JPH08317549A

JPH08317549A - 低電圧側駆動負荷の短絡検出回路

Info

Publication number: JPH08317549A
Application number: JP7327587A
Authority: JP
Inventors: Robert T Arntz; ロバート、ティー．アーンツ
Original assignee: Chrysler Corp
Current assignee: Old Carco LLC
Priority date: 1994-12-15
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 1996-11-29
Also published as: CA2165226A1; EP0717498A1; US5491601A

Abstract

(57)【要約】【課題】遠隔の低電圧側駆動負荷の短絡を検出する回
路を提供する。【解決手段】マイクロプロセッサ制御装置（１０）か
らの制御信号をローカルドライバ（１２）を通して負荷
（２０）の遠隔ドライバ（３２）に送信し，また遠隔駆
動負荷（２０）からの故障信号を制御手段（１０）に返
送信するために単一導体（１６）を使用する。制御信号
はマイクロプロセッサ制御装置（１０）からローカルド
ライバ回路（１２）を経て単一導体（１６）上の遠隔ド
ライバ回路（３２）に送信される。遠隔負荷（２０）の
短絡によって故障信号はマイクロプロセッサ（１０）に
よる以後の検出のためにラッチされ，またローカルドラ
イバ（１２）の短絡はただちに検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷内の短絡状態
の検出に関し、さらに詳しくは、遠隔低電圧側駆動負荷
内における電池短絡状態の検出に関する。低電圧側スイ
ッチングシステムは、燃料ソレノイドなどの装置の制御
等、自動車用に広く使用されている。代表的な低電圧側
ドライバには、負荷内の短絡状態の保護、すなわち、電
池短絡保護回路を含んでいる。

【０００２】

【従来の技術】多くの用途において、低電圧側ドライバ
を制御するマイクロプロセッサから離れた場所に置かれ
た負荷に低電圧側ドライバを設けることが望ましい。例
えば、エンジン制御装置から離れた場所に燃料ソレノイ
ド用のドライバを設けることが必要になることがある。
この種の用途の場合、マイクロコントローラから遠隔ド
ライバまでの導体は、絶対最少距離は離さなければなら
ない。導体を１個でも減らすことは、大量生産製品にお
いては大幅な原価節減につながる。したがって、単一の
導体を使用して制御信号を遠隔ドライバに送り、また同
じ導体を通って故障信号フィードバックを受け取ること
が望ましい。

【０００３】また、負荷を駆動するために既存のドライ
バ回路を使用しなければならない場合に於いてドライバ
回路がこの用途のための十分な定格を有しないことがあ
る。例えば、３アンペアの電流を必要としているのにも
かかわらずドライバ回路の定格は１アンペアにすぎず、
また、既存のドライバ回路が既に生産段階に入っている
大型システムの１部を構成しているため、原価要因によ
り簡単に変更できないこともある。従って、既存のドラ
イバを利用して定格３アンペアの第２の遠隔ドライバを
駆動しなければならないことがある。上記のように、ド
ライバ間の導体の数は最少にすることが好ましい。

【０００４】車両のＡＣレギュレータに使用されている
高電圧側スイッチングシステムは、Ｓａｎｏの米国特許
第５，１６６，８５２号に開示されている。Ｓａｎｏの
システムは、負荷、例えば電子装置、からの外部接地端
子の取り外しを検出するための検出回路と、検出回路か
らの信号に応答して電子装置を保護するための回路とを
有する。保護回路は、電子装置の出力トランジスタの動
作をブロックするための低電圧保護回路と、検出回路お
よび低電圧保護回路の両方からの信号に応答する記憶回
路と、電子装置への入力信号用をカットオフするための
入力カットオフ回路とを含んでいる。

【０００５】Ｃｈａｐｍａｎの米国特許第５，１３８，
５１６号には、ドライバ回路間の相互接続が最少のドラ
イバ回路、および出力ドライバ回路の動作を制御する出
力ドライバ回路が記載されている。ドライバ回路は、さ
らに、出力ドライバ内の故障状態を検知する。しかし、
Ｃｈａｐｍａｎの図面の図１から明らかなように、この
回路は、その回路自体と出力ドライバ回路との間に少な
くとも２つ以上の相互接続を必要とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】低電圧側のドライバを
制御し且つフィードバック故障信号を提供するために１
個の導体のみを必要とするシステムを提供することは興
味深いことである。

