(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたアナログ信号をデジタル情報に変換させるＡＤ変換回路と、外部から入力された入力信号に基づき負荷を駆動させる駆動信号を出力させ、且つ、外部に設けられたセンサから入力されたセンシング信号に基づき前記駆動信号の出力を停止又は許可させる情報処理回路とを備える負荷制御回路において、
前記情報処理回路の駆動電源として用いられ且つ前記ＡＤ変換回路の基準電位として用いられるメイン電源と、当該メイン電源から電気的に独立した電源であって且つ前記ＡＤ変換回路にサブ電位を与えるサブ電源と、を有することを特徴とする負荷制御回路。
【請求項２】
前記ＡＤ変換回路は、前記サブ電源を検出することによりデジタル化された電源情報を出力させ、
前記情報処理回路は、前記電源情報に基づいて前記駆動信号の出力を停止又は許可させることを特徴とする請求項１に記載の負荷制御回路。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の何れか一項に記載の負荷制御回路は、自動車に搭載される電子制御装置の回路部として用いられることを特徴とする負荷制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部に設けられた負荷を制御させる負荷制御回路に関し、特に、ＡＤ変換回路の出力情報の適否判定を精度良く実施させる際に用いて好適のものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、種々の負荷を適宜に駆動させるものとして負荷制御回路が広く知られている。当該負荷制御回路は、信号処理を行うマイコン等を搭載させ、所定の入力信号に応じて出力信号を生成出力し、これにより、外部に設けられた負荷の制御を実現させている。
【０００３】
かかる負荷制御回路は、アナログの入力信号をマイコンで処理させるため、ＡＤ変換回路を配備させ、当該入力信号をアナログ値からデジタル情報へと変換させ、当該デジタル情報に基づいて所定の演算処理を実施させている。このとき、ＡＤ変換回路にて変換されたデジタル情報が不正な値であるとマイコンの処理結果も不適切な値となるため、負荷制御回路では、ＡＤ変換回路の基準電圧を監視して当該ＡＤ変換回路で生成されるデジタル情報を適性値にさせるものが数多く検討されている。
【０００４】
例えば、特開２００７−１５３２７２号公報（特許文献１）では、車両用の電子制御装置に搭載されるＡＤ変換回路の基準電圧を適性値に補正させる技術が紹介されている。かかる電子制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）から構成される電源電圧補正システムは、複数のＥＣＵから成るものであって、このうち１ユニットは「基準ＥＣＵ」と呼ばれるものとされ、当該基準ＥＣＵを除くユニットは「他のＥＣＵ」と呼ばれるものとされる。基準ＥＣＵでは、車両用バッテリが接続され、かかる車両用バッテリから基準ＥＣＵの駆動電力を受けると共に同バッテリによってＡＤ変換回路の基準電位が印加される。また、ＡＤ変換回路は、分解能の高い回路が用いられ、当該ＡＤ変換回路によって車両用バッテリのバッテリ電圧を検出し、変動量の少ない安定したバッテリ電圧の検出値をメモリ回路に格納させ、一方、車両用バッテリのバッテリ電圧をリアルタイムで検出し、これによって検出された参照用バッテリ電圧を、ＡＤタイミング毎に基準ＥＣＵに搭載された中央演算処理回路へ送信させる。そして、中央演算処理装置ＣＰＵでは、安定状態のバッテリ電圧とＡＤタイミング毎に入力される参照用バッテリ電圧とを比較処理させ、当該比較処理によって補正値を算出し、これに基づいてＡＤ変換回路から出力されるデジタル情報を適性値に補正させることが可能となる。