JP7492586B2 - 車載用電子制御装置及び車載機器制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車載用電子制御装置及び車載機器制御方法に関する。

近年、車両の電動化が進んでおり、特にエンジンとモータを両方搭載したＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）の台数増加が見込まれている。ＨＥＶでは、エンジンを制御するエンジンＥＣＵ（エンジンコントロールモジュール、ＥＣＭ）と、モータ駆動とエンジン制御を協調制御するＨＥＶコントローラ（ＨＥＶＣ）が搭載されるが、コスト削減のため、ＥＣＭとＨＥＶＣの一体化が検討されている。以下の説明では、ＥＣＭとＨＥＶＣを一体化したものを、一体化コントロールユニットと称する。

ＨＥＶＣの重要な役割の一つとして、高圧バッテリとインバータとの間の高電圧配線の接続リレー（強電リレー）をコントロールする機能がある。この機能では、各種機能の故障や不具合が発生した際に、強電リレーを遮断する制御が行われる。特に、衝突が発生した際に、高圧バッテリ配線が破損して車体に接触した場合、車内の乗員の感電を防止するために、強電リレーを確実に遮断できることが求められている。

従来、ＥＣＭはエンジンルーム、ＨＥＶＣは車室内、また高圧バッテリは車両下部（例えば前席下部）に置かれることが一般的である。このため、ＨＥＶＣ及びＨＥＶＣから高圧バッテリを制御する経路については、衝突時の損傷リスクの高い車両前方から離れているため、ハーネス損傷のリスクの考慮は必要なかった。
一方、ＥＣＭとＨＥＶＣを一体化した一体化コントロールユニットについては、エンジン制御も重要な役割となることから、システム構成上、エンジンルームに設置することが望ましい。この場合、車両の衝突時に、ＥＣＵから強電リレーを制御するハーネス部分が損傷する可能性があり、例えば電源ショートが発生した場合、リレードライバの出力を停止しても、従来の構成では強電リレーを遮断することができない懸念がある。

特許文献１には、車両損傷時にメインリレーの制御ハーネスの損傷によりメインリレーのオン固着が発生する、という同様の課題に対し、メインリレーの制御ハーネスと給電ハーネスを近接させて車室外に配設することにより、両配線が必ず同時に損傷させるようにすることで、リレーのオン固着を防止する技術が記載されている。

特開２０１３－２４１０５５号公報

特許文献１に記載される技術は、衝突によりハーネス損傷が発生する際に、複数の配線が同時に損傷するようにすることでリレーのオン固着を防止する技術であるが、損傷時の程度は様々なケースがあり、複数配線の内の一部のみが損傷する可能性が全くないとは言えない。また、一体化コントロールユニット自体をエンジンルームに置くことを想定した場合、特にコネクタ近傍では、強電リレー制御ハーネスだけではなく、様々な信号、電源、ＧＮＤ用のハーネスが存在しているため、衝突時には、これらと強電リレー制御ハーネスがショートしてしまう可能性がある。
また、メインリレーの制御ハーネスと給電ハーネスを近接させて車室外に配設するためには、車両のレイアウトを含めた配設位置の検討が必要になる。

以上説明したように、車両衝突などの異常時には、リレー制御ドライバの出力ハーネスが他の信号ハーネスや電源・ＧＮＤのラインにショートした場合においても、リレーのオン固着が発生しないことが望まれていた。

上記課題を解決するために、例えば請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、車両に搭載されたバッテリからの配線を接続・遮断するリレーをオン・オフ制御するためのリレー制御ドライバ回路を有する車載用電子制御装置であって、リレー制御ドライバ回路の出力部に接続された、電流を引き抜くためのスイッチ回路と、車両に異常が発生した際に、スイッチ回路を作動させて出力部から電流を引き抜き、リレーをオンさせない制御回路と、を備え、スイッチ回路は、逆流防止回路を介して出力部に接続され、ドライバ回路の作動時に、スイッチ回路に逆起電力による電流が流れることを逆流防止回路が阻止するようにし、リレーは、バッテリの一方の極に接続された第１のリレーと、バッテリの他方の極に接続された第２のリレーとを有し、出力部は、第１のリレーを制御する第１の出力部と、第２のリレーを制御する第２の出力部とを有し、スイッチ回路は、第１の出力部と第２の出力部とを、それぞれ別の逆流防止回路を介して、共通に制御するようにした。

本発明によれば、車両に異常が発生した際に、リレー制御ドライバ回路の出力が伝送されるハーネスが、他の信号ハーネスや電源ラインなどとショートする不具合が発生しても、リレーがオンにならない状態を維持できる。したがって、車両に異常が発生した際に、車両に搭載されたバッテリからの通電を確実に遮断できるようになる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施の形態例による車載用電子制御装置の例を示す構成図である。 本発明の第１の実施の形態例による動作例を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施の形態例による制御信号ハーネスに繋がる経路を示す構成図である。 図３の構成図の等価回路図である。 本発明の第２の実施の形態例による車載用電子制御装置の例を示す構成図である。 本発明の第３の実施の形態例による車載用電子制御装置の例を示す構成図である。 本発明の第４の実施の形態例による車載用電子制御装置の例を示す構成図である。

