JP7249263B2 - 機能安全システム - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1に係る機能安全システム1の構成例を説明するブロック図である。
図6は、実施の形態2に係る機能安全システム2の構成例を説明するブロック図である。
10A、10B 演算部
11A、11B バス
12A、12B ROM
13A、13B RAM
14A、14B タイマ
15A、15B 通信インターフェイス
CA1、CA2、CB1、CB2 比較回路
IN1、IN2 遮断回路
MT モータ
NA1、NA2、NB1、NB2 電圧ノード
RA1、RA2、RA3、RA4、RA5、RA6、RB1、RB2、RB3、RB4、RB5、RB6 抵抗
SA1、SA2、SB1、SB2 スイッチ
SC1、SC2、SC3 半導体装置
SE 角度センサ
SW1、SW2 安全制御ソフトウェア
VM1、VM2、VM3、VM4 電源監視装置
VS1、VS1、VS3 電源装置
VW1、VW2、VW3 電源配線
Claims (20)
- 外部電源に基づいて第1の電源電圧を生成する第1の電源装置と、
前記第1の電源電圧を受け取り、かつ前記第1の電源電圧を監視する第1の電源監視装置と、
前記第1の電源電圧を受け取り、かつ前記第1の電源電圧に基づいて動作する第1の半導体装置と、
前記外部電源に基づいて第2の電源電圧を生成する第2の電源装置と、
前記第2の電源電圧を受け取り、かつ前記第2の電源電圧を監視する第2の電源監視装置と、
前記第2の電源電圧を受け取り、かつ前記第2の電源電圧に基づいて動作する第2の半導体装置と、
前記第1の半導体装置によって制御される第1の遮断回路と
前記第2の半導体装置によって制御される第2の遮断回路と、
前記第1の遮断回路及び前記第2の遮断回路を介して駆動信号を受け取り、前記駆動信号に基づいて動作するモータと、
を備え、
前記第1の電源監視装置は、第1の電圧変換回路と、第2の電圧変換回路と、第1の比較回路と、及び第2の比較回路とを有し、
前記第2の半導体装置は、第1の期待値と、第2の期待値とを有し、
前記第1の電圧変換回路は、前記第2の半導体装置から供給される第1の切替信号に基づいて、前記第1の電源電圧から第1の検出電圧を生成し、前記第1の検出電圧を前記第1の比較回路へ供給し、
前記第2の電圧変換回路は、前記第1の切替信号に基づいて、前記第1の電源電圧から第2の検出電圧を生成し、前記第2の検出電圧を前記第2の比較回路へ供給し、
前記第1の比較回路は、前記第1の検出電圧と第1の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて、第1の電圧監視結果を前記第2の半導体装置へ供給し、
前記第2の比較回路は、前記第2の検出電圧と前記第1の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて、第2の電圧監視結果を前記第2の半導体装置へ供給し、
前記第2の半導体装置は、前記第1の電圧監視結果と前記第1の期待値とが異なる場合、又は前記第2の電圧監視結果と前記第2の期待値とが異なる場合に、前記第2の遮断回路を制御し、前記モータへ供給される前記駆動信号を遮断する、機能安全システム。 - 前記第2の電源監視装置は、第3の電圧変換回路と、第4の電圧変換回路と、第3の比較回路と、及び第4の比較回路とを有し、
前記第1の半導体装置は、第3の期待値と、第4の期待値とを有し、
前記第3の電圧変換回路は、前記第1の半導体装置から供給される第2の切替信号に基づいて、前記第2の電源電圧から第3の検出電圧を生成し、前記第3の検出電圧を前記第3の比較回路へ供給し、
前記第4の電圧変換回路は、前記第2の切替信号に基づいて、前記第2の電源電圧から第4の検出電圧を生成し、前記第4の検出電圧を前記第4の比較回路へ供給し、
前記第3の比較回路は、前記第3の検出電圧と第2の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて、第3の電圧監視結果を前記第1の半導体装置へ供給し、
前記第4の比較回路は、前記第4の検出電圧と前記第2の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて、第4の電圧監視結果を前記第1の半導体装置へ供給し、
前記第1の半導体装置は、前記第3の電圧監視結果と前記第3の期待値とが異なる場合、又は前記第4の電圧監視結果と前記第4の期待値とが異なる場合に、前記第1の遮断回路を制御し、前記モータへ供給される前記駆動信号を遮断する、請求項1に記載の機能安全システム。 - 前記第1の期待値は、第1の値と、第2の値とを含み、
