WO2015053205A1 - 電子制御装置 - Google Patents

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WO2015053205A1
WO2015053205A1 PCT/JP2014/076649 JP2014076649W WO2015053205A1 WO 2015053205 A1 WO2015053205 A1 WO 2015053205A1 JP 2014076649 W JP2014076649 W JP 2014076649W WO 2015053205 A1 WO2015053205 A1 WO 2015053205A1
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pull
resistor
control device
electronic control
resistance value
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寛 岩澤
広津　鉄平
佐藤　千尋
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic control device that controls an automobile engine or the like, and relates to signals input to the electronic control device from various sensors and switches (hereinafter referred to as sensors) mounted on a control target. It is related with the means to process so that it may be suitable for the calculation in.
  • a state of a control target is input from sensors connected to the control target such as an engine, and a fuel injector or the like is obtained by a calculation result by a calculation means such as a microcontroller.
  • An electronic control device that drives an actuator is used.
  • an input processing circuit is used for processing various input signals from sensors so as to be suitable for processing inside the electronic control device. Specifically, for example, by converting the output of sensors such as thermistors and potentiometers and the output of switches that appear as opening and closing of contacts into voltage signals using pull-up and pull-down resistors, Signals can be directly handled by A / D conversion in the arithmetic means inside the electronic control unit.
  • Such an input processing circuit can take various forms.
  • the input from the sensor is converted into a voltage signal by a pull-up / pull-down resistor.
  • a sensor failure can be diagnosed by changing the resistance value of the pull-up / pull-down resistor and evaluating the response at that time.
  • Patent Document 1 shows an example in which a failure of a sensor constituting a control system can be detected by making a pull-up / pull-down resistance value variable.
  • the present invention has been made in view of the above points.
  • the resistance value of the pull-up / pull-down resistor is variable
  • the resistance value of the pull-up / pull-down resistor is as set.
  • An object of the present invention is to provide an electronic control device capable of diagnosing whether it is a value.
  • a pull-up resistor and / or a pull-down resistor can be arbitrarily connected to an external input signal, and the pull-up resistor is connected.
  • An input processing circuit capable of arbitrarily setting a resistance value of the resistor or the pull-down resistor, and the electronic control unit includes means for diagnosing whether the resistance value of the pull-up resistor or the pull-down resistor is in an expected range The input processing circuit is provided.
  • the present invention it is possible to diagnose the resistance value of the set pull-up resistor or pull-down resistor, and to diagnose a failure such as disconnection, short circuit, or resistance value drift by comparing it with an expected value. it can.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a comparator unit 5 in the first embodiment of the present invention. It is a correspondence table of V44 voltage and comparator output logic in the first embodiment of the present invention. It is the functional block diagram which showed the structure of the electronic control apparatus 1 in 2nd Example of this invention. It is a correspondence table of V44 voltage and abnormality presence determination in the 2nd example of the present invention. It is a flowchart of abnormality determination in the 2nd Example of this invention. It is the functional block diagram which showed the structure of the electronic control apparatus 1 in the 3rd Example of this invention.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an electronic control device 1 according to the present embodiment.
  • the electronic control device 1 includes an input processing circuit 2, a microcomputer 6, and an output unit (not shown), and a plurality of sensors 31 and 32 are connected to the input terminal 3.
  • the sensors 31 and 32 are attached to a control target (not shown) and have a characteristic that the resistance value changes according to the state of the control target.
  • one end thereof is connected to the power supply wiring 41 or the GND wiring 47 and the other end is connected to the input processing circuit 2 via the input terminal 3.
  • the control circuit 21 is a circuit that controls each circuit in the input processing circuit 2, and is controlled by the arithmetic unit 62 in the microcomputer 6. Specifically, the multiplexer 22 is selected, the pull-up / pull-down setting register 23 and the pull-up / pull-down diagnosis register 24 are set, and the output from the window comparator 51 is transmitted to the arithmetic unit 62.
  • the signal input from the input terminal 3 is selected by the multiplexer 22 and connected to the intermediate point 44 of the pull-up / pull-down resistor group 4 and simultaneously input to the AD converter 61 in the microcomputer 6.
  • the AD converter 61 converts the voltage of the input signal into a digital signal and transmits it to the arithmetic unit 62.
  • the calculation unit 62 determines the state of the control target based on the input signal, performs control calculation, and instructs an output unit (not shown) to realize the desired control.
  • the pull-up / pull-down resistor group 4 includes a common power supply line 41, a plurality of pull-up resistors 421 and 422, a plurality of pull-up selection switches 431 and 432, an intermediate point 44, a plurality of pull-down selection switches 451 and 452, and a plurality of pull-down resistors. 461 and 462, and a common GND wiring 47.
  • the pull-up resistors 421 and 422 have different resistance values, and are selectively connected to the intermediate point 44 by the pull-up selection switches 431 and 432, thereby realizing a pull-up process with an arbitrary resistance value.
  • the pull-down resistors 461 and 462 have different resistance values, and are selectively connected to the intermediate point 44 by pull-down selection switches 451 and 452, thereby realizing a pull-down process with an arbitrary resistance value.
  • the pull-up resistors 421 and 422 and the pull-down resistors 461 and 462 are configured to have substantially the same resistance value in each combination. For example, if the pull-up resistors 421 and 422 are configured with 1 k ⁇ and 10 k ⁇ resistors, the pull-down resistors 461 and 462 are similarly configured with 1 k ⁇ and 10 k ⁇ resistors. This is a configuration necessary for an operation at the time of failure diagnosis described later.
  • the pull-up selection switches 431 and 432 and the pull-down selection switches 451 and 452 are constituted by analog switches, and the ON / OFF of the corresponding bits in the pull-up / pull-down setting register 23 and the pull-up / pull-down diagnosis register 24 respectively. , Is controlled to be ON when either or both are true. However, during normal operation, the pull-up / pull-down diagnosis register 24 is not used, and only the pull-up / pull-down setting register 23 is used. Only one pull-up selection switch may be selected (turned on), or two or more switches may be simultaneously turned on to synthesize resistance values and realize various resistance values. In addition, an arbitrary bias voltage may be applied to the sensors by simultaneously connecting a pull-up resistor and a pull-down resistor.
