(57)【要約】【課題】制御精度又はセンサ検出精度の低下を回避しつつ車載電池の放電負担を低減可能な車両用マイコン装置を提供すること。【解決手段】センサ回路１、２からＡ／Ｄコンバータ５、６、入出力インターフェイス回路１０を通じてＣＰＵ９に被測定対象のデータを入力する。マイコン用電源回路１１は入出力インターフェイス回路１０及びＣＰＵ９に低精度の電源電力を給電し、センサ用電源回路１２はセンサ回路１、２、Ａ／Ｄコンバータ５、６に高精度の電源電力を給電する。スリープモードでは、ＣＰＵ９は、センサ側電源遮断スイッチ１４をオフして、センサ用電源回路１２を含めてセンサ側の消費電力を絶つので、消費電力を低減することができる。【選択図】図５
2006143144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象の状態量を検出、増幅することにより前記状態量に連動するアナログ検出信号をそれぞれ出力する複数のセンサ回路と、
前記アナログ検出信号をデジタル検出信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
前記デジタル検出信号を定期的に読み込んで行う所定の演算を定期的に行うレギュラーモードと、所定のスリープ条件で開始されて前記演算を休止し、所定のアウエイク条件で終了するスリープモードとを有するマイクロコンピュータと、
車載電池から給電されて前記センサ回路、Ａ／Ｄコンバータ及びマイクロコンピュータに定電圧電源電力を給電する電源回路と、
を備える車両用マイコン装置において、
前記電源回路部は、
センサ回路用の定電源電圧を前記センサ回路及びＡ／Ｄコンバータに印加するセンサ用電源回路と、
前記センサ回路用の定電源電圧よりも低精度のマイコン用の定電源電圧を前記マイクロコンピュータに印加するマイコン用電源回路と、
前記センサ用電源回路への給電を断続制御するセンサ側電源遮断スイッチと、
を有し、
前記マイクロコンピュータは、
前記スリープモードの実行前に前記センサ側電源遮断スイッチを遮断して、前記センサ回路および前記センサ用電源回路の電源消費をカットし、前記スリープモードの解除により前記センサ側電源遮断スイッチを導通させて前記センサ回路および前記センサ用電源回路を作動させることを特徴とする車両用マイコン装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用マイコン装置において、
前記Ａ／Ｄコンバータと、マイクロコンピュータと、センサ用電源回路と、マイコン用電源回路と、センサ側電源遮断スイッチとは、１チップマイクロコンピュータとして集積されていることを特徴とする車両用マイコン装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の車両用マイコン装置において、
前記センサ用電源回路は、前記マイコン用電源回路の出力電圧を前記センサ側電源遮断スイッチを通じて自己の電源電圧として受け取ることを特徴とする車両用マイコン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載したマイコン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では車両機器の制御はほとんどマイコン制御により行われており、このマイコン制御では、種々のセンサにより検出し、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル変換されたデジタルデータをマイコン（簡単にＣＰＵと呼ばれる場合もある）にて演算し、演算結果を外部に表示乃至警報したり、又は、この演算結果により外部の機器を制御するための指令を発している。このため、現在の車両用電子制御系では、多数のセンサ回路を車体各部に分散装備しており、これらセンサ回路の出力情報をデジタルデータに変換するための多数のＡ／Ｄコンバータも必要となっている。
【０００３】
車両用マイコン装置では、車載電池の電圧変動率が大きいため、車載電池から給電される定電圧電源からセンサ回路、Ａ／Ｄコンバータおよびマイクロコンピュータに定電圧電源電力が給電されている。この種の定電圧電源としてはたとえば下記の特許文献１に示されるような回路が用いられる。
