(57)【要約】【課題】１つのアナログ入力で２点の電圧が取り込め、異常判断ができるマイクロコンピュータの自己診断装置と、それを用いることにより高信頼性が得られる電源装置を提供することを目的とする。【解決手段】マイクロコンピュータ１１の出力端子１９の１つ（自己診断用出力端子３５）とアナログ入力端子１３の１つ（自己診断用アナログ入力端子３７）を自己診断用配線３９で接続するだけの簡単な回路構成で、自己診断用出力端子３５から低電圧と高電圧を出力することにより、１つのアナログ入力で２点の電圧を取り込み、いずれかが既知電圧の許容範囲を超えれば異常と判断できるので、高信頼なマイクロコンピュータ１１が得られ、この自己診断装置を用いることで高信頼な電源装置が実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアナログ入力端子と、
前記アナログ入力端子に接続され、前記アナログ入力端子の内の１つを選択する選択スイッチと、
前記選択スイッチの出力に接続されたアナログデジタル変換部と、
低電圧と高電圧のいずれかを出力する複数の出力端子と、
前記選択スイッチ、および前記出力端子の出力信号を制御するとともに、前記アナログデジタル変換部の出力を取り込む制御部とを内蔵したマイクロコンピュータにおいて、
前記出力端子のいずれか１つを自己診断用出力端子とし、かつ前記アナログ入力端子のいずれか１つを自己診断用アナログ入力端子とし、前記自己診断用出力端子と前記自己診断用アナログ入力端子が接続されるとともに、
前記制御部は、前記自己診断用アナログ入力端子を選択するように前記選択スイッチを切り替え、
前記自己診断用出力端子が前記低電圧になるように制御した時の前記アナログデジタル変換部の出力が、あらかじめ記憶した既知低電圧に対し許容範囲を超えるか、または前記自己診断用出力端子が前記高電圧になるように制御した時の前記アナログデジタル変換部の出力が、あらかじめ記憶した既知高電圧に対し許容範囲を超える場合は、異常であると判断するようにしたマイクロコンピュータの自己診断装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記アナログデジタル変換部が異常であると判断した場合には、それ以降の前記アナログデジタル変換部の出力を使用しないようにした請求項１に記載のマイクロコンピュータの自己診断装置。
【請求項３】
前記低電圧は前記アナログデジタル変換部の最低入力電圧とし、前記高電圧は前記アナログデジタル変換部の最大入力電圧とした請求項１に記載のマイクロコンピュータの自己診断装置。
【請求項４】
前記最低入力電圧は前記マイクロコンピュータの駆動電源におけるグランド電圧であり、前記最大入力電圧は前記マイクロコンピュータの駆動電圧である請求項３に記載のマイクロコンピュータの自己診断装置。
【請求項５】
前記マイクロコンピュータの自己診断は既定時間間隔毎に行われる請求項１に記載のマイクロコンピュータの自己診断装置。
【請求項６】
負荷に電力を供給する主電源と、
前記主電源と前記負荷の間に接続された蓄電装置からなり、
前記蓄電装置は、前記主電源に接続され、前記主電源の電力を蓄える蓄電部と、
前記蓄電部に接続され、前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）を検出する蓄電部電圧検出回路と、
前記主電源に接続され、前記主電源の電圧（Ｖｂ）を検出する主電源電圧検出回路と、
前記蓄電装置の出力に接続され、前記蓄電装置の出力電圧（Ｖｄ）を検出する出力電圧検出回路と、
前記蓄電部と前記負荷の間に接続され、前記蓄電部の電力を前記負荷に供給する切替スイッチと、
前記蓄電部電圧検出回路、主電源電圧検出回路、出力電圧検出回路、および切替スイッチに接続されるとともに、請求項１に記載の自己診断装置を有するマイクロコンピュータとから構成され、
前記マイクロコンピュータは自己診断の結果、正常である場合にのみ、前記主電源電圧検出回路により前記主電源の電圧（Ｖｂ）を検出し、前記主電源の電圧（Ｖｂ）がしきい値以下になった場合は、前記蓄電部が前記負荷へ電力を供給するように前記切替スイッチをオンにする電源装置。
【請求項７】
