JPH01234010A - 負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば自動車のバッテリなどの電源に、開
閉スイッチを介在して接続される負荷の短絡、開放など
の異常状態の検出、および電源電圧の異常などを検出す
る異常検出装置および前記異常検出装置を用い、負荷の
オン／オフ制御などを行う負荷制御装置に関する。

従来の技術 たとえば自動車に備えられる各種の負荷には、自動車の
バッテリから電源回路を介して電力が供給されている。

負荷に対する電力の付勢／消勢などの制御は、電源回路
に接続されるマイクロコンピュータなどを含む処理回路
によって行われる。

負荷のオン／オフ制御は、負荷とバッテリなどの電源と
の間を接続／遮断することによって行われるけれども、
近年、従来の機械式接点装置に代えて半導体装置による
スイッチング制御へと移りつつある。このような半導体
装置によるスイッチング制御ｎを行う利点として、信頼
性の向上の他に異常検出などの１１加機能を追加するこ
とができる点が挙げられる。

第３図には、典型的な先行技術の負荷制御卸″装置１の
基本的な構成が示されている。負荷制御ｌＢ装置１では
、負荷２には、たとえば１チツフ゛の集積回路素子など
として構成される電源回路３からライン４を介して電力
が供給されている。前記電源回路３には、ライン５に導
出される自動車のバッテリからの電源電圧が与えられて
いる。ライン５はトランジスタ６を介してライン４に接
続され、またトランジスタ６に並列に抵抗７が接続され
る。

抵抗７は負荷２の開放時において、抵抗７がライン４に
接続される接続点８の電位をハイレベルとして、負荷２
の異常が検出されるようにするために設けられている。

負荷２はトランジスタ６の導通２／′遮断によ−）で電
力は勢／′消勢される。トランジスタ６のスイッチング
制御は、マイクロコンピュータなどと古んで構成される
処理回路９によって行われ、該処理回路９の出力がライ
ン１０を介して入力信号制御回路１１からトランジスタ
６のベースに与えられている。入力信号制御Ｘ１回路１
１は、処理回路９がらライン１０に導出される制（１信
号（ハイレベルまたはローレベル）に対応するトランジ
スタ６のスイッチング制御と実現するために、反転回路
および電圧変換回路などを含んで構成されている。

入力信号制御回路１１の出力はまた、ライン１２を介し
て異常検出回路１３に与えられている。

該異常検出回路１３には接続点８の電位がライン１４か
ら与えられている。異常検出口ｉ￥３１３ては、ライン
１２．１４から与えられる信号に基づいて、ライン１５
に８常検出信号を導出する。うｆン１５は、入力信号制
御回路１１とトランジスタ６のベースとが接続されるラ
イン１６に接続されており、異常検出回路１３は異常が
検出されたときには、ライン１５をローレベルとし、こ
れによってト・ランジスタロが遮断される。

接続点８の電位はさらにライン１７を介して出力電圧監
視回路１８に与えられる。該出力電圧監視回路１８は、
ライン１７がら与えられる電圧レベルを処理回路９にお
ける演算処理の論理に整合する電圧レベルに変換して、
ライン１つから処理回路９に与える。

処理回路９ては、該処理回路９がライン１０に導出する
制御信号と、ライン１つから与えられる信号（ハイレベ
ルまたはローレベル）とに基づいて異常検出処理が行わ
れる。すなわちたとえば、ライン１０に導出される制（
１信号によってトランジスタ６が導通され、負荷２が電
力付勢されているときには、接続点８にはハイレベルの
電位が現れる。またライン１０に負荷２を消勢ずべき制
御信号が導出されているときには、トランジスタ６は遮
断され、接続点８にはローレベルの電位が現れている。

したが′）で負荷２が正常である場き、また電源回路３
が正常に動作している場合には、ライン１０に導出され
ろ制御信号のレベルと、ライン１つから処理回路９に与
えられる信号レベルとは１対１に対応する。このような
対応関係を通説したレベルの信号がライン１９に導出さ
れるとき、処理回路９では負荷２の異常および電源回路
３の異常が検出される。