【０００４】
車載電池の蓄電容量の限界から車両用マイコン装置の電力消費量を低減することが強く要請されている。ただし、たとえばたとえイグニッションスイッチをオフし、エンジン停止した状態であっても保安その他の特別の制御のために車両用マイコン装置は完全には停止できないのが通常であり、このため、マイコンを通常状態よりも低消費電力で運転するスリープモードをマイコンに与えることが通常となっている。このスリープモードは、低クロック周波数でマイコンを運転することにより消費電力を減らすモードであり、クロック周波数が低いために多くの演算アルゴリズムを遂行することはできず、タイマーや特定の信号入力（たとえばアウエイク信号入力）の判別など、限られた簡単な動作だけを行う。これにより、マイコンは、スリープモード中に特定のアウエイク信号が入力されたりスリープ期間が所定期間に達したりする場合のみアウエイク（起動）して通常の動作に復帰し、必要な多くの演算アルゴリズムを実行する。
【０００５】
従来の車両用マイコン装置の一例を図７に示す。この車両用マイコン装置は、センサ回路１〜４、Ａ／Ｄコンバータ５〜８、ＣＰＵ９、入出力インターフェイス回路１０、定電圧電源回路１００により構成されている。図７の車両用マイコン装置の主要部を１チップ化した従来例を図８に示す。図７の車両用マイコン装置の各回路のうち、センサ回路２を除いて１チップ化されている。
【特許文献１】特開２００４−２８０７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年の車両用マイコン装置では、マイコンに接続されるセンサの数がますます増大しつつあり、このためマイコン装置をスリープモードとしてその消費電力を低減しても、マイコンなどに給電する定電圧電源やセンサ回路の消費電力が大きくなって、エンジン停止中における車載電池の蓄電容量の消耗が進行するという問題があった。
【０００７】
特に、検出対象の状態を高精度に検出する特定のセンサ回路（以下、高精度センサ回路とも言う）は必要があるため、この高精度センサ回路には高精度の安定度をもつ定電圧電源電力を給電する必要があるが、このような高精度の定電圧電源電力を出力する定電圧電源の消費電力は通常の低精度の定電圧電源のそれに比べて格段に大きく、このためエンジン停止中における車載電池の放電負担が大きいという問題があった。もちろん、センサ回路へ給電する電源電力の定電圧精度を低下すればこのエンジン停止中における車載電池の放電負担は大幅に軽減される。しかしながら、このような回路機能の低下は車両用マイコン装置の制御精度の劣化を招くため好ましくない。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、制御精度又はセンサ検出精度の低下を回避しつつ車載電池の放電負担を低減可能な車両用マイコン装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の車両用マイコン装置は、被測定対象の状態量を検出、増幅することにより前記状態量に連動するアナログ検出信号をそれぞれ出力する複数のセンサ回路と、前記アナログ検出信号をデジタル検出信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記デジタル検出信号を定期的に読み込んで行う所定の演算を定期的に行うレギュラーモードと、所定のスリープ条件で開始されて前記演算を休止し、所定のアウエイク条件で終了するスリープモードとを有するマイクロコンピュータと、車載電池から給電されて前記センサ回路、Ａ／Ｄコンバータ及びマイクロコンピュータに定電圧電源電力を給電する電源回路とを備える車両用マイコン装置において、前記電源回路部は、センサ回路用の定電源電圧を前記センサ回路及びＡ／Ｄコンバータに印加するセンサ用電源回路と、前記センサ回路用の定電源電圧よりも低精度のマイコン用の定電源電圧を前記マイクロコンピュータに印加するマイコン用電源回路と、前記センサ用電源回路への給電を断続制御するセンサ側電源遮断スイッチとを有し、前記マイクロコンピュータは、前記スリープモードの実行前に前記センサ側電源遮断スイッチを遮断して、前記センサ回路および前記センサ用電源回路の電源消費をカットし、前記スリープモードの解除により前記センサ側電源遮断スイッチを導通させて前記前記センサ回路および前記センサ用電源回路を作動させることを特徴としている。