前記マイクロコンピュータは前記自己診断の結果、異常であればマイクロコンピュータ異常信号を出力するようにした請求項６に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロコンピュータの異常を検出するための自己診断装置と、それを用いて主電源異常時に負荷に補助的に電力を供給する電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のアナログ入力端子を有するアナログデジタル変換器が例えば特許文献１に示されている。このアナログデジタル変換器のブロック回路図を図５に示す。図５において、アナログデジタル変換器１０１は、大まかには以下の構成を有する。まず、４つのアナログ入力を選択するための入力選択スイッチ部１０３が設けられている。入力選択スイッチ部１０３の出力は、比較電圧選択部１０５から出力される比較電圧との比較を行う比較器１０７に接続される。比較器１０７の出力は変換レジスタ部１０９に接続される。変換レジスタ部１０９の出力は必要に応じてパリティビットを付加するパリティ演算部１１１を経由してレジスタ格納部１１３に接続される。また、これらの構成部にはアナログデジタル変換制御部１１５が接続されている。さらに、アナログデジタル変換器１０１には様々な信号のやり取りを行う制御部１１７が接続されている。
【０００３】
次に、このようなアナログデジタル変換器１０１の動作を簡単に説明する。図５において、２つのアナログ電圧（それぞれ第１アナログ電圧１１９、第２アナログ電圧１２１とする）のデジタル変換を行うとする。第１アナログ電圧１１９、および第２アナログ電圧１２１は、それぞれ第１アナログ入力端子１２３、および第２アナログ入力端子１２５に入力される。第１アナログ入力端子１２３と第２アナログ入力端子１２５は入力選択スイッチ部１０３に接続されている。従って、アナログデジタル変換制御部１１５は入力選択スイッチ部１０３に対して、例えば第１アナログ入力端子１２３を選択する。これにより、第１アナログ電圧１１９が比較器１０７に入力される。この電圧に対して比較電圧選択部１０５から出力される比較電圧と比較することにより、第１アナログ電圧１１９に対応したデジタル値が変換レジスタ部１０９に入力される。なお、比較電圧選択部１０５は基準電圧Ｖｒｅｆを基に比較電圧を生成している。得られたデジタル値は制御部１１７へのデータ送信時の信頼性を高めるために、パリティ演算部１１１でパリティビットを付加されてレジスタ格納部１１３に保持される。
【０００４】
このような動作を第２アナログ電圧１２１に対しても行うことで、それに対応したデジタル値がレジスタ格納部１１３に保持される。保持されたこれらのデジタル値は制御部１１７に送信される。
【０００５】
基本的には以上の動作によりアナログ電圧をデジタル信号に変換しているが、一般にアナログデジタル変換器１０１には次のような問題がある。すなわち、本来はアナログ電圧に対してリニアにデジタル信号に変換し出力するのであるが、実際にはアナログデジタル変換器１０１自体の特性やノイズ等の周辺回路の影響によりノンリニア（非線形）に真値から外れ、異常出力となる場合がある。
【０００６】
そこで、図５の構成では次のようにしてアナログデジタル変換異常を判断している。
【０００７】
まず、構成としては入力選択スイッチ部１０３の４つの入力の内、１つに基準電圧Ｖｒｅｆを接続するとともに、別の１つには何も接続しないようにしている。なお、図５の回路構成上、何も接続しないスイッチの入力電圧はグランド電圧となる。
【０００８】
次に、動作としては第１アナログ電圧１１９と第２アナログ電圧１２１をデジタル信号に変換する時に、基準電圧Ｖｒｅｆとグランド電圧も同様にデジタル信号に変換する。その結果、レジスタ格納部１１３には４つのデジタル値が保持されることになる。
【０００９】
この４つのデジタル値を制御部１１７に送信すると、制御部１１７は基準電圧Ｖｒｅｆとグランド電圧に対応したデジタル値が、既知の基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば５Ｖ）とグランド電圧（０Ｖ）に相当するデジタル値になっているか否かを判断する。その結果、これらのデジタル値のいずれかが異常判定の範囲にある時は、制御部１１７はアナログデジタル変換器１０１が異常であることを知ることができる。
【００１０】
なお、図５ではアナログデジタル変換器１０１と制御部１１７が独立した構成のものを示したが、これは両者を内蔵したマイクロコンピュータであってもよい。
【特許文献１】特開２００５−１８４１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のアナログデジタル変換器１０１によると、確かにその異常を知ることができ、デジタル値に対する信頼性が向上するのであるが、そのためには４つしかないアナログ入力の内、２つも異常判断用に使っていた。
【００１２】
