遮断素子部と、
   前記遮断素子部の上流側の前記入力信号源からの入力信号を監視するための第１の電圧モニタ経路と、
   前記整流ダイオードの上流側に配置され、前記遮断素子部の下流の電圧をモニタするための第２の電圧モニタ経路と、を備え、
   前記遮断素子部は、遮断素子と、前記遮断素子に流れ込む電流を測定するための電流検出抵抗を備え、
   前記遮断素子の通電状態および非通電状態を切り替え、前記第１の電圧モニタ経路および前記第２の電圧モニタ経路で監視される電圧と、前記電流検出抵抗で監視される前記遮断素子に流れ込む電流に基づいて、前記整流ダイオードのショートモードでの故障およびオープンモードでの故障の有無をリアルタイムに診断する診断回路。
2. 請求項１に記載の診断回路において、
   前記入力信号源からの入力信号を前記電子制御装置へ遮断通電する複数のスイッチと、
   前記スイッチを介して前記入力信号源からの入力信号が入力され、前記整流ダイオードの各々に対して１つずつ接続される複数のコネクタと、を備えた診断回路。

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