【００１０】
なお、上記記載したセンサ回路とは、電源電力を給電されて入力状態量を電気信号に変換するセンサ、および／又は、このセンサに付随する回路を含むものとする。センサに付随する回路とは、センサの出力信号を増幅したり、センサを駆動したりする回路を意味するものとする。ただし、センサが検出する入力状態量がたとえば電圧などセンサなしに直接検出することができる電気量である場合、センサ回路は、センサに付随する回路たとえば抵抗分圧回路とセンスアンプにより構成されることになる。センサ回路と、その出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータとは、以下、入力回路とも称するものとする。
【００１１】
すなわち、この発明の車両用マイコン装置は、センサ回路とＡ／Ｄコンバータとからなる入力回路へ給電する電源回路（センサ用電源回路）を、マイクロコンピュータに給電する電源回路（マイコン用電源回路）とは別に設け、かつ、このセンサ用電源回路の出力精度（電圧安定度）をマイコン用電源回路のそれに比べて高く設定する。これにより、被測定対象の状態を高精度に検出することが可能となるとともに、高精度のアナログ信号を処理する必要がないマイクロコンピュータにはマイコン用電源回路から低精度の電源電力を給電するにとどめるため、マイコン用電源回路の消費電力を減らすことができる。なお、電源回路は、よく知られているように高精度化するにつれて回路構成が複雑となり、内部消費電力が格段に増大する。
【００１２】
更に、この発明では、マイクロコンピュータがスリープモードに入る前にセンサ側電源遮断スイッチを用いてセンサ用電源回路へのバッテリ給電を停止する。ただし、本発明のマイクロコンピュータは、スリープモードにおいて上記センサ回路の出力を用いた判定動作や制御動作を行わないものとする。これにより、スリープモードにおいては、マイクロコンピュータの消費電力を低減できるのみならず、センサ回路およびセンサ用電源回路の消費電力を実質的に０とすることができるため、センサ用電源回路として高精度定電圧電源を用いるにも関わらず車両用マイコン装置のスリープ時消費電力を大幅に削減することができる。また、スリープモードの実行前にセンサ回路およびセンサ用電源回路への給電を遮断するため、この遮断動作に支障が生じることもない。結局、制御精度又はセンサ検出精度の低下を回避しつつ車載電池の放電負担を低減可能な車両用マイコン装置を実現することができる。
【００１３】
好適には、センサ用電源回路の出力電圧変動率は、−０．５〜＋０．５％又はそれ以上とされ、マイコン用電源回路の出力電圧変動率は−５〜＋５％とされる。
【００１４】
好適な態様において、前記マイクロコンピュータは、外部入力に基づいて前記センサ回路からのデータ入力が不要な期間が所定しきい値時間持続するかどうかを判別し、持続する場合に前記センサ回路からの次のデータ入力に間に合うまでの期間、前記センサ側電源遮断スイッチを遮断する。このようにすれば、センサからのデータ読み込みを頻繁に行う必要がないセンサは読み込み前にのみセンサ用電源回路を立ち上げればよいため、高精度のセンサ用電源回路を用いる場合でもその平均消費電力を大幅に低減することができる。
【００１５】
好適な態様において、前記マイコン用電源回路は、出力電圧が小さい低電力モードと、出力電圧が大きい大電力モードとを有し、前記マイクロコンピュータは、前記スリープモードの実行前に前記マイコン用電源回路に低電力モードを指令し、前記スリープモードの終了時に前記マイコン用電源回路に大電力モードを指令する。なお、マイクロコンピュータは、電源電圧が低下しても低クロック周波数なら正常に動作することはよく知られている。そこで、この態様では、スリープモードにおいて、マイコン用電源回路の出力電圧を低減するものである。定電圧電源回路の出力電圧を低下すると、その内部電力消費（ほとんどは抵抗損失である）は低減される。
【００１６】
