(57)【要約】      （修正有）【課題】グランド間がダイオードで相互接続された電磁負荷制御装置において、ドライバのオープン故障を検出するために診断を行う。【解決手段】ロジックグランドＬＧＮＤとパワーグランドＰＧＮＤの電位に対し電圧シフト１１と１２を設け、ＥＳＤダイオード１０のＶｆ電圧に対して、大きい電圧と小さい電圧となるよう設定し、コンパレータ１３で電圧シフト１１に対し電圧シフト１２とパワーグランドの電圧比較を行い、ロジックグランドとパワーグランドお互いのグランドオープンを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁負荷に供給する電流を制御する装置であって、GNDに接地されている２つ以上のGND線を有し、電流を制御する制御回路は第1のGND線に接続され、また回路前記電磁負荷に電流供給する上流放電装置と、前記電磁負荷の下流側に配置され、上流放電装置を遮断した際に整流を行う下流放電装置は、上記第2のGND線に接続され、前記下流放電装置の第２の接地側と制御回路の第1の接地側を相互に接続する整流素子とを有し、
さらに上流/下流放電装置が接続される上記第２のGND線から接続される電圧源の接続有無を切り替える切替器と、制御回路の第1のGND線から電圧源を介して接続される電圧と、前記切替器との出力とを比較する電圧比較器と、電圧比較器の電圧から診断を行う診断回路部を備え、
上記２つ以上のGND線の電圧の比較によって前記電圧比較器から出力される出力、及び前記切替器の極性に応じて、前記第1、及び第２のGND線の電位の変動を検出することを特徴とする電磁負荷制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁負荷制御装置において、前記下流放電装置の負荷接続側が、前記切替器に入力され、前記電磁負荷側から切替器を介して接続される電圧と、上記第2のGND線の電圧とを、下流放電装置の駆動を行うタイミングに同期して、前記切替器の極性、及び前記電圧比較機の出力に応じて、前記下流放電装置の故障を検知することを特徴とする電磁負荷制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁負荷制御装置において、放電装置の放電電圧の電圧変化に応じて放電操作から前記電圧比較器からの電圧の比較により開放検知を行うまでの遅延時間を変化させることで、放電電圧の変化による誤検出を防ぐ前記診断回路部を持つことを特徴とする電磁負荷制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁負荷に供給する電流を制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関を搭載する自動車などには自動変速機としてオートマチックトランスミッションが用いられている。このようなトランスミッションのバルブを制御する回路は、昇圧回路を用いてバッテリー電圧よりも高い電圧を生成し、そこに接続されたスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ駆動しソレノイドに電流を供給する。このバルブを制御する回路は大電流を流すために電気的なノイズが発生しやすく、ソレノイド側のグランド線と制御回路側のグランド線を分離することで電気的ノイズから回路の誤動作を防ぐ。
【０００３】
制御回路はＩＣ化されており、制御回路の小型化に貢献しているが、ＩＣの構造上グランド線が何らかの原因により基板との接着が外れてしまった場合、グランド線が浮いてしまうというグランドオープン現象が発生し、制御装置が異常状態に至る恐れがある。
【０００４】
下記特許文献には、ＩＣにおけるグランドオープン現象に対する検出方法と動作例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2010-256064
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献に記載されている技術では、ＩＣにおけるグランドオープン現象の検出方法について記載しているが、グランドオープン検出には電源端子とＣＬＫ信号の入力、そしてグランド端子を用いて比較する方式となっている。
【０００７】
本従来例における回路は、図2に示すようにグランド線がソレノイド側（以下パワーグランド）と制御回路側（以下ロジックグランド）の二つに分離されている。本発明についてはグランド線が分離されている場合、上記特許文献１による従来例での検出方法では同様の回路を２回路用意する必要があり、回路規模が増大してしまうという問題が生じる。本発明の目的はグランド線が分離されている場合において、単純かつ小規模な回路の構成でいずれかのグランド線がオープン状態であることを検出可能なグランドオープン検出回路を提供することにある。
【０００８】
本従来例の動作を、図2を用いて説明する。
【０００９】
ソレノイド制御IC100はソレノイド電源供給端子1、ソレノイド負荷接続端子2、パワーグランド端子3、ロジックグランド端子4、診断信号端子5の端子から構成される。また、ＩＣ内部はハイサイドゲート6、ローサイドゲート7、診断回路8、診断用電流源9、ＥＳＤ用ダイオード10、コンパレータ30、31、CLK信号発生器32の回路から構成されている。
【００１０】
IC１中のハイサイドゲート6とローサイドゲート7はActiveステートの際は交互にHi,Lo状態を繰り返し、ソレノイド負荷接続端子2に接続されたソレノイド101に電源を供給する。