また、かかる補正値は、通信ラインで接続された他のＥＣＵの共有情報とされ、当該他のＥＣＵでは、かかる如く受信した補正値に基づいて各々のＡＤ変換回路の出力情報を適性値に補正させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５３２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ＡＤ変換回路に基準電位を与えるバッテリ電圧と検出用にＡＤ変換回路へ供給させる参照用バッテリ電圧とが同一のバッテリユニットから供給されるため、バッテリユニットの出力電圧が変動すると、ＡＤ変換回路の基準電圧及びＡＤ変換回路へ入力される参照用電圧の双方が電圧変動の影響を受けてしまう。従って、ＡＤ変換回路から出力されるデジタル情報は、ＡＤ変換回路の基準電圧が変動してしまうので、当該参照用バッテリ電圧の変動状態を反映させた情報たり得ないものとされ、これにより、電子制御装置ＥＣＵでは、バッテリ電圧の変動状態を正確に認識することが困難になるとの問題が生じる。
【０００７】
特に、車両に搭載される電子制御装置ＥＣＵでは、エンジン始動時、始動セルを駆動させるため車載バッテリの出力値が急激に減少し、又は、当該出力値が高周波変動を起こし、かかる現象に伴い、ＡＤ変換回路の基準電圧が不安定になり、バッテリ電圧の変動状態を正確に認識することが困難になるとの問題が生じる。また、エンジンが安定的に駆動する迄、当該基準電圧の不安定な状態が継続されるので、これによっても、バッテリ電圧の変動状態を正確に認識することが困難になものとされている。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み、バッテリから供給されるバッテリ電圧が変動する場合、当該バッテリ電圧の変動状態を高精度に検出し得る負荷制御回路の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明では次のような負荷制御回路の構成とする。即ち、入力されたアナログ信号をデジタル情報に変換させるＡＤ変換回路と、外部から入力された入力信号に基づき負荷を駆動させる駆動信号を出力させ、且つ、外部に設けられたセンサから入力されたセンシング信号に基づき前記駆動信号の出力を停止又は許可させる情報処理回路とを備える負荷制御回路において、
前記情報処理回路の駆動電源として用いられ且つ前記ＡＤ変換回路の基準電位として用いられるメイン電源と、当該メイン電源から電気的に独立した電源であって且つ前記ＡＤ変換回路にサブ電位を与えるサブ電源と、を有することとする。
【００１０】
好ましくは、前記ＡＤ変換回路は、前記サブ電源を検出することによりデジタル化された電源情報を出力させ、前記情報処理回路は、前記電源情報に基づいて前記駆動信号の出力を停止又は許可させることとする。
【００１１】
より好ましくは、上述した発明の何れか一つに記載の負荷制御回路は、自動車に搭載される電子制御装置の回路部として用いられることとする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る負荷制御回路によれば、ＡＤ変換回路の基準電圧を与えるメインバッテリと、参照用バッテリ電圧（実施の形態における参照用バッテリ信号）を供給するサブバッテリとが互いに独立した構成とされるので、一方のバッテリの出力電圧が他方のバッテリ電圧の出力電圧の変動に影響されることが無くなる。そして、サブバッテリの出力電圧を一定値に安定化させる場合、ＡＤ変換回路の基準電圧の変動状態が監視されることとなるので、負荷制御回路では、ＡＤ変換回路で生成されるデジタル情報の適否判定が高精度に実施され、当該負荷制御回路の故障診断処理が高品質に実現される。
【００１３】
また、負荷制御回路が車両用の電子制御装置ＥＣＵに適用される場合、エンジン始動時等において車載バッテリのバッテリ電圧が不安定になると、電子制御装置ＥＣＵでは、当該バッテリ電圧の変動状態が正確に認識され、これにより、誤動作を伴う制御を行うことなく、故障診断処理によるフェールセーフを実現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る負荷制御回路の構成を示す図
【図２】実施の形態に係るＡＤ変換回路の構成を示す図
【図３】実施の形態に係るＡＤ変換を実施する際のフローチャート