好適態様において、前記Ａ／Ｄコンバータと、マイクロコンピュータと、センサ用電源回路と、マイコン用電源回路と、センサ側電源遮断スイッチとは、１チップマイクロコンピュータとして集積されている。好適には、この１チップマイクロコンピュータはＢｉＣＭＯＳ技術により製造される。もちろん、センサ回路のうち、センスアンプなどの回路部分も更に集積してもよい。このようにすれば、製造コストをほとんど増加することなく、消費電力を削減することができる。
【００１７】
好適な態様において、前記センサ用電源回路は、前記マイコン用電源回路の出力電圧を前記センサ側電源遮断スイッチを通じて自己の電源電圧として受け取る。このようにすれば、マイコン用電源回路で安定化された電圧を更にセンサ用電源回路で安定化するため、センサ用電源回路の精度をいたずらに高精度としてその電力消費の増大を招くことなしに、センサ用電源回路の出力電圧精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の車両用マイコン装置の好適な実施形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
（実施形態１）
（回路構成）
図１は、この実施形態の車両用マイコン装置を示すブロック回路図である。この車両用マイコン装置は、センサ回路１〜４、Ａ／Ｄコンバータ５〜８、ＣＰＵ９、入出力インターフェイス回路１０、マイコン用電源回路１１、センサ用電源回路１２、１３、センサ側電源遮断スイッチ１４、１５により構成されている。センサ回路１〜４とＡ／Ｄコンバータ５〜８とは入力回路を構成している。入出力インターフェイス回路１０はバスによりＣＰＵ９とデータ授受可能に接続されてＣＰＵ９や図示省略した種々の記憶装置とともに本発明で言うマイクロコンピュータを構成している。マイコン用電源回路１１、センサ用電源回路１２、１３は本発明で言う電源回路を構成している。
【００２０】
センサ回路１、２及びＡ／Ｄコンバータ５、６は、車体の領域Ａに配置されており、センサ回路３、４及びＡ／Ｄコンバータ７、８は、車体の領域Ｂに配置されている。実際には、領域Ａは高電圧の組電池（本発明で言う車載電池）であって、センサ回路１、２及びＡ／Ｄコンバータ５、６の他にもセンサ回路とＡ／Ｄコンバータのペアを複数有している。これらの入力回路により、図示しない組電池の電圧、電流、温度などがデジタル信号の形式にて信号線１６、１７を通じて入出力インターフェイス回路１０に送信される。なお、回路及び信号線を簡素化するために、領域ＡのＡ／Ｄコンバータ５、６を共通化して時分割使用し、信号線１６、１７を一本のシリアルデータバスに変更してもよい。
【００２１】
同様に、領域Ｂはエンジンであって、センサ回路３、４及びＡ／Ｄコンバータ７、８の他にもセンサ回路とＡ／Ｄコンバータのペアを複数有している。これらの入力回路により、図示しないエンジンの各種情報がデジタル信号の形式にて信号線１８、１９を通じて入出力インターフェイス回路１０に送信される。なお、回路及び信号線を簡素化するために、領域ＢのＡ／Ｄコンバータ７、８を共通化して時分割使用し、信号線１８、１９を一本のシリアルデータバスに変更してもよい。
【００２２】
ＣＰＵ９は、定期的に入出力インターフェイス回路１０からセンサ回路１〜４のデータを採取し、組電池の状態を判定したり、エンジン制御を行ったりする。
【００２３】
マイコン用電源回路１１は、図示しない車載電池から逆流防止用のダイオード２０を通じて入力されたバッテリ電圧に基づいて５Ｖのマイコン用の電源電圧を形成し、マイコン電源ライン２１、２２を通じてＣＰＵ９及び入出力インターフェイス回路１０を含むマイクロコンピュータの各回路に印加する。
【００２４】
センサ用電源回路１２は、ダイオード２０及びセンサ側電源遮断スイッチ１４を通じて入力されたバッテリ電圧に基づいて５Ｖあるいは３Ｖのセンサ回路用の定電源電圧を形成し、センサ電源ライン２３、２４を通じてセンサ回路１、２及びＡ／Ｄコンバータ５、６に印加する。
【００２５】
センサ用電源回路１３は、ダイオード２０及びセンサ側電源遮断スイッチ１５を通じて入力されたバッテリ電圧に基づいて５Ｖあるいは３Ｖのセンサ回路用の定電源電圧を形成し、センサ電源ライン２５、２６を通じてセンサ回路３、４及びＡ／Ｄコンバータ７、８に印加する。
【００２６】
