JP7035929B2 - 電源制御装置及び電子制御装置 - Google Patents
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Description
[1.第1実施形態]
[1-1.構成]
図1に示す第1実施態様の電子制御装置(以下、ECU)1は、例えば、車両の動力源を制御するECUである。ECUは、「Electronic Control Unit」の略である。制御対象の動力源は、例えば内燃機関またはモータであって良い。
尚、出力部3b,3cの各々は、出力部3aと同様の構成を有しているため、説明を省略する。また、図1において、出力部3b,3cを示す枠内には、その出力部3b,3cに備えられた電源トランジスタ、平滑コンデンサ、抵抗素子及び電流センサの図示を省略し、それらの各符号だけを記載している。また、図1において、出力部3bとマイコン2との間の電源出力ラインLo2は、電源電圧Vo2の出力ラインであり、出力部3cとマイコン2との間の電源出力ラインLo3は、電源電圧Vo3の出力ラインである。
図1に戻る。IC4は、出力部3aの電源トランジスタTo1を制御する制御部30aと、出力部3bの電源トランジスタTo2を制御する制御部30bと、出力部3cの電源トランジスタTo3を制御する制御部30cと、リセット制御部31と、を備える。
比較回路37は、出力部3aにおける電流センサSo1の出力電圧と、過電流を判定するための判定電圧Vr0とを比較し、電流センサSo1の出力電圧が判定電圧Vr0よりも大きい場合に、出力信号をアクティブレベル(例えばハイ)にする。判定電圧Vr0は、電源トランジスタTo1の出力電流が所定の過電流閾値になった場合の、電流センサSo1の出力電圧と、同じ電圧値に設定されている。
つまり、過電流保護部36は、電源トランジスタTo1の出力電流が過電流閾値を超えたことを、比較回路37及び判定時間フィルタ38によって判定する。そして、出力電流が過電流閾値を超えたと判定すると、出力禁止タイマ39により、電源トランジスタTo1を出力禁止時間Toffだけオフさせて再びオンする。
比較回路43は、抵抗素子41,42同士の接続点に生じる分圧電圧と基準電圧Vr2とを比較し、分圧電圧が基準電圧Vr2に達すると、到達判定信号を出力する。
IC4の電源出力開始時の作用について、図3を用い説明する。尚、制御部30b,30cに関しては詳細な説明を省略する。また、図3において、実線の波形は、平滑コンデンサCo1が正常の場合を示しており、二点鎖線の波形は、平滑コンデンサCo1にオープン故障が生じている場合を示している。一方、図3において、一点鎖線の波形は、参考例として、平滑コンデンサCo1が正常で、且つ、ソフトスタートが実施された場合を示している。ソフトスタートとは、電源トランジスタの制御方法の1つであり、電源電圧の出力開始時から、電源トランジスタの出力電流を制限しながら電源電圧を目標電圧まで上昇させていく制御である。
図3に示すように、起動信号がIC4に入力されると、制御部30aのバッファ回路35及びエラーアンプ34により、電源トランジスタTo1のオンが開始される。つまり、電源電圧Vo1の生成が開始される。このとき、ソフトスタートは実施されないため、電源トランジスタTo1がオンされると、電源トランジスタTo1から平滑コンデンサCo1に突入電流が流れ、この突入電流により、電源トランジスタTo1の出力電流が過電流閾値を超える。
一方、平滑コンデンサCo1にオーブン故障が生じている場合には、起動信号がIC4に入力されて電源トランジスタTo1がオンしても、平滑コンデンサCo1への突入電流が流れない。尚、電源電圧Vo1の供給対象であるマイコン2の内部にも静電容量は存在するが、その静電容量は、平滑コンデンサCo1の静電容量と比較すると無視できる程に小さい。
尚、図3の3段目に示されている過電流判定履歴については、後で説明する。
次に、制御部30aにおける故障判定部44の動作内容について、図4のフローチャートを用いて説明する。尚、制御部30b,30cにおける故障判定部44の動作内容も同様である。
過電流判定履歴は、過電流判定されたか否かを示すフラグである。過電流判定されるとは、過電流保護部36の判定時間フィルタ38により、電源トランジスタTo1の出力電流が過電流閾値を超えたと判定されることである。そして、過電流判定履歴が「0」であることは、過電流判定されていないことを示し、過電流判定履歴が「1」であることは、過電流判定されたことを示す。