前記第2の期待値は、第3の値と、第4の値とを含み、
前記第1の検出電圧は、第1の分圧電圧と、第2の分圧電圧とを含み、
前記第2の検出電圧は、第3の分圧電圧と、第4の分圧電圧とを含み、
前記第1の電圧監視結果は、第1の結果値と、第2の結果値とを含み、
前記第2の電圧監視結果は、第3の結果値と、第4の結果値とを含み、
前記第1の切替信号がLowレベルである場合に、前記第1の電圧変換回路は、前記第1の検出電圧として、前記第1の分圧電圧を、前記第1の比較回路へ供給し、
前記第1の切替信号がHighレベルである場合に、前記第1の電圧変換回路は、前記第1の検出電圧として、前記第2の分圧電圧を、前記第1の比較回路へ供給し、
前記第1の切替信号がLowレベルである場合に、前記第2の電圧変換回路は、前記第2の検出電圧として、前記第3の分圧電圧を、前記第2の比較回路へ供給し、
前記第1の切替信号がHighレベルである場合に、前記第2の電圧変換回路は、前記第2の検出電圧として、前記第4の分圧電圧を、前記第2の比較回路へ供給し、
前記第1の切替信号がLowレベルである場合に、前記第1の比較回路は、前記第1の分圧電圧と前記第1の基準電圧とを比較し、前記第1の電圧監視結果として、前記第1の結果値を前記第2の半導体装置へ供給し、
前記第1の切替信号がHighレベルである場合に、前記第1の比較回路は、前記第2の検出電圧と前記第1の基準電圧を比較し、前記第1の電圧監視結果として、前記第2の結果値を前記第2の半導体装置へ供給し、
前記第1の切替信号がLowレベルである場合に、前記第2の比較回路は、前記第3の検出電圧と前記第1の基準電圧とを比較し、前記第2の電圧監視結果として、前記第3の結果値を前記第2の半導体装置へ供給し、
前記第1の切替信号がHighレベルである場合に、前記第2の比較回路は、前記第4の検出電圧と前記第1の基準電圧とを比較し、前記第2の電圧監視結果として、前記第4の結果値を前記第2の半導体装置へ供給し、
前記第2の半導体装置は、前記第1の結果値と前記第1の値とが異なる場合、又は前記第3の結果値と前記第3の値とが異なる場合に、前記第2の遮断回路を制御し、前記モータへ供給される前記駆動信号を遮断し、
前記第2の半導体装置は、前記第2の結果値と前記第2の値とが異なる場合、又は前記第4の結果値と前記第4の値とが異なる場合に、前記第2の遮断回路を制御し、前記モータへ供給される前記駆動信号を遮断する、請求項2に記載の機能安全システム。 - 前記第1の切替信号は、定期的に前記Highレベル及び前記Lowレベルになる、請求項3に記載の機能安全システム。
- 前記第1の分圧電圧の値は、前記第2の分圧電圧の値とは異なり、
前記第3の分圧電圧の値は、前記第4の分圧電圧の値とは異なり、
前記第1の分圧電圧の値は、前記第3の分圧電圧の値とは異なり、
前記第2の分圧電圧の値は、前記第4の分圧電圧の値とは異なる、請求項3に記載の機能安全システム。 - 前記機能安全システムは、前記外部電源に基づいて第3の電源電圧を生成する第3の電源装置と、
前記第3の電源電圧を受け取り、かつ前記第3の電源電圧に基づいて動作する第3の半導体装置と、
を更に備え、
前記第3の半導体装置は、前記駆動信号を、前記第1及び第2の遮断回路を介して前記モータへ供給する、請求項3に記載の機能安全システム。 - 前記第1の半導体装置と前記第2の半導体装置は、定期的に相互通信を実施し、互いの動作を監視する、請求項3に記載の機能安全システム。
- 前記相互通信を実施するタイミングと、前記第1の切替信号の電位レベルを変化させるタイミングとは同じである、請求項7に記載の機能安全システム。
- 前記第1の電圧変換回路は、
前記第1の電源電圧が供給される電圧ノードに接続される第1の抵抗と、
前記第1の抵抗と並列に、前記電圧ノードに接続され、かつ前記電圧ノードと第1の検出電圧ノードとの間に配置された第2の抵抗と、
前記第1の検出電圧ノードを介して、前記第2の抵抗と直列に接続され、かつ前記第1の検出電圧ノードと接地電圧ノードとの間に配置された第3の抵抗と、
前記第1の検出電圧ノードと前記第1の抵抗の間に配置された第1のスイッチと、
を有し、
前記第2の電圧変換回路は、
前記電圧ノードに接続され、かつ前記電圧ノードと第2の検出電圧ノードとの間に配置された第4の抵抗と、
前記第2の検出電圧ノードを介して、前記第4の抵抗と直列に接続され、かつ前記第2の検出電圧ノードと前記接地電圧ノードとの間に配置された第5の抵抗と、