  • the above is the operation of the input processing circuit 2 during normal operation. By performing the same operation by switching the target signal (sensors) in the multiplexer 22 as necessary, pull-up processing and pull-down processing with an arbitrary resistance value are performed on a plurality of connected sensors. The input processing to be performed can be realized.
  • the multiplexer 22 temporarily stops the connection to the sensors 31 and 32 and connects to the no-connection input 25 dedicated for diagnosis. This is to avoid the influence of inputs from the sensors 31 and 32 and to obtain a stable diagnosis result.
  • the connectionless input 25 of the present embodiment may be truly connectionless, or the power supply wiring 41 and the GND wiring 47 may have impedances sufficiently higher than the resistance values of the resistors in the pull-up / pull-down resistance group 4. You may connect.
  • the pull-up / pull-down setting register 23 is set so that only the pull-up resistor 421 is connected to the intermediate point 44.
  • the pull-up / pull-down diagnosis register 24 is set so that the pull-down resistor 461 having the same resistance value as that of the pull-up resistor 421 is connected to the intermediate point 44.
  • the voltage (V44) at the intermediate point 44 is the voltage (V41) of the power supply wiring 41 and the voltage (0) of the GND wiring 47. Is divided to obtain a voltage represented by the following equation (1).
  • V44 V41 ⁇ R461 / (R421 + R461) Formula 1
  • the voltage division result deviates from this voltage.
  • the voltage (0) of the GND wiring appears at the intermediate point 44.
  • the pull-up resistor 421 is short-circuited, the voltage V41 of the power supply wiring appears at the intermediate point 44.
  • the comparator unit 5 includes a window comparator 51, an upper threshold voltage source 52, and a lower threshold voltage source 53.
  • the internal configuration of the comparator unit is shown in FIG.
  • the upper threshold voltage source 52 and the lower threshold voltage source 53 are composed of fixed voltage dividing circuits, and generate unique voltages (V52 and V53, respectively) between the voltage V41 of the power supply wiring 41 and the voltage (0) of the GND wiring 47. .
  • V52 and V53 are set so as to satisfy the following inequality of Expression 3.
  • the window comparator 51 includes analog comparators 511 and 512 and an AND circuit 513, and outputs a digital value as shown in the correspondence table shown in FIG. 3 according to the voltage V44 at the input point.
  • V44 is in the vicinity of Vh, that is, when the resistance value of the pull-up resistor or the pull-down resistor is normal, it deviates from the vicinity of the middle point, that is, in the pull-up resistor or the pull-down resistor. If there is an abnormality, you can get a fake output.
  • V53 and Vh are margins for suppressing misinformation due to errors in the normal range, and errors that should be allowed for each pull-up resistor and pull-down resistor. Set to the original.
  • the margin for suppressing the false alarm can be set according to the type of sensor to be connected, etc., so that the effect of suppressing the false alarm can be obtained.
  • the control circuit 21 transmits the output value of the comparator unit 5 thus obtained to the calculation unit 62.
  • the calculation unit 62 can easily diagnose a failure based on this value.
  • the above is the operation of the input processing circuit 2 at the time of failure diagnosis in this embodiment.
  • it is possible to diagnose an abnormality in the resistance value of each pull-up resistor and pull-down resistor.
  • the configuration used for the variable function of the resistance value of the pull-up / pull-down resistor, which is the original function, is also used for diagnosis, so that pull-up / pull-down can be performed without adding a significant circuit.
  • a great feature is that the resistance value of the resistor can be diagnosed.
  • the pull-up / pull-down setting register 23 is used instead of the pull-up / pull-down setting register 23 to connect the pull-down resistor 461.
  • this configuration also includes a failure of the pull-up / pull-down setting register 23 itself. Can be diagnosed. In other words, if all the bits of the pull-up / pull-down setting register 23 are stuck at a value indicating the switch OFF and fail, and each resistor cannot be connected to the intermediate point 44 even if the register is set, the pull-down / pull-down setting register 23 is temporarily pulled down.
  • V44 is indefinite. In this case, if V44 coincides with the vicinity of Vh, it is diagnosed as normal regardless of whether or not the resistance value is abnormal.
  • the pull-up / pull-down diagnosis register 24 dedicated for diagnosis is used to connect the pull-down resistor 461 as in this embodiment, the pull-down resistor 461 is connected regardless of the failure of the pull-up / pull-down setting register 23. Therefore, the voltage at the intermediate point 44 is in the vicinity of 0, which is an abnormal region, and can be diagnosed as a failure. By adopting this configuration, it is possible to diagnose including a failure of the pull-up / pull-down setting register 23 itself.
  • a plurality of pull-up resistors can be operated by switching the pull-up resistor and the pull-down resistor connected to the intermediate point 44 as necessary. Fault diagnosis can be performed on the up resistance and the pull down resistance.
  • the control circuit 21 may transmit the diagnosis result for each resistance to be diagnosed to the calculation unit 62, or after the diagnosis of all the resistances to be diagnosed is completed, the diagnosis results are collectively put into the calculation unit 62. May be communicated. Particularly in the latter case, there is an advantage that the calculation load in the calculation unit 62 can be reduced.
  • diagnosis is performed by connecting the input of the multiplexer 22 to the diagnosis non-connection input 25 as described above, it cannot be performed at the same time as a normal input processing operation, and must be performed exclusively.
  • This can be achieved by a method that is performed during a time period during which it is allowed to stop normal operation and concentrate on diagnosis, such as immediately after the vehicle key is turned on, after the key is turned off, or at idle stop, or during normal operation. It can be realized by taking a method of alternately performing processing and input processing in failure diagnosis in a time division manner.
  • the resistance values of the pull-up resistor and the pull-down resistor connected at the time of failure diagnosis are substantially equal, but the configuration of the present invention is not limited to this. That is, even if the resistance values of the pull-up resistor and pull-down resistor connected at the time of failure diagnosis are different, the value obtained by adding or subtracting the margin to the value of V44 calculated by Equation 1 for the upper and lower threshold voltages used for failure determination A similar diagnosis can be performed by setting to. However, as shown in this embodiment, when the resistance values of the pull-up resistor and the pull-down resistor are substantially equal, the resistance value can be diagnosed under the condition that the sensitivity to V44 is highest from the error of each resistor. It is.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the electronic control unit 1 in this embodiment.
