JP6232133B2 - 電子制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、外部からの入力電源電圧を所定の電圧に調整し、給電対象に対して適切な電圧及び電流を供給する電源制御装置を有する電子制御装置に関するものである。
エンジンやトランスミッションを電子制御する電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）は、車載バッテリ電圧を外部からの入力電圧として用い、このバッテリ電圧を所定の電圧に調整し、様々な給電対象に対して適切な電圧及び電流を供給する電源制御装置を搭載している。給電対象には、ＥＣＵ内部に搭載されるマイクロコントローラや各種ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＥＣＵ外部に接続されている各種センサ、等がある。給電対象へ供給する電圧は、通常、車載バッテリ電圧よりも低いため、電源制御装置では、車載バッテリ電圧を給電対象の入力電圧として適した電圧に降圧する。
近年、燃費向上策として、車両停車時にエンジンのアイドリングを停止するアイドリングストップシステムを搭載する車両が増加している。アイドリングストップ状態からエンジンを再始動する際にスタータを駆動する必要があるが、このスタータ駆動はバッテリから電力を供給するため、一時的なバッテリ電圧低下が生じる。そのため、ＥＣＵは今までよりも頻繁にバッテリ低電圧時の動作が要求されるため、バッテリ低電圧時の確実な動作保証が必要となる。電源制御装置としてはバッテリ低電圧時においても、給電対象に対して適切な電圧及び電流の供給を維持することが求められる。
従来から、この種の電源制御装置として、電力変換効率と出力電圧リップルを考慮し、降圧スイッチングレギュレータと、シリーズレギュレータで構成されているものがある（例えば、特許文献１参照）。一般的に降圧スイッチングレギュレータはシリーズレギュレータと比較して高効率な電力変換を可能とするが、出力電圧リップルはシリーズレギュレータと比較して大きく、これは、例えば、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路の基準電圧に用いる場合に問題となり得る。そのため、降圧スイッチングレギュレータによってバッテリ電圧を所定の電圧に中間電圧として高効率に変換し、この中間電圧をシリーズレギュレータで給電対象に適した電圧となるように降圧することで、電源制御装置としての電力変換効率と出力電圧リップルを両立させている。
図１７は、従来例である電子制御装置を示す構成図である。
電源制御装置４は第１の電源１、第２の電源２及び第３の電源３から構成される。
電源制御装置４への入力電圧としてバッテリ電圧４１が入力され、バッテリ電圧４１は逆接防止ダイオード４２を介して第１の電源１へ入力される。
第１の電源１は、降圧スイッチングレギュレータであり、第１の電源入力電圧４４を第１の電源出力電圧１７に降圧する。第１の電源１は、スイッチング素子１１、還流ダイオード１５、インダクタ１４、第１の電圧制御回路１２で構成される。第１の電圧制御回路１２がオンを指示するとき、スイッチング素子１１は第１の電源入力電圧４４をインダクタ１４側へ通電させ、第１の電源１の後段へ電流を供給する。一方、第１の電圧制御回路１２がオフを指示するとき、スイッチング素子１１は第１の電源入力電圧４４をインダクタ１４側へ通電させず、還流ダイオード１５を介してインダクタ１４に蓄えられたエネルギーが放電されることによって第１の電源１の後段へ電流を供給する。このようにして、スイッチング出力電圧１３は、第１の電圧制御回路１２がオンを指示するときは第１の電源入力電圧４４、オフを指示するときは基準電位４５となる。第１の電圧制御回路１２は第１の電源出力電圧１７を監視し、第１の電源出力電圧１７が所定の電圧となるようにスイッチング素子１１をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御する。
第２の電源２は、マイクロコントローラ５を供給対象とするシリーズレギュレータである。第２の電源２は、第２の電源用出力トランジスタ２１、第２の電圧制御回路２２で構成される。第２の電圧制御回路２２は第２の電源出力電圧２４を監視し、第１の電源出力電圧１７を入力電圧として第２の電源出力電圧２４が所定の電圧となるように第２の電源用出力トランジスタ２１を制御する。
第３の電源３は、マイクロコントローラ５以外、例えば電子制御装置外部のセンサ等を供給対象とするシリーズレギュレータである。第３の電源３は、第３の電源用出力トランジスタ３１、第３の電圧制御回路３２で構成される。第３の電圧制御回路３２は第３の電源出力電圧３４を監視し、第１の電源出力電圧１７を入力電圧として第３の電源出力電圧３４が所定の電圧となるように第３の電源用出力トランジスタ３１を制御する。ここで第３の電源出力電圧３４は、第２の電源出力電圧２４と同電圧に制御されるものとして説明を続ける。
また、電源制御装置４は第３の電源３に対して電圧生成機能制御レジスタ３６を備えている。電圧生成機能制御レジスタ３６にシリアル通信等を介して第３の電源出力オン制御信号１１０ａを送信すると、電圧生成機能制御レジスタ３６はハイとなり、第３の電源３がオンし、第３の電圧制御回路３２は第３の電源出力電圧３４を監視し、第３の電源出力電圧３４が所定の電圧となるように第３の電源用出力トランジスタ３１を制御する。一方、電圧生成機能制御レジスタ３６にシリアル通信等を介して第３の電源出力オフ制御信号１１０ｂを送信すると、電圧生成機能制御レジスタ３６はローとなり、第３の電源３がオフし、第３の電源用出力トランジスタ３１がオフ状態となって電源としての電力供給を停止する。
マイクロコントローラ５は電源電圧に対して一般に保証動作範囲を持ち、この保証動作範囲外の電源電圧を供給している場合にマイクロコントローラ５の動作は保証されない。そのため、マイクロコントローラ５の電源電圧が保証動作範囲外にあるときにはマイクロコントローラ５に対してリセット信号７１を出力し、マイクロコントローラ５の予期しない動作を防ぐ必要がある。このリセット信号７１を電源制御装置４で生成するために、電源制御装置４は第２の電源出力電圧２４に対して第２の電源出力低電圧検出回路２５を備えており、第２の電源出力低電圧検出回路２５は第２の電源出力電圧２４の低電圧を検出して第２の電源出力低電圧検出出力信号７２を出力し、第２の電源出力電圧２４の低電圧状態が所定期間継続するとリセット信号生成回路７１ａによってリセット信号７１が生成され、このリセット信号７１をマイクロコントローラ５に出力する。