また、故障判定部44は、S140で肯定判定した場合、即ち、比較回路43により目標電圧に到達したと判定された場合には、S150に進み、過電流判定履歴が「1」であるか否かを判定する。
マイコン2は、リセット制御部31によるリセットが解除されて起動すると、図5の処理を行う。尚、マイコン2による処理は、CPU21がROM22内のプログラムを実行することで実現される。
第1の処置は、マイコン2の消費電流のうち、5V系の消費電流、即ち、電源電圧Vo1が供給される部分での消費電流の、変動を抑制するための処置である。例えば、第1の処置としては、通信回路18による外部通信を制限または停止することと、PWM信号(即ち、パルス幅変調信号)等の高周波信号の出力を停止することと、AD変換器17によるAD変換の頻度低減または停止をすることとの、全てまたは一部であって良い。
マイコン2は、S250では、S220で読み取った故障判定結果から、3.3V系の平滑コンデンサ(即ち、平滑コンデンサCo2)がオープン故障しているか否かを判定し、オープン故障していると判定した場合には、S260に進む。本実施形態において、3.3V系とは、電源電圧Vo2の電源系である。
第2の処置は、マイコン2の消費電流のうち、3.3V系の消費電流、即ち、電源電圧Vo2が供給される部分での消費電流の、変動を抑制するための処置である。例えば、第2の処置としては、不揮発RAM20へのアクセスを制限または停止することと、制御演算結果をRAM23またはレジスタに留めて不揮発RAM20へ保存しないこととの、全てまたは一部であって良い。マイコン2が第2の処置を実施する理由は、第1の処置を実施する理由と同じである。
マイコン2は、S270では、S220で読み取った故障判定結果から、1.2V系の平滑コンデンサ(即ち、平滑コンデンサCo3)がオープン故障しているか否かを判定し、オープン故障していると判定した場合には、S280に進む。本実施形態において、1.2V系とは、電源電圧Vo3の電源系である。
第3の処置は、マイコン2の消費電流のうち、1.2V系の消費電流、即ち、電源電圧Vo3が供給される部分での消費電流の、変動を抑制するための処置である。例えば、第3の処置としては、CPU21により実行されるタスクを削減することと、実行されるタスクを時間軸上で分散させることと、ROM22とRAM23の両方または一方へのアクセスを制限または停止することとの、全てまたは一部であって良い。マイコン2が第3の処置を実施する理由も、第1の処置を実施する理由と同じである。
マイコン2は、S290では、上記S240,S260,S280の何れかにて、第1~第3の何れかの処置を実施する設定を行ったか否かを判定する。そして、第1~第3の何れかの処置を実施する設定を行ったと判定した場合には、S300に進み、第1~第3の何れかの処置を実施することを、ECU1の外部に通知し、その後、図5の処理を終了する。S300における通知対象の外部としては、例えば他のECUであっても良いし、車両のユーザであっても良い。また、この場合、マイコン2は、通常モードと比較すると、第1~第3の何れかの処置を実施する分だけ機能制限されたモードで動作することとなる。
尚、マイコン2は、ECU1に起動信号が入力されなくなったことを検知すると、動作を終了する前の終了準備処理を行う。そして、マイコン2は、終了準備処理の実施を終えると、IC4へ、電源電圧Vo1~Vo3を遮断しても良いことを示す信号を出力する。すると、IC4では、リセット制御部31がマイコン2をリセットすると共に、制御部30a~30cが電源トランジスタTo1~To3の駆動を停止して電源電圧Vo1~Vo3の供給を停止する。
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1a)IC4の制御部30aにおいて、故障判定部44は、前述の到達待ち期間中に、駆動制御部40にて過電流判定されたか否かを監視し、この監視結果に基づいて、平滑コンデンサCo1のオープン故障の有無を判定する。
そして、電源電圧Vo1の供給対象であるマイコン2は、電源電圧Vo1が目標電圧に到達するとリセットが解除されて起動するように構成される。このため、本実施形態のIC4によれば、マイコン2が起動する前に平滑コンデンサCo1のオープン故障を検出することが可能となる。平滑コンデンサCo2,Co3のオープン故障についても同様である。
[2.第2実施形態]
[2-1.第1実施形態との相違点]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。尚、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