  • the difference in the hardware configuration between the present embodiment and the first embodiment described above is that the comparator unit 5 provided in the first embodiment is not provided.
  • the difference in operation between the present embodiment and the first embodiment described above is that the intermediate voltage 44 and the Vh voltage that were used in the comparator unit 5 in the first embodiment are compared in the microcomputer 6.
  • the operation of the input processing circuit 2 and the microcomputer 6 when diagnosing the resistance value of the pull-up resistor 421 during failure diagnosis will be described. Even at the time of failure diagnosis, the non-connection input 25 is connected to the intermediate point 44 by the multiplexer 22, and then the pull-up resistor 421 and the pull-down resistor 461 having the same resistance value as that of the resistor are connected.
  • the operation up to the voltage indicated by 1 is the same as the operation in the first embodiment, but the operation after this is different.
  • the voltage of V44 is converted into a digital value by the AD converter 61 in the same manner as during normal operation, and is input to the arithmetic unit 62. Then, the calculation unit 62 determines whether the voltage of V44 indicates an abnormality of the pull-up resistor 421 or the pull-down resistor 461 according to the correspondence table shown in FIG.
  • the upper limit threshold voltage V52 and the lower limit threshold voltage V53 are selected so as to satisfy the inequality of Expression 3, and are stored in a storage area (not shown) existing in the calculation unit 62.
  • failure determination is performed by the calculation unit 62 according to the measurement of V44 and the magnitude relationship between V44 and V53, V52 according to the flowchart shown in FIG. In this operation, the role of the window comparator 51 in the first embodiment is implemented by a program in the calculation unit 62.
  • the above is the operation of the input processing circuit 2 at the time of failure diagnosis in this embodiment. According to the present embodiment, it is possible to diagnose abnormality of the resistance values of the pull-up resistors and pull-down resistors as in the first embodiment. Further, compared with the first embodiment, hardware necessary for diagnosis can be further reduced. However, on the other hand, there is a trade-off in which the processing load in the calculation unit 62 increases.
  • the resistance values of the pull-up resistor and the pull-down resistor that are connected at the time of failure diagnosis are substantially equal, but the configuration of the present invention is not limited to this. That is, even if the resistance values of the pull-up resistor and the pull-down resistor connected at the time of failure diagnosis are different, the upper limit threshold voltage V52 and the lower limit threshold voltage V53 used for failure determination are calculated by Equation 1, and the resistance value is normal.
  • the same diagnosis can be performed by setting a value obtained by adding or subtracting a margin to the value of V44 at the time.
  • the resistance values of the pull-up resistor and the pull-down resistor are substantially equal, it is preferable because the resistance value can be diagnosed under the condition that the sensitivity from each error to V44 is the highest.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the electronic control device 1 in this embodiment.
  • the difference in hardware configuration between the present embodiment and the second embodiment described above is that the selection destination in the multiplexer 22 at the time of failure diagnosis is an external reference resistor group 26 composed of external resistors 27 and 28, and pulling The up / pull down diagnostic register 24 is deleted.
  • both the pull-up resistor 421 and the pull-down resistor 461 are connected to the intermediate point 44 at the time of failure diagnosis.
  • only one resistor (pull-up resistor or pull-down resistor) to be diagnosed is connected.
  • the multiplexer 22 temporarily stops connection to the sensors 31 and 32 and connects to the reference resistor group 26 instead.
  • the reference resistor group 26 is composed of reference resistors 27 and 28 that are connected in series and have known resistance values.
  • the reference resistors 27 and 28 are connected in series and their connection points are connected to the input terminal 3.
  • the other end of the reference resistor 28 is connected to the power supply line 41, and the other end of the reference resistor 28 is connected to the GND line 47.
  • the pull-up / pull-down setting register 23 is set so that only the pull-up resistor 421 to be diagnosed is connected to the intermediate point 44.
  • the resistance value of the pull-up resistor 421 to be diagnosed is R421
  • the resistance value of the reference resistor 27 is R27
  • the resistance value of the reference resistor 28 is R28
  • the voltage at the intermediate point 44 (V44) is the voltage of the power supply wiring 41.
  • the voltage is divided by (V41) and the voltage (0) of the GND wiring 47 to be a voltage expressed by the following equation (6).
  • V44 V41 ⁇ R28 ⁇ (R27 + R421) / (R27 ⁇ R28 + R27 ⁇ R421 + R28 ⁇ R421) Equation 6
  • the voltage of V44 obtained in this way is converted into a digital value by the AD converter 61 in the same manner as in normal operation, and is input to the arithmetic unit 62. Then, the calculation unit 62 determines whether the voltage of V44 indicates an abnormality of the pull-up resistor 421 or the pull-down resistor 461 according to the correspondence table shown in FIG.
  • the voltage Vn44 of V44 when normal is calculated from the resistance value of the pull-up resistor 421 when normal using the equation 6 so that the upper threshold voltage V52 and the lower threshold voltage V53 satisfy the inequality of equation 6. And stored in a storage area (not shown) existing in the calculation unit 62.
  • failure determination is performed by the calculation unit 62 according to the measurement of V44 and the magnitude relationship between V44 and V53, V52 according to the flowchart shown in FIG.
  • the voltage Vn44 of the V44 when it is normal differs depending on the resistance value of the resistance to be diagnosed every time, so it is necessary to pay attention to the fact that the calculation needs to be performed each time.
  • the above is the operation of the input processing circuit 2 at the time of failure diagnosis in this embodiment. According to the present embodiment, it is possible to diagnose an abnormality in the resistance value of each pull-up resistor and pull-down resistor as in the first and second embodiments.
  • the above description is for diagnosing the resistance value of the pull-up resistor 421.
  • pull-up / pull-down so that only the pull-up resistor 461 is connected to the intermediate point 44.
  • the diagnosis operation can be performed in the same manner.
  • the voltage (V44) at the intermediate point 44 at this time is different in that it is a voltage represented by the following expression 7 when the resistance value of the pull-down resistor 461 is R461.