このようなアナログデジタル変換器１０１を、例えばアイドリングストップ自動車の補助用の電源装置に使用したとする。アイドリングストップ自動車は、アイドリングストップの終了後にスタータを動作させることでバッテリの電圧が一時的に低下しても、オーディオやナビゲーション等の負荷の動作が停止しないように補助的に電力を供給する必要がある。そこで、主電源（バッテリ）が既定電圧以下に低下しても、負荷を駆動させ続けるために蓄電部の電力を負荷に補助的に供給するような電源装置が必要となる。このような電源装置は、主電源が既定電圧以下になったか否かを知るために主電源の電圧を検出する必要があり、また蓄電部の充電を制御するために蓄電部の電圧を検出する必要があり、さらに負荷に正常に電圧が印加されているかを監視するために出力電圧を検出する必要がある。従って、測定すべき電圧が３点あるので、このような電源装置には従来構成のアナログデジタル変換器１０１を用いることができないという課題があった。
【００１３】
これに対し、特許文献１では少なくとも１つのアナログ入力に電圧値が既知の電圧を入力すればよい旨の記載がなされているが、この場合は１点のみの電圧値で異常を判断することになる。しかし、前記したようにデジタル信号は非線形に真値から外れる場合があり、この時に１点のみの電圧値で異常判断を行うと、偶然その電圧値近傍ではデジタル値が真値に近かった場合は、アナログデジタル変換器１０１が異常状態であるにもかかわらず正常と判断してしまい、真値から外れた電圧値を取り込んでしまう可能性がある。従って、特に補助的に電力供給を行う電源装置等にアナログデジタル変換器１０１を用いる場合は高信頼性が必要であるので、図５の構成のように２点の電圧で異常判断を行わなければならない。
【００１４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、１つのアナログ入力で２点の電圧が取り込め、異常判断ができるマイクロコンピュータの自己診断装置と、それを用いることにより高信頼性が得られる電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロコンピュータの自己診断装置とそれを用いた電源装置は、複数のアナログ入力端子と、前記アナログ入力端子に接続され、前記アナログ入力端子の内の１つを選択する選択スイッチと、前記選択スイッチの出力に接続されたアナログデジタル変換部と、低電圧と高電圧のいずれかを出力する複数の出力端子と、前記選択スイッチ、および前記出力端子の出力信号を制御するとともに、前記アナログデジタル変換部の出力を取り込む制御部とを内蔵したマイクロコンピュータにおいて、前記出力端子のいずれか１つを自己診断用出力端子とし、かつ前記アナログ入力端子のいずれか１つを自己診断用アナログ入力端子とし、前記自己診断用出力端子と前記自己診断用アナログ入力端子が接続されるとともに、前記制御部は、前記自己診断用アナログ入力端子を選択するように前記選択スイッチを切り替え、前記自己診断用出力端子が前記低電圧になるように制御した時の前記アナログデジタル変換部の出力が、あらかじめ記憶した既知低電圧に対し許容範囲を超えるか、または前記自己診断用出力端子が前記高電圧になるように制御した時の前記アナログデジタル変換部の出力が、あらかじめ記憶した既知高電圧に対し許容範囲を超える場合は、異常であると判断するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のマイクロコンピュータの自己診断装置とそれを用いた電源装置によれば、マイクロコンピュータの出力端子の１つ（自己診断用出力端子）とアナログ入力端子の１つ（自己診断用アナログ入力端子）を接続するだけの簡単な回路構成で、自己診断用出力端子から低電圧と高電圧を出力することにより、１つのアナログ入力で２点の電圧を取り込み異常判断ができるので、高信頼なマイクロコンピュータが得られ、これを用いることで高信頼な電源装置が実現できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１ではマイクロコンピュータの自己診断装置について、実施の形態２では例としてアイドリングストップ自動車の補助用の電源装置に前記マイクロコンピュータの自己診断装置を用いた場合について説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるマイクロコンピュータの自己診断装置のブロック回路図である。図２は、本発明の実施の形態１におけるマイクロコンピュータの自己診断装置の自己診断を行うフローチャートである。図３は、本発明の実施の形態１におけるマイクロコンピュータの自己診断装置の他の構成のブロック回路図である。
【００１９】