＜第１の実施の形態例＞
以下、本発明の第１の実施の形態例を、図１～図４を参照して説明する。
図１は、本実施の形態例に係る車載用電子制御装置１０と、車載用電子制御装置１０により制御される高電圧バッテリパック２０の構成を示す。

車載用電子制御装置１０及び高電圧バッテリパック２０は、車両に搭載されている。ここでの車両は、例えばエンジンとモータの双方を走行用の駆動源として搭載したＨＥＶである。本実施の形態例では、車載用電子制御装置１０は、車両のエンジンルーム１に設置され、高電圧バッテリパック２０は、車両の車室内２に設置されている。車載用電子制御装置１０と高電圧バッテリパック２０とは、制御信号ハーネス１１１，１１２により接続されている。

高電圧バッテリパック２０は、例えば１００Ｖ以上の出力電圧であり、高電圧バッテリパック２０内のバッテリセル２００の正極（＋）及び負極（－）が、強電リレー２０１及び２０２を介して、高電圧ライン（＋）２１１及び高電圧ライン（－）２１２に接続されている。強電リレー２０１，２０２は、バッテリセル２００と高電圧ライン２１１，２１２との接続及び切断を行う開閉器であり、車載用電子制御装置１０により接続及び切断が制御される。
高電圧ライン（＋）２１１及び高電圧ライン（－）２１２は、不図示のＤＣＤＣコンバータや走行用のモータ、発電用のジェネレータに接続されている。なお、高電圧バッテリパック２０は、高電圧ライン（＋）２１１をプリチャージするプリチャージラインおよび接続リレーを有する構成が一般的であるが、ここでは説明を簡単にするために図示を省略する。

車載用電子制御装置１０は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する）１００と、制御出力用ドライバ１０１，１０２と、制御回路１０３とを備える。
制御出力用ドライバ１０１，１０２は、強電リレー２０１，２０２を制御するＮチャネル電界効果トランジスタである。各制御出力用ドライバ１０１，１０２のドレインには、１２Ｖバッテリ（不図示）からリレー１３１を介して＋側電源が供給される。このリレー１３１は、フェールセーフ用のものであり、車載用電子制御装置１０内のドライバ１３２の出力により接続及び切断が制御される。

各制御出力用ドライバ１０１，１０２のソースは、ドライバ出力端子ＯＵＴＰ，ＯＵＴＮを介して制御信号ハーネス１１１，１１２の一端に接続される。制御信号ハーネス１１１，１１２の他端は、強電リレー２０１，２０２の制御端子に接続される。このような接続により、各制御出力用ドライバ１０１，１０２の出力で、強電リレー２０１，２０２による接続及び切断が制御される。

制御回路１０３は、強電リレー２０１，２０２を制御する回路であり、マイコン１００からの指示に基づいて、ゲート信号１１４の電圧などを制御する。制御回路１０３から出力されるゲート信号１１４が、制御出力用ドライバ１０１，１０２のゲートに供給される。

それぞれの制御出力用ドライバ１０１，１０２のソースとドライバ出力端子ＯＵＴＰ，ＯＵＴＮとの間には、ツェナーダイオード１０４の一端が接続される。ツェナーダイオード１０４の他端は、ダイオード１０５を介して接地電位部に接続される。
このようにドライバ出力端子ＯＵＴＰ，ＯＵＴＮにツェナーダイオード１０４とダイオード１０５とが接続されたことで、制御出力用ドライバ１０１，１０２を適切に保護することができる。すなわち、ツェナーダイオード１０４とダイオード１０５は、制御出力用ドライバ１０１，１０２をオフした後、強電リレー２０１，２０２のインダクタンスによる逆起電圧により、制御出力用ドライバ１０１，１０２のドレイン―ソース間がブレークダウンするのを保護することができる。
なお、ツェナーダイオード１０４とダイオード１０５の代わりに、アクティブクランプ機能を持った電界効果トランジスタなどのスイッチング素子を使用することも可能である。

車載用電子制御装置１０には、車両の異常検知信号としての外部信号１１３が供給される。ここでは、外部信号１１３は、車両に衝突が発生したことを通知する信号であり、例えば車両に設置されたエアバッグのコントローラ（不図示）から外部信号１１３が車載用電子制御装置１０に供給される。以下の説明では、外部信号１１３は、衝突通知信号１１３と称する。
この衝突通知信号１１３は、論理回路１３３を介してマイコン１００と制御回路１０３に供給される。また、衝突通知信号１１３は、論理回路１３３を介して後述する制御回路１２５にも供給される。