前記第5の抵抗と並列に、前記接地電圧ノードにされた第6の抵抗と、
前記第2の検出電圧ノードと前記第6の抵抗の間に配置された第2のスイッチと、
を有し、
前記第1の比較回路は、前記第1の検出電圧ノードに接続され、
前記第2の比較回路は、前記第2の検出電圧ノードに接続され、
前記第1及び第2のスイッチは、前記第1の切替信号に従って、ON状態又はOFF状態に設定される、請求項3に記載の機能安全システム。 - 外部電源に基づいて第1の電源電圧を生成し、前記第1の電源電圧を第1の電源配線へ供給する第1の電源装置と、
前記第1の電源配線に接続され、かつ前記第1の電源配線の電位を監視する第1の電源監視装置と、
前記第1の電源配線に接続され、かつ前記第1の電源電圧に基づいて動作する第1の半導体装置と、
前記外部電源に基づいて第2の電源電圧を生成し、前記第2の電源電圧を第2の電源配線へ供給する第2の電源装置と、
前記第2の電源配線に接続され、かつ前記第2の電源配線の電位を監視する第2の電源監視装置と、
前記第2の電源配線に接続され、かつ前記第2の電源電圧に基づいて動作する第2の半導体装置と、
前記第1の半導体装置によって制御される第1の遮断回路と
前記第2の半導体装置によって制御される第2の遮断回路と、
前記第1の遮断回路及び前記第2の遮断回路を介して駆動信号を受け取り、前記駆動信号に基づいて動作するモータと、
を備え、
前記第1の電源監視装置は、第1の電圧変換回路と、第2の電圧変換回路と、第1の比較回路と、及び第2の比較回路とを有し、
前記第2の半導体装置は、第1の期待値と、第2の期待値とを有し、
前記第1の電圧変換回路は、前記第2の半導体装置から供給される第1の切替信号に基づいて、前記第1の電源電圧から第1の検出電圧を生成し、前記第1の検出電圧を前記第1の比較回路へ供給し、
前記第2の電圧変換回路は、前記第1の切替信号に基づいて、前記第1の電源電圧から第2の検出電圧を生成し、前記第2の検出電圧を前記第2の比較回路へ供給し、
前記第1の比較回路は、前記第1の検出電圧と第1の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて、第1の電圧監視結果を前記第2の半導体装置へ供給し、
前記第2の比較回路は、前記第2の検出電圧と前記第1の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて、第2の電圧監視結果を前記第2の半導体装置へ供給し、
前記第2の半導体装置は、前記第1の電圧監視結果と前記第1の期待値とが異なる場合、又は前記第2の電圧監視結果と前記第2の期待値とが異なる場合に、前記第2の遮断回路を制御し、前記モータへ供給される前記駆動信号を遮断する、機能安全システム。 - 前記第1の検出電圧は、前記第1の切替信号の電位レベルに基づいて、変化し、
前記第2の検出電圧は、前記第1の切替信号の電位レベルに基づいて、変化する、請求項10に記載の機能安全システム。 - 前記第1の電圧変換回路は、
前記第1の電源配線に接続される第1の抵抗と、
前記第1の抵抗と並列に、前記第1の電源配線に接続され、かつ前記第1の電源配線と第1の検出電圧ノードとの間に配置された第2の抵抗と、
前記第1の検出電圧ノードを介して、前記第2の抵抗と直列に接続され、かつ前記第1の検出電圧ノードと接地電圧ノードとの間に配置された第3の抵抗と、
前記第1の検出電圧ノードと前記第1の抵抗の間に配置された第1のスイッチと、
を有し、
前記第2の電圧変換回路は、
前記第1の電源配線に接続され、かつ前記第1の電源配線と第2の検出電圧ノードとの間に配置された第4の抵抗と、
前記第2の検出電圧ノードを介して、前記第4の抵抗と直列に接続され、かつ前記第2の検出電圧ノードと前記接地電圧ノードとの間に配置された第5の抵抗と
前記第5の抵抗と並列に、前記接地電圧ノードにされた第6の抵抗と、
前記第2の検出電圧ノードと前記第6の抵抗の間に配置された第2のスイッチと、
を有し、
前記第1の比較回路は、前記第1の検出電圧ノードに接続され、
前記第2の比較回路は、前記第2の検出電圧ノードに接続され、
前記第1及び第2のスイッチは、前記第1の切替信号に従って、ON状態又はOFF状態に設定される、請求項11に記載の機能安全システム。 - 前記第2の電源監視装置は、第3の電圧変換回路と、第4の電圧変換回路と、第3の比較回路と、及び第4の比較回路とを有し、
前記第1の半導体装置は、第3の期待値と、第4の期待値とを有し、
前記第3の電圧変換回路は、前記第1の半導体装置から供給される第2の切替信号に基づいて、前記第2の電源電圧から第3の検出電圧を生成し、前記第3の検出電圧を前記第3の比較回路へ供給し、