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して説明する。図１には、本実施の形態に係る負荷制御回路の構成が示されている。当該負荷制御回路０１は、信号生成回路１０とメイン電源２０と電源ＩＣ３０と信号処理回路４０と負荷５０とセンサ６０と電源ＩＣ７０とサブ電源８０とから構成されている。
【００１６】
信号生成回路１０は、信号処理回路４０の外部に設けられ、パルス波状又は矩形波状の入力信号Ｓ１を出力させる。当該入力信号Ｓ１は、信号処理回路４０で受信され所定の出力信号に変換される。また、当該入力信号Ｓ１は、操作者の行為によって生成される信号であっても良く、自動車の電子制御装置（ＥＣＵ）で受信される信号の様に周辺の回路から自動的に送信されるものであっても良い。
【００１７】
メイン電源２０は、１２Ｖ前後のバッテリ電圧を出力させるものであって、電源ＩＣ３０を介して信号処理回路４０へ接続される。電源ＩＣ３０は、バッテリ電圧を１２Ｖから５Ｖに変換し、信号処理回路４０に設けられた適宜の端子に接続される。かかるメイン電源２０の出力電圧は、電源ＩＣ３０を介して、信号処理回路４０に設けられた主電源端子ＶｃｃとＡＤ用端子ＡＶｃｃとに印加される。ここで、主電源端子Ｖｃｃへ印加された電力は情報処理回路４１を駆動させる電力として用いられ、ＡＤ用端子ＡＶｃｃへ印加された電位はＡＤ変換回路４２の基準電圧として用いられる構成を採っているので、メイン電源２０によって供給される電力は、情報処理回路４１の駆動電源として用いられ、これと共に、ＡＤ変換回路４２の基準電位としても用いられることとされる。
【００１８】
信号処理回路４０は、情報処理回路４１とＡＤ変換回路４２とが内蔵されており、信号入力端子Ｖｄｒと主電源端子ＶｃｃとＡＤ用端子ＡＶｃｃと信号出力端子Ｖｏｕｔとセンサ用端子Ｖｓとサブバッテリ検出端子Ｖｂとが設けられている。ここで、信号入力端子Ｖｄｒ及びセンサ用端子Ｖｓ及びサブバッテリ検出端子Ｖｂは信号ライン等を介してＡＤ変換回路４２に接続されている。また、上述の如く、主電源端子Ｖｃｃは印加された電力を情報処理回路４１へ供給し、ＡＤ用端子ＡＶｃｃは印加された電位をＡＤ変換回路４２へ供給させ基準電位を与える。尚、かかる信号処理回路４０は、ワンチップ化されたＬＳＩとしても良く、複数の機能的回路を組み込ませたマイコンとしても良く、かかる形態を問うものでは無い。
【００１９】
図示の如く、情報処理回路４１は、中央演算処理回路４１ａとメモリ回路４１ｂとクロック回路４１ｃとから構成される。かかる情報処理回路４１には、ＡＤ変換回路４２と接続されるバスラインが接続され、ＡＤ変換回路４２で生成されたデジタル情報をＡＤタイミング毎に受信する。そして、情報処理回路４１では、メモリ回路４１ｂに格納された制御プログラムを起動させ、当該制御プログラムで規定された処理手順に準じて適宜な処理結果を算出させる。また、情報制御回路４１では、かかる如く算出された処理結果に基づいて所定の端子から適宜な信号を出力させる処理、又は、所定の条件に応じて当該信号の出力停止を実施させる。
【００２０】
ＡＤ変換回路４２は、入力されたアナログ信号をデジタル情報に変換させる回路である。本実施の形態に係るＡＤ変換回路４２では、図２に示す如く、ＡＤ変換回路ユニット４２ａとＡＤ変換回路ユニット４２ｂとＡＤ変換回路ユニット４２ｃとから構成される。このうち、ＡＤ変換回路ユニット４２ａは、信号ラインを介して信号入力端子Ｖｄｒに接続され、信号生成回路１０から送信された入力信号Ｓ１を受信できるように構成されている。また、ＡＤ変換回路ユニット４２ｂは、信号ラインを介してセンサ用端子Ｖｓに接続され、センサ６０にて生成された信号Ｓ３を受信する。更に、ＡＤ変換回路ユニット４２ｃは、信号ラインを介してサブ電源８０のバッテリ電圧（特許請求の範囲におけるサブ電位）が印加される。図示の如く、ＡＤ変換回路４２には、電源ラインを介してＡＤ用端子ＡＶｃｃに接続されている。従って、ＡＤ変換回路ユニット４２ａ〜４２ｃには、かかるＡＤ用端子ＡＶｃｃを介してメイン電源のバッテリ電圧が供給され、これにより、各ユニットが基準電圧を受けることとなる。尚、信号入力端子Ｖｄｒに印加される入力信号Ｓ１とセンサ用端子Ｖｓに印加されるセンシング信号Ｓ３と参照用バッテリ信号Ｓ４とは、センシング装置等の性質上、アナログ信号とされている。
【００２１】