そして、マイコン１００は、衝突通知信号１１３により異常を検知した場合、ドライバ１３２を制御し、フェールセーフ用のリレー１３１を切断することで、制御出力用ドライバ１０１，１０２への電源供給をカットする処理を行う。これにより、異常が発生した場合に、強電リレー２０１，２０２を切断状態とする処理が行われる。
なお、フェールセーフ用のリレー１３１を省略してもよい。この場合、マイコン１００は、衝突通知信号１１３により異常を検知した場合、制御回路１０３により制御出力用ドライバ１０１，１０２を直接制御して、強電リレー２０１，２０２を切断状態とする。

さらに、本実施の形態例の車載用電子制御装置１０では、制御出力用ドライバ１０１のソースに、逆流防止回路１２３とスイッチ回路１２１との直列回路が接続され、制御出力用ドライバ１０２のソースに、逆流防止回路１２４とスイッチ回路１２２との直列回路が接続されている。逆流防止回路１２３、１２４及びスイッチ回路１２１、１２２は、それぞれＮチャネル電界効果トランジスタで構成される。

すなわち、制御出力用ドライバ１０１のソースが、逆流防止回路１２３としての電界効果トランジスタのソースに接続され、逆流防止回路１２３としての電界効果トランジスタのドレインが、スイッチ回路１２１としての電界効果トランジスタのドレインに接続される。また、スイッチ回路１２１としての電界効果トランジスタのソースが接地電位部に接続される。

同様に、制御出力用ドライバ１０２のソースが、逆流防止回路１２４としての電界効果トランジスタのソースに接続され、逆流防止回路１２４としての電界効果トランジスタのドレインが、スイッチ回路１２２としての電界効果トランジスタのドレインに接続される。そして、スイッチ回路１２２としての電界効果トランジスタのソースが接地電位部に接続される。

これらの逆流防止回路１２３，１２４とスイッチ回路１２１，１２２は、制御回路１２５からのゲート信号により制御される。制御回路１２５は、衝突通知信号１１３により異常を検知した場合、ゲート信号を出力して、逆流防止回路１２３，１２４とスイッチ回路１２１，１２２を作動させる。あるいは、制御回路１２５は、マイコン１００からの指示により、逆流防止回路１２３，１２４とスイッチ回路１２１，１２２を作動させる。

マイコン１００が衝突通知信号１１３を受信した際に、制御回路１２５が逆流防止回路１２３、１２４とスイッチ回路１２１、１２２を作動させるタイミングは、衝突通知信号１１３により制御回路１０３が制御出力用ドライバ１０１，１０２をオフさせるタイミングよりも若干後に設定される。すなわち、逆流防止回路１２３、１２４とスイッチ回路１２１、１２２を作動させるタイミングと制御出力用ドライバ１０１，１０２をオフさせるタイミングには、若干の時間差を設ける必要がある。

なお、ここでは逆流防止回路１２３、１２４としてＮチャネル電界効果トランジスタを使用した例を示したが、Ｎチャネル電界効果トランジスタの代わりにダイオード素子を用いてもよい。但し、本実施の形態例の逆流防止回路１２３、１２４には、大きな電流を流すことを想定しているため、発熱を抑えるために電界効果トランジスタを使用するのがより好ましい。

図２は、車載用電子制御装置１０による強電リレー２０１の制御例を示すタイミングチャートである。図２では、一方の強電リレー２０１の制御状態を示しているが、他方の強電リレー２０２についても、同じ制御状態として同様に説明することができる。
図２の１段目に示す衝突通知信号１１３は、通常時はローレベルであり、衝突を検知したタイミング以降はハイレベルになる。

図２の２段目に示すゲート信号１１４は、制御回路１０３が出力する制御出力用ドライバ１０１のゲート信号１１４である。ゲート信号１１４は、車載用電子制御装置１０が作動を開始して、時刻ｔ１でゲート信号１１４がローレベルからハイレベルに変化し、制御出力用ドライバ１０１がオン状態になっている。このように、制御出力用ドライバ１０１がオン状態になることで、ドライバ出力端子ＯＵＴＰの出力電圧が立ち上がり、強電リレー２０１のコイル電流が流れ始める。

また、図２の７段目に示す強電リレー２０１のコイル電流は、時刻ｔ１で流れ始め、時刻ｔ２でリレーオン閾値電流I_closeを上回る。したがって、図２の８段目に示すように、強電リレー２０１の状態は、時刻ｔ２で切断状態から接続状態に変化する。
このように、強電リレー２０１（及び強電リレー２０２）が接続状態になることで、高電圧バッテリパック２０がＤＣＤＣコンバータなどに接続され、高電圧バッテリパック２０からの電源を使ったモータの駆動がなされる。また、ジェネレータによる発電で高電圧バッテリパック２０の蓄電が行われる。