第１の電源１、第２の電源２、第３の電源３は回路構成上、それぞれ供給可能な電流値、いわゆる電流容量が設定されている。仮に電流容量以上の電流が電源出力から引き抜かれた場合、所定電圧に降圧する電圧制御が不可能となり、目標の電圧値よりも低い電圧値となる。特に、第３の電源３はＥＣＵ外部センサを供給対象としているため、第３の電源出力電圧３４の信号線は地絡する可能性があり、この場合、第３の電源出力電流は電流容量以上となり、前述した現象に繋がる。
前述の通り、第２の電源２及び第３の電源３は第１の電源１の後段に接続されるレギュレータである。そのため、第１の電源出力電流は第２の電源出力電流と第３の電源出力電流の総和となる。
ここで、バッテリ電圧４１が低く、第１の電源入力電圧４４が第１の電源１の降圧制御電圧値以下となるようなバッテリ低電圧時における各電源の動作を述べる。
第１の電源１は、降圧スイッチングレギュレータの特性上、入力電圧不足により、第１の電源出力電圧１７を所定の電圧値に制御することは不可能となる。第１の電源出力電圧１７は第１の電源１の降圧制御電圧値以下であるため、第１の電源出力電圧１７を上昇させようとしてスイッチング素子１１をフルオン制御する。このとき、第１の電源出力電圧１７は、スイッチング素子１１のオン抵抗値、インダクタ１４の直列抵抗値及び第１の電源出力電流値から決まる降圧量を第１の電源入力電圧４４から差し引いた電圧となる。
第２の電源２は、通常時よりも低い第１の電源出力電圧１７を入力電圧として第２の電源出力電圧２４が所定の電圧となるように制御する。シリーズレギュレータは、出力トランジスタの特性に起因して、入出力間に必要な最小電位差（ドロップアウト電圧）が設定されている。このため、第２の電源出力電圧２４は、第１の電源出力電圧１７と第２の電源２の制御電圧値との差がドロップアウト電圧以上ある場合は目標電圧値に制御されるが、第１の電源出力電圧１７と第２の電源２の制御電圧値との差がドロップアウト電圧未満の場合は、入力電圧不足となり、第１の電源出力電圧１７からドロップアウト電圧を差し引いた電圧となる。
第３の電源３は、第２の電源２と同様の挙動を示し、第３の電源出力電圧３４は、第１の電源出力電圧１７と第３の電源３の制御電圧値との差がドロップアウト電圧以上ある場合は目標電圧値に制御されるが、第１の電源出力電圧１７と第３の電源３の制御電圧値との差がドロップアウト電圧未満の場合は、入力電圧不足となり、第１の電源出力電圧１７からドロップアウト電圧を差し引いた電圧となる。
電子制御装置のバッテリ電圧に対する保証動作範囲が前述のバッテリ低電圧時を含む場合、設計時に前述の内容と給電対象の消費電流を考慮して、第１の電源１のスイッチング素子１１のオン抵抗値及びインダクタ１４の直列抵抗値、第２の電源２のドロップアウト電圧、第３の電源３のドロップアウト電圧を設定する必要がある。ここで、第１の電源１のスイッチング素子１１のオン抵抗値、第２の電源２のドロップアウト電圧、第３の電源３のドロップアウト電圧は、各電源に使用している出力トランジスタの面積に大きく依存する。具体的には、第１の電源１のスイッチング素子１１のオン抵抗値を低減させるためには、スイッチング素子１１に使用している出力トランジスタの面積を増加させる必要がある。また、第２の電源２及び第３の電源３のドロップアウト電圧を低減させるためには、第２の電源２及び第３の電源３の出力トランジスタの面積を増加させる必要がある。
前述の通り、第３の電源３は電子制御装置外部のセンサを供給対象としているため、第３の電源出力電圧３４の信号線は地絡する可能性がある。このような異常が発生した場合、第３の電源出力電流は給電対象の消費電流よりも大きくなり、最大で第３の電源３の電流容量まで増加する。第３の電源出力電流の増加分は、第１の電源出力電流の増加分となる。
図１８を用いて、第３の電源出力電圧３４の地絡異常がバッテリ低電圧時に発生する場合を述べる。
第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生すると、第３の電源出力電流６８の増加に伴って第１の電源出力電流６６が増加する。バッテリ低電圧時、第１の電源１はスイッチング素子１１をフルオン制御しているため、第１の電源出力電流６６の増加に伴って第１の電源出力電圧１７が低下すると、第２の電源２の入力電圧不足となり、第２の電源出力電圧２４を第２の電源に対する制御電圧６１に制御できなくなる。第２の電源出力電圧２４は第１の電源出力電圧１７からドロップアウト電圧を差し引いた電圧に安定するまでの間は第２の電源出力容量２３に蓄電されている電荷が第２の電源２の供給対象であるマイクロコントローラ５の消費電流を供給する。
このようにして、第２の電源出力電圧２４が低下し、第２の電源出力低電圧検出閾値６４を下回ると第２の電源出力低電圧検出出力信号７２が生成され、リセット信号生成フィルタ時間７５後にマイクロコントローラ５に対してリセット信号７１を出力する。従って、第３の電源出力電圧３４の地絡異常がバッテリ低電圧時に発生する場合、バッテリ電圧が電子制御装置の保証動作範囲内にあるにも関わらず電源制御装置４がマイクロコントローラ５の動作を停止させてしまうため、電子制御装置は正常に機能することができなくなる問題が発生する。
上記の問題を回避するために、第３の電源出力電圧３４の地絡異常がバッテリ低電圧時に発生する場合を考慮し、電源制御装置が第２の電源出力電圧２４を目標電圧値に制御可能なように、第１の電源１のスイッチング素子１１のオン抵抗値及び第２の電源２のドロップアウト電圧を低減させる方法がある。しかしながら、これらの方法は、前述の通り電源制御装置に使用している出力トランジスタの面積を増加させることになり、これは電源制御装置のコストアップに繋がる。第３の電源出力電圧３４の地絡異常が発生しない状態を考えると、特性的に過剰な仕様となるため、機能とコストの最適化をする上で障害となる。
また、図１９及び図２０を用いて、第３の電源出力電圧３４の地絡異常中にバッテリ電圧４１が断線する場合の問題点を述べる。
図１９は第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生していないときにバッテリ電圧４１が断線した場合のタイミングチャートである。