図１において、マイクロコンピュータ１１は以下の回路構成を内蔵している。まず、アナログ電圧信号が入力される複数（本実施の形態１では４つ）のアナログ入力端子１３が設けられている。各アナログ入力端子１３は、アナログ入力端子１３の内の１つを選択するための選択スイッチ１５に接続されている。選択スイッチ１５により選択された電圧出力は、電圧信号Ｖｉとしてアナログデジタル変換部１７に入力されるように接続されている。アナログデジタル変換部１７の詳細構成は、図５に示す比較電圧選択部１０５、比較器１０７、変換レジスタ部１０９、パリティ演算部１１１、レジスタ格納部１１３、およびアナログデジタル変換制御部１１５からなり、これらの接続も図５と同じであるので、図１では詳細構成を省略している。なお、本実施の形態１で用いたアナログデジタル変換部１７は入力アナログ電圧を１０ビットのデジタル値に変換する仕様とした。
【００２０】
また、マイクロコンピュータ１１には低電圧と高電圧のいずれかを出力する複数の出力端子１９が設けられている。ここで、本実施の形態１において低電圧はグランド電圧、高電圧はマイクロコンピュータ１１の駆動電圧Ｖｃｃである。これらの低電圧、および高電圧は後述するように、それぞれアナログデジタル変換部１７の最低入力電圧、および最大入力電圧となる。また、低電圧と高電圧のいずれかを出力するために、２個のＦＥＴからなる出力電圧切替スイッチ２１が出力端子１９に接続されている。なお、出力電圧切替スイッチ２１の出力切り替えは、マイクロコンピュータ１１における演算を主に行う内部演算処理１６ビットの制御部２３から出力される高低信号Ｈ／Ｌによって行われる。具体的には高低信号Ｈ／Ｌが出力電圧切替スイッチ２１を構成するＦＥＴのベース端子に入力されることにより、低電圧（グランド電圧）、または高電圧（駆動電圧Ｖｃｃ）が出力端子１９から出力される。
【００２１】
制御部２３は、出力端子の出力信号を制御する出力電圧切替スイッチ２１の他に、アナログ入力端子１３を選択制御するために選択スイッチ１５にも接続されている。なお、アナログ入力端子１３は制御部２３から選択スイッチ１５に選択信号ＳＬを送信することによって選択される構成となっている。また、制御部２３はアナログデジタル変換部１７の出力を取り込む等の動作を行うための接続がなされている。なお、両者の接続には図５のアナログデジタル変換器１０１と制御部１１７を接続している配線と同様に複数の配線が必要であるので、図１ではこれらをまとめて両矢印で示した。また、アナログデジタル変換部１７において電圧信号Ｖｉをデジタル変換した後のデジタル出力信号ｄａｔａは前記配線を通して制御部２３に送信される。
【００２２】
次に、マイクロコンピュータ１１への電力供給関連端子について説明する。マイクロコンピュータ１１には２系統の電力供給用の端子が設けられている。１つは電源端子２５であり、制御部２３や出力電圧切替スイッチ２１に接続されている。もう１つは正確な電圧を入力するための基準電圧入力端子２７が設けられている。基準電圧入力端子２７は正確なアナログデジタル変換を行うためにアナログデジタル変換部１７に接続されている。これにより、アナログデジタル変換部１７には基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。また、アナログデジタル変換部１７、出力電圧切替スイッチ２１、および制御部２３のグランドはマイクロコンピュータ１１の内部でまとめてグランド端子２９に接続される。このグランド端子２９はマイクロコンピュータ１１の外部におけるグランドに接続される。従って、アナログデジタル変換部１７の最低入力電圧はグランド電圧（０Ｖ）となる。
【００２３】
なお、マイクロコンピュータ１１には上記以外にもメモリ等の回路が接続されているが、ここでは構成、動作の説明上、特に必要ではないので、図１では省略している。
【００２４】
次に、マイクロコンピュータ１１の外部接続について説明する。前記したように、グランド端子２９には外部グランドが接続されているが、それ以外にも電源端子２５には外部の駆動電源３１が接続されている。ここでは、マイクロコンピュータ１１の一般的な駆動電圧である５Ｖの駆動電源３１とした。この電圧は図示しないレギュレータによって安定化されて供給されている。従って、正確な電圧を必要とする基準電圧入力端子２７にも駆動電源３１の電圧が入力されるように接続している。ゆえに、基準電圧Ｖｒｅｆは５Ｖになる。その結果、アナログデジタル変換部１７の最大入力電圧は５Ｖとなる。
【００２５】