なお、通常時は、逆流防止回路１２３のゲート信号やスイッチ回路１２１のゲート信号は、いずれもローレベルであり、逆流防止回路１２３やスイッチ回路１２１はオフ状態になっている。

ここで、図２の例では、時刻ｔ３で車両の衝突が発生し、その直後の時刻ｔ４で、図２の１段目に示す衝突通知信号１１３がハイレベルに変化する。図２では、時刻ｔ４で、衝突の発生が通知された状態を示している。
このとき、制御回路１０３は、時刻ｔ５で図２の２段目に示すゲート信号１１４をローレベルに変化させる。これにより、制御出力用ドライバ１０１がオフ状態になり、制御出力用ドライバ１０１からの電流が遮断される。すると、強電リレー２０１のインダクタンスによる逆起電力により、図２の６段目のＯＵＴＰ電圧が低下する。

そして、ツェナーダイオード１０４及びダイオード１０５により、ＯＵＴＰ電圧はクランプされ、制御出力用ドライバ１０１のドレイン－ソース間電圧は保護されつつ、コイル電流の減少とともにＯＵＴＰ電圧は接地電位（ＧＮＤ）に収束する。

このような制御が行われている間に、図２の７段目に示す強電リレー２０１のコイル電流が、リレーオフ閾値電流I_openを下回った時刻ｔ６で、強電リレー２０１の状態は、接続状態(ＣＬＯＳＥ)から切断状態(ＯＰＥＮ)に変化する。
このように、強電リレー２０１が切断状態になることで、高電圧バッテリパック２０からの高電圧の出力が遮断される。

ちなみに、このとき、もし仮に逆流防止回路１２３が無かった場合、スイッチ回路１２１がオフとなっていても、逆起電力によりツェナーダイオード１０４及びダイオード１０５によりクランプされる電圧まで下がる前に、接地電位（ＧＮＤ）からスイッチ回路１２１のボディダイオードを介して強電リレー２０１に流れることになる。このため、ＯＵＴＰ電圧はボディダイオードの順方向電圧程度の電圧までしか下がらず、コイル電流の減少時間が長くなるため、強電リレー２０１がリレーオフ閾値電流I_openに達するまでの時間が長くなってしまう。また、ボディダイオードに電流が流れ続けることによる発熱、および素子破壊の危険性も伴う。したがって、各スイッチ回路１２１，１２２には、それぞれ逆流防止回路１２３，１２４を接続するのが好ましい。

さらに、本実施の形態例では、衝突通知信号１１３がハイレベルに変化してから一定時間後の時刻ｔ７で、制御回路１２５は、スイッチ回路１２１及び逆流防止回路１２３をオンさせる。ここで、制御出力用ドライバ１０１をオフさせる時刻ｔ５と、スイッチ回路１２１及び逆流防止回路１２３をオンさせる時刻ｔ７は、時間差が短すぎると、制御出力用ドライバ１０１とスイッチ回路１２１が同時にオンしてしまう可能性がある。そして、電源から接地電位（ＧＮＤ）への貫通電流が発生する可能性があるため、貫通電流が発生しないように、時刻ｔ５と時刻ｔ７との間で時間差を設定する必要がある。

スイッチ回路１２１及び逆流防止回路１２３をオンにすることで、強電リレー２０１のインダクタンスによる電流は、ツェナーダイオード１０４及びダイオード１０５ではなく、これらのスイッチ回路１２１及び逆流防止回路１２３を経由して流れるようになる。
なお、ツェナーダイオード１０４及びダイオード１０５によるクランプ動作で、インダクタンスによる電流エネルギを早く消費させたい場合には、クランプダイオードによるクランプ動作を十分に行った後に、スイッチ回路１２１及び逆流防止回路１２３をオンさせるようなタイミング設計とする必要がある。

図２の例では、この後、時刻ｔ８で、衝突による衝撃で、制御信号ハーネス１１１と電源系のハーネスの配線が接触して、ショートが発生している。
このようなショートが発生すると、スイッチ回路１２１及び逆流防止回路１２３を設けていない従来の構成では、ショートした箇所から、強電リレー２０１のコイルに電流が流れてしまう。

一方、本実施の形態例の車載用電子制御装置１０の場合には、スイッチ回路１２１がオン状態になることで、スイッチ回路１２１の電流として、ショート部からの電流が流れる。したがって、図２に示すように、ＯＵＴＰ電圧が上昇せず、強電リレー２０１のコイルに流れる電流が低減され、強電リレー２０１がオンすることを防止できる。これにより、衝突時に万一ハーネスのショートが発生しても、高電圧バッテリパック２０と高電圧ライン２１１，２１２とが確実に切断された状態になる。

図３は、図１に示す制御信号ハーネス１１１に繋がる経路の箇所を抜き出した回路図である。図２の時刻ｔ８に示すハーネスショート発生とは、図３に示す経路において、外部の損傷した電源系ハーネス１５１が、ハーネス１１１に接触してしまう異常状態を意味している。図４は、図３に示す回路構成を等価回路化した図である。