【００１１】
このとき、パワーグランド端子3またはロジックグランド端子4が断線した場合、端子の電圧とCLKモジュールの信号の基準GND電圧が異なるため、コンパレータ30、31で比較し診断モジュール8で診断を行う。このようにグランドが複数分かれている場合は、グランドの個数分検出回路を要する。
【００１２】
本発明は上記の回路において単純な回路構成を用いることにより、パワーグランド、ロジックグランド端子両方の断線検出が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る電磁負荷制御装置において、コンパレータ、スイッチ、電圧シフトから構成されるグランドオープン診断回路を接続し、スイッチを切り替えることでグランドオープン診断を行う。
【発明の効果】
【００１４】
本発明を付加した電磁負荷制御装置によれば、グランド線をパワーグランド、ロジックグランドに分離してある回路に対して、グランドオープンの検出を行うことで故障検出が可能となり制御異常となる可能性を防ぐことが出来る。
【００１５】
また、自動車に搭載するＩＣの機能安全についてもグランドの断線検出が可能となることから、安全レベルと信頼性の向上に貢献することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態１に係る電磁負荷制御装置の回路図
【図２】本発明の従来例に係る電磁負荷制御装置の回路図
【図３】状態ごとの電位状態表(ESDダイオードの順方向電圧Vf=0.7Vの場合)
【図４】本発明の実施形態２に係る電磁負荷制御装置の回路図
【図５】本発明の実施形態３に係る電磁負荷制御装置の回路図
【図６】本発明の実施形態４に係る電磁負荷制御装置の回路図
【図７】本発明の実施形態４に係る各部分の電圧状態図
【図８】本発明の実施形態６に係る電磁負荷制御装置の回路図
【図９】本発明の実施形態６に係る状態ごとの電位状態表      (ESDダイオードの順方向電圧Vf=0.7Vの場合)
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜実施形態１＞
図1は、本発明の実施形態１に係る電磁負荷制御装置の回路図である。
【００１８】
ＩＣ100内のパワーグランドに電圧シフト11、ロジックグランドに電圧シフト12を接続し、パワーグランド側にはスイッチ14を接続し、電圧シフト11を介さない配線と切り替えられるようにする。スイッチ14と電圧シフト12の先にコンパレータ13を接続し、コンパレータ出力を診断回路8に接続する。診断回路8は診断端子5に接続されており、診断結果を外部に通知可能な構成となっている。
図3に示すように、ESDダイオードのVf電圧に対して、大きい電圧と小さい電圧となるように電圧シフト11と12の状態を設定する。図3ではダイオードの順方向電圧Vf=0.7Vに対し、電圧シフト11をVtp=1.0V、電圧シフト12をVtl=0.5Vと設定する。
【００１９】
グランドオープンの診断を行う場合には、スイッチ14を切り替え、スイッチのＡ状態・Ｂ状態の場合のコンパレータ13の出力電位を診断回路8で判断する。
【００２０】
通常では、スイッチがＡ状態にある場合コンパレータの出力はLo，スイッチをＢ状態にした場合のコンパレータの出力は1.0Vの電圧シフトがあるためHiとなる。パワーグランドがオープンとなった場合、電位はESDダイオードを経由することで上昇し、スイッチをＡ状態にした場合の電位もコンパレータ出力がHiとなる。また、ロジックグランドがオープンとなった場合はコンパレータのロジック側のグランドがESDダイオード経由となることで電位が上昇し、スイッチをＢ状態にした場合のコンパレータ出力はLoとなる。これよりコンパレータを1個のみ用いていずれかのグランドがオープンとなった場合であっても、スイッチ14を切り替えてそれぞれのコンパレータ出力を見ることでオープン診断を行い、かつオープンとなったグランドの判定を行うことが出来る。
【００２１】
＜実施形態２＞
図4は、本発明の実施形態２に係る電磁負荷制御装置の回路図である。
【００２２】
IC100内のロジックグランド側の電圧シフト12を、ESDダイオード10の近くから配線を引く。ロジックグランド側はノイズによる電圧の変化を受ける可能性があるため、Vfの電位差を発生するESDダイオードに近い場所からコンパレータ13を接続すると、オープン検出の正確性が向上する。
【００２３】
＜実施形態３＞
図5は、本発明の実施形態３に係る電磁負荷制御装置の回路図である。ソレノイド負荷101、ソレノイド負荷接続端子2、ハイサイドゲート6、ローサイドゲート7、診断用レギュレータ9の組が複数あり、それぞれソレノイド負荷101’、ソレノイド負荷接続端子2’、ハイサイドゲート6’、ローサイドゲート7’、診断用レギュレータ9’とする。これらのゲートの組が複数接続された場合であっても、オープン検出を行う場合について必要な電圧シフト11、12、コンパレータ13、スイッチ14については１組の回路で検出可能である。
【００２４】
＜実施形態４＞
図6は、本発明の実施形態４に係る電磁負荷制御装置の回路図である。コンパレータ13のマイナス側にスイッチ15を追加し、スイッチ15のC側端子をソレノイド負荷接続端子2側に接続する。また、スイッチ15のＤ側端子は従来どおり電圧シフト12側に接続する。
【００２５】