センサ用電源回路１２、１３は、既述したようにマイコン用電源回路１１の約１０分の１の電圧ばらつきをもつ高精度の定電圧の電源電圧をセンサ回路１〜４及びＡ／Ｄコンバータ５〜８に印加する。これはセンサ回路１〜４はアナログ回路であり、出力信号の必要な精度を確保するためにデジタル演算を行うマイクロコンピュータに比べて格段に高精度の電源電圧を必要とするためである。
【００２７】
（動作説明）
この車両用マイコン装置の動作を説明する。ＣＰＵ９はレギュラーモードとスリープモードとアウエイクモードをもつ。ＣＰＵ９はイグニッションスイッチの動作状態を示す入力情報により不図示のイグニッションキーがオンされているか否かを判定し、オンされている場合にレギュラーモードを選択し、オフされている場合にスリープモードを選択する。その他、バッテリ電圧が所定しきい値以下まで落ちたか否かを判定し、落ちた場合にはオフモードに移行するが、このオフモードについては後述するものとする。同じく、アウエイクモードについても後述するものとする。
【００２８】
（レギュラーモード）
図２に示すレギュラーモードルーチンを参照してこのレギュラーモードの動作を説明する。このレギュラーモードはイグニッションスイッチのオンによりスタートする。イグニッションスイッチのオンにより、不図示の組電池の電圧すなわちバッテリ電圧がマイコン用電源回路１１に印加され、ＣＰＵ９、入出力インターフェイス回路１０を含むマイクロコンピュータは作動可能となる。イグニッションスイッチのオンを示す始動信号が入出力インターフェイス回路１０に入力されると、ＣＰＵ９は図２に示すレギュラーモードルーチンを開始する。
【００２９】
まず、マイコン各部をリセットし、センサ側電源遮断スイッチ１４、１５をオンし、その後、あらかじめ定められた手順で通常動作サブルーチンを実行する。センサ側電源遮断スイッチ１４、１５のオンにより、センサ用電源回路１２、１３は、センサ回路１〜４及びＡ／Ｄコンバータ５〜８に高精度の電源電圧を印加し、センサ回路１〜４が検出したアナログ情報は所定ビット数のデジタル情報に変換されて入出力インターフェイス回路１０に定期的に出力される。ＣＰＵ９は、通常制御サブルーチンにおいて、定期的にこれらのデジタル情報を読み込んで所定の処理を行う。次に、イグニッションスイッチがオフされたかどうかを判定し、オフされていなければ通常制御サブルーチンの動作を続行し、オフされていればセンサ側電源遮断スイッチ１４、１５をオフした後、スリープモードに移行する。これにより、センサ回路１〜４、Ａ／Ｄコンバータ５〜８だけでなく、センサ用電源回路１２、１３の電力消費が０とされる。センサ用電源回路１２、１３は高精度の定電圧電源であるため、その電力消費はセンサ回路１〜４やＡ／Ｄコンバータ５〜８の消費電力より大きいため、センサ用電源回路１２、１３の停止により、車載電池の消耗を軽減することができる。
【００３０】
（スリープモード）
図３に示すスリープモードルーチンを参照してこのスリープモードの動作を説明する。このスリープモードでは、内蔵タイマーすなわち計時プログラムのカウントをスタートさせる。次に、イグニッションスイッチのオンを示す始動信号が入出力インターフェイス回路１０に入力されたかどうかを判定し、イグニッションスイッチがオンしたと判定した場合にはレギュラーモードに移行し、そうでない場合には内蔵タイマーのカウント値がタイムオーバーとなったかどうかを判定し、タイムオーバーしていなければ、上記イグニッションスイッチ状態判定ステップにリターンし、タイムオーバーしていればアウエイクモードに移行する。
【００３１】
（アウエイクモード）
図４に示すアウエイクモードを参照してこのアウエイクモードの動作を説明する。このアウエイクモードでは、二つのセンサ側電源遮断スイッチ１４、１５のうち、組電池の状態検出に関するセンサ側電源遮断スイッチ１４だけをオンし、センサ用電源回路１２が安定した高精度定電圧をセンサ回路１、２及びＡ／Ｄコンバータ５、６に出力するまで待機する。
【００３２】