バッテリ電圧４１が断線すると、電源制御装置入力容量４３が電源制御装置の電池としての役割を担い、電源制御装置は動作するが、電源制御装置入力容量４３に蓄電されている電荷は電源制御装置の動作に伴って減少するため、第１の電源入力電圧４４は徐々に低下する。第１の電源入力電圧４４が低下するにつれて、第２の電源出力電圧２４も低下し、第２の電源出力低電圧検出閾値６４を下回ると第２の電源出力低電圧検出出力信号７２が生成され、リセット信号生成フィルタ時間７５後にマイクロコントローラ５に対してリセット信号７１を出力する。
第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生していない場合、第２の電源出力電圧２４はマイクロコントローラ保証動作電圧範囲下限６２より高い電圧にあるときにリセット信号７１が出力されており、マイクロコントローラ５の動作はマイクロコントローラ５の電源電圧に対する保証動作範囲内での動作に制限されているため、マイクロコントローラ５は設計通りに動作する。
図２０は第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生しているときにバッテリ電圧４１が断線した場合のタイミングチャートである。
第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生すると、第３の電源出力電流６８の増加に伴って第１の電源出力電流６６が増加する。この第１の電源出力電流６６の増加に伴い、バッテリ電圧４１断線後の第１の電源入力電圧４４の低下速度は第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生していない場合と比較して速くなり、第２の電源出力電圧２４の低下速度も速くなる。このため、第２の電源出力電圧２４がマイクロコントローラ保証動作電圧範囲下限６２より低い電圧にあるときにリセット信号７１が出力される可能性がある。即ち、マイクロコントローラ５の動作がマイクロコントローラ５の電源電圧に対する保証動作範囲内での動作に制限されておらず、マイクロコントローラ５は予期しない動作をする恐れがある。
特開２０１２−２４４６５８号公報
解決しようとする課題は、電子制御装置が動作を保証するバッテリ電圧範囲内において、第３の電源の出力に異常が発生した場合においてもマイクロコントローラへのリセットを発生させない電源システムを提供すること、且つ、その電源システムを低コストで実現することである。
上記課題を解決するために、本発明に係る電子制御装置は、所定の電圧を出力する第１の電源回路と、第１の電源回路の下流に配置され、所定の電圧を出力する第２の電源回路と、第１の電源回路の下流に配置され、所定の電圧を出力する第３の電源回路と、を備えた電子制御装置であって、第１から第３の電源回路の状況に応じて第３の電源回路の回路動作状態を切り替え可能な手段を有することを特徴とする電子制御装置である。
また、第３の電源回路の状態から生成される状態検知信号のみにより、第３の電源回路の回路動作状態を切り替え可能な手段を有することを特徴とする電子制御装置である。
本発明を適用した電子制御装置は、電子制御装置が動作を保証するバッテリ電圧範囲内において、電子制御装置外部のセンサ電源に地絡異常が発生した場合においても、マイクロコントローラに対して適切な電圧及び電流の供給を維持し、且つリセット信号を出力しないため、電子制御装置は正常に機能することが可能となる。
また、電子制御装置外部のセンサ電源に地絡異常が発生しているときにバッテリ電圧が断線した場合においても、マイクロコントローラの電源電圧に対する保証動作範囲内でリセット信号を出力させるため、マイクロコントローラの予期しない動作を防ぐことが可能となる。
更に、これらの低コストで実現することが可能となる。
第１の実施例を説明する電源制御装置の構成図である。 第１の実施例の効果を説明するタイミングチャートである。 第１の実施例の効果を説明するタイミングチャートである。 第２の実施例を説明する電源制御装置の構成図である。 第２の実施例の効果を説明するタイミングチャートである。 第３の実施例を説明する電源制御装置の構成図である。 第３の実施例の効果を説明するタイミングチャートである。 第４の実施例を説明する電源制御装置の構成図である。 第４の実施例の効果を説明するタイミングチャートである。 第５の実施例を説明する電源制御装置の構成図である。 第５の実施例の効果を説明するタイミングチャートである 第６の実施例を説明する電源制御装置の構成図である。 第６の実施例の効果を説明するタイミングチャートである。 第７の実施例を説明する電源制御装置の構成図である。 第７の実施例の効果を説明するタイミングチャートである。 第８の実施例を説明する電源制御装置の構成図である。 従来例を説明する電源制御装置の構成図である。 従来例を説明するタイミングチャートである。 従来例を説明するタイミングチャートである。 従来例を説明するタイミングチャートである。
以下、実施例を図面を用いて説明する。
図１は、第１の実施例である電子制御装置を示す構成図である。
第１の実施例を説明するにあたり、背景技術で述べた従来例との差異に関して説明し、同一箇所については説明を省略する。
第３の電源異常電流検出回路３５は、第３の電源出力電流が所定の電流値を超えた際に、第３の電源出力電流が異常であると判定し、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３を出力する。
第２の電源出力低電圧検出出力信号７２は、第２の電源出力低電圧検出回路２５が第２の電源出力電圧２４を低電圧であると判定した際に出力される信号である。
ＮＡＮＤ回路５１は、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３と第２の電源出力低電圧検出出力信号７２を入力信号として否定論理積信号を出力する回路である。ＮＡＮＤ回路５１の出力信号は所定のフィルタ時間を有したフィルタ回路５２を介して電圧生成機能制御レジスタ３６に送信される。
実施例１では、図１のような構成とすることにより、電圧生成機能制御レジスタ３６がハイであるとき、即ち第３の電源３がオンしているときにＮＡＮＤ回路５１からフィルタ回路５２を介して電圧生成機能制御レジスタ３６にロー信号が送信された場合、電圧生成機能制御レジスタ３６を強制的にローにすることによって第３の電源３をオフにすることを特徴とする。