  • V44 V41 ⁇ R28 ⁇ R461 / (R27 ⁇ R28 + R27 ⁇ R461 + R28 ⁇ R461) Expression 7
  • the resistance used as the voltage dividing counterpart in the diagnosis of the resistance value is compared with the first and second embodiments in which the resistance in the pull-up / pull-down resistance group 4 is used. 27 and 28 are used in common, and there is an advantage that it is easy to ensure absolute accuracy. That is, in the first and second embodiments, the diagnostic accuracy of the resistance value depends on the resistance accuracy of each resistor in the pull-up / pull-down resistor group 4, and in the pull-up / pull-down resistor group 4 to perform a high-precision diagnosis. It was necessary to make all the resistors of the above high precision.
  • the diagnosis accuracy of the resistance value depends only on the accuracy of the reference resistors 27 and 28, and if these two resistors are made highly accurate, highly accurate diagnosis can be realized.
  • This merit is particularly noticeable when the input processing circuit 2 including the pull-up / pull-down resistor group 4 is integrated into an integrated circuit (IC). This is because, in general, in an integrated circuit, it is relatively easy to relatively align resistance values between resistors, but it is difficult to manufacture absolute resistance values with high accuracy. .

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Abstract

外部からの入力信号に対して任意にプルアップ抵抗(421,422)またはプルダウン抵抗(461,462)もしくはその両者を接続することができ、かつ、接続する前記プルアップ抵抗(421,422)や前記プルダウン抵抗(461,462)の抵抗値を任意に設定できる入力処理回路(2)において、そのプルアップ・プルダウン抵抗(421,422,461,462)の抵抗値が設定した通りの値になっているか診断する事が可能な電子制御装置を提供する。具体的には、プルアップ抵抗(421)の抵抗値を診断する際には前記プルアップ抵抗(421)に対して前記プルダウン抵抗(461)を接続し、両者によって分圧された電圧をもとに抵抗値を診断する。もしくは、プルアップ抵抗(421)の抵抗値を診断する際には、外部に接続された抵抗値が既知である参照抵抗群に対して、前記プルアップ抵抗(421)一つのみを接続し、両者によって分圧された電圧をもとに抵抗値を診断する。

Description

電子制御装置
　本発明は、自動車のエンジン等の制御を行う電子制御装置に関し、制御対象に装着された各種のセンサやスイッチ（以下、センサ類と記す）から電子制御装置に入力される信号を電子制御装置内部での演算に適するように処理する手段に関する。
　従来から、自動車のエンジン等を高度に制御する手段として、エンジン等の制御対象に接続されたセンサ類から制御対象の状態を入力し、マイクロコントローラ等の演算手段による演算結果をもって燃料噴射器等のアクチュエータを駆動する電子制御装置が用いられている。この電子制御装置において、センサ類からの多様な入力信号を電子制御装置の内部で処理するのに適するよう処理する入力処理回路が用いられている。具体的には、例えばサーミスタやポテンシォメータのように抵抗値が変化するセンサ類の出力や接点の開閉として表れるスイッチの出力をプルアップ・プルダウン抵抗によって電圧信号に変換することで、マイコン等の電子制御装置の内部の演算手段においてＡ／Ｄ変換によって信号を直接扱うことができるようになる。
　このような入力処理回路は様々な形態をとることができるが、例えば特許文献１に記載のセンサの異常診断装置では、センサからの入力をプルアップ・プルダウン抵抗にて電圧信号に変換しており、さらにこのプルアップ・プルダウン抵抗の抵抗値を変更し、その時の応答を評価することでセンサの故障を診断することを可能としている例が開示されている。
特開平３－２１００４７号公報
　一般に、電子制御装置を含む自動車の制御システム、特にエンジン等の重要機能に関する制御システムにおいては高い信頼性および安全性が求められる。特に昨今重要性が高まってきている機能安全の観点での安全性を実現するためには制御システムを構成する各要素の故障を診断する機能が必要となる。特許文献１においては、プルアップ・プルダウン抵抗値を可変とすることにより、制御システムを構成するセンサの故障を検出することを可能としている例が示されている。
　一方で、制御システムの信頼性および安全性を確保するためには、このプルアップ・プルダウン抵抗自身の診断も必要となる。このプルアップ・プルダウン抵抗が断線、短絡、抵抗値のドリフトといった故障を起こすと、センサ類からの入力信号を正しく処理できず、誤った制御を行ってしまうリスクがあるためである。