次に、本実施の形態１の特徴となる回路構成について説明する。まず、複数の出力端子１９のいずれか１つを自己診断用出力端子３５とする。図１では一番下の出力端子１９を自己診断用出力端子３５とした。同時に、４つあるアナログ入力端子１３のいずれか１つを自己診断用アナログ入力端子３７とする。これも図１の一番下のアナログ入力端子１３を自己診断用アナログ入力端子３７とした。これら自己診断用出力端子３５と自己診断用アナログ入力端子３７は外部の自己診断用配線３９で接続されている。なお、図１において自己診断用配線３９は太線で示した。このように接続することで、自己診断用出力端子３５から出力される自己診断信号Ｖｄｇ（低電圧であるグランド電圧＝０Ｖ、または高電圧である駆動電圧Ｖｃｃ＝５Ｖ）が自己診断用アナログ入力端子３７、および選択スイッチ１５を介してアナログデジタル変換部１７に入力されることになる。なお、マイクロコンピュータ１１の自己診断用出力端子３５と自己診断用アナログ入力端子３７を外部の自己診断用配線３９で接続した構成をマイクロコンピュータ１１の自己診断装置と呼ぶ。
【００２６】
次に、マイクロコンピュータ１１の自己診断装置における自己診断動作について図２のフローチャートを参照しながら説明する。なお、マイクロコンピュータ１１の自己診断動作は既定時間間隔毎（例えば１分毎）に行われるので、タイムリーに異常判断を行うことができる。そのために、図２に示した自己診断動作はサブルーチンの形態とした。
【００２７】
既定時間が経過すると、制御部２３は図２のフローチャートを次のように実行する。まず、選択スイッチ１５に対して自己診断用アナログ入力端子３７を選択するように選択信号ＳＬを送信する（Ｓ１１）。これを受け、選択スイッチ１５は自己診断用アナログ入力端子３７を選択するように切り替える。
【００２８】
次に、自己診断用出力端子３５が低電圧（０Ｖ）になるように高低信号Ｈ／Ｌを送信して制御する（Ｓ１３）。その結果、自己診断用出力端子３５の自己診断信号Ｖｄｇは０Ｖとなる。その後、アナログデジタル変換部１７のデジタル出力信号ｄａｔａが、あらかじめメモリ（図示せず）に記憶した既知低電圧（０Ｖに相当するデジタル値）に対し許容範囲を超えるか否かを判断する（Ｓ１５）。ここで、許容範囲はマイクロコンピュータ１１を使用する装置に要求される精度から決定すればよい。本実施の形態１では例えば０Ｖのデジタル値に対して５ＬＳＢ以内とした。なお、ＬＳＢは最下位ビットのことであり、５ＬＳＢ以内とは最下位ビットの５倍以内の範囲を意味する。ゆえに、１０ビットのアナログデジタル変換部１７で最低入力電圧である０Ｖをデジタル値に変換すると、アナログデジタル変換部１７が正常であれば０Ｈ（Ｈは１６進数を示す）となるが、５ＬＳＢ以内の範囲は０Ｈから５Ｈとなる。従って、０Ｖ入力時に０Ｈから５Ｈの範囲のデジタル値を出力すれば許容範囲内にあることになる。
【００２９】
このような判断の結果、得られたデジタル値が許容範囲内に入っていなければ（Ｓ１５のＮｏ）、マイクロコンピュータ１１が異常であることになるので、後述するＳ２１にジャンプする。一方、許容範囲に入っていれば（Ｓ１５のＹｅｓ）、自己診断用出力端子３５が高電圧（５Ｖ）になるように高低信号Ｈ／Ｌを送信して制御する（Ｓ１７）。その結果、自己診断用出力端子３５の自己診断信号Ｖｄｇは５Ｖとなる。その後、アナログデジタル変換部１７のデジタル出力信号ｄａｔａが、あらかじめメモリに記憶した既知高電圧（５Ｖに相当するデジタル値）に対し許容範囲を超えるか否かを判断する（Ｓ１９）。本実施の形態１ではアナログデジタル変換部１７が正常であれば最大入力電圧の５Ｖに対して３ＦＦＨのデジタル値が得られるが、許容範囲を５ＬＳＢ以内としたので、３ＦＡＨから３ＦＦＨの範囲のデジタル値を出力すれば許容範囲内にあることになる。
【００３０】
このような判断の結果、得られたデジタル値が許容範囲内に入っていれば（Ｓ１９のＹｅｓ）、低電圧と高電圧のいずれもが許容範囲内に入っていることになるので、マイクロコンピュータ１１は正常であると判断できる。この場合は何もせず図２のフローチャートを終了する。一方、許容範囲を超えていれば（Ｓ１９のＮｏ）、マイクロコンピュータ１１が異常であるので、異常信号を出力する（Ｓ２１）。具体的には、例えば制御部２３が出力端子１９の内の１つから高電圧（５Ｖ）を出力することによって、外部にマイクロコンピュータ１１自身の異常を出力する。その後、フローチャートを終了する。
【００３１】
このように、低電圧が既知低電圧に対し許容範囲を超えるか、または高電圧が既知高電圧に対し許容範囲を超える場合には、マイクロコンピュータ１１が異常であると判断することができる。
【００３２】
以上の構成、動作により、自己診断用出力端子３５と自己診断用アナログ入力端子３７を接続することで、１つのアナログ入力端子１３を使用するだけで２点の電圧（低電圧と高電圧）を取り込み異常判断ができるので、簡単な構成で高信頼性が得られるマイクロコンピュータの自己診断装置が実現できた。
