JP6834523B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

電源を供給する対象となる演算装置などの負荷は、高性能化が進むに従い、負荷電流が増加するとともに、負荷変動スピードも上昇している。このため、負荷への給電を行う電源回路に対する要求精度も高くなっている。

このような負荷に定電圧を供給する電源回路では、上記した負荷電流の増加や急激な負荷変動があると、負荷電流の変化に追随できずに電源電圧が変動してしまうことがある。このことは、負荷の動作を監視する監視部においては、正常な動作を確保できなくなるとしてリセットを掛ける場合が発生する。

従来技術では、負荷に供給される電流・電圧から、抵抗値を算出し出力する電圧を決定する構成のものが供されている。しかし、このものでは、ＡＤコンバータなど追加の回路構成が必要となる点で採用することが難しくなることがある。

特表２０１５−５２１８３９号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、追加回路を設けることなく、負荷電流の増加や急激な変動に追随して安定した給電動作を行わせることができるようにした電子制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の電子制御装置は、演算装置と、前記演算装置に給電する電源部と、前記演算装置および前記電源部の動作状態を監視し、異常を検知するとリセット信号を出力する監視部とを備える電子制御装置であって、前記電源部は、前記演算装置の起動、通常および停止の各状態で発生する負荷電流の変動による電圧変動に対して、起動時および停止時においては、通常時の出力電圧に対して前記監視部による異常の検知を抑制するように出力電圧を変更制御する。

上記構成を採用することにより、電源部から演算装置に給電をする場合に、起動動作、通常動作および停止動作のそれぞれにおいて、演算装置の負荷電流の変動に対応して出力電圧を適切となるように制御することができる。また、負荷電流を検出したりデジタル変換処理をするなどの処理回路を別途追加することなく実現することができる。

一実施形態を示す電気的構成図 動作の流れを示す図 各部の状態を示すタイムチャート

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は電子制御装置１の概略構成を示すもので、電源回路２は、所定の出力電圧Ｖｏｕｔを生成する。電源回路２は、後述するように出力電圧Ｖｏｕｔをソフト的に制御するための制御部を備えていて、出力電圧Ｖｏｕｔを通常動作の電圧Ｖ０の他に、電圧Ｖ０よりも高い電圧Ｖ１および電圧Ｖ０よりも低い電圧Ｖ２に変更設定することができる。なお、電源回路２による出力電圧Ｖｏｕｔの制御は、ソフト的に制御する制御部以外に、ハードウェア処理により実施する構成を設けることもできる。

演算装置３は、ＭＰＵなどのプロセッサに相当する構成のもので、通常動作では負荷電流ＩＬが比較的大きいので、起動時、停止時に電源回路２の負荷が大きく変化することがある。また、演算装置３は、通常動作時において、演算処理の実行状況に応じて負荷電流ＩＬが変動する。

監視回路４は、演算装置３が正常に動作しているか否かを監視しており、異常時に演算装置３および電源回路２のそれぞれにリセット信号Ｓｒｓをアクティブにして動作をリセットさせる。演算装置３の動作監視では、例えば、ウォッチドッグタイマを用いて演算装置３から監視信号を受信することで正常状態を監視したり、あるいは定期的に通信を行ったりすることで監視信号を受信して正常状態の判定を行っている。

次に、上記構成の作用について図２および図３を参照して説明する。
図２は、電子制御装置１の動作の流れを示すもので、電源回路２の制御部による制御動作を示している。また、図３は電源状態（ａ）と、リセット信号Ｓｒｓの出力状態（ｂ）、出力電圧（ｃ）および負荷電流（ｄ）の対応関係を示している。

電子制御装置１は、時刻ｔ０で図示しない電源スイッチにより外部から起動の指令が入力されると、起動状態に移行する。起動状態では、監視回路４は、起動電源が供給され、電源回路２および演算装置３に対してリセット信号Ｓｒｓを出力してリセットをアクティブ状態にする。これにより、電源回路２は、まず、ステップＳ１で、出力電圧Ｖｏｕｔの設定を通常状態で設定すべき電圧Ｖ０（Ｖ）に対してこれよりも高い電圧Ｖ１（Ｖ）に設定する（Ｖ１＞Ｖ０）。

この後、監視回路４は、電源回路２が所定の電源供給が可能になる所定時間が経過して時刻ｔ１になると、ステップＳ２で、電源回路２および演算装置３のそれぞれに出力していたリセット信号Ｓｒｓを非アクティブ状態に切り換えてリセット解除をする。これにより、電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｖ０に達した後、さらにＶ１に達するまで上昇し、出力電圧Ｖ１になるとこの電圧を保持する。演算装置３は、電源回路２から出力電圧Ｖｏｕｔを受けて、時刻ｔ２で動作を開始する。

演算装置３は、図３（ｄ）に示すように、動作を開始すると負荷電流ＩＬが急激に上昇する。このため、電源回路２は、負荷電流ＩＬの増大に供給が追いつかず、電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔは一旦落ち込み、この後、再びＶ１まで上昇する。このとき、起動時の出力電圧Ｖｏｕｔを予め高く設定した電圧Ｖ１としているので、出力電圧Ｖｏｕｔが一時的に低下した場合でも、監視回路４が異常を判定する下限レベルＶＬまで落ち込むことがないので、リセット動作を実施することはなく、リセット解除状態は保持されている。