故障判定部44は、S330では、図4のS120と同様に、過電流判定されたか否かを判定し、過電流判定されていないと判定した場合には、S320に戻る。
平滑コンデンサCo1がオープン故障していても、到達待ち期間において、電源給電対象であるマイコン2の状態によっては、過電流判定されるかも知れない。マイコン2内の容量成分が大きい場合や、リセット中でもマイコン2の内部回路(例えば、クロック生成回路19等)が作動する可能性があるためである。
まず、図7における実線の波形で示すように、平滑コンデンサCo1が正常の場合には、到達待ち期間において、過電流判定される時間間隔が所定時間Tsより短くなる。このため、図6のS370によるダウンカウンタの再スタートが繰り返される。そして、ダウンカウンタの最初の再スタート時、即ち2回目のスタート時に、判定フラグが「0」から「1」に変化する。よって、到達待ち期間の終了時に、故障判定部44は、図6のS420にて故障判定結果を「オープン故障なし」に設定することとなる。
以上のように、故障判定部44は、到達待ち期間中に駆動制御部40にて過電流判定された回数が1以下であるか、あるいは、その回数が2以上であっても、過電流判定された時間間隔が所定時間Tsより長ければ、平滑コンデンサCo1がオープン故障していると判定する。このため、第1実施形態と比較すると、オープン故障の判定精度を高めることができる。
[3.第3実施形態]
[3-1.第1実施形態との相違点]
第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。尚、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
故障判定部44は、次のS520にて、過電流判定されたか否かを判定し、過電流判定されたと判定した場合には、S530にて、過電流判定回数をインクリメントした後、S540に進む。また、故障判定部44は、S520にて、故障判定されていないと判定した場合には、そのままS540に進む。
そして、故障判定部44は、S540で否定判定した場合、即ち、比較回路43により目標電圧に到達したと判定されてない場合には、S520に戻る。
故障判定部44は、次のS560にて、故障判定回数が2以上の所定値Nthよりも小さいか否かを判定し、故障判定回数が所定値Nthよりも小さいと判定した場合には、S570に進む。そして、故障判定部44は、S570では、平滑コンデンサCo1がオープン故障していると判定して、平滑コンデンサCo1についての故障判定結果を「オープン故障あり」に設定し、その後、図8の故障判定動作を終了する。
第3実施形態の作用例について、図9を用い説明する。図9の例では、図8のS560で用いられる所定値Nthが、3に設定されている。
以上のように、故障判定部44は、到達待ち期間中に駆動制御部40にて過電流判定された回数が、2以上の所定値Nthよりも小さければ、平滑コンデンサCo1がオープン故障していると判定する。このため、第1実施形態と比較すると、オープン故障の判定精度を高めることができる。
[4-1.第1実施形態との相違点]
第4実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。尚、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図10に示すように、故障判定部44は、S110で過電流判定履歴を「0」にした後、S610にて、判定マスク時間Tmを計測するためのダウンカウンタをスタートさせる。具体的には、ダウンカウンタに0よりも大きい所定のタイマ値をセットして、当該ダウンカウンタのダウンカウントをスタートさせる。そして、その後、故障判定部44は、S120に進む。
第4実施形態の作用例について、図11を用い説明する。
まず、図11における実線の波形で示すように、平滑コンデンサCo1が正常の場合には、到達待ち期間において、マスク期間が終了した後も、1回以上過電流判定される。このため、過電流判定履歴は「1」になる。よって、到達待ち期間の終了時に、故障判定部44は、図10のS170にて故障判定結果を「オープン故障なし」に設定する。
以上のように、故障判定部44は、第1実施形態と比較すると、駆動制御部40に起動信号が入力されてから判定マスク時間Tmが経過するまでのマスク期間は、駆動制御部40にて過電流判定されても、その過電流判定を無効とするように構成されている。このため、第1実施形態と比較すると、オープン故障の判定精度を高めることができる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