発明が解決しようとする課題 処理回路９における異常検出処理は常に行われるのでは
なく、たとえば該処理回路９がライン１０に導出する信
号をハイレベルからローレベルへ、またはローレベルか
らハイレベルＩ＼変化させる前後の期間、すなわち負荷
２のｉｉ＋ＩＩ御状邪を２１ヒする前後の期間において
行われる。したが′）て処理回路９が異常検出処理を行
わない期間において異常が発生するときには、そのよう
な異常は検出されない。また電源回路３や負荷２は、瞬
時的に５′４常状懲とな−）でも比較的短い期間に回復
する場合があるけれども、そのような異常が処理回路９
が異常検出処理を行っている期間に発生すれば、処理回
路９は負荷２または電源回路３の故障と診断してしまう
。

本発明の目的は、瞬時的な負荷の異常状すを確実に検出
することができるようにした異常検出装置を提供するこ
とで、らる。

また本発明の目的は、前記異常検出装置を用い、Ｆ所望
な故障診断を行わないようにした工１荷制御装置を提供
することである。

課題を解決するための手段 本発明は、電源に開閉スイッチを介在して接続される負
荷の異常状態を検出する装置であって、前記負荷ノ＼印
加される電圧と、前記開閉スイッチの導通／遮断状態と
の論理に基づいて負荷の異常を検出し、負荷が異常であ
るか否かを示す情報を出力するとともに、異常時には開
閉スイッチを遮断する異常検出手段と、 異常検出手段が出力する情報を保持する保持手段とを含
むことを特徴とする異常検出装置である。

また本発明は、前記異常検出装置を用いた制御装置てあ
−）で、前記保持手段に保持された情報を読取り、該読
取っな情報が所定時間および／または所定回数以上異常
状態を示すものである１′：３きに負荷の異常と判断し
、異常時制御を行うようにしたことを特徴とする負荷制
御装置である。

作　　用 本発明においては、異常検出手段は、負荷へ印加される
電圧と、開閉スイッチの導通／遮断状聾との論理に基づ
いて負荷の異常を検出し、異常時には開閉スイッチを遮
断する。異常検出手段はまた、負荷が異常であるかどう
かを示す情報を出力し、この情報は保持手段において保
持される。したがって負荷の異常状態が瞬時的に発生す
る場合においても、そのような異常状態が発生したこと
は保持手段における保持内容から検出することができる
。

また本発明の負荷制御装置では、保持手段における保持
内容の読取りが行われる。保持手段に負荷の異常を表す
情報が、予め定める時間以上にわたって保持されるとき
、および／または予め定められる回数を超えて保持され
るときには、故障診断が行われ、異常時制御が行われる
。

このようにして瞬時的な負荷の異常状態は保持手段にお
いて保持されるため、たとえば負荷制御装置において異
常検出動作が行われない期間に発生した負荷の瞬時的な
異常状態をも検出することができる。また異常検出手段
が負荷の異常を検出しても、予め定められる時間以内に
前記異常状態が解消される場自には、故障診断が行われ
ないため、不所望な故障診断を行わないようにすること
ができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例である負荷制御装置２１の
基本的な構成を示すブロック図である。

負荷２２は、たとえば１チツプの集積回路素子などとし
て構成される異常検出装置である電源回路２３からライ
ン２４に導出される電力によって付勢される。電源回路
２３には、たとえば自動車に搭載されるバッテリなどか
らライン２５に導出される電源電圧が、与えられている
。ライン２５は開閉スイッチであるトランジスタ２６を
介してライン２４に接続されており、該トランジスタ２
６には抵抗２７が並列に接続されている。抵抗２７は負
荷２２の開放を検出するために設けられており、負荷２
２の開放時において抵抗２７とライン２４とが接続され
る接続点２８の電位はハイレベルとなり、これによって
負荷２２の異常が検出される。負荷２２のオン／オフ制
御は、トランジスタ２６を導通／遮断制御することによ
って行われる。トランジスタ２６の導通／遮断制御は、
マイクロコンピュータなどを含んで構成される処理回路
２９からライン３０に導出される制御信号ＩＮ（ハイレ
ベルまたはローレベル）によって行われる。ライン３０
に導出される制御信号ＩＮは入力信号ＩＩＩ　ｍ回路３
１に与えられ、たとえば反転および電圧変換などが施さ
れてライン３２からトランジスタ２６のベースに与えら
れる。