かかる構成を具備するＡＤ変換回路４２では、以下の動作を実現させる。ＡＤ変換回路ユニット４２ａでは、入力信号Ｓ１を基準電圧に基づいて検出し、ＡＤタイミング毎に入力信号Ｓ１をサンプリングさせ、これにより、デジタル化された入力信号情報Ｉ１を生成する。また、ＡＤ変換ユニット４２ａでは、中央演算処理回路４２ａから受けた指令に応じて、かかる入力信号情報Ｉ１を出力させる。また、ＡＤ変換回路ユニット４２ｂでは、センシング信号Ｓ３を基準電圧に基づいて検出し、ＡＤタイミング毎にセンシング信号Ｓ３をサンプリングさせ、デジタル化されたセンシング情報Ｉ３を生成し、所定のタイミングに応じて、かかるセンシング情報Ｉ３を出力させる。同様に、ＡＤ変換回路ユニット４２ｃでは、参照用バッテリ信号Ｓ４を基準電圧に基づいて検出し、ＡＤタイミング毎に参照用バッテリ信号Ｓ４をサンプリングさせ、これにより、デジタル化された参照用バッテリ情報Ｉ４（特許請求の範囲における電源情報）を生成し、所定のタイミングに応じて、かかる参照用バッテリ情報Ｉ４を出力させる。
【００２２】
再び図１を参照すると、負荷５０は、信号ラインを介して信号出力端子Ｖｏｕｔへ接続され、信号処理回路４０から受信した信号に応じて駆動される。かかる負荷５０は、制御モータであっても良く、照明装置であっても良く、インバータ回路等の制御装置であっても良く、この他、アクチュエータ等であっても良く、あらゆる装置を適用させることが可能である。
【００２３】
センサ６０は、負荷５０に設けられる装置であって、例えば、負荷５０が制御モータとされる場合、当該制御モータの回転数を検出する検出装置であっても良く、周辺温度を検出するサーミスタであっても良く、当該制御モータの両極端子に印加される電位の検出を行う装置であっても良い。即ち、センサ６０は、負荷５０における動作の何らかの情報を電気信号に変換して出力させる装置とされる。
【００２４】
サブ電源８０は、１２Ｖ前後のバッテリ電圧を出力させるものであって、電源ＩＣ７０を介して信号処理回路４０へ接続される。電源ＩＣ７０は、バッテリ電圧を１２Ｖから５Ｖに変換し、信号処理回路４０に設けられた適宜の端子に接続される。当該サブ電源８０は、メイン電源２０と電気的に独立した構成とされ、メイン電源２０の出力電圧が急激に低下しても、これに影響されることなく、安定した出力電圧を提供するものである。尚、言うまでも無く、信号処理回路４０と電源ＩＣ３０又は７０との間に分圧抵抗を設けて、信号処理回路４０の端子に印加される電圧値を適宜に調整する構成としても良い。
【００２５】
かかる構成を具備する負荷制御回路０１は、以下の如く動作する。先ず、メイン電源２０から電力の供給が開始されると、情報処理回路４１はアクティブ状態とされ、且つ、ＡＤ変換回路４２に基準電位が与えられる。ここで、信号生成回路１０から入力信号Ｓ１（特許請求の範囲における、外部から入力された入力信号）が送信されると、ＡＤ変換回路４２では、当該入力信号Ｓ１をデジタル化させた入力信号情報Ｉ１へ変換し、情報処理回路４１へ出力させる。一方、センサ６０からセンシング信号Ｓ３が出力され、ＡＤ変換回路４２では、当該センシング信号をセンシング情報Ｉ３へと変換し、先と同様、情報処理回路４１へと出力させる。このとき、情報処理回路４１では、入力信号情報Ｉ１に基づき駆動信号を生成させ、当該駆動信号を出力させることにより、信号処理回路４０に接続された負荷５０を適宜に駆動させる。
【００２６】
また、かかる情報処理回路４１では、センシング情報ＳＩに基づいて負荷５０を駆動させる負荷駆動信号Ｓ２の出力制御を実施させる。具体的に説明すると、情報処理回路４１では、制御プログラムによって、駆動信号の出力準備完了を示す情報とセンシング情報Ｉ３とを入力とするＡＮＤ回路を構築させ、センシング情報Ｉ３が異常状態を示す値とされるとき、駆動信号Ｓ２の出力を停止させ、センシング情報Ｉ３が正常状態を示すとき、駆動信号Ｓ２の出力を許可させる。
【００２７】
更に、ＡＤ変換回路４２では、参照用バッテリ信号Ｓ４を検出し、当該信号に基づいて参照用バッテリ情報Ｉ４を生成させる。そして、中央演算処理回路４１ａからの指令により、参照用バッテリ情報Ｉ４を情報処理回路４１へ出力させる。