図２は、第１の実施例において、第３の電源出力電圧３４の地絡異常がバッテリ低電圧時に発生した場合の効果を説明するタイミングチャートである。
第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生すると、第３の電源出力電流６８が増加し、第３の電源出力異常電流検出閾値６５を超えると、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３が出力される。また、第３の電源出力電流６８の増加に伴って第１の電源出力電流６６が増加する。バッテリ低電圧時、第１の電源１はスイッチング素子１１をフルオン制御しているため、第１の電源出力電流６６の増加に伴って第１の電源出力電圧１７が低下すると、第２の電源２の入力電圧不足となり、第２の電源出力電圧２４を第２の電源に対する制御電圧６１に制御できなくなる。第２の電源出力電圧２４は第１の電源出力電圧１７からドロップアウト電圧を差し引いた電圧に安定するまでの間、第２の電源出力容量２３に蓄電されている電荷が第２の電源２の供給対象であるマイクロコントローラの消費電流を供給するため徐々に低下する。
第２の電源出力電圧２４が低下し、第２の電源出力低電圧検出閾値６４を下回ると第２の電源出力低電圧検出出力信号７２が生成され、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３と第２の電源出力低電圧検出出力信号７２が同時に出力されてからＮＡＮＤ出力信号フィルタ時間７４後に第３の電源３をオフにする。ここで、ＮＡＮＤ出力信号フィルタ時間７４はリセット信号生成フィルタ時間７５よりも短く設定されている。
上記のように第３の電源３を制御し、第３の電源出力電流６８を停止させ、第１の電源出力電流６６を低減させる。これにより、第２の電源２の入力電圧である第１の電源出力電圧１７がバッテリ低電圧時の正常範囲内まで上昇し、第２の電源２の入力電圧不足が解消されるため、第２の電源出力電圧２４が所定の電圧となるように制御することが可能となる。
従って、電子制御装置が動作を保証するバッテリ電圧範囲内において、第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生した場合においても、本発明を適用した電子制御装置では、電源制御装置がマイクロコントローラに対して適切な電圧及び電流の供給を維持し、且つリセット信号を出力しないため、電子制御装置は正常に機能することが可能となる。
図３は、第１の実施例において、第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生しているときにバッテリ電圧４１が断線した場合の効果を説明するタイミングチャートである。
第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生すると、第３の電源出力電流６８が増加し、第３の電源出力異常電流検出閾値６５を超えると、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３が出力される。また、第３の電源出力電流６８の増加に伴って第１の電源出力電流６６が増加する。この第１の電源出力電流６６の増加に伴い、バッテリ電圧４１断線後の第１の電源入力電圧４４の低下速度は第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生していない場合と比較して速くなり、第２の電源出力電圧２４の低下速度も速くなる。
第２の電源出力電圧２４が低下し、第２の電源出力低電圧検出閾値６４を下回ると第２の電源出力低電圧検出出力信号７２が生成され、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３と第２の電源出力低電圧検出出力信号７２が同時に出力されてからＮＡＮＤ出力信号フィルタ時間７４後に第３の電源３をオフにする。
上記のように第３の電源３を制御し、第３の電源出力電流６８を停止させ、第１の電源出力電流６６を低減させることにより、第２の電源２の入力電圧である第１の電源出力電圧１７を上昇させることが可能となると共に、第１の電源入力電圧４４の低下速度を第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生していない場合よりも遅くすることが可能となるため、第２の電源出力電圧２４はマイクロコントローラ保証動作電圧範囲下限６２より高い電圧にあるときにリセット信号７１を出力することが可能となる。
従って、第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生しているときにバッテリ電圧４１が断線した場合においても、本発明を適用した電子制御装置では、電源制御装置がマイクロコントローラの電源電圧に対する保証動作範囲内でリセット信号を出力させるため、マイクロコントローラの予期しない動作を防ぐことが可能となる。
また、上記に示した効果を、第３の電源出力電圧３４に地絡異常を考慮して各電源の出力トランジスタ面積を増加させることなく実現することが可能、即ち低コストで実現することが可能となる。
図４は、第２の実施例である電子制御装置を示す構成図である。
第２の実施例を説明するにあたり、第１の実施例との差異に関して説明し、同一箇所については説明を省略する。
第２の実施例では、第１の実施例と比較して、第１の電源出力電圧１７に第１の電源出力低電圧検出回路１８が接続され、第１の電源入力低電圧検出出力信号７６を出力するような構成となっている。それ以外は、第１の実施例と同様である。
次に、第２の実施例の動作を、図５のタイミングチャートを用いて説明する。
図５は第１の電源入力電圧４４が低電圧時、第３の電源出力電圧３４が地絡した場合の状態を説明している。第１の電源入力電圧４４が低電圧となっている際、第３の電源出力地絡タイミング９１において第３の電源出力電圧３４が地絡すると、図５に示すように第３の電源出力電流６８が増加する（短絡電流が流れる）。そして第３の電源出力異常電流検出閾値６５に到達すると、これを検知して第３の電源出力異常電流検出出力信号７３を出力する。