　特にプルアップ・プルダウンの抵抗値を可変とした場合はそのための機構が複雑となり、可変としない場合と比べて一般的に故障率が上昇してしまうため、診断の必要性が高いという課題がある。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、プルアップ・プルダウン抵抗の抵抗値を可変とした電子制御装置の入力処理回路において、そのプルアップ・プルダウン抵抗の抵抗値が設定した通りの値になっているか診断する事が可能な電子制御装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するためになされた電子制御装置の一例としては、外部からの入力信号に対して任意にプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗もしくはその両者を接続することができ、かつ、接続する前記プルアップ抵抗や前記プルダウン抵抗の抵抗値を任意に設定できる入力処理回路を備え、前記電子制御装置は前記プルアップ抵抗や前記プルダウン抵抗の抵抗値が期待される範囲にあるかを診断する手段を備えた前記入力処理回路を備える。
　本発明によれば、設定したプルアップ抵抗やプルダウン抵抗の抵抗値を診断することができ、それを期待される値と比較することで断線、短絡、抵抗値のドリフトといった故障を診断することができる。
本発明の第１の実施例における電子制御装置１の構成を示した機能ブロック図である。 本発明の第１の実施例におけるコンパレータ部５の構成例を示した回路図である。 本発明の第１の実施例における、Ｖ４４電圧とコンパレータ出力論理との対応表である。 本発明の第２の実施例における電子制御装置１の構成を示した機能ブロック図である。 本発明の第２の実施例における、Ｖ４４電圧と異常有無判定との対応表である。 本発明の第２の実施例における、異常有無判定のフローチャートである。 本発明の第３の実施例における電子制御装置１の構成を示した機能ブロック図である。
　以下、本発明の第１の実施例に係る電子制御装置について、図面を用いて説明する。
　図１は、本実施例における電子制御装置１の構成を示したブロック図である。
電子制御装置１は、入力処理回路２とマイコン６、および図示しない出力部から構成され、その入力端子３に複数のセンサ類３１および３２が接続される。センサ類３１および３２は、図示しない制御対象に装着され、制御対象の状態に応じて抵抗値が変化する特性を持つ。
　また同時に、その一端が電源配線４１またはＧＮＤ配線４７に接続され、他端が入力端子３を経由して入力処理回路２に接続されてている。
　以下、まずは通常動作時の入力処理回路２の動作を説明する。制御回路２１は入力処理回路２内の各回路の制御を行う回路であり、マイコン６内の演算部６２により制御される。具体的にはマルチプレクサ２２の選択動作、プルアップ・プルダウン設定用レジスタ２３やプルアップ・プルダウン診断用レジスタ２４の設定を行い、ウィンドウコンパレータ５１からの出力を演算部６２へ伝達する。
　入力端子３から入力された信号はマルチプレクサ２２により１つの信号が選択され、プルアップ・プルダウン抵抗群４の中間点４４に接続されると同時に、マイコン６内のＡＤ変換器６１へ入力される。このようにマルチプレクサ２２を用いて各センサ類３１および３２を時分割で接続することでマルチプレクサより後段の回路を共用でき、回路規模を抑えることができる。
　ＡＤ変換器６１は入力された信号の電圧をディジタル信号へ変換して演算部６２へ伝達する。演算部６２は入力された信号を元に制御対象の状態を判断し、制御演算を行い、図示しない出力部に指示を行い、目的とする制御を実現する。
　プルアップ・プルダウン抵抗群４は共通の電源配線４１、複数のプルアップ抵抗４２１および４２２、複数のプルアップ選択スイッチ４３１および４３２、中間点４４、複数のプルダウン選択スイッチ４５１および４５２、複数のプルダウン抵抗４６１および４６２、および共通のＧＮＤ配線４７から構成される。プルアップ抵抗４２１および４２２はそれぞれ異なる抵抗値をもち、プルアップ選択スイッチ４３１および４３２によって選択的に中間点４４に接続されることで、任意の抵抗値でのプルアップ処理を実現する。同様に、プルダウン抵抗４６１および４６２はそれぞれ異なる抵抗値をもち、プルダウン選択スイッチ４５１および４５２によって選択的に中間点４４に接続されることで、任意の抵抗値でのプルダウン処理を実現する。
　なお、プルアップ抵抗４２１および４２２とプルダウン抵抗４６１および４６２は、それぞれの組合せでの抵抗値が略等しく構成されている。例えば、プルアップ抵抗４２１および４２２が１ｋΩと１０ｋΩの抵抗で構成されていれば、プルダウン抵抗４６１および４６２も同様に１ｋΩと１０ｋΩの抵抗で構成されている。これは、後述する故障診断時の動作において必要となる構成である。
　プルアップ選択スイッチ４３１および４３２、プルダウン選択スイッチ４５１および４５２はアナログスイッチにより構成され、そのＯＮ／ＯＦＦはプルアップ・プルダウン設定用レジスタ２３およびプルアップ・プルダウン診断用レジスタ２４においてそれぞれ対応するビットのうち、どちらか一方または両方が真である時にＯＮとなるように制御される。ただし、通常動作時にはプルアップ・プルダウン診断用レジスタ２４は使われず、プルアップ・プルダウン設定用レジスタ２３のみが用いられる。選択される（ＯＮされる）プルアップ選択スイッチは１つだけでもよいし、２つ以上のスイッチを同時にＯＮすることで抵抗値を合成し、より多様な抵抗値を実現する構成としても良い。また、プルアップ抵抗とプルダウン抵抗を同時に接続することでセンサ類に対して任意のバイアス電圧を印加する構成としても良い。
　以上が通常動作時の入力処理回路２の動作である。必要に応じてマルチプレクサ２２にて対象とする信号（センサ類）を切り替えて同様の動作を行うことで、接続された複数のセンサ類に対して任意の抵抗値でのプルアップ処理やプルダウン処理を行う入力処理を実現することができる。
　次に、故障診断時の入力処理回路２の動作を説明する。ここでは、プルアップ抵抗４２１の抵抗値を診断する時の動作を説明する。
　まず、マルチプレクサ２２では一時的にセンサ類３１および３２への接続を停止し、診断専用の無接続入力２５に接続する。これは、センサ類３１および３２からの入力の影響を避け、安定した診断結果を得るためである。なお、本実施例の無接続入力２５としては、真に無接続としてもよいし、プルアップ・プルダウン抵抗群４内の各抵抗の抵抗値より十分に高いインピーダンスで電源配線４１やＧＮＤ配線４７と接続しても良い。