【００３３】
なお、図２に示した自己診断動作は既定時間間隔毎に行われているが、これは制御部２３がアナログデジタル変換部１７の異常を判断した時に外部にマイクロコンピュータ１１自身の異常を出力しているので、それ以降はアナログデジタル変換部１７の出力を使用しないようにするとともに、図２の自己診断動作を行わないようにしてもよい。
【００３４】
また、本実施の形態１では、４つのアナログ入力端子１３の内の１つを自己診断用アナログ入力端子３７として占有していたが、これは図３に示すように自己診断用アナログ入力端子３７に３端子の入力切替スイッチ４１の共通端子を接続し、入力切替スイッチ４１の一方の選択端子を自己診断用出力端子３５に接続する構成としてもよい。なお、図３においてマイクロコンピュータ１１の内部構成は、図１と同じであるので省略している。
【００３５】
このような構成により、入力切替スイッチ４１の他方の選択端子に別の入力電圧Ｖ４を接続することができる。従って、制御部３７はアナログデジタル変換部１７の異常判断時以外は入力切替スイッチ４１を入力電圧Ｖ４側に切り替えることで、通常時に４つの電圧Ｖ１〜Ｖ４を入力することが可能となる。なお、入力切替スイッチ４１の切替動作は、例えば入力切替スイッチ４１を複数のＦＥＴで構成し、出力端子１９の内の１つから得られる出力信号を入力切替信号Ｖｓｅｌとして前記ＦＥＴのオンオフを制御することにより行えばよい。
【００３６】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるマイクロコンピュータの自己診断装置を用いた電源装置のブロック回路図である。なお、図４において太線は電力系配線を、細線は制御系配線をそれぞれ示す。また、図４の構成において図１と同じものには同じ番号を付して詳細な説明を省略する。
【００３７】
図４において、電源装置は蓄電装置５１と主電源５５から構成される。蓄電装置５１は主電源５５と負荷５７との間に接続されている。主電源５５はバッテリであり、図示していないが大電流を断続的に消費するスタータも接続されている。また、負荷５７はオーディオやナビゲーション等の補機であり、通常は主電源５５から電力が供給される。
【００３８】
蓄電装置５１は次の構成を有する。まず、主電源５５の出力には充電回路５９と、主電源５５の電圧Ｖｂを検出する主電源電圧検出回路６１が接続されている。充電回路５９には蓄電部６３が接続されている。充電回路５９には蓄電部６３の電圧Ｖｃを検出する蓄電部電圧検出回路（図示せず）が内蔵されている。従って、蓄電部６３は充電回路５９によって、蓄電部６３の電圧Ｖｃを検出しながら充電制御が行われることになる。なお、充電回路５９は蓄電部６３の電圧Ｖｃをマイクロコンピュータ１１へ出力する機能も有する。また、蓄電部６３は主電源５５の電力を蓄える蓄電素子として電気二重層キャパシタを用い、これを複数個直列に接続して必要な電力を賄っている。また、蓄電部６３と負荷５７の間には蓄電部６３の電力を負荷５７に供給する切替スイッチ６７が図４に示すように接続されている。
【００３９】
なお、本実施の形態２では充電回路５９を設け、蓄電部電圧検出回路を内蔵した構成としているが、特に充電制御を必要としない電源装置の場合は充電回路５９がなくてもよい。但し、この場合は蓄電部電圧検出回路を単独で蓄電部６３に接続する必要がある。
【００４０】
主電源電圧検出回路６１は主電源５５の電圧Ｖｂを検出する機能を有し、その電力系配線（太線）の入力側と出力側は同電圧になるよう接続されている。主電源電圧検出回路６１と負荷５７との間には第１ダイオード６８が接続されている。第１ダイオード６８はアノードが主電源電圧検出回路６１に、カソードが負荷５７にそれぞれ接続されている。また、第１ダイオード６８と負荷５７の接続点６９、および切替スイッチ６７の一端の間には、第２ダイオード７１が接続されている。第２ダイオード７１はアノードが切替スイッチ６７に、カソードが接続点６９にそれぞれ接続されている。なお、第１ダイオード６８、および第２ダイオード７１は蓄電部６３や主電源５５の電力が互いに逆流しないように設けている。
【００４１】
蓄電装置５１の出力である接続点６９には、蓄電装置５１の出力電圧Ｖｄを検出する出力電圧検出回路７３が接続されている。
【００４２】