一方、第３の電源出力電圧３４の地絡によって第３の電源出力電流６８が増加すると、第１の実施例と同様に第１の電源出力電圧１７も低下する。そして、第１の電源出力低電圧検出回路１８に設けられた第１の電源出力低電圧検出閾値６９に到達すると、第１の電源出力低電圧検出タイミング９５において第１の電源入力低電圧検出出力信号７６が出力される。
これにより第1実施例と同様に、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３と第１の電源入力低電圧検出出力信号７６が同時に出力され、ＮＡＮＤ出力信号フィルタ時間７４後、第３の電源オフタイミング９３において第３の電源３がオフとなり、第３の電源出力電流６８を停止させ、第１の電源出力電流６６を低減させる。よって、図５に示すように短絡電流による第１の電源出力電圧１７の降下、及び第２の電源出力電圧２４の降下が無くなる為、第２の電源２は第２の電源出力電圧２４が所定の電圧となるように制御することが可能となる。これにより、リセット信号７１はハイ状態を維持する事が可能となる。
従って、電子制御装置が動作を保証するバッテリ電圧範囲内において、第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生した場合においても、本発明を適用した電子制御装置では、電源制御装置がマイクロコントローラに対して適切な電圧及び電流の供給を維持し、且つリセット信号を出力しないため、電子制御装置は正常に機能することが可能となる。
図６は、第３の実施例である電子制御装置を示す構成図である。
第３の実施例を説明するにあたり、第１から第２の実施例との差異に関して説明し、同一箇所については説明を省略する。
第３の実施例では、第１から第２の実施例と比較して、第１の電源入力電圧４４に第１の電源入力低電圧検出回路４６が接続され、第１の電源入力低電圧検出出力信号７７を出力するような構成となっている。それ以外は、第１から第２の実施例と同様である。
次に、第３の実施例の動作を、図７のタイミングチャートを用いて説明する。
図７は第１の電源入力電圧４４が低電圧時に、第３の電源出力電圧３４が地絡した場合の状態を説明している。第１の電源入力電圧４４が低電圧となった際、第１の電源入力低電圧検出タイミング９６において第１の電源入力電圧４４の低下が検知され、第１の電源入力低電圧検出出力信号７７が出力される。
一方、この時に第３の電源出力地絡タイミング９１において第３の電源出力電圧３４が地絡すると、図７に示すように第３の電源出力電流６８が増加する（短絡電流が流れる）。そして第３の電源出力異常電流検出閾値６５に到達すると、これを検知して第３の電源出力異常電流検出出力信号７３を出力する。
これにより第1、第２実施例と同様に、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３と第１の電源入力低電圧検出出力信号７７が同時に出力され、ＮＡＮＤ出力信号フィルタ時間７４経過後、第３の電源オフタイミング９３において第３の電源３がオフとなり、第３の電源出力電流６８を停止させ、第１の電源出力電流６６を低減させる。よって、図７に示すように短絡電流による第１の電源出力電圧１７の降下、及び第２の電源出力電圧２４の降下が無くなる為、第２の電源２は第２の電源出力電圧２４が所定の電圧となるように制御することが可能となる。これにより、リセット信号７１はハイ状態を維持する事が可能となる。
従って、電子制御装置が動作を保証するバッテリ電圧範囲内において、第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生した場合においても、本発明を適用した電子制御装置では、電源制御装置がマイクロコントローラに対して適切な電圧及び電流の供給を維持し、且つリセット信号を出力しないため、電子制御装置は正常に機能することが可能となる。
図８は、第４の実施例である電子制御装置を示す構成図である。
第４の実施例を説明するにあたり、第１から第３の実施例との差異に関して説明し、同一箇所については説明を省略する。
第４の実施例では、第１から第３の実施例と比較して、第３の電源３の近傍に第３の電源過温度検出回路３７が設けられ、第３の電源３の温度異常検知時に第３の電源過温度検出出力信号８１を出力するような構成となっている。それ以外は、第１から第３の実施例と同様である。
次に、第４の実施例の動作を、図９のタイミングチャートを用いて説明する。
図９は第１の電源入力電圧４４が低電圧時に、第３の電源出力電圧３４が地絡した場合の状態を説明している。第１の電源入力電圧４４が低電圧となった状態で、第３の電源出力地絡タイミング９１において第３の電源出力電圧３４が地絡すると、図９に示すように第３の電源出力電流６８が増加する（短絡電流が流れる）。この時に流れる第３の電源出力電流６８、及び第３の電源用出力トランジスタ３１のＯＮ抵抗値によって計算される発熱が生じる為、第３の電源過温度検出回路３７によって検知される第３の電源温度８３も、第３の電源出力電流６８の上昇に応じて図９に示すように上昇する。そして第３の電源過温度検出閾値８２に到達すると、これを検知して第３の電源過温度検出タイミング９７において第３の電源過温度検出出力信号８１を出力する。
一方、第３の電源出力電圧３４の地絡によって流れる第３の電源出力電流６８が増加すると、第１の電源出力電流６６も増加するため、これにより第1から第３の実施例と同様に、第１の電源出力電圧１７、第２の電源出力電圧２４も低下する。そして第２の電源出力低電圧検出タイミング９２において、第２の電源出力低電圧検出出力信号７２が出力される。
第３の電源過温度検出出力信号８１と第２の電源出力低電圧検出出力信号７２が同時に出力され、ＮＡＮＤ出力信号フィルタ時間７４経過後、第３の電源オフタイミング９３において第３の電源３がオフとなり、第３の電源出力電流６８を停止させ、第１の電源出力電流６６を低減させる。よって、図９に示すように短絡電流による第１の電源出力電圧１７の降下、及び第２の電源出力電圧２４の降下が無くなる為、第２の電源２は第２の電源出力電圧２４が所定の電圧となるように制御することが可能となる。これにより、リセット信号７１はハイ状態を維持する事が可能となる。