前記第4の電圧変換回路は、前記第2の切替信号に基づいて、前記第2の電源電圧から第4の検出電圧を生成し、前記第4の検出電圧を前記第4の比較回路へ供給し、
前記第3の比較回路は、前記第3の検出電圧と第2の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて、第3の電圧監視結果を前記第1の半導体装置へ供給し、
前記第4の比較回路は、前記第4の検出電圧と前記第2の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて、第4の電圧監視結果を前記第1の半導体装置へ供給し、
前記第1の半導体装置は、前記第3の電圧監視結果と前記第3の期待値とが異なる場合、又は前記第4の電圧監視結果と前記第4の期待値とが異なる場合に、前記第1の遮断回路を制御し、前記モータへ供給される前記駆動信号を遮断する、請求項11に記載の機能安全システム。 - 前記第3の検出電圧は、前記第2の切替信号の電位レベルに基づいて、変化し、
前記第4の検出電圧は、前記第2の切替信号の電位レベルに基づいて、変化する、請求項13に記載の機能安全システム。 - 外部電源に基づいて第1の電源電圧を生成する第1の電源装置と、
前記第1の電源電圧を受け取り、かつ前記第1の電源電圧を監視する電源監視装置と、
前記第1の電源電圧を受け取り、かつ前記第1の電源電圧に基づいて動作する第1の半導体装置と、
前記外部電源に基づいて第2の電源電圧を生成する第2の電源装置と、
前記第2の電源電圧を受け取り、かつ前記第2の電源電圧に基づいて動作する第2の半導体装置と、
前記第2の半導体装置によって制御される遮断回路と、
前記遮断回路を介して駆動信号を受け取り、前記駆動信号に基づいて動作するモータと、
を備え、
前記電源監視装置は、電圧変換回路及び比較回路を有し、
前記第2の半導体装置は、期待値として、第1の値と第2の値を有し、
前記電圧変換回路は、前記第2の半導体装置から供給されるLowレベルの切替信号に基づいて、前記第1の電源電圧から第1の分圧電圧を生成し、前記第1の分圧電圧を前記比較回路へ供給し、
前記電圧変換回路は、Highレベルの前記切替信号に基づいて、前記第1の電源電圧から第2の分圧電圧を生成し、前記第2の分圧電圧を前記比較回路へ供給し、
前記比較回路は、前記第1の分圧電圧と基準電圧とを比較し、比較結果に基づいて、第1の結果値を前記第2の半導体装置へ供給し、
前記比較回路は、前記第1の分圧電圧と前記基準電圧とを比較し、比較結果に基づいて、第2の結果値を前記第2の半導体装置へ供給し、
前記第2の半導体装置は、前記第1の結果値と前記第1の値とが異なる場合、又は前記第2の結果値と前記第2の値とが異なる場合に、前記遮断回路を制御し、前記モータへ供給される前記駆動信号を遮断する、機能安全システム。 - 前記第1の分圧電圧は、前記第2の分圧電圧とは、異なる値である、請求項15に記載の機能安全システム。
- 前記切替信号がLowレベルの時に、前記比較回路は、前記第1の結果値を前記第2の半導体装置へ供給し、
前記切替信号がHighレベルの時に、前記比較回路は、前記第2の結果値を前記第2の半導体装置へ供給し、
前記切替信号がLowレベルの時に、前記第2の半導体装置は、前記第1の結果値と前記第1の値とを比較し、
前記切替信号がHighレベルの時に、前記第2の半導体装置は、前記第2の結果値と前記第2の値とを比較する、請求項15に記載の機能安全システム。 - 前記電圧変換回路は、
前記第1の電源電圧が供給される電圧ノードに接続される第1の抵抗と、
前記第1の抵抗と並列に、前記電圧ノードに接続され、かつ前記電圧ノードと検出電圧ノードとの間に配置された第2の抵抗と、
前記検出電圧ノードを介して、前記第2の抵抗と直列に接続され、かつ前記検出電圧ノードと接地電圧ノードとの間に配置された第3の抵抗と、
前記検出電圧ノードと前記第1の抵抗の間に配置されたスイッチと、
を有し、
前記スイッチは、前記切替信号に従って、ON状態又はOFF状態に設定される、請求項17に記載の機能安全システム。 - 前記第1の半導体装置と前記第2の半導体装置は、定期的に相互通信を実施し、互いの動作を監視する、請求項18に記載の機能安全システム。
- 前記相互通信を実施するタイミングと、前記切替信号の電位レベルを変化させるタイミングとは同じである、請求項19に記載の機能安全システム。
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