入力信号制御回路３１の出力はまた、ライン３３を介し
て異常検出回路３４にも与えられている。

該異常検出回路３４には接続点２８の電位がライン３５
を介して与えられている。異常検出回路３４は、ライン
３３．３５から与えられる電圧レベルに基づいて異常検
出動作を行い、負荷２の異常が検出されるときには、ラ
イン３６に異常検出信号を導出する。ライン３６はライ
ン３２に接続されており、異常検出回路３４が、負荷２
２の異常が検出されたときに、ライン３６にローレベル
の信号を導出することによって、ト・ランジスタ２６が
遮断される。

接続点２８の電位はまた、ライン３７を介して出力電圧
監視回路３８に与えられている。出力電圧監視回路３８
では、処理回路２９における異常検出処理の論理の整り
のために、ライン３７がら与えられる信号レベルの反転
および電圧レベルの変換などが行われて、ライン３つか
ら処理回路２９に対応する信号Ｄ２（ハイレベルまたは
ローレベル）が入力される。

異常検出回路３４の出力はまた、ライン４０を介して保
持手段であるラッチ回路４１に与えられている。ラッチ
回路４１が出力する信号ＤＩ（ハイレベルまたはローレ
ベル）は、ライン４２を介して９Ｆ！！埋回路２つに与
えられる。ラッチ回路４１には、処理回路２９からライ
ン４３を介してリセット信号が与えられ、ラッチ回路４
１ではこのリセット信号が与えられるたび毎にその１呆
持内容がリセットされる。ラッチ回路４１は通常ハイレ
ベルの電圧レベルを保持しており、ライン４０からロー
レベルの信号く異常検出信号）が与えられるたび毎にロ
ーレベルの電圧レベルを１呆持する。またライン４３か
らリセット信号が入力されるときにはその保持内容はハ
イレベルとされる。

たとえば処理回路２つがライン３０に、負荷２２を電力
付勢するための制（１信号ＩＮを導出するとき、トラ〉
・ジスタ２６は導通されて接続点２８の電位はハイレベ
ルとなる。またライン３０に負荷２２を消勢するための
制御信号ＩＮが導出されるときには、接続点２８の電位
はローレベルとなる。この接続点２８の電位に対応する
信号Ｄ２がライン３つから処理回路２つに与えられるた
め、処理回路２つでは、ライン３０に導出する制岬ｆ３
号ＩＮとライン３つから入力される信号Ｄ２とを監視す
ることによって、負荷２２および電！９１！ｉ］路２３
の異常を検出することができる。

処理回路２９にはカウンタ５１．５２が流えられている
。カウンタ５１はｔ＆述するように、ラッチ回路４１に
おいて異常検出信号、すなわちローレベルの電圧レベル
がラッチされる回数を計数するカウンタであり、カウン
タ５２は処理回路２つの前述のような異常検出処理によ
って、連続して異常が検出される時間を計時するために
設けられている。

処理回路２つにおける異常検出回路埋は、負荷２２の制
御状態を変化するとき、すなわちライン３０に導出する
制御信号ＩＮのレベルを変化する前後の期間、およびラ
ッチ回路４１からライン４２を介して与えられる信号Ｄ
１がローレベルとなる場合において行われる。異常検出
回路３４における負荷２２の異常状態の検出は常時性わ
れており、たとえば瞬間的な異常状態、が発生したとき
には、ラッチ回路４１においてローレベルの電圧レベル
がラッチされることにより、処理回路２９における異常
検出処理が開始される。また負荷２２の制御状りが変化
される前後の期間に異常検出処理が行われることによっ
て、負荷２２の異常状轡および電源回路２３の異常状す
が、処理回路２０において検出される。