【００２８】
このとき好ましくは、参照用バッテリ情報Ｉ４が異常である場合、駆動信号Ｓ２の出力を停止させ、参照用バッテリ情報Ｉ４が正常である場合、駆動信号Ｓ２の出力を許可させる。これにより、負荷制御回路０１では、誤動作を伴う制御を行うことなく、故障診断処理によるフェールセーフを実現させる。以下、かかる処理について、図３を参照しつつ説明することとする。
【００２９】
図３（ａ）には、ＡＤ変換回路における基準電圧の変動幅が示されている。Ｖｍａｘは、基準電圧の上昇し得る最大値とされ、電源ＩＣ２０からはＶｍａｘより高い電圧が出力されることは無いように設計されている。一方、Ｖｍｉｎは、基準電圧の最小値とされ、電源ＩＣ２０からはＶｍｉｎより低い電圧が出力されることは無いように設計されている。即ち、基準電圧の電圧値は、必ずＶｍｉｎ〜Ｖｍａｘの間を推移することとなる。また、同図には、基準電圧の正常範囲を示す上限側の閾値Ｖｕと、基準電圧の正常範囲を示す下側の閾値Ｖｄとが記されている。即ち、基準電圧Ｅｔｈは、Ｖｄ＜Ｅｔｈ＜Ｖｕを満たすとき正常状態とされ、Ｅｔｈ＞Ｖｕ又はＥｔｈ＜Ｖｄの何れかに該当するとき異常状態とされる。
【００３０】
図３（ｂ）には、情報処理回路４１で実施される基準電圧判定処理が示されている。かかる基準電圧判定処理が起動すると、ＡＤ変換回路ユニット４２ｃから受信した参照用バッテリ情報Ｉ４を検出し、基準電圧Ｅｔｈが、Ｖｄ＜Ｅｔｈ＜Ｖｕを満たすか否かを判定する（Ｓ００１）。具体的に説明すると、参照用バッテリ情報Ｉ４は、基準電圧Ｅｔｈと参照用バッテリ信号Ｓ４の電位とが比較されるので、参照用バッテリ信号Ｓ４の電圧値Ｖｔｈが安定していることを考慮に入れると、図示の如く、参照用バッテリ信号Ｓ４の電圧値Ｖｔｈからのオフセット値ΔＩ４（ΔＩ４ａ〜ΔＩ４ｄ等）を示すこととなる。そして、かかるオフセット値ΔＩ４が、例えばΔＩ４ａ又はΔＩ４ｃのように正常範囲内の値を示すと、基準電圧Ｅｔｈは、Ｖｄ＜Ｅｔｈ＜Ｖｕを満たす正常状態とされるので、図３（ｂ）に示す如く、異常フラグを立てることなく（Ｓ００２）、フェールセーフ処理Ｓ００４にて、正常状態であることを認識し、駆動信号Ｓ２の出力処理を続行させる。一方、オフセット値ΔＩ４が、例えばΔＩ４ｂ又はΔＩ４ｄのように正常範囲を逸脱すると、基準電圧Ｅｔｈは、Ｅｔｈ＞Ｖｕ又はＥｔｈ＜Ｖｄの何れかの状態とされる異常状態であるので、図３（ｂ）に示す如く、異常フラグを立て（Ｓ００３）、フェールセーフ処理Ｓ００４にて、かかる異常フラグを検出し、駆動信号Ｓ２の出力処理を停止させる。
【００３１】
上述の如く、本実施の形態に係る負荷制御回路０１では、ＡＤ変換回路の基準電圧を与えるメイン電源１０と、参照用バッテリ信号Ｓ４を供給するサブ電源８０とが互いに独立した構成とされるので、一方のバッテリの出力電圧が他方のバッテリ電圧の出力電圧の変動に影響されることが無くなる。そして、サブ電源８０の出力電圧を一定値に安定化させる場合、ＡＤ変換回路４２の基準電圧の変動状態が監視されることとなるので、負荷制御回路０１では、ＡＤ変換回路４２で生成されるデジタル情報の適否判定が高精度に実施され、当該負荷制御回路０１の故障診断処理が高品質に実現される。
【００３２】
また、負荷制御回路が車両用の電子制御装置ＥＣＵに適用される場合、エンジン始動時等において車載バッテリのバッテリ電圧が不安定になると、電子制御装置ＥＣＵでは、当該バッテリ電圧の変動状態が正確に認識され、これにより、誤動作を伴う制御を行うことなく、故障診断処理によるフェールセーフを実現させることが可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
０１    負荷制御回路
２０    メイン電源
４０    信号処理回路
４１    情報処理回路
４２    ＡＤ変換回路
５０    外部負荷
６０    センサ
８０    サブ電源
Ｓ１    入力信号
Ｓ２    駆動信号
Ｓ３    センシング信号
Ｓ４    サブ電位
Ｉ４    電源情報
【図１】
0005553432.tif 000002
【図２】
0005553432.tif 000003
【図３】
0005553432.tif 000004