従って、電子制御装置が動作を保証するバッテリ電圧範囲内において、第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生した場合においても、本発明を適用した電子制御装置では、電源制御装置がマイクロコントローラに対して適切な電圧及び電流の供給を維持し、且つリセット信号を出力しないため、電子制御装置は正常に機能することが可能となる。
また本実施例は第１の実施例と同様の構成で説明しているが、第２の実施例、もしくは第３の実施例と同様の構成においても成立する事は明白である。
図１０は、第５の実施例である電子制御装置を示す構成図である。
第５の実施例を説明するにあたり、第１から第４の実施例との差異に関して説明し、同一箇所については説明を省略する。
第５の実施例においては、第３の電源異常電流検出回路３５によって検出される第３の電源出力異常電流検出出力信号７３が、インバータ回路５３を介してフィルタ回路５２に入力されるような構成となっている。また、第３の電源出力オン制御信号１１０ａが電圧生成機能制御レジスタ３６に入力されるような構成となっている。この電源出力オン制御信号はレジスタ設定信号であり、ＣＰＵ等の外部制御装置から入力されるのが一般的である。
これ以外は、第１から第４の実施例と同様である。
次に第５の実施例の動作について、図１１のタイミングチャートを用いて説明する。
図１１は第１の電源入力電圧４４が低電圧時、第３の電源出力電圧３４が地絡した場合の状態を説明している。第１の電源入力電圧４４が低電圧となっている際、第３の電源出力地絡タイミング９１において第３の電源出力電圧３４が地絡すると、図１１に示すように第３の電源出力電流６８が増加する（短絡電流が流れる）。そして第３の電源出力異常電流検出閾値６５に到達すると、これを検知して第３の電源出力異常電流検出出力信号７３を出力する。
これにより第1の実施例と同様に、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３が出力され、フィルタ回路５２によるインバータ出力信号フィルタ時間７８経過後、第３の電源オフタイミング９３において第３の電源３がオフとなり、第３の電源出力電流６８を停止させ、第１の電源出力電流６６を低減させる。よって、図１１に示すように短絡電流による第１の電源出力電圧１７の降下、及び第２の電源出力電圧２４の降下が無くなる為、第２の電源２は第２の電源出力電圧２４が所定の電圧となるように制御することが可能となる。これにより、リセット信号７１はハイ状態を維持する事が可能となる。
従って、電子制御装置が動作を保証するバッテリ電圧範囲内において、第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生した場合においても、本発明を適用した電子制御装置では、電源制御装置がマイクロコントローラに対して適切な電圧及び電流の供給を維持し、且つリセット信号を出力しないため、電子制御装置は正常に機能することが可能となる。
また、第５の実施例には次のようなメリットもある。
第５の実施例では、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３を用いて第３の電源３のオフを行っている。そのため、電源をオフすると電流値がゼロとなるため、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３は正常状態に復帰する。すると、再び第３の電源３がオン制御となり、短絡電流が流れて再び第３の電源出力異常電流検出出力信号７３が出力されて第３の電源３がオフされるような動作となるため、第３の電源３の短絡状態が解消されるまで、これを繰り返すことになる。
第５に示す実施例では、第３の電源出力オン制御信号１１０ａが電圧生成機能制御レジスタ３６に入力されるような構成となっている。よって、一度、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３を用いて第３の電源３のオフが実施されると、その後第３の電源３をオンさせる場合は、図１１の第３の電源オンタイミング９９に示すように、第３の電源出力オン制御信号１１０ａが入力される事によって、再度第３の電源３をオンする。これにより、上記に述べたような、第３の電源３の短絡状態が解消されるまで、オン状態とオフ状態を繰り返すような動作を回避する事が出来る。
また、第５の実施例で説明した効果は、第１から第４の実施例で説明した構成においても成立する事は明白である。
図１２は、第６の実施例である電子制御装置を示す構成図である。
第６の実施例を説明するにあたり、第１から第５の実施例との差異に関して説明し、同一箇所については説明を省略する。
第６の実施例では、第１から第５の実施例と比較して、第１の電源入力電圧４４と第１の電源出力電圧１７とを比較するための第１の電源入出力電圧差検出回路１１１が設けられ、第１の電源入出力電圧差検出信号１１２を出力するような構成となっている。またこの時、第１の電源１がフルオン状態であることを検知するために、スイッチング素子１１の駆動信号も同時に第１の電源入出力電圧差検出回路１１１に入力されるような構成となっている。それ以外は、第１から第５の実施例と同様である。
次に、第６の実施例の動作を、図１３のタイミングチャートを用いて説明する。
図１３は第１の電源入力電圧４４が低電圧時、第３の電源出力電圧３４が地絡した場合の状態を説明している。第１の電源入力電圧４４が低電圧となっている際、第３の電源出力地絡タイミング９１において第３の電源出力電圧３４が地絡すると、図１３に示すように第３の電源出力電流６８が増加する（短絡電流が流れる）。そして第３の電源出力異常電流検出閾値６５に到達すると、これを検知して第３の電源出力異常電流検出出力信号７３を出力する。
一方、第３の電源出力電圧３４の地絡により第３の電源出力電流６８が増加すると、第１の実施例と同様に第１の電源出力電圧１７も低下する。これらは第１の電源入出力電圧差検出回路１１１に入力され、第１の電源入出力電圧差検出回路１１１に設けられた第１の電源入出力電圧差検出閾値１１４に到達すると、第１の電源入出力電圧差検出タイミング１００において第１の電源入出力電圧差検出信号１１２が出力される。なおこの電位差の検知は、スイッチング素子１１の駆動信号を用いて、スイッチング素子１１がフルオンの時のみに検知される。