図３のスイッチ回路１２１及び逆流防止回路１２３を構成する電界効果トランジスタをオンさせた状態は、直流的にオン抵抗成分を合成した、図４に示す抵抗Ｒｂと考えることができる。図３の強電リレー２０１のコイルは、直流的に電流が一定となった状態であり、図４の抵抗Ｒｒと考えることができる。また、電源系ハーネス１５１のショート箇所については、接触抵抗、および電源から経由する負荷などを想定し、図４では抵抗Ｒｓを設定している。

図４に示す等価回路において、抵抗Ｒｓの上流にバッテリ電源が接続されることを想定する。そして、抵抗Ｒｒに流れる電流Ｉｒが、図２に示すＩ_open以下となるように、各素子の特性を選定することで、強電リレー２０１がオンになることを防止できる。
抵抗Ｒｒは強電リレー２０１の仕様により決まるが、抵抗Ｒｓについては、接触抵抗やショート可能性のあるハーネスの抵抗成分を仮定する必要がある。

この抵抗Ｒｓの設定に際しては、電流Ｉｒが閾値電流I_openよりも小さくなるように、スイッチ回路１２１及び逆流防止回路１２３を構成する電界効果トランジスタを選定する。すなわち、図４の等価回路に示す抵抗Ｒｂの抵抗値を選定する必要がある。

なお、図４に示す等価回路の抵抗Ｒｓの値を低く設定した場合、それに合わせて抵抗Ｒｂを低減する必要があるが、この抵抗Ｒｂに関しては、サイズ、損失など含め限界がある。この場合、電源ハーネスの上流のバッテリにヒューズを接続して、大電流が流れると、ヒューズが切断されるような設計とすることで、強電リレーのオン固着を防止することができる。

＜第２の実施の形態例＞
次に、本発明の第２の実施の形態例を、図５を参照して説明する。図５において、第１の実施の形態例で説明した図１～図４に対応する箇所には同一符号を付し、重複説明を省略する。

図５は、本実施の形態例に係る車載用電子制御装置１０の構成を示す。
図５に示す車載用電子制御装置１０が、制御出力用ドライバ１０１，１０２を備えて、各制御出力用ドライバ１０１，１０２の出力により、強電リレー２０１，２０２の接続及び切断が制御される点は、図１に示す車載用電子制御装置１０と同じである。

そして、図５に示す車載用電子制御装置１０では、図１に示す２個のスイッチ回路１２１、１２２の代わりに１つのスイッチ回路１２６として共通化した点が異なる。
すなわち、図５に示す車載用電子制御装置１０では、それぞれの制御出力用ドライバ１０１，１０２のソースに、逆流防止回路１２３，１２４を介して、１つのスイッチ回路１２６が接続されている。

このスイッチ回路１２６としては、図５に示すようにＮチャネル電界効果トランジスタが使用される。具体的には、スイッチ回路１２６を構成する電界効果トランジスタのドレインが、逆流防止回路１２３，１２４を構成する２つの電界効果トランジスタのドレインに共通に接続される。スイッチ回路１２６を構成する電界効果トランジスタのソースは、接地電位部に接続される。
なお、図５では、逆流防止回路１２３、１２４とスイッチ回路１２６との接続点に得られる信号を、内部信号１１５として示している。

スイッチ回路１２６である電界効果トランジスタのゲートには、制御回路１２５からゲート信号が供給され、制御回路１２５によりスイッチ回路１２６のオン／オフが制御される。
図５に示す車載用電子制御装置１０のその他の構成は、図１に示す車載用電子制御装置１０と同様に構成される。また、制御回路１２５がスイッチ回路１２６を制御するタイミングについても、図１に示す車載用電子制御装置１０の制御回路１２５がスイッチ回路１２１、１２２を制御するタイミングと同一である。

以下、図５に示す構成の車載用電子制御装置１０の動作について説明する。
各逆流防止回路１２３，１２４がオフされている状態で、例えば制御出力用ドライバ１０２がオフ、制御出力用ドライバ１０１がオンの状態であるとき、ドライバ出力端子ＯＵＴＰはバッテリ電源電圧に上昇する。このドライバ出力端子ＯＵＴＰが電源電圧へ上昇することで、逆流防止回路１２３としての素子のボディダイオードを介して内部信号１１５はバッテリ電圧近くまで上昇する。しかし、逆流防止回路１２４があることにより、ＯＵＴＮ出力にはこの電圧は伝搬しない。

制御出力用ドライバ１０１がオンからオフに変化したときには、図２でも説明したように、強電リレー２０１のインダクタンスによる逆起電力により、ＯＵＴＰ電圧はマイナスとなる。このとき、逆流防止回路１２３がオフされていることにより、内部信号１１５には、ＯＵＴＰ出力のマイナス電圧は伝搬されないため、ＯＵＴＮ出力側への影響はない。