【０００７】既存のドライバから遠隔低電圧側ドライバ
を制御することは興味深いことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の実施形態におい
ては、遠隔低電圧側駆動負荷内の短絡を検出するために
１つの回路が提供されており、遠隔低電圧側駆動負荷内
では、制御手段からローカルドライバを介して負荷の遠
隔ドライバに制御信号を送り且つ遠隔駆動負荷から制御
手段に故障信号を送り戻すために単一の導体が使用され
ている。好ましい実施の形態によれば、制御信号は、マ
イクロプロセッサからローカルドライバ回路を通って単
一導体上の遠隔ドライバ回路に送られる。制御信号はＲ
Ｓフリップフロップを設定し、さらに遠隔ドライバ回路
を作動させる。遠隔ドライバ回路は、電圧電源に接続さ
れている負荷を接地し、その結果、電流が負荷に流れ
る。接地された信号は、遠隔比較器内で基準電圧と比較
される。正常な条件下では、接地信号の電圧レベルは基
準電圧よりも低いので、遠隔比較器は、ＲＳフリップフ
ロップの再設定入力に高レベル信号を加えるので、その
Ｑ出力に低レベル信号を発生させる。フリップフロップ
からの低レベル信号はインバータに加えられ、その結果
生じる高レベル信号は高電圧フィードバック・スイッチ
に加えられて、このスイッチを遮断状態に保つ。単一導
体上の信号は、第２基準電圧以下のレベルに分圧され
る。分圧された信号はローカル比較器内で第２基準電圧
と比較され、その結果得られたローカル比較器からの高
レベル信号は、ローカルドライバ回路を、ローカルドラ
イバ回路が信号導体上の信号を接地する“ＯＮ”状態に
保持する。マイクロプロセッサは信号導体上の信号、す
なわち正常作動を示す接地に近い信号レベル、をサンプ
リングする。

【０００９】しかし、電池電圧への負荷に短絡のある場
合には、遠隔比較器における信号の電圧レベルは基準電
圧よりも大きい。したがって、遠隔比較器はフリップフ
ロップをリセットせず、フリップフロップからのＱ信号
はラッチされ、さらに、遠隔比較器は遠隔ドライバをＯ
ＦＦにする。また、フリップフロップは高レベル信号を
インバータに加え、その結果発生するインバータの出力
からの低レベル信号は高電圧フィードバック・スイッチ
に加えられて、スイッチをＯＮにする。スイッチからの
高電圧信号は、単一導体に加えられ、単一導体はマイク
ロプロセッサが制御信号の送信を終了させるまでローカ
ルドライバによって接地に引き込まれる。制御信号を終
了させると、ローカルドライバは遮断され、したがって
単一導体上の信号は接地されることはない。マイクロプ
ロセッサは分圧器を介して単一導体上の信号をサンプリ
ングする。高電圧フィードバック・スイッチからの高レ
ベル信号は故障状態を示す。

【００１０】前述その他の本発明の特徴は、添付図面と
併せて下記に詳記した好ましい実施形態の説明から更に
容易に明らかになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】低電圧側スイッチングシステムを
制御している代表的なマイクロプロセッサを、図１に示
す。この特殊な形式のスイッチングシステムは、車輌の
エンジン制御装置に使用されている。図１によれば、マ
イクロプロセッサ１０は高レベル制御信号を回路１１を
経て、ドライバ回路１２ヘ送信する。高レベル信号に応
答して、ドライバ回路１２内の、電子スイッチすなわち
トランジスタ１４がＯＮになり、出力回線１６を接地に
低下させる。図から明らかなように、出力１６が接地に
低下すると、電流は電池１８から負荷２０およびドライ
バ１４を通って、接地に流れる。