充電回路５９、主電源電圧検出回路６１、切替スイッチ６７、および出力電圧検出回路７３はマイクロコンピュータ１１にも接続されている。このことから、マイクロコンピュータ１１は充電回路５９により蓄電部６３の電圧Ｖｃを、主電源電圧検出回路６１の出力から主電源５５の電圧Ｖｂを、また出力電圧検出回路７３の出力から蓄電装置５１の出力電圧Ｖｄをそれぞれ読み込む。なお、これらのアナログ電圧値はマイクロコンピュータ１１のアナログ入力端子１３の内の３つに接続されている。さらに、マイクロコンピュータ１１は充電回路５９に制御信号ｃｏｎｔを送信することで充電回路５９の制御を行うとともに、切替スイッチ６７にオンオフ信号ＶＯＦを送信することで切替スイッチ６７のオンオフ制御を行う。このオンオフ信号ＶＯＦはマイクロコンピュータ１１の出力端子１９の内の１つに接続されている。また、図２で述べたマイクロコンピュータ異常信号を含め、蓄電装置５１の何らかの異常を示す蓄電装置異常信号Ｔｎａを車両側制御回路（図示せず）に出力するように、マイクロコンピュータ１１の出力端子１９の内の１つが車両側制御回路と接続されている。
【００４３】
マイクロコンピュータ１１の自己診断装置として、本実施の形態２では実施の形態１と同様に、自己診断用出力端子３５と自己診断用アナログ入力端子３７の間を自己診断用配線３９で接続する構成としている。
【００４４】
次に、マイクロコンピュータ１１に電力を供給する電源系について説明する。実施の形態１で述べたように、マイクロコンピュータ１１には電源端子２５と基準電圧入力端子２７が設けられている。これらの端子への入力電圧はいずれも５Ｖであり、基準電圧入力端子２７には高精度な５Ｖの電圧が必要となる。そこで、マイクロコンピュータ１１への電力は、通常時には主電源５５から、主電源５５の電圧低下時には蓄電部６３から、それぞれレギュレータ７５によって高精度な５Ｖ電圧に変換して供給される。レギュレータ７５の出力（５Ｖ電圧）は実施の形態１と同様に電源端子２５と基準電圧入力端子２７の両方に接続されている。なお、主電源５５の電力と蓄電部６３の電力の切り替えは、主電源５５にアノードを、レギュレータ７５にカソードをそれぞれ接続した第３ダイオード７７と、切替スイッチ６７の出力にアノードを、レギュレータ７５にカソードをそれぞれ接続した第４ダイオード７９によって行われる。
【００４５】
次に、このような電源装置の動作について説明する。
【００４６】
まず、アイドリングストップ自動車用電源装置としての基本動作について説明する。イグニションスイッチ（図示せず）をオンにして車両を起動すると、エンジンが駆動すると同時に、マイクロコンピュータ１１は充電回路５９に蓄電部６３を充電するよう制御信号ｃｏｎｔを送信する。これを受け、充電回路５９は蓄電部６３の電圧Ｖｃを検出しながら満充電に至るまで充電を行う。この時、蓄電部６３への充電電流が負荷５７側に流れないように、マイクロコンピュータ１１は切替スイッチ６７をオフにするようオンオフ信号ＶＯＦを送信しておく。
【００４７】
蓄電部６３が満充電に至れば充電が完了し、充電回路５９は満充電電圧を維持するために定電圧制御を行う。その後、マイクロコンピュータ１１はアナログ入力端子１３を介して主電源電圧検出回路６１の出力を読み込むことにより、主電源５５の電圧Ｖｂを監視する。
【００４８】
この状態で、アイドリングストップが行われ、その後エンジンを再起動したとする。これにより、主電源５５の電圧Ｖｂはスタータ（図示せず）に大電流が流れることで急激に低下する。この電圧Ｖｂの変化は主電源電圧検出回路６１により検出され、マイクロコンピュータ１１に送信される。マイクロコンピュータ１１は電圧Ｖｂがしきい値（本実施の形態２では負荷５７を駆動できる下限電圧の１０．５Ｖとした）以下になった場合は、負荷５７に安定した電圧を供給するために切替スイッチ６７をオンにするようオンオフ信号ＶＯＦを送信する。その結果、図４の放電経路と書かれた矢印の方向に蓄電部６３から負荷５７へ電力が供給される。この時、主電源５５の電圧Ｖｂはスタータ駆動により低下しているので、接続点６９の電圧（出力電圧Ｖｄ）は蓄電部６３の電圧Ｖｃより低くなる。従って、第２ダイオード７１はオンになり、蓄電部６３の電力が優先して負荷５７に供給されることになる。また、同様にして第４ダイオード７９がオンになり、蓄電部６３の電力がレギュレータ７５を介してマイクロコンピュータ１１の電源端子２５や基準電圧入力端子２７にも供給される。これにより、マイクロコンピュータ１１が動作し続けられる。
【００４９】
蓄電部６３から負荷５７に電力が供給されている時にマイクロコンピュータ１１は蓄電部６３の放電異常の検出を行う。具体的には、マイクロコンピュータ１１が出力電圧検出回路７３により既定時間における出力電圧Ｖｄの変化量を検出し、負荷５７の最大消費電流からあらかじめ求めた既定電圧変化量より大きければ、現在放電している電圧変化量が大きい、すなわち過電流が流れていることになる。この場合は電源装置を過電流から保護するために、マイクロコンピュータ１１は直ちに切替スイッチ６７をオフにして蓄電部６３から負荷５７への電力供給を停止するとともに、蓄電装置５１の放電が異常であることを車両側制御回路に知らせるために、蓄電装置異常信号Ｔｎａを高電圧（５Ｖ）にする。これを受け、車両側制御回路は以後のアイドリングストップ動作を禁止するとともに、運転者に対して蓄電装置５１の異常を警告し修理を促す。