また、ＯＵＴＰ出力とＯＵＴＮ出力とが同時にオンする場合は、それぞれ逆流防止回路１２３，１２４としての素子のボディダイオードを介して、内部信号１１５にはＯＵＴＰ出力とＯＵＴＮ出力の高い側の電圧が伝搬されるが、その影響が他方の出力に影響することはない。

このように、スイッチ回路１２６を共用化しても、ＯＵＴＰ出力とＯＵＴＮ出力のそれぞれに逆流防止回路１２３，１２４を備える構成としたことで、正常動作時には、それぞれの動作が他方に影響を与えないようにすることが可能になる。
共通のスイッチ回路１２６をオンさせるときは、制御出力用ドライバ１０１，１０２が共にオフされていることが条件になるが、図２で説明したタイミングでの作動で問題がない。すなわち、衝突通知信号１１３がマイコン１００に伝送されることで、制御出力用ドライバ１０１，１０２をオフにした上で、スイッチ回路１２６をオンさせる動作が行われる。すると、ハーネスがショートした際の強電リレー２０１，２０２のオン固着防止が適正に機能する。

なお、図５に示す構成では、車載用電子制御装置１０の出力部は、ＯＵＴＰ出力とＯＵＴＮ出力の２出力とした。これに対して、車載用電子制御装置１０は、プリチャージ出力など、共通化する出力部を増やすことも可能である。

以上説明したように、本実施の形態例の車載用電子制御装置１０は、共通化したスイッチ回路１２６を設ける構成としたことで、装置の製造コストを削減できると共に、装置に搭載される素子の面積を削減することができ、装置の小型化に貢献することが可能になる。

＜第３の実施の形態例＞
次に、本発明の第３の実施の形態例を、図６を参照して説明する。図５において、第１の実施の形態例で説明した図１～図４に対応する箇所には同一符号を付し、重複説明を省略する。

図６は、本実施の形態例に係る車載用電子制御装置１０の構成を示す。
図６に示す車載用電子制御装置１０は、制御出力用ドライバ１０１，１０２を備えて、各制御出力用ドライバ１０１，１０２の出力により、強電リレー２０１，２０２の接続及び切断が制御される。
また、図６に示す車載用電子制御装置１０は、スイッチ回路１２１，１２２と逆流防止回路１２３，１２４とを備え、異常時にＯＵＴＰ出力とＯＵＴＮ出力から電流を流す。以上の構成は、図１に示す車載用電子制御装置１０と同じである。

そして、図６に示す車載用電子制御装置１０が図１に示す車載用電子制御装置１０と相違する点は、異常の検出を行う回路として、断線・ショート検出回路１２７を備える点である。
この断線・ショート検出回路１２７は、ＯＵＴＰ出力及びＯＵＴＮ出力の状態が、天絡又は地絡であることを検出する。断線・ショート検出回路１２７は、ＯＵＴＰ出力とＯＵＴＮ出力のいずれか一方が断線又はショートであることを検出したとき、検出信号をマイコン１００に供給する。

マイコン１００は、断線・ショート検出回路１２７から検出信号を受信すると、スイッチ回路１２１，１２２と逆流防止回路１２３，１２４とをオン状態にする。

なお、強電リレー２０１，２０２のコイルは接地電位部ＧＮＤと接続されているため、各制御出力用ドライバ１０１，１０２がオフ時のときには、断線・ショート検出回路１２７は、正常状態と地絡との区別をすることが困難になる。しかしながら、地絡のときには、強電リレー２０１，２０２はオフ固着となるため、正常状態と地絡の区別ができないことが、安全上致命的ではない。

また、断線・ショート検出回路１２７が断線を検出した場合には、各制御出力用ドライバ１０１，１０２の出力では対処できないため、スイッチ回路１２１，１２２と逆流防止回路１２３，１２４はオフのままとなる。
さらに、断線・ショート検出回路１２７が天絡を検出した場合、その天絡を検出した出力部（ＯＵＴＰ出力又はＯＵＴＮ出力）の制御出力用ドライバ１０１又は１０２をオフとした状態で、その系のスイッチ回路１２１又は１２２と逆流防止回路１２３又は１２４はオフをオンさせることにより、電流を引き抜き、強電リレーのオン固着を防止することができる。

なお、この断線・ショート検出回路１２７を設けた図６に示す構成において、さらに第１の実施の形態例で説明した外部からの衝突通知信号１１３の受信時の制御を行うようにしてもよい。

＜第４の実施の形態例＞
次に、本発明の第４の実施の形態例を、図７を参照して説明する。図７において、第１の実施の形態例で説明した図１～図４に対応する箇所には同一符号を付し、重複説明を省略する。