【００１２】比較器２２は、抵抗器２４を通って出力２
３に供給される出力回線１６上の信号を、その入力部２
１の２ボルトの基準電圧と比較する。正常な条件下で
は、出力回線１６上の信号は、抵抗器２４を有して測定
されるとき、２ボルト未満であり、実際にドライバ回路
１２が出力回線１６の出力を接地に引き下げるので、ゼ
ロまたはゼロに近い。従って比較器２２は回線１５の高
レベル信号をドライバ回路１２の割込み禁止端子１７に
加える。マイクロプロセッサ１０はまた、出力回線１６
の状態を測定するために出力回線１６上の電圧に関係す
る回線２５をポーリングする。出力回線１６上の低レベ
ル信号は、無故障状態であることを示す。制御パルスが
回線１１に存在しないときは、ダイオード２６が比較器
出力２３を５ボルトレベルにクランプする。

【００１３】動作中に電池の状態に短絡が生じた場合、
すなわち、負荷２０に短絡が生じた場合には、出力回線
１６上の信号は電池１８の電位とほぼ等しくなる。抵抗
器２４によって測定した信号は従って２ボルトの基準電
圧より高い。信号はローカル比較器２２内で２つの基準
電圧と比較されて、低レベル信号がドライバ回路１２の
割込み禁止端子１７に加えられるため、ドライバ回路１
２が不能となる。

【００１４】上述のように、マイクロプロセッサ１０は
抵抗器２４を通って出力回線１６にポーリングを行な
う。出力回線１６上に高レベル信号が検知された場合
は、問題が発生したことを示し、従ってマイクロプロセ
ッサ１０は適切な動作を行なう。

【００１５】図２に、車輌のエンジン制御装置内の低電
圧側ドライバと共に使用される本発明の好ましい実施形
態を示す。点線９の左側部分はエンジン制御装置内に配
置されており、図１に関連して記述する先行技術システ
ムに類似しているが、さらに抵抗器２７を含む。点線９
の右側回路部分は、エンジン制御装置から離れた位置に
あり、本発明に従って低電圧側ドライバを表わす。特に
注目すべき点は、２つの部分が単一導体１６で接続され
ていることある。

【００１６】通常の動作中にマイクロプロセッサ１０に
対し、負荷２０を駆動するように要求があったときは、
マイクロプロセッサ１０は高レベル制御信号を回線１１
を経て、トランジスタ１４を含むローカルドライバ回路
１２へ送信する。高レベル信号に応答して、トランジス
タ１４が作動し、導体１６上の信号レベルを下げる。低
レベル信号がインバータ２８に加えられる。インバータ
２８の出力部から送られる対応する高レベル信号は、回
線３３上でＲＳフリップフロップ３０を設定する。高レ
ベル信号はトランジスタ３４を含む遠隔ドライバ回路３
２にも加えられる。高レベル信号はトランジスタ３４を
作動させ、導体３５を接地し、電流が電池１８から遠隔
負荷２０とトランジスタ３４とに流れる。

【００１７】さらに、フリップフロップ３０を設定した
結果、高レベル信号がフリップフロップ３０の出力部Ｑ
にラッチされ、高レベル出力がインバータ４０に加えら
れて、インバータ４０の出力からその結果生じた低レベ
ル信号が、トランジスタ４４を含む高電圧フィードバッ
クスイッチ４２に加えられる。インバータ４０からの低
レベル信号がスイッチ４２を作動させる。

【００１８】導体３５上の信号は抵抗器５０を経て遠隔
比較器３６の負極端子３７に加えられ、比較器の入力部
３９上の基準電圧、好ましくは２ボルトと比較される。
正常な動作条件下では、制御パルスが回線１１に加えら
れる前に、遠隔比較器３６の負の入力３７は、ダイオー
ド２６がローカル比較器２２の入力２３をその電圧にク
ランプするのと同様の方法で、ダイオード３８と抵抗器
５０により５ボルトにクランプされる。制御パルスが正
常な条件下で存在するときには、導体３５上の信号は、
遠隔ドライバ３２がＯＮであるので接地状態または接地
に近い状態にある。従って、遠隔比較器３６での比較に
よって高レベル信号を生じる。高レベル信号は回線４１
を通って遠隔ドライバ回路３２に加えられ、遠隔ドライ
バ回路３２を”ＯＮ”状態に維持する。高レベル信号は
またフリップフロップ３２のリセット入力部に加えら
れ、これをリセットし、また故障信号のラッチを解除す
る。