本実施例においては、処理回路２９は後述する異常検出
処理によって、「異常判定ＩＪ、「異常判定■」の二種
類の異常判定を行う。前記「異常判定Ｉ」とは、負荷２
２の異常状態または電源回路２３の異常状態は継続しな
いけれども、発生頻度が高いことを表わす異常判定であ
り、「異常判定■」とは、負荷２２の異常状１または電
源回路２３の異常状態が継続して発生しており、したが
って何らかの故障が生じていることを人わす異常判定で
ある。

第２１１３は、処理回路２つにおける異常検出処理を説
明するためのフローチャートである。処理回路２つでは
、該処理回路２つがライン３０に導出する制御信号ＩＮ
のレベルを変化させる前後の期間、およびラッチ回路４
１からライン４２を介して入力される信号Ｄ１がローレ
ベルとなるときに。

以下のような異常検出処理が行われる。

ステップｍ１において、信号Ｄ１が異常であるかどうか
、すなわち信号Ｄ１がローレベルであるかどうかが判断
される。信号Ｄ１がローレベルでない１ＪＪｊきには、
以下の処理は行われず、信号Ｄｌがローレベルであると
判断されると、ステップｒ１−１２に進む。

ステップｒｎ　２では、ライン３０に導出される制御ｆ
３号ＩＮとライン３９から入力される信号Ｄ２とが比較
されて、信号Ｄ２が異常であるかどうかが判断される。

このような判断はたとえば、ライン３０に導出される制
御信号ＩＮと信号Ｄ２との排他的論理和をとることによ
って行われる。すなわち入力信号制御回路３１および出
力電圧監視回路３８がいずれも反転回路を含んで構成さ
れて４’する場きに、負荷２２および電源回路２３が１
１ずれも正常に動作しているときには、制（１信号ＩＮ
がハイレベルであれば信号Ｄ２はハイレベルとなり、制
御ｎ　ｔｓ号ＩＮかローレベルであるときには信号Ｄ２
はローレベルとなる。このような対応関係が得られない
場自には信号Ｄ２は異常であると判断される。このよう
な信号［）２の異常判定に関するｙＢ理は第１表にまと
められている。第１表にお１１て、「Ｈ」はハイレベル
を表し、「Ｌ」はローレベルを表している。

第　　　　１　　　　表 スフフグ１口２において、信号Ｄ２が正常であると判断
されるとステップｍ３に進む。スフフグ１口３において
は、カウンタ５２の計数値Ｃ２が零にリセットされる。

この計数値Ｃ２は後述するように、負荷２２の異常状態
または電源回路２３の異常状態が継続する時間に対応す
る計数値であって、したがって信号Ｄ２が異常でない場
合にはリセットされなければならない。

ステップｍ４においては、カウンタ５１の計数値Ｃ１が
インクリメントされる。カウンタ５１はラッチ回路４１
が異常検出信号（ローレベル）をラッチする回数を計数
するカウンタであり、したがってその計数値Ｃ１は信号
Ｄ１の異常が検出されるたびごとにインクリメントされ
る。

ステップ［〔１５において、処理回路２９はライン４３
にリセット信号を導出し、これによってラッチ回路４１
がリセットされ、その保持電圧はノドｆレベルとなる。

ステップｍ　６においては、カウンタ５１における計数
値Ｃ１が処理回路２９において予め定められる基準値Ｎ
ｌよりも大きいかどうかが判断され、計数［Ｃ１が基準
値Ｎ１よりも大きくなるとステツアｒロアに進んで前述
の「異常判定Ｉ」に対応する処理が行われる。

ステップ化２において信号Ｄ２が異常であると判断され
るとステップｍ　８に進んで、計数値Ｃ２がインクリメ
ントされる。次にステップｍ　９では、計数値Ｃ２が処
理回路２９において予め定められる基準値Ｎ２よりも大
きいかどうかが判断され、計数値Ｃ２が基準値Ｎ２以下
である場合にはステップｒｎ　１０に進む。