これにより第1の実施例と同様に、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３と第１の電源入出力電圧差検出信号１１２が同時に出力され、ＮＡＮＤ出力信号フィルタ時間７４後、第３の電源オフタイミング９３において第３の電源３がオフとなり、第３の電源出力電流６８を停止させ、第１の電源出力電流６６を低減させる。よって、図１３に示すように短絡電流による第１の電源出力電圧１７の降下、及び第２の電源出力電圧２４の降下が無くなる為、第２の電源２は第２の電源出力電圧２４が所定の電圧となるように制御することが可能となる。これにより、リセット信号７１はハイ状態を維持する事が可能となる。
従って、電子制御装置が動作を保証するバッテリ電圧範囲内において、第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生した場合においても、本発明を適用した電子制御装置では、電源制御装置がマイクロコントローラに対して適切な電圧及び電流の供給を維持し、且つリセット信号を出力しないため、電子制御装置は正常に機能することが可能となる。
図１４は、第７の実施例である電子制御装置を示す構成図である。
第７の実施例を説明するにあたり、第１から第６の実施例との差異に関して説明し、同一箇所については説明を省略する。
第７の実施例では、第１から第６の実施例と比較して、第２の電源入力電圧である第１の電源出力電圧１７と第２の電源出力電圧２４とを比較するための第２の電源入出力電圧差検出回路１１５が設けられ、第２の電源入出力電圧差検出信号１１６を出力するような構成となっている。それ以外は、第１から第６の実施例と同様である。
次に、第７の実施例の動作を、図１５のタイミングチャートを用いて説明する。
図１５は第１の電源入力電圧４４が低電圧時、第３の電源出力電圧３４が地絡した場合の状態を説明している。第１の電源入力電圧４４が低電圧となっている際、第３の電源出力地絡タイミング９１において第３の電源出力電圧３４が地絡すると、図１５に示すように第３の電源出力電流６８が増加する（短絡電流が流れる）。そして第３の電源出力異常電流検出閾値６５に到達すると、これを検知して第３の電源出力異常電流検出出力信号７３を出力する。
一方、第３の電源出力電圧３４の地絡により第３の電源出力電流６８が増加すると、第１の実施例と同様に第１の電源出力電圧１７、第２の電源出力電圧２４も低下する。これらは第２の電源入出力電圧差検出回路１１５に入力され、第２の電源入出力電圧差検出回路１１５に設けられた第２の電源入出力電圧差検出閾値１１８に到達すると、第２の電源入出力電圧差検出タイミング１０１において第１の電源入出力電圧差検出信号１１６が出力される。
これにより第1の実施例と同様に、第３の電源出力異常電流検出出力信号７３と第２の電源入出力電圧差検出信号１１６が同時に出力され、ＮＡＮＤ出力信号フィルタ時間７４後、第３の電源オフタイミング９３において第３の電源３がオフとなり、第３の電源出力電流６８を停止させ、第１の電源出力電流６６を低減させる。よって、図１５に示すように短絡電流による第１の電源出力電圧１７の降下、及び第２の電源出力電圧２４の降下が無くなる為、第２の電源２は第２の電源出力電圧２４が所定の電圧となるように制御することが可能となる。これにより、リセット信号７１はハイ状態を維持する事が可能となる
。
従って、電子制御装置が動作を保証するバッテリ電圧範囲内において、第３の電源出力電圧３４に地絡異常が発生した場合においても、本発明を適用した電子制御装置では、電源制御装置がマイクロコントローラに対して適切な電圧及び電流の供給を維持し、且つリセット信号を出力しないため、電子制御装置は正常に機能することが可能となる。
図１６は、第８の実施例である電子制御装置を示す構成図である。
第８の実施例を説明するにあたり、第１から第７の実施例との差異に関して説明し、同一箇所については説明を省略する。
第８の実施例においては、第１の電源入力低電圧検出回路４６によって検出される第１の電源入力低電圧検出出力信号７７が、インバータ回路５３を介してフィルタ回路５２に入力されるような構成となっている。これ以外は、第１から第７の実施例と同様である。
ここで、電源制御装置の起動時の動作に関して述べる。電源制御装置は図示しない電源制御装置許可信号が入力されることによって各電源の制御を開始する。電源制御装置の構成上、まず、第１の電源１が動作を開始し、第１の電源出力電圧１７が所定の電圧に達すると第２の電源２及び第３の電源３が動作を開始する。つまり、第３の電源３に関して言及すると、電源制御装置の起動時、電圧生成機能制御レジスタ３６は自動でハイに設定され、第３の電源３は動作を開始する。
次に、電源制御装置の起動時に第１の電源入力電圧４４が低電圧である場合を述べる。この場合に電圧生成機能制御レジスタ３６が自動でハイに設定されると、第３の電源出力電流６８が増加することによって第１の電源出力電圧１７が低下し、第２の電源入力電圧不足となるため、第２の電源出力電圧２４が第２の電源出力低電圧検出閾値６４を上回ることができず、リセット信号７１がハイ状態にならない可能性がある。特に、第３の電源出力電圧３４が地絡した状態で電源制御装置が起動する場合、第３の電源出力電流６８は給電対象の消費電流よりも大きくなるため、前述の可能性が高くなる。
第８の実施例では、第１の電源入力低電圧検出出力信号７７がインバータ回路５３及びフィルタ回路５２を介して電圧生成機能制御レジスタ３６に入力されるような構成となっている。このような構成とすることにより、電源制御装置の起動時に第１の電源入力電圧４４が低電圧である場合、第１の電源入力低電圧検出回路４６は第１の電源入力電圧４４が低電圧であることを検知して第１の電源入力低電圧検出出力信号７７を出力し、電圧生成機能制御レジスタ３６が自動でハイに設定されることを抑制する。
これにより、電源制御装置の起動時に第１の電源入力電圧４４が低電圧である場合においても、第１の電源出力電流６６から第３の電源出力電流６８の寄与を削減することによって、前述のリセット信号７１がハイ状態にならない可能性を低減させることが可能となる。
また、第８の実施例で説明した効果は、第１から第７の実施例で説明した構成においても成立する事は明白である。
１ 第１の電源
２ 第２の電源
３ 第３の電源
４ 電源制御装置
５ マイクロコントローラ
６ 電子制御装置
１１ スイッチング素子
１２ 第１の電圧制御回路
１３ スイッチング出力電圧
１４ インダクタ
１５ 還流ダイオード
１６ 第１の電源出力容量
１７ 第１の電源出力電圧