　次に、プルアップ抵抗４２１のみが中間点４４に接続されるようプルアップ・プルダウン設定用レジスタ２３を設定する。次に、プルアップ抵抗４２１と同じ抵抗値を持つプルダウン抵抗４６１が中間点４４に接続されるようプルアップ・プルダウン診断用レジスタ２４を設定する。このとき、プルアップ抵抗４２１の抵抗値をＲ４２１、プルダウン抵抗４６１の抵抗値をＲ４６１とすると、中間点４４の電圧（Ｖ４４）は電源配線４１の電圧（Ｖ４１）とＧＮＤ配線４７の電圧（０）で分圧され、次の式１で示される電圧となる。
Ｖ４４＝Ｖ４１×Ｒ４６１／（Ｒ４２１＋Ｒ４６１）　　・・・式１
　ここで、仮にプルアップ抵抗４２１とプルダウン抵抗４６１の両者が正常であった場合（Ｒ４２１＝Ｒ４６１）は以下の式２で示すようにちょうど中間の電圧Ｖｈとなる。
Ｖ４４＝Ｖ４１／２＝Ｖｈ　　・・・式２
　逆に、プルアップ抵抗４２１とプルダウン抵抗４６１のどちらかの抵抗値が異常であった場合、分圧結果はこの電圧から逸脱する。例えば、プルアップ抵抗４２１が断線（Ｒ４２１＝無限大）していた場合、中間点４４にはＧＮＤ配線の電圧（０）が表れる。また、プルアップ抵抗４２１が短絡していた場合、中間点４４には電源配線の電圧Ｖ４１が表れる。
　この性質を利用し、中間点４４の電圧がＶｈから逸脱しているかどうかを判定することで、プルアップ抵抗４２１およびプルダウン抵抗４６１の故障を判定することができる。
この判定を行うのがコンパレータ部５である。
　コンパレータ部５はウィンドウコンパレータ５１と上限閾値電圧源５２および下限閾値電圧源５３から構成される。コンパレータ部の内部構成を図２に示す。
　上限閾値電圧源５２および下限閾値電圧源５３は固定の分圧回路からなり、電源配線４１の電圧Ｖ４１からＧＮＤ配線４７の電圧（０）の間の固有の電圧（それぞれＶ５２，Ｖ５３）を発生する。Ｖ５２およびＶ５３は次の式３の不等式を満たすように設定される。
Ｖ５３＜Ｖｈ＜Ｖ５２　　・・・式３
　ウィンドウコンパレータ５１はアナログコンパレータ５１１および５１２とＡＮＤ回路５１３から構成されており、入力点の電圧Ｖ４４に応じて図３に示す対応表に示したようなディジタル値を出力する。この構成をとる事で、Ｖ４４がＶｈ付近である、すなわちプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗の抵抗値がに異常がない場合は真、中間点付近から逸脱している、すなわちプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗に異常がある場合は偽の出力を得ることができる。
　なお、Ｖ５３とＶｈとの差、およびＶｈとＶ５２との差は正常な範囲の誤差に起因する誤報を抑制するためのマージンであり、各プルアップ抵抗およびプルダウン抵抗に対して許容すべき誤差を元に設定される。なお、誤報を抑制するマージンは接続するセンサ類の種別等に応じて設定可能な構成とすることで、誤報を必要十分に抑制する効果を得られる構成とすることもできる。
　制御回路２１はこうして得られたコンパレータ部５の出力値を演算部６２へ伝達する。
演算部６２はこの値を元に容易に故障の診断を行うことができる。
　以上が本実施例における故障診断時の入力処理回路２の動作である。本実施例によれば、各プルアップ抵抗およびプルダウン抵抗の抵抗値の異常を診断することができる。本実施例においては、本来の機能であるプルアップ・プルダウン抵抗の抵抗値の可変機能に用いられる構成を診断のためにも活用することで、大幅な回路の追加を行うことなくプルアップ・プルダウン抵抗の抵抗値の診断を行うことができる点が大きな特徴となっている。
　なお、本実施例ではプルダウン抵抗４６１の接続にプルアップ・プルダウン設定用レジスタ２３ではなくプルアップ・プルダウン診断用レジスタ２４を用いるが、この構成によりプルアップ・プルダウン設定用レジスタ２３自体の故障も含めて診断することができる。すなわち、プルアップ・プルダウン設定用レジスタ２３の全ビットがスイッチＯＦＦを表す値で固着して故障し、当該レジスタを設定しても各抵抗を中間点４４に接続できない状態にあった場合、仮にプルダウン抵抗４６１の接続にも（故障している）プルアップ・プルダウン設定用レジスタ２３を用いていた場合はプルアップ抵抗４２１とプルダウン抵抗４６１の両者とも中間点４４に接続されず、中間点４４の電圧Ｖ４４は不定となる。この場合、Ｖ４４が偶然Ｖｈ付近に合った場合、抵抗値の異常の有無にかかわらず正常として診断されてしまう。
　一方で、本実施例のようにプルダウン抵抗４６１の接続に診断専用のプルアップ・プルダウン診断用レジスタ２４を用いる場合は、プルアップ・プルダウン設定用レジスタ２３の故障にかかわらずプルダウン抵抗４６１は接続されるため、中間点４４の電圧は異常領域である０付近となり、故障として診断することができる。
この構成を取ることで、プルアップ・プルダウン設定用レジスタ２３自体の故障も含めて診断することができる。
　上記の説明はプルアップ抵抗４２１およびプルダウン抵抗４６１を診断する例であるが、必要に応じて中間点４４に接続するプルアップ抵抗およびプルダウン抵抗を切り替えて同様の動作を行うことで、複数のプルアップ抵抗およびプルダウン抵抗に対して故障の診断を行うことができる。このとき、制御回路２１は診断対象の各抵抗ごとに診断結果を演算部６２に伝達してもよいし、診断対象の抵抗全ての診断が完了した後に、その診断結果をまとめて演算部６２に伝達してもよい。特に後者の場合、演算部６２における演算負荷を低減することができるメリットがある。
　なお、上記の診断は前述のようにマルチプレクサ２２の入力を診断用の無接続入力２５に接続して行うため、通常の入力処理動作と同時に行うことはできず、排他的に行う必要がある。これを実現するには、自動車のキーＯＮ直後やキーＯＦＦ後もしくはアイドルストップ時、など、通常の動作を停止して診断に専念することが許される時間帯に行う方法や、通常動作時における入力処理と故障診断における入力処理を時分割で交互に行う方法を取ることで実現することができる。
　また、本実施例における電子制御装置１では、診断のために一時的に診断対象のプルアップ抵抗およびプルダウン抵抗を同時に接続するため、電源配線４１からＧＮＤ配線４７に向けて固有の貫通電流が流れる特徴がある。すなわち、プルアップ抵抗４２１とプルダウン抵抗４６１を診断のために中間点４４に接続した場合、次の式４で表される貫通電流Ｉｐが電源配線４１からＧＮＤ配線４７に向けて流れる。
Ｉｐ＝Ｖ４１／（Ｒ４２１＋Ｒ４６１）　　・・・式４