図７は、本実施の形態例に係る車載用電子制御装置１０の構成を示す。
図７では、本実施の形態例に係る車載用電子制御装置１０で特徴となる箇所のみを示し、車載用電子制御装置１０で図示を省略した箇所は、図１に示す車載用電子制御装置１０と同様に構成する。

そして、図７に示す車載用電子制御装置１０は、スイッチ回路１２１，１２２及び逆流防止回路１２３，１２４の診断回路１４１を設けている。
診断回路１４１は、診断用電流源１２８と電圧モニタ回路１２９とを備える。これらの診断用電流源１２８と電圧モニタ回路１２９は、逆流防止回路１２３とスイッチ回路１２１とを接続する信号線１１６に接続される。

診断回路１４１の動作について説明すると、例えば最初に制御回路１０３（図１）が逆流防止回路１２３とスイッチ回路１２１との双方をオフ状態にして、診断用電流源１２８からの電流を信号線１１６に流す。
ここで、逆流防止回路１２３とスイッチ回路１２１の双方が正常な場合、信号線１１６から電流が流れる経路がなく、診断用電流源１２８に応じた電圧値が電圧モニタ回路１２９により検出される。

次に、制御回路１０３が逆流防止回路１２３とスイッチ回路１２１との双方をオン状態にして、診断用電流源１２８からの電流を信号線１１６に流し、電圧モニタ回路１２９で信号線１１６の電圧を検出する。オン状態で検出される電圧は、オフ状態での電圧から変化する。
したがって、診断回路１４１は、電圧モニタ回路１２９で逆流防止回路１２３とスイッチ回路１２１とが正常に動作することを確認することができる。

診断回路１４１による診断は、例えば車載用電子制御装置１０が起動した際や、出力オフ時に行われる。
なお、図７に示す診断回路１４１は、一方のスイッチ回路１２１と逆流防止回路１２３とを診断する構成としたが、診断回路１４１は、図７では図示を省略した他方のスイッチ回路１２２と逆流防止回路１２４についても、同様の構成で診断を行うことができる。

このように車載用電子制御装置１０が診断回路１４１を備えることで、確実に保護動作が行われることの確認が可能になる。すなわち、車載用電子制御装置１０が備えるスイッチ回路１２１，１２２や逆流防止回路１２３，１２４は、通常時には作動させる必要がない回路であるが、一方、安全上、異常が発生した際には確実に作動させることが求められる。ここで、診断回路１４１を備えて、起動時又は出力オフ時に診断を行うことで、異常時に保護機能が有効に働くことを確認できるようになる。

＜変形例＞
なお、本発明は、上述した各実施の形態例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、例えば図５に示す第２の実施の形態例の構成と、図６に示す第３の実施の形態例の構成を組み合わせたり、図５に示す第２の実施の形態例の構成と、図７に示す第４の実施の形態例の構成を組み合わせたりする等、各実施の形態例の構成を適宜組み合わせてもよい。

また、各回路図では、ハイサイドドライバで接地電位部が接続された強電リレーを制御する方式とした。これに対して、図１などとは逆の構成、すなわちローサイドドライバによりハイサイド側の強電リレーを駆動する方式の回路構成とした車載用電子制御装置に、各実施の形態例を適用してもよい。

また、図１などに示すように車載用電子制御装置１０をエンジンルーム１に設置し、高電圧バッテリ２０を車室内に設置した点についても一例であり、その他の配置であってもよい。また、高電圧バッテリ２０は、上述した実施の形態例では１００Ｖ以上の出力電圧としたが、通常の車載バッテリ（１２Ｖなど）よりも高電圧であれば、例えば４８Ｖなどのその他の出力電圧のバッテリを使用してもよい。

また、図１などの回路図では、信号線や制御線は説明上必要と考えられるものだけを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１０…車載用電子制御装置、２０…高電圧バッテリパック、１００…マイコン、１０１，１０２…制御出力用ドライバ、１０３…制御回路、１０４…ツェナーダイオード、１０５…ダイオード、１１１，１１２…制御信号ハーネス、１１３…外部信号（衝突通知信号）、１１４…ゲート信号、１１５…内部信号、１１６…信号線、１２１，１２２…スイッチ回路、１２３，１２４…逆流防止回路、１２５…制御回路、１２６…スイッチ回路、１２７…断線・ショート検出回路、１２８…診断用電流源、１２９…電圧モニタ回路、１３１…フェールセーフリレー、１３２…ドライバ、１４１…診断回路、１５１…電源系ハーネス、２０１，２０２…強電リレー、２１１…高電圧ライン（＋）、２１２…高電圧ライン（－）、ＯＵＴＰ，ＯＵＴＮ…出力端子

Claims (13)