また、入力信号に同期したタイミングでスイッチ14、スイッチ15を切り替える。ゲート制御の入力信号端子を33、ゲート制御部を17、ゲートのスロープ制御部を34、コンパレータの出力をマスクする時間を生成する回路を18、コンパレータの出力を所定時間マスクするフィルタ回路19、スイッチ14,15の切替信号を生成するタイミング生成回路20を備える。
【００２６】
ローサイドゲート7の故障検出の方法を図7に示す。
【００２７】
ソレノイド負荷接続端子2の電圧を21、ゲート制御部17から出力されるハイサイドゲート6のゲートパルスを22、ローサイドゲート7のゲートパルスを23とする。ソレノイド負荷接続端子2とパワーグランド間にソレノイド負荷101を接続し、ゲートパルス22をオンにするとハイサイドゲート6が導通し、ソレノイド負荷接続端子2に電圧がかかる。ハイサイドゲート6をオフする際は、ゲートパルス22をオフする。その際に発生するマイナス電圧を同期整流することで帰還させるために、ゲートパルス23をオンしてローサイドゲート7を導通する。これよりソレノイド負荷接続端子2の電圧はＧＮＤレベルに復帰する。
【００２８】
もし、ローサイドゲート7が何らかの要因で故障してしまった場合、ローサイドゲート7に付加しているダイオード16が接続されているためダイオード整流が行われる。しかしローサイドゲート7が故障したという検出が行われないが、整流はされるために故障を検知できない。そこでソレノイド負荷接続端子2とパワーグランド3間をコンパレータで比較する。比較信号24はゲートパルス22と23がオフしている期間、すなわちデッドタイムの間はソレノイド負荷接続端子2の電位がＧＮＤレベル以下に落ちているためHiとなる。
【００２９】
もし、ローサイドゲート7が故障している場合、同期整流が機能しないためにソレノイド負荷端子の電位は29に示すようにダイオードのVf分電圧が降下したままとなる。この時のコンパレータ出力28はHiとなっていることから、診断を行う際には図6の制御回路17からスイッチの切替を行うタイミング制御回路20にスイッチ切替の指令を送り、タイミング制御回路20がスイッチ14をＡ、スイッチ15をＣ状態にすることでローサイドゲート7の故障検出が可能となる。なお、故障検出を行うタイミング26については、デッドタイム起因でコンパレータがHiとなる24の期間では誤検出となるため、フィルタ回路19によるフィルタ時間(Tfilter)25の分コンパレータの検出タイミングが遅延することで、通常時における誤検出を防止するような構成となっている。このような構成により、ＧＮＤオープン検知回路を用いて、ソレノイドドライバの故障も同時に検知可能である。
【００３０】
＜実施形態５＞
本発明の実施形態４に係る電磁負荷制御装置において、図7における時間フィルタ(Tfilter)25の設定時間を、ソレノイド負荷端子電圧21の電圧スロープ制御にあわせて自動的に可変するようにする。
【００３１】
図6におけるハイサイドゲート6、ローサイドゲート7を制御するゲート制御部17は電圧スロープ制御部34で電圧スロープを制御している。この電圧スロープ制御部34の設定を、ゲート動作時にコンパレータの出力マスク時間生成回路18に通知する。出力マスク時間生成回路18は、制御部から送られた電圧スロープの設定をもとに、フィルタ回路19のフィルタ時間25(Tfilter)を定める。
これよりソレノイド負荷端子の電圧スロープ21が緩やかになり、デッドタイム期間が変化した場合でも、フィルタ時間25による充分な時間を置いてから検出タイミング26で故障診断を行う事が出来るため、誤検知を防止する事が可能となる。
【００３２】
＜実施形態６＞
図8は、本発明の実施形態６に係る電磁負荷制御装置の回路図である。本形態はグランド線が３つに分割された場合の検出方法となる。グランド41、グランド42、グランド43それぞれに対して、ESDダイオード44、45が接続する。さらにグランド41には電圧シフト46を、グランド43には電圧シフト48を接続し、グランド42には電圧シフト47の有無を選択できるようスイッチ49に接続する。電圧シフト46とスイッチ49はコンパレータ50に、電圧シフト48とスイッチ49はコンパレータ51に接続する。コンパレータ50、51は診断回路8に接続する。スイッチ49は電圧シフト側をA，非シフト側をBとする。
【００３３】
ダイオード44,45のVfを0.7Ｖとした上で、電圧シフト46,48の電圧をV=0.5V、電圧シフト47の電圧をV=1.0Vとする。この場合のグランドオープン診断表を図9に示す。
【００３４】
スイッチ49をオンオフすることで、コンパレータ50の出力は通常状態とグランドオープン43以外は異なる状態を取ることから、グランド41,42のグランドオープンを判定することが可能である。また、コンパレータ51の出力はグランド42,43のグランドオープンを判定することが可能である。
【００３５】
3個以上の複数のグランドがある場合についても、このようにスイッチ回路を共有することによって、少ない回路構成においてグランドオープン判定を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１００・・・IC
１１，１２・・・電圧シフト
１４・・・スイッチ
８・・・診断回路
５・・・診断端子
１３・・・コンパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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