【００１９】フリップフロップ３０は、リセットの結果
としてそのＱ出力部で低レベル信号を発生する。低レベ
ル信号はインバータ４０で反転され、その結果得られた
高レベル信号は高電圧フィードバックスイッチ４２およ
びそのトランジスタ４４に加えられる。その結果スイッ
チ４２は遮断される。正常な条件下ではスイッチ４２は
約１０ミリ秒の間のみＯＮ状態に維持されることに注目
すべきてある。

【００２０】スイッチ４２は高電圧（例えば７５ボル
ト）を加えられている。ｐｎｐトランジスタ４４は、そ
のエミッタが高電圧に接続されており、またベースは高
電圧とインバータ４０の出力部との間に直列に接続され
た２つのトランジスタから構成された分圧器の中央に接
続されている。その結果、インバータ４０の出力によっ
て、導体１６がトランジスタ４４によって高電圧の方に
引かれるか否かが決定される。しかし、当業者の評価す
るように、ローカルドライバ１２はＯＮになっている間
に高電圧スイッチ４２がＯＮになると、導体１６上の信
号は接地される。

【００２１】導体１６上の信号は、分圧器４６を構成す
る抵抗器２４および２７に加えられる。発生した信号は
ローカル比較器２２の負極端子２３に加えられ、端子２
１で基準電圧好ましくは２ボルトと比較される。正常な
作動条件下では、この信号は基準電圧よりも低く、実際
にはほぼ接地レベルにある。従ってローカル比較器２２
からローカルドライバ回路１２の割込み禁止端子１７に
高レベル信号が加えられ、ローカルドライバ１２はＯＮ
状態に維持される。

【００２２】導体１６上の信号は回線２５上の分圧器４
６を経てマイクロプロセッサ１０によりサンプリングさ
れる。ローカルドライバ１２が導体１６上の信号を接地
するので、マイクロプロセッサ１０が低レベル信号を検
知して、故障状態の無いことをマイクロプロセッサ１０
に対して示す。

【００２３】負荷２０に短絡がある時には、遠隔ドライ
バ回路３２内のトランジスタ３４は導体３５上の信号を
接地レベルにすることが出来ず、従って信号は高レベル
に維持される。この高レベル信号は遠隔比較器３６の負
極端子３７に加えられ、端子３９の基準電圧と比較され
る。端子３７の信号はダイオード３８があるので５ボル
トを超えることは出来ず。比較器３６が保護されること
に注目すべきである。比較器３６での比較の結果、遠隔
ドライバ回路３２およびフリップフロップ３０のリセッ
ト入力部の両方に低レベル信号が加えられる。

【００２４】低レベル信号が遠隔ドライバ回路３２に加
えられると。トランジスタ３４がＯＦＦになる、トラン
ジスタがＯＦＦの状態では、導体３５を接地することは
意図されていない。従って、大電流が電池から短絡回路
１８とドライバトランジスタ３４を通って流れることが
防止される。これによって遠隔ドライバ３２と回路の残
りの部分が保護される。

【００２５】遠隔比較器３６からの低レベル信号はまた
フリップフロップ３０をリセットすることが出来ず、従
って故障信号がラッチされたままで、またフリップフロ
ップ３０は高レベル信号をインバータ４０に加え続け
る。この状態でインバータ４０の出力部からの低レベル
信号が、トランジスタ４４をＯＮ状態に保つ高電圧フィ
ードバックスイッチ４２に加えられる。

【００２６】導体１６上の高レベル信号はマイクロプロ
セッサ１０からの制御信号の期間中ローカルドライバ１
２によって接地されている。しかし、制御信号が終了す
ると、導体１６はもはや接地されない。その結果、トラ
ンジスタ４４は導体１６上の信号を高レベルに引き上げ
る。ここで導体１６上の高レベル信号は分圧器４６に加
えられ、回線２５を通ってマイクロプロセッサ１０によ
ってサンプリングされて、比較器２２の入力部２３に加
えられる。しかし、分圧器４６の出力（回線２５）の電
圧は、ダイオード２６があるので５ボルトを超えること
はできず、従って比較器２２とマイクロプロセッサ１０
は保護される。