1. 車両に搭載されたバッテリからの配線を接続・遮断するリレーをオン・オフ制御するためのリレー制御ドライバ回路を有する車載用電子制御装置であって、
   前記リレー制御ドライバ回路の出力部に接続された、電流を引き抜くためのスイッチ回路と、
   前記車両に異常が発生した際に、前記スイッチ回路を作動させて前記出力部から電流を引き抜き、前記リレーをオンさせない制御回路と、を備え、
   前記スイッチ回路は、逆流防止回路を介して前記出力部に接続され、
   前記ドライバ回路の作動時に、前記スイッチ回路に逆起電力による電流が流れることを前記逆流防止回路が阻止するようにし、
   前記リレーは、前記バッテリの一方の極に接続された第１のリレーと、前記バッテリの他方の極に接続された第２のリレーとを有し、
   前記出力部は、前記第１のリレーを制御する第１の出力部と、前記第２のリレーを制御する第２の出力部とを有し、
   前記スイッチ回路は、前記第１の出力部と前記第２の出力部とを、それぞれ別の前記逆流防止回路を介して、共通に制御する
   車載用電子制御装置。
2. 前記スイッチ回路と前記逆流防止回路は、それぞれ電界効果トランジスタで構成され、前記スイッチ回路を構成する電界効果トランジスタと、前記逆流防止回路を構成する電界効果トランジスタは、直列に接続される
   請求項１に記載の車載用電子制御装置。
3. 前記車両の衝突通知信号が供給される入力部を備え、
   前記制御回路は、前記入力部に前記衝突通知信号が供給されるとき、前記スイッチ回路を作動させて、前記出力部から電流を引き抜く処理を行う
   請求項１に記載の車載用電子制御装置。
4. 前記衝突通知信号は、前記車両のエアバッグが作動した際に出力される信号である
   請求項３に記載の車載用電子制御装置。
5. 前記スイッチ回路は、前記リレー制御ドライバ回路をオフとするタイミングから所定の時間差を設けて作動させる
   請求項３に記載の車載用電子制御装置。
6. 前記出力部の出力端子のショートを検出するショート検出回路を備え、
   前記スイッチ回路及び前記逆流防止回路は、前記ショート検出回路が前記出力端子の天絡又は地絡を検知した際に作動する
   請求項１に記載の車載用電子制御装置。
7. 前記ショート検出回路は、さらに前記出力部の出力端子の断線についても検出し、断線を検出した際には、スイッチ回路をオンさせない
   請求項６に記載の車載用電子制御装置。
8. 前記スイッチ回路の診断を行う診断回路を備え、
   前記制御回路は、前記診断回路による診断で、前記スイッチ回路が動作可能であることを確認する
   請求項１に記載の車載用電子制御装置。
9. 前記診断回路は、診断用電流源と電圧モニタとを備え、
   前記診断用電流源からの電流を前記スイッチ回路に流したときの電圧値を、前記電圧モニタがモニタして、前記診断回路が診断する
   請求項８に記載の車載用電子制御装置。
10. 前記診断回路は、前記スイッチ回路と前記逆流防止回路をオフにした状態で、前記スイッチ回路と前記逆流防止回路との接続点に前記診断用電流源からの電流を流したときの前記電圧モニタでモニタされる電圧値と、前記スイッチ回路と前記逆流防止回路をオンにした状態で、前記スイッチ回路と前記逆流防止回路との接続点に前記診断用電流源からの電流を流したときの前記電圧モニタでモニタされる電圧値とに基づいて診断を行う
    請求項９に記載の車載用電子制御装置。
11. 前記診断回路による診断は、当該装置の起動時又は出力オフ時に行う
    請求項９に記載の車載用電子制御装置。
12. 前記車両は、走行用の動力源として少なくともモータを備え、前記バッテリは前記モータに電力を供給する高電圧バッテリであり、前記リレーは、前記高電圧バッテリからの配線を接続・遮断する強電リレーである
    請求項１～１１のいずれか１項に記載の車載用電子制御装置。
13. 車両に搭載されたバッテリからの配線を接続・遮断するリレーをオン・オフ制御するためのリレー制御ドライバ回路を制御する車載機器制御方法であって、
    前記車両に異常が発生した際に、前記リレー制御ドライバ回路の出力部から電流を引き抜く電流引き抜き処理を行うことで、前記車両に異常が発生した際に、前記リレーをオンさせないようにし、
    前記電流引き抜き処理を行う際には、前記出力部から逆流防止回路を介して電流を引き抜く処理を行い、
    前記ドライバ回路の作動時に、前記電流引き抜き処理を行う回路に逆起電力による電流が流れることを前記逆流防止回路が阻止するようにし、
    前記リレーは、前記バッテリの一方の極に接続された第１のリレーと、前記バッテリの他方の極に接続された第２のリレーとを有し、
    前記出力部は、前記第１のリレーを制御する第１の出力部と、前記第２のリレーを制御する第２の出力部とを有し、
    前記電流引き抜き処理では、前記第１の出力部と前記第２の出力部とを、それぞれ別の前記逆流防止回路を介して、共通に制御する
    車載機器制御方法。

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