時刻ｔ１でリセット解除されてから所定時間Ｔが経過した時刻ｔ３になると、ステップ３でＹＥＳとなり、電子制御装置１は通常動作に移行する。電源回路２は、ステップＳ４で出力電圧Ｖｏｕｔを通常動作の電圧Ｖ０（Ｖ）に設定する。これにより、図３（ｃ）に示しているように、電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔは電圧Ｖ１のレベルから電圧Ｖ０のレベルまで下降される。

この電圧Ｖ０は、電源回路２が通常状態で演算装置３に供給する電圧である。これにより、演算装置３は、電源回路２から通常動作の電圧Ｖ０が供給された状態で動作を実施する。演算装置３の負荷電流ＩＬは、動作状態におうじて若干の変動はあるが、電源回路２による電圧Ｖ０は安定して供給される。

この後、ステップＳ５が実施されると、すなわち、電源停止などで、時刻ｔ４で監視回路４からリセット信号Ｓｒｓが出力されると、電子制御装置１は終了動作に移行する。電源回路２は、ステップＳ６で、出力電圧Ｖｏｕｔを通常動作の電圧Ｖ０よりも低い電圧Ｖ２（Ｖ）に設定する（Ｖ２＜Ｖ０）。これにより、電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｖ２に達するまで下降し、電圧Ｖ２になるとこの電圧を保持する。リセット信号Ｓｒｓを受けた演算装置３は、時刻ｔ５で動作を停止する。このとき、演算装置３が動作停止することで、負荷電流ＩＬが急激に低下する。このため、電源回路２は、負荷電流ＩＬの減少に動作が追いつかず、電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔは一旦上昇し、この後、再びＶ２まで下降する。このとき、出力電圧Ｖｏｕｔを予め低く設定した電圧Ｖ２としているので、出力電圧Ｖｏｕｔが一時的に上昇した場合でも、監視回路４が異常を判定する上限レベルＶＨまで上昇することがないので、異常状態が判定されることはない。

このような本実施形態によれば、電源回路２から演算装置３に給電をする場合に、起動動作、通常動作および停止動作のそれぞれにおいて、演算装置の負荷電流の変動に対応して出力電圧を適切となるように制御することができる。これによって、起動や停止の動作で演算装置３の負荷電流ＩＬの変動が大きい場合でも、異常状態が発生して監視回路４によりリセットが発生するのを抑制することができる。

また、この場合に、負荷電流ＩＬを検出する構成や、検出した負荷電流をデジタル変換するための処理回路を別途追加する必要がないので、全体としてコストアップを回避することができる。

また、本実施形態では、起動時の動作で電源回路２による出力電圧Ｖｏｕｔを通常時の電圧Ｖ０よりも高くした電圧Ｖ１とし、停止時の動作で通常時の電圧Ｖ０よりも低くした電圧Ｖ２として出力するので、負荷電流ＩＬの急激な変動で一時的に電圧が変動する場合でも、電圧不足になったり、過電圧になる状態を回避でき、異常状態が発生するのを抑制することができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。

電源回路２における出力電圧Ｖｏｕｔの変更設定は、参照電圧のレベルを変更することで実現することができる。この場合、参照電圧を専用電源で変更設定することもできるし、抵抗などを切り換え接続する構成により参照電圧を変更設定することができる。また、トランジスタなどの能動素子を用いて分担電圧を変化させることで参照電圧のレベルを変更することもできる。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１は電子制御装置、２は電源回路（電源部）、３は演算装置、４は監視回路（監視部）である。

Claims (5)

1. 演算装置（３）と、前記演算装置に給電する電源部（２）と、前記演算装置および前記電源部の動作状態を監視し、異常を検知するとリセット信号を出力する監視部（４）とを備える電子制御装置であって、
   前記電源部は、前記演算装置の起動、通常および停止の各状態で発生する負荷電流の変動による電圧変動に対して、起動時および停止時においては、通常時の出力電圧に対して前記監視部による異常の検知を抑制するように出力電圧を変更制御する電子制御装置。
2. 前記電源部（２）は、前記監視部の前記リセット信号に基づいて、前記出力電圧の制御を切り替える請求項１記載の電子制御装置。
3. 前記電源部（２）は、前記監視部の前記リセット信号が非アクティブに遷移する前記演算装置の起動時に、前記通常時よりも高い出力電圧（Ｖ１）を前記演算装置に供給する請求項１または２に記載の電子制御装置。
4. 前記電源部（２）は、前記監視部のリセット信号が非アクティブに遷移してから所定時間（Ｔ）経過後に、出力電圧を前記通常時の出力電圧（Ｖ０）に低下させる請求項３記載の電子制御装置。
5. 前記電源部（２）は、前記監視部のリセット信号がアクティブ時（リセット時）に、出力電圧として前記通常時の出力電圧よりも低い出力電圧（Ｖ２）を前記演算装置に供給する請求項１から４のいずれか一項に記載の電子制御装置。

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