【００２７】導体１６上の高レベル信号により比較器２
２はローカルドライバ１２による作動をブロックする低
レベル信号を発生する。この導体１６上の高レベル信号
はまた遠隔負荷２０に短絡のあることをマイクロプロセ
ッサに示す。次いでマイクロプロセッサ１０は、警告灯
を照光させたり、または車両内の別のシステムを作動さ
せる等の適当な動作を行なう。マイクロプロセッサ１０
からの制御信号によってローカルドライバ１２は導体１
６上の信号を接地させるので、マイクロプロセッサ１０
からの制御信号が終了した後に於いてのみ、遠隔負荷２
０の故障を検知することができる。

【００２８】マイクロプロセッサ１０はまたエンジン制
御装置内の回路の短絡故障状態を検出することができ
る。即ち、作動前に導体１６が、例えば５ボルトより高
い低インピーダンスの電圧電源に短絡していると、ロー
カルドライバ１２は導体１６上の信号を接地に落とすこ
とが出来ない。従って、導体１６上の信号レベルは、分
圧器４６を通して測定したときには、ローカル比較器２
２の正極端子での基準電圧に較べて高くなる。その結
果、ローカルドライバ１２がＯＦＦになるだでではな
く、また故障状態のあることを示す高レベル信号をマイ
クロプロセッサ１０が検知する。

【００２９】マイクロプロセッサ１０は遠隔負荷の故障
とローカルの故障との間を識別することができる。上に
示したように遠隔故障はマイクロプロセッサ１０からの
制御信号の終了後に於いてのみマイクロプロセッサ１０
によって検出される。これに対して、ローカル故障は制
御信号の在る間に検出される。従って、制御信号の終了
前に検知された故障状態はローカル回路の短絡を示す。
制御信号の終了後に於いてのみ検出される故障状態は、
遠隔回路の短絡を示す。

【００３０】本発明を特に好ましい実施形態を引用して
説明したが、発明の精神と範囲から逸脱することなく形
態と詳細に於いて種々の変更を行なうことができること
は当業者の理解できるところである。