次に、センサ回路１から組電池の電圧を読み込み、読み込んだデータに基づいて組電池の開放電圧Ｖｂｏが所定値Ｖｔｈ以下となったかどうかを判定し、所定値以下となればこれ以上、スリープモードを実行すると組電池の容量低下がますますひどくなって過放電となるのを防止するためにスリープモードのこれ以上の実行を停止する（すなわち、オフモードに入る）。このオフモードに入ると、次にイグニッションスイッチをオンしてレギュラーモードがスタートしない限り、図１に示す車両用マイコン装置はマイコン用電源回路１１をのぞいて給電されない。逆に、組電池の開放電圧が所定値以下でなければ、スリープモードを持続するだけの電池残容量があるものとしてスリープモードに移行する。このアウエイクモードは、センサ回路１〜４及びＡ／Ｄコンバータ５〜８のうち、アウエイクモードにおいてデータ取得が必要なセンサ回路１に給電するセンサ用電源回路１２のみをオンし、不必要なセンサ用電源回路１３はオンしないため、電力消費の増加を抑制することができる。
【００３３】
（変形態様）
なお、たとえばセンサ回路１、２が非常に長期の周期で定期的にデータ採取すればよいタイプのセンサ回路である場合には、センサ回路１、２からサンプリングした後、次のセンサ回路１、２からのデータサンプリングの直前までセンサ側電源遮断スイッチ１４をオフしてもよい。このようにすれば、センサからのデータ読み込みを頻繁に行う必要がないセンサは読み込み前にのみセンサ用電源回路を立ち上げればよいため、高精度のセンサ用電源回路を用いる場合でもその平均消費電力を大幅に低減することができる。
【００３４】
（変形態様）
また、マイコン用電源回路１１がイグニッションスイッチをオンした場合に動作する回路構成を採用している場合には、上記オフモードにおいてマイコン用電源回路１１もオフすることができる。
【００３５】
（実施形態２）
本発明の車両用マイコン装置の他の実施形態を図５を参照して説明する。この実施形態は、図１に示すセンサ回路３、４及びＡ／Ｄコンバータ７、８、センサ用電源回路１３、センサ側電源遮断スイッチ１５を省略し、残る各回路のうち、センサ回路２を除いてＢｉＣＭＯＳ技術を用いて１チップマイクロコンピュータとして集積したものである。これにより、製造コストをほとんど増加することなく、消費電力を削減することができる。
【００３６】
（実施形態３）
本発明の車両用マイコン装置の他の実施形態を図６を参照して説明する。この実施形態は、図５に示すセンサ用電源回路１２の電源電力をセンサ側電源遮断スイッチ１４を通じてマイコン用電源回路１１の出力電力から給電するものである。これにより、センサ用電源回路１２としてマイコン用電源回路と同程度の精度の回路を用いても、センサ用電源回路１２の電圧安定度をマイコン用電源電圧より向上することができるため、センサ用電源回路１２の消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態１の車両用マイコン装置を示すブロック回路図である。
【図２】図１の車両用マイコン装置のレギュラーモードを示すフローチャートである。
【図３】図１の車両用マイコン装置のスリープモードを示すフローチャートである。
【図４】図１の車両用マイコン装置のアウエイクモードを示すフローチャートである。
【図５】実施形態２の車両用マイコン装置を示すブロック回路図である。
【図６】実施形態３の車両用マイコン装置を示すブロック回路図である。
【図７】従来の車両用マイコン装置の一例を示すブロック回路図である。
【図８】従来の車両用マイコン装置の他例を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
【００３８】
１〜４      センサ回路
５〜８      Ａ／Ｄコンバータ
９      ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）
１０      入出力インターフェイス回路（マイクロコンピュータ）
１１      マイコン用電源回路
１２      センサ用電源回路
１３      センサ用電源回路
１４      センサ側電源遮断スイッチ
１５      センサ側電源遮断スイッチ
【図１】
2006143144.tif 000003
【図２】
2006143144.tif 000004
【図３】
2006143144.tif 000005
【図４】
2006143144.tif 000006
【図５】
2006143144.tif 000007
【図６】
2006143144.tif 000008
【図７】
2006143144.tif 000009
【図８】
2006143144.tif 000010