１８ 第１の電源出力低電圧検出回路
２１ 第２の電源用出力トランジスタ
２２ 第２の電圧制御回路
２３ 第２の電源出力容量
２４ 第２の電源出力電圧
２５ 第２の電源出力低電圧検出回路
３１ 第３の電源用出力トランジスタ
３２ 第３の電圧制御回路
３３ 第３の電源出力容量
３４ 第３の電源出力電圧
３５ 第３の電源異常電流検出回路
３６ 電圧生成機能制御レジスタ
３７ 第３の電源過温度検出回路
４１ バッテリ電圧
４２ 逆接防止ダイオード
４３ 電源制御装置入力容量
４４ 第１の電源入力電圧
４５ 基準電位
４６ 第１の電源入力低電圧検出回路
５１ ＮＡＮＤ回路
５２ フィルタ回路
５３ インバータ回路
６１ 第２の電源及び第３の電源に対する制御電圧
６２ マイクロコントローラ保証動作電圧範囲下限
６３ マイクロコントローラ保証動作電圧範囲上限
６４ 第２の電源出力低電圧検出閾値
６５ 第３の電源出力異常電流検出閾値
６６ 第１の電源出力電流
６７ 第２の電源出力電流
６８ 第３の電源出力電流
６９ 第１の電源出力低電圧検出閾値
７０ 第１の電源入力低電圧検出閾値
７１ リセット信号
７１ａ リセット信号生成回路
７２ 第２の電源出力低電圧検出出力信号
７３ 第３の電源出力異常電流検出出力信号
７４ ＮＡＮＤ出力信号フィルタ時間
７５ リセット信号生成フィルタ時間
７６ 第１の電源出力低電圧検出出力信号
７７ 第１の電源入力低電圧検出出力信号
７８ インバータ出力信号フィルタ時間
８１ 第３の電源過温度検出出力信号
８２ 第３の電源過温度検出閾値
８３ 第３の電源温度
９１ 第３の電源出力地絡タイミング
９２ 第２の電源出力低電圧検出タイミング
９３ 第３の電源オフタイミング
９４ バッテリ電圧断線タイミング
９５ 第１の電源出力低電圧検出タイミング
９６ 第１の電源入力低電圧検出タイミング
９７ 第３の電源過温度検出タイミング
９８ 第３の電源出力地絡解除タイミング
９９ 第３の電源オンタイミング
１００ 第１の電源入出力電圧差検出タイミング
１０１ 第２の電源入出力電圧差検出タイミング
１０２ リセット信号出力タイミング
１１０ａ 第３の電源出力オン制御信号
１１０ｂ 第３の電源出力オフ制御信号
１１１ 第１の電源入出力電圧差検出回路
１１２ 第１の電源入出力電圧差検出信号
１１３ 第１の電源入出力差電圧
１１４ 第１の電源入出力電圧差検出閾値
１１５ 第２の電源入出力電圧差検出回路
１１６ 第２の電源入出力電圧差検出信号
１１７ 第２の電源入出力差電圧
１１８ 第２の電源入出力電圧差検出閾値

Claims (8)

  1. バッテリから入力されるバッテリ電圧を降圧して所定の電圧を出力する第１の電源回路と、
    前記第１の電源回路の下流に配置され、マイクロコントローラに所定の電圧を出力する第２の電源回路と、
    前記第２の電源回路の電圧の低下を検出して前記マイクロコントローラにリセット信号を送るリセット手段と、
    前記第１の電源回路の下流に配置され、外部に所定の電圧を出力する第３の電源回路と、
    前記第３の電源回路の回路動作状態を制御する回路動作制御手段と、を備えた電子制御装置であって、
    前記バッテリ電圧が低電圧の状態で前記第３の電源回路に地絡異常が生じて前記第３の電源回路の電源出力電流が大きくなると、前記回路動作制御手段は、前記第３の電源回路の前記電源出力電流を停止して前記第１の電源回路の前記電源出力電流を低減することで、前記第１の電源回路から前記第２の電源回路へ供給される出力電圧を上昇させる
    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、
    前記第３の電源回路の地絡異常に基づいて異常検知信号を生成する第３の電源回路異常検知手段を備え、
    前記回路動作制御手段は、前記第３の電源回路異常検知手段からの異常検知信号に応じて前記第３の電源回路の前記電源出力電流を停止する
    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、
    前記第３の電源回路異常検知手段は、前記第３の電源回路の前記電源出力電流を監視し、前記第３の電源回路の前記電源出力電流が増加したことを検出して前記異常検知信号を生成する
    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、
    前記第３の電源回路異常検知手段は、前記第３の電源回路の回路温度を監視し、前記第３の電源回路の前記回路温度が高くなると、前記第３の電源回路の前記異常検知信号を生成する
    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、
    前記第１の電源回路から前記第３の電源回路の入力電圧または出力電圧の少なくとも１つに対して電圧が低下したことを検出して低電圧検知信号を生成する電圧検知手段を備え、
    前記回路動作制御手段は、前記異常検知信号と前記低電圧検知信号に応じて前記第３の電源回路の前記電源出力電流を停止する
    ことを特徴とする電子制御装置。
  6. 請求項５に記載の電子制御装置において、
    前記電圧検知手段は、前記第１の電源回路または前記第２の電源回路の電源出力電圧の少なくとも１つを監視し、
    前記電圧検知手段は、前記低電圧検知信号として、前記第１の電源回路または前記第２の電源回路の前記電源出力電圧に基づいて、第１または第２の電源出力低電圧検知信号を生成する
    ことを特徴とする電子制御装置。
  7. 請求項５に記載の電子制御装置において、
    前記電圧検知手段は、前記第１の電源回路の電源入力電圧を監視し、
    前記電圧検知手段は、前記低電圧検知信号として、前記第１の電源回路の電源入力電圧に基づいて、第１の電源入力低電圧検知信号を生成する
    ことを特徴とする電子制御装置。
  8. 請求項５に記載の電子制御装置において、
    前記電圧検知手段は、前記第１の電源回路の動作開始後の電源入力電圧を監視し、
    前記電圧検知手段は、前記低電圧検知信号として、前記第１の電源回路の電源入力電圧に基づいて、第１の電源回路低電圧検知信号を生成する
    ことを特徴とする電子制御装置。
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