【図面の簡単な説明】

【図１】先行技術の低電圧側ドライバの先行技術の説明
図。

【図２】本発明の好ましい実施形態の遠隔低電圧側ドラ
イバの説明図。

【符号の説明】

１０マイクロプロセッサ１２ローカルドライバ１６単一導体２０遠隔駆動負荷３２遠隔ドライバ回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の側が第１の電圧電源に電気的に接続
されている負荷の他方の側を駆動し、短絡の検出を行な
うための回路であって、単一導体に制御パルスを供給する制御回路と、単一導体に接続された入力部と、負荷の一方の側に接続
された出力部とを有する遠隔ドライバであって、前記遠
隔ドライバの状態を制御するための割込み禁止端子が更
にその出力部に接続されており、単一導体を通って入力
部に供給される制御信号に応答して第１の電圧と比較さ
れる低レベルに負荷の一方の側を接続する遠隔ドライバ
と、遠隔ドライバの出力を規準電圧と比較して、第１の電圧
源と遠隔ドライバの出力部との間の短絡を検出する短絡
検出器であって、その比較に応答して短絡検出信号を供
給し、短絡検出の結果として前記検出信号を遠隔ドライ
バの割込み禁止端子に供給する短絡検出器と、単一導体に接続された出力部を有する高電圧回路であっ
て、制御パルス信号の終了時に前記高電圧回路から単一
導体に高電圧信号を効果的に供給せしめる高電圧回路と
を、有することを特徴とする駆動用回路。
【請求項２】請求項１記載の回路に於いて、制御回路が
制御パルス信号を発生するマイクロプロセッサを有する
ことを特徴とする回路。
【請求項３】請求項２記載の回路に於いて、さらに、マイクロプロセッサからの制御パルス信号を受け取り、
出力部が信号導体に接続されているローカルドライバで
あって、制御パルス信号に応答して信号導体を第１の電
圧に比較して低レベルに接続するローカルドライバと、信号導体上の信号を一定の規準電圧と比較して、信号導
体と電圧源との間の短絡を検出する故障検出器であっ
て、その出力部に故障信号を供給して前記ローカルドラ
イバを遮断する故障検出器とを、有することを特徴とする回路。
【請求項４】請求項３記載の回路に於いて、マイクロプ
ロセッサが高電圧信号を受信してこれに応答することを
ことを特徴とする回路。
【請求項５】請求項３記載の回路に於いて、マイクロプ
ロセッサが高電圧信号に応答して表示灯を点灯すること
を特徴とする回路。
【請求項６】請求項３記載の回路に於いて、ローカルド
ライバの割込み禁止端子が故障信号を受け取り、これに
応答して前記ローカルドライバを遮断することを特徴と
する回路。
【請求項７】請求項３記載の回路であって、更に単一導
体上の信号を第１の所定の電圧にクランプする故障検出
器に導通するローカルクランプを有することを特徴とす
る回路。
【請求項８】請求項３記載の回路であって、更に故障検
出器と、信号導体上の信号の電圧レベルの所定の分数で
ある電圧レベルを持つ故障検出器に信号を加える信号導
体とに導通する分圧器を有することを特徴とする回路。
【請求項９】請求項１記載の回路であって、更に遠隔ド
ライバ出力を第２の所定の電圧にクランプする短絡検出
器と導通する遠隔クランプを有することを特徴とする回
路。
【請求項１０】請求項１記載の回路に於いて、高電圧回
路が、第２の電圧源と、エミッタが第２の電圧源に接続され、コレクタが抵抗器
を通って単一導体に接続され、またベースが第２の電圧
源と短絡検出器の間に接続されている分圧器に接続され
たトランジスタとを有することを特徴とする回路。
【請求項１１】請求項１記載の回路であって、更に短絡
検出信号を受け取り、制御信号パルスの終了まで故障状
態を記憶する記憶装置を有し、前記記憶装置中の故障状
態が前記高電圧回路の作動に有効であることを特徴とす
る回路。
【請求項１２】請求項７記載の回路に於いて、記憶手段
が信号導体を通って受信される制御パルス信号によって
設定され、また前記短絡検出器が短絡状態を検出できな
かったときにリセットされる、リセット可能なフリップ
フロップであることを特徴とする回路。
【請求項１３】請求項１記載の回路に於いて、低レベル
が接地であることを特徴とする回路。
【請求項１４】一方の側が第１の電圧電源に電気的に接
続されている負荷の他方の側を駆動し、短絡の検出を行
なうための回路であって、信号導体を通って制御パルス信号を供給する制御回路
が、制御パルス信号を発生するマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサから制御パルス信号を受け取り、出
力が信号導体に接続されているローカルドライバであっ
て、制御パルス信号に応答して第１の電圧に比較して低
レベルに信号導体を接続するローカルドライバと、信号導体上の信号をある一定の規準信号と比較して信号
導体と電圧源との間の短絡を検出する故障検出器であっ
て前記ローカルドライバを遮断する故障信号を供給する
故障検出器とを有する制御回路と、入力部が信号導体に接続されており、また出力が負荷の
一方の側に接続された遠隔ドライバであって、また出力
は前記遠隔ドライバの状態を制御するための不能化端子
に接続されており、信号導体を通って入力部に供給され
る制御信号に応答して第１の電圧に比較して低レベルに
負荷の一方の側を接続する遠隔ドライバと、遠隔ドライバ出力を規準電圧と比較して第１の電圧源と
ドライバ出力部との間の短絡を検出し、比較に応答して
短絡検出信号を供給する短絡検出器であって、前記検出
信号を短絡検出の結果として遠隔ドライバの割込み禁止
端子に加える短絡検出器と、出力部が信号導体に接続された高電圧回路であって、短
絡検出に応答して制御パルス信号の終了時に信号導体に
高電圧を供給する高電圧回路と、短絡検出信号を受け取り、制御信号パルスの終了まで故
障状態を記憶する記憶装置であって、前記記憶装置中の
故障状態が前記高電圧回路の作動に有効である記憶装置
とを、有することを特徴とする回路。