Claims (10)
- グランドラインとの間に電圧平滑化のためのコンデンサ(Co1)が接続された電源出力ライン(Lo1)と、該電源出力ラインよりも上流側の上段電源ライン(Lu)との間に設けられた電源電圧生成用のトランジスタ(To1)を制御する電源制御装置であって、
起動信号が与えられると、前記トランジスタのオンを開始し、その後、前記電源出力ラインの電圧である電源電圧が目標電圧に達するまで、前記トランジスタの制御として、前記トランジスタから前記電源出力ラインへの出力電流が所定の過電流閾値を超えたと判定すると、前記トランジスタを所定の出力禁止時間だけオフさせて再びオンする制御を繰り返すように構成された駆動制御部(40)と、
前記電源電圧が前記目標電圧に達したか否かを判定するように構成された到達判定部(43)と、
前記駆動制御部に前記起動信号が与えられてから、前記到達判定部により前記電源電圧が前記目標電圧に達したと判定されるまでの期間中に、前記駆動制御部にて前記出力電流が前記過電流閾値を超えたと判定されたか否かを監視し、当該監視結果に基づいて、前記コンデンサのオープン故障の有無を判定するように構成された故障判定部(44,S110~S170,S310~S420,S510~S580,S610,S620)と、
を備える電源制御装置。 - 請求項1に記載の電源制御装置であって、
前記駆動制御部に前記起動信号が与えられてから、前記到達判定部により前記電源電圧が前記目標電圧に達したと判定されるまでの間、前記電源電圧の供給対象であるマイクロコンピュータをリセットするように構成されたリセット制御部(31)を、更に備える、
電源制御装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の電源制御装置であって、
前記故障判定部は、
前記期間中に、前記駆動制御部にて前記出力電流が前記過電流閾値を超えたと判定されなかった場合に、前記コンデンサがオープン故障していると判定するように構成されている、
電源制御装置。 - 請求項3に記載の電源制御装置であって、
前記故障判定部(44,S310~S420)は、
前記期間中に前記駆動制御部にて前記出力電流が前記過電流閾値を超えたと判定された回数が1以下であるか、あるいは、前記回数が2以上であっても、前記駆動制御部にて前記出力電流が前記過電流閾値を超えたと判定された時間間隔が所定時間よりも長ければ、前記コンデンサがオープン故障していると判定するように構成されている、
電源制御装置。 - 請求項3に記載の電源制御装置であって、
前記故障判定部(44,S510~S580)は、
前記期間中に前記駆動制御部にて前記出力電流が前記過電流閾値を超えたと判定された回数が、2以上の所定値よりも小さければ、前記コンデンサがオープン故障していると判定するように構成されている、
電源制御装置。 - 請求項3に記載の電源制御装置であって、
前記故障判定部(44,S110~S170,S610,S620)は、
前記駆動制御部に前記起動信号が与えられてから所定の判定マスク時間が経過するまでの間は、前記駆動制御部にて前記出力電流が前記過電流閾値を超えたと判定されても、その判定を無効とするように構成されている、
電源制御装置。 - 請求項1~請求項6の何れか1項に記載の電源制御装置(4)と、
前記電源電圧が供給されるマイクロコンピュータ(2)と、を備える、
電子制御装置。 - 請求項7に記載の電子制御装置であって、
前記電源出力ラインと前記グランドラインとの間には、前記マイクロコンピュータと並列に抵抗素子(Ro1)が設けられている、
電子制御装置。 - 請求項7又は請求項8に記載の電子制御装置であって、
前記故障判定部は、
前記コンデンサがオープン故障していると判定したことを、前記マイクロコンピュータに通知するように構成され、
前記マイクロコンピュータは、前記通知を受けた場合には、当該マイクロコンピュータの消費電流の変動を抑制するための処置(S240)を実施するように構成されている、
電子制御装置。 - 請求項9に記載の電子制御装置であって、
前記マイクロコンピュータは、前記処置を実施することを、当該電子制御装置の外部に通知する(S300)ように構成されている、
電子制御装置。
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