　また、本実施例においては故障診断時に接続するプルアップ抵抗およびプルダウン抵抗の抵抗値は略等しいとしたが、本発明の構成はこれに限定される物ではない。すなわち、故障診断時に接続するプルアップ抵抗およびプルダウン抵抗の抵抗値が異なっていたとしても、故障判断に用いる上限閾値電圧および下限閾値電圧を式１で計算されるＶ４４の値にマージンを加減した値に設定することで同様の診断を行うことができる。ただし、本実施例で示したようにプルアップ抵抗およびプルダウン抵抗の抵抗値が略等しい場合は、各抵抗の誤差からＶ４４への感度が最も高い条件で抵抗値の診断を行うことができるため好適である。
　次に、本発明の第２の実施例に係る電子制御装置として、実施例１と異なる手法により同様の効果を実現した例について、図面を用いて説明する。図４は、本実施例における電子制御装置１の構成を示したブロック図である。本実施例と前述の実施例１との間のハードウェア構成における差異は、実施例１で設けていたコンパレータ部５を備えていない点である。また、本実施例と前述の実施例１との動作上の差異は、実施例１ではコンパレータ部５で行っていた中間電圧４４とＶｈ電圧との比較をマイコン６内にて行う点である。
　以下、本実施例における入力処理回路２およびマイコン６の動作を説明する。まず、通常動作時における入力処理回路２およびマイコン６の動作は実施例１におけるそれと同一である。
　次に、故障診断時においてプルアップ抵抗４２１の抵抗値を診断する際の入力処理回路２およびマイコン６の動作を説明する。故障診断時においても、中間点４４に対してマルチプレクサ２２にて無接続入力２５を接続し、次にプルアップ抵抗４２１、および同抵抗と抵抗値が略等しいプルダウン抵抗４６１を接続し、Ｖ４４が式１で示した電圧となる所までは実施例１における動作と同一であるが、ここから先の動作が異なる。
　本実施例では、Ｖ４４の電圧を通常動作時と同様にＡＤ変換器６１でディジタル値に変換し、演算部６２へ入力する。そして演算部６２にて、図５に示した対応表に従って、Ｖ４４の電圧がプルアップ抵抗４２１またはプルダウン抵抗４６１の異常を示すものかどうか判定を行う。
　すなわち、実施例１と同様に上限閾値電圧Ｖ５２および下限閾値電圧Ｖ５３を式３の不等式を満たすように選定し、演算部６２内に存在する記憶領域（図示しない）に記憶しておく。次に、演算部６２にて図６に示すフローチャートに従ってＶ４４の測定およびＶ４４とＶ５３，Ｖ５２との大小関係から故障判定を行う。ここでの動作は実施例１においてウィンドウコンパレータ５１が担っていた役割を演算部６２におけるプログラムで実装したものとなる。
　以上が本実施例における故障診断時の入力処理回路２の動作である。本実施例によれば、実施例１と同様に各プルアップ抵抗およびプルダウン抵抗の抵抗値の異常を診断することができる。また、実施例１と比べ、診断のために必要なハードウェアをさらに削減することができる。ただし、一方で演算部６２における処理負荷は増大するトレードオフが存在する。
　なお、上記の説明はプルアップ抵抗４２１およびプルダウン抵抗４６１を診断する例であるが、必要に応じて中間点４４に接続するプルアップ抵抗およびプルダウン抵抗を切り替えて同様の動作を行うことで、複数のプルアップ抵抗およびプルダウン抵抗に対して故障の診断を行うことができる。
　また、本実施例においては故障診断時に接続するプルアップ抵抗およびプルダウン抵抗の抵抗値を略等しいとしたが、本発明の構成はこれに限定される物ではない。すなわち、故障診断時に接続するプルアップ抵抗およびプルダウン抵抗の抵抗値が異なっていたとしても、故障判断に用いる上限閾値電圧Ｖ５２および下限閾値電圧Ｖ５３を式１で計算される、抵抗値が正常である時のＶ４４の値にマージンを加減した値に設定することで同様の診断を行うことができる。ただし、プルアップ抵抗およびプルダウン抵抗の抵抗値が略等しい場合は、各抵抗の誤差からＶ４４への感度が最も高い条件で抵抗値の診断を行うことができるため好適である。
　次に、本発明の第３の実施例に係る電子制御装置として、さらに異なる手法により同様の効果を実現した例について、図面を用いて説明する。図７は、本実施例における電子制御装置１の構成を示したブロック図である。本実施例と前述の実施例２とのハードウェア構成における差異は、故障診断時におけるマルチプレクサ２２での選択先を外部抵抗２７および２８から構成される外部の参照抵抗群２６としている点、およびプルアップ・プルダウン診断用レジスタ２４が削除されている点である。
　また、本実施例と前述の実施例２との動作上の差異は、実施例２では故障診断時に中間点４４に対してプルアップ抵抗４２１とプルダウン抵抗４６１の両者を接続していたのに対し、本実施例では診断対象の抵抗（プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗）１つのみを接続する点が異なる。
　以下、本実施例における入力処理回路２およびマイコン６の動作を説明する。まず、通常動作時における入力処理回路２およびマイコン６の動作は実施例１および２におけるそれと同一である。
　次に、故障診断時においてプルアップ抵抗４２１の抵抗値を診断する際の入力処理回路２およびマイコン６の動作を説明する。
　まず、マルチプレクサ２２では一時的にセンサ類３１および３２への接続を停止し、代わりに参照抵抗群２６に接続する。
参照抵抗群２６は直列に接続され抵抗値が既知の参照抵抗２７および２８から構成されており、参照抵抗２７と２８は直列に接続されてその接続点が入力端子３へ接続され、参照抵抗２７の他端は電源配線４１、参照抵抗２８の他端はＧＮＤ配線４７に接続されている。
　次に、診断対象であるプルアップ抵抗４２１のみが中間点４４に接続されるようプルアップ・プルダウン設定用レジスタ２３を設定する。このとき、診断対象のプルアップ抵抗４２１の抵抗値をＲ４２１、参照抵抗２７の抵抗値をＲ２７、参照抵抗２８の抵抗値をＲ２８とすると、中間点４４の電圧（Ｖ４４）は電源配線４１の電圧（Ｖ４１）とＧＮＤ配線４７の電圧（０）で分圧され、次の式６で示される電圧となる。
Ｖ４４＝Ｖ４１×Ｒ２８×（Ｒ２７＋Ｒ４２１）／（Ｒ２７×Ｒ２８＋Ｒ２７×Ｒ４２１＋Ｒ２８×Ｒ４２１）　　・・・式６
　こうして得られたＶ４４の電圧を通常動作時と同様にＡＤ変換器６１でディジタル値に変換し、演算部６２へ入力する。そして演算部６２にて、図５に示した対応表に従って、Ｖ４４の電圧がプルアップ抵抗４２１またはプルダウン抵抗４６１の異常を示すものかどうか判定を行う。