ステップｍ　１０においては、カウンタ５２における計
数動作が過度に高速に行われないようにするための遅延
処理が行われ、このｒ＆ステップ「口２に戻る。

信号Ｄ２が継続して異常であると判断されるとき、ステ
ップｒｎ　２　、　ｒｒｔ　８　、　ｍ　９　、　ｒｎ
　１０の処理が順次的にかつ循環に行われる。このとき
カウンタ５２の計数値Ｃ２は、ステップｍ　１０におけ
る遅延処理によって規定される時間毎に１ずつ増加して
いく。このようにして計数値Ｃ２が基準値Ｎ２を超える
ときには、信号Ｄ２が異常である状咽が、基準値Ｎ２と
ステップｒ０１０における遅延処理とによって規定され
る時間にわたって継続することになる。このような場合
には、ステ′ツブ「「龜９からステップｒｎ　１１に進
んで前述の「異常判定■」に対応する処理が行われる。

カウンタ５２における計数値Ｃ２が基準値Ｎ２に達する
以前に、負荷２２および電源回路２３が異常状態から回
復するときにはスフフグ１口２からステップｍ３に進む
ため、計数１Ｃ，２がリセットされ、処理回路２９にお
いて「異常判定■」に対応する処理が行われることはな
い。

このような処理回路２つにわける異常検出処理が、ラッ
チ回路４１において異常検出で２号がラッチされるとき
に行われることによ′）て、処理回路２　ｑが異常検出
処理を行−）でいない期間において負荷２２の瞬時的な
異常状！Ｂが発生した場合にも、このことを検出するこ
とができる。また処理回路２９が、負荷２２の制御状す
を変化させる前段において異常検出処理を行っている期
間に、負荷２２または電源回路２Ｂに瞬時的な異常が発
生した場きにおいては［異常判定１１Ｊ、すなわち故障
と判定されることはない。このような瞬時的な異常状態
の発生に対しては、カウンタ５１の計数値Ｏ１がその発
生回数を計数し、カウンタ５１における計数値Ｃ１が比
較的小さい場合には故障とは判定されない。また、負荷
２２または電源回路２３の継続的な異常状態の発生は、
カウンタ５２の計数値Ｃ２を処理回１１１１２９が監視
することによって検出することができる。

発明の効果 以上のように本発明に従えば、異常検出処理が行われて
いない１υ１間に発生ずる瞬時的な負荷の５゛ミ常伏聾
を検出することができるようになる。また異常検出処理
が行われている期間において、負荷の瞬時的な異常υ′
、態が発生しても直ちに故ｌＩＩ詮断が行われることは
なく、不所望な故障診断が抑制されるようになり、これ
によって負荷制御Ｎ　装置の信頼性が格段に向上される
。

【図面の簡単な説明】

第１（２Ｉは本発明の一実施例の基本的な構成を示すブ
ロック図、第２０１は処理回路２つの異常検出処理を説
明するためのフローチャート・、第３図は典型的な先行
技術の基本的な構成を示すブロック図である。 ２１・・負荷制ｉｎ装置、２２・負荷、２３・・・電源
回路、２６・・・トランジスタ、２７・・・抵抗、２９
・・処理回路、３１・・・入力信号制御回路、３４・・
・異常検出回路、３８・・出力電圧監視回路、４１・・
ラッチ回路、５１．５２・・・カウンタ 代理人　　弁理士　四教　圭一部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源に開閉スイッチを介在して接続される負荷の
   異常状態を検出する装置であつて、 前記負荷へ印加される電圧と、前記開閉スイッチの導通
   ／遮断状態との論理に基づいて負荷の異常を検出し、負
   荷が異常であるか否かを示す情報を出力するとともに、
   異常時には開閉スイッチを遮断する異常検出手段と、 異常検出手段が出力する情報を保持する保持手段とを含
   むことを特徴とする異常検出装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の異常検出装置を用い
   た負荷制御装置であつて、前記保持手段に保持された情
   報を読取り、該読取つた情報が所定時間および／または
   所定回数以上異常状態を示すものである場合に負荷の異
   常と判断し、異常時制御を行うようにしたことを特徴と
   する負荷制御装置。