　すなわち、正常であるときのプルアップ抵抗４２１の抵抗値から式６を用いて正常である時のＶ４４の電圧Ｖｎ４４を算出し、上限閾値電圧Ｖ５２および下限閾値電圧Ｖ５３を式６の不等式を満たすように選定し、演算部６２内に存在する記憶領域（図示しない）に記憶する。次に、演算部６２にて図６に示すフローチャートに従ってＶ４４の測定およびＶ４４とＶ５３，Ｖ５２との大小関係から故障判定を行う。ここで、本実施例では実施例２と異なり、診断対象の抵抗の抵抗値によって正常である時のＶ４４の電圧Ｖｎ４４が毎回異なるため、都度計算を行う必要がある点に注意が必要である。
　以上が本実施例における故障診断時の入力処理回路２の動作である。本実施例によれば、実施例１および２と同様に各プルアップ抵抗およびプルダウン抵抗の抵抗値の異常を診断することができる。
　上記の説明はプルアップ抵抗４２１の抵抗値を診断する際のものであるが、プルダウン抵抗４６１を診断対象とする場合は、プルアップ抵抗４６１のみが中間点４４に接続されるようプルアップ・プルダウン設定用レジスタ２３を設定することで同様に診断動作を行うことができる。ただし、このときの中間点４４の電圧（Ｖ４４）は、プルダウン抵抗４６１の抵抗値をＲ４６１とすると次の式７で示される電圧となる点が異なる。
Ｖ４４＝Ｖ４１×Ｒ２８×Ｒ４６１／（Ｒ２７×Ｒ２８＋Ｒ２７×Ｒ４６１＋Ｒ２８×Ｒ４６１）　　・・・式７
　なお、抵抗値の診断において分圧の相手側として用いる抵抗に関し、プルアップ・プルダウン抵抗群４内の抵抗を用いていた実施例１および２と比べて、本実施例では外部に接続した参照抵抗２７および２８を共通して用いており、絶対的な精度を確保しやすいというメリットがある。すなわち、実施例１および２では抵抗値の診断精度はプルアップ・プルダウン抵抗群４内の各抵抗の抵抗精度に依存しており、高精度な診断を行うにはプルアップ・プルダウン抵抗群４内の各抵抗を全て高精度とする必要があった。
　一方で、本実施例では抵抗値の診断精度は参照抵抗２７および２８の精度のみに依存し、この２つの抵抗を高精度なものにすれば高精度な診断を実現できる。このメリットは、特にプルアップ・プルダウン抵抗群４を含む入力処理回路２を集積回路（ＩＣ）化する際に顕著となる。なぜなら、一般的に集積回路内においては、各抵抗間の抵抗値を相対的に揃えることは比較的容易であるが、絶対的な抵抗値を高精度に製造することは困難であるためである。
１：電子制御装置
２：入力処理回路、２１：制御回路、２２：マルチプレクサ、２３：プルアップ・プルダウン設定用レジスタ、２４：プルアップ・プルダウン診断用レジスタ、２６：参照抵抗群３：入力端子、３１，３２：センサ類
４：プルアップ・プルダウン抵抗群、４１：電源配線、４２１，４２２：プルアップ抵抗、４３１，４３２：プルアップ選択スイッチ、４５１，４５２：プルダウン選択スイッチ、４６１，４６２：プルダウン抵抗、４７：ＧＮＤ配線
５：コンパレータ部、５１：ウィンドウコンパレータ
６：マイコン、６１：ＡＤ変換器、６２：演算部

Claims (11)

  1. 外部からの入力信号に対して任意にプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗もしくはその両者を接続することができ、かつ、接続する前記プルアップ抵抗や前記プルダウン抵抗の抵抗値を任意に設定できる入力処理回路を備えた電子制御装置であって、 
    前記電子制御装置は前記プルアップ抵抗や前記プルダウン抵抗の抵抗値が期待される範囲にあるかを診断する手段を備えた前記入力処理回路を備えることを特徴とする電子制御装置。
  2. 請求項１に記載の電子制御装置において、
    プルアップ抵抗の抵抗値を診断する際には前記プルアップ抵抗に対してプルダウン抵抗を接続し、プルダウン抵抗の抵抗値を診断する際には前記プルダウン抵抗に対してプルアップ抵抗を接続し、両者によって分圧された電圧をもとに抵抗値を診断することを特徴とする電子制御装置。
  3. 請求項２に記載の電子制御装置において、
    抵抗値の診断の際に互いに接続される前記プルアップ抵抗と前記プルダウン抵抗との抵抗値の比が略１：１であることを特徴とする電子制御装置。
  4. 請求項２に記載の電子制御装置において、
    前記プルアップ抵抗と前記プルダウン抵抗によって分圧された電圧が所定の範囲にあるか否かをウィンドウコンパレータを用いて判定することで抵抗値を診断することを特徴とする電子制御装置。
  5. 請求項２に記載の電子制御装置において、
    診断のために接続する前記プルアップ抵抗または前記プルダウン抵抗を選択するために、他とは独立した設定用の記憶領域を備えることを特徴とする電子制御装置。
  6. 請求項１に記載の電子制御装置において、
    外部に接続された、抵抗値が既知である参照抵抗群に対してプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗を接続し、両者によって分圧された電圧をもとに抵抗値を診断することを特徴とする電子制御装置。
  7. 請求項６に記載の電子制御装置において、
    前記参照抵抗群はその他端が電源配線とＧＮＤ配線の双方に接続されていることを特徴とする電子制御装置。
  8. 請求項２に記載の電子制御装置において、
    前記プルアップ抵抗と前記プルダウン抵抗によって分圧された電圧をＡＤ変換器を用いて測定し、その電圧値が所定の値であるか否かを判定することで抵抗値を診断することを特徴とする電子制御装置。
  9. 請求項６に記載の電子制御装置において、
    前記プルアップ抵抗と前記プルダウン抵抗によって分圧された電圧をＡＤ変換器を用いて測定し、その電圧値が所定の値であるか否かを判定することで抵抗値を診断することを特徴とする電子制御装置。
  10. 外部の複数のセンサからの信号を入力する電子制御装置であって、
    前記複数のセンサからの信号を入力する入力端子と、
    前記入力端子が入力した信号をプルアップするプルアップ抵抗と、
    前記入力端子が入力した信号をプルダウンするプルダウン抵抗と、
    前記複数のセンサに応じて前記プルアップ抵抗およびプルダウン抵抗の抵抗値を可変する可変手段と、
    を有する、
    電子制御装置。
  11. 請求項１０記載の電子制御装置であって、
    前記可変手段が可変した前記プルアップ抵抗およびプルダウン抵抗の抵抗値が、所定の抵抗値であることを診断する診断手段と、
    を有する、
    電子制御装置。
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