【００５０】
一方、蓄電装置５１が正常に放電している場合は次のように動作する。エンジン再起動が完了に近づくとスタータが消費する電流が減少していくので、主電源５５の電圧Ｖｂは上昇する。この変化を主電源電圧検出回路６１で検出し、所定値（前記したしきい値と同じ１０．５Ｖとした）を超えれば、マイクロコンピュータ１１は切替スイッチ６７をオフにする。これにより、以後は主電源５５の電力が負荷５７に供給され、蓄電部６３からの放電は停止する。また、マイクロコンピュータ１１は蓄電部６３から負荷５７に供給した電力分を再充電するよう充電回路５９に指示する。
【００５１】
ここまでに述べた動作を繰り返すことにより、車両の使用中に何度もアイドリングストップ動作を行っても、スタータ駆動時の電圧変動を蓄電部６３の電力で補うことができるため、負荷５７を常に安定して動作させ続けられる。
【００５２】
次に、マイクロコンピュータ１１の自己診断装置における自己診断動作について説明する。これは実施の形態１で述べたように既定時間間隔毎（例えば１分毎）に行われる。自己診断動作そのものは図２に示したフローチャートと全く同じであるので、詳細な説明は省略するが、自己診断の結果、マイクロコンピュータ１１が正常である場合にのみ、前記した電源装置の基本動作を継続する。
【００５３】
一方、マイクロコンピュータ１１が異常であると判断された場合は、車両側制御回路に接続された出力端子１９を高電圧に切り替えることにより、マイクロコンピュータ異常信号として蓄電装置異常信号Ｔｎａを送信する（図２のＳ２１に相当）。蓄電装置異常信号Ｔｎａは前記したように放電異常を検出した場合にも送信されるので、本実施の形態２では放電異常とマイクロコンピュータ１１の異常とを蓄電装置異常信号Ｔｎａによって区別することはできない。しかし、何らかの異常が発生すれば蓄電装置５１は使用できなくなるので、ここでは区別せずに車両側制御回路に送信するようにしている。なお、異常の種類を区別したい場合は前記車両側制御回路との間でシリアル通信を行う構成とすればよい。これにより、１つの出力端子１９でも放電異常とマイクロコンピュータ１１の異常を区別して送信することができる。
【００５４】
また、図２の動作は自己診断用出力端子３５を低電圧、および高電圧に切り替えて、それぞれの場合の自己診断用アナログ入力端子３７から取り込んだ電圧が、既知電圧の許容範囲内にあるか否かを比較するだけであるので、図２の動作が終了するまでの時間は極めて短い。従って、前記した電源装置のどのような基本動作中であっても既定時間毎（１分毎）に割り込んで図２の動作を行えばよい。但し、基本動作の中に図２の動作を割り込んで実行することができない動作がある場合は、その間の割り込みを禁止するように制御すればよい。
【００５５】
このように、既定時間毎にマイクロコンピュータ１１の自己診断装置を用いて自己診断動作を行うことで、特に蓄電部６３の電力を負荷５７に供給するか否かを判断するための主電源５５の電圧Ｖｂの検出や、蓄電部６３の放電異常を判断するための出力電圧Ｖｄの検出において、極めて高い信頼性を得ることができる。
【００５６】
以上の構成、動作により、実施の形態１で述べたマイクロコンピュータ１１の自己診断装置を車両の電源装置に適用することで、マイクロコンピュータ１１の異常をタイムリーに判断できるので、車両用として高信頼な電源装置を実現できた。
【００５７】
なお、実施の形態２において蓄電部６３には蓄電素子として電気二重層キャパシタを用いたが、これは電気化学キャパシタ等の他の蓄電素子でもよい。さらに、蓄電部６３は複数の蓄電素子を直列に接続した構成としたが、これに限定されるものではなく、負荷５７が要求する電力仕様に応じて、並列や直並列接続としてもよいし、単数の蓄電素子を用いてもよい。
【００５８】
また、実施の形態２では電源装置をアイドリングストップ自動車に適用した場合について述べたが、それに限らず、ハイブリッド車や、電動パワーステアリング、電動過給器、電気的な油圧制御による車両制動等の各システムにおける車両用補助電源や、一般の非常用電源装置等にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明にかかるマイクロコンピュータの自己診断装置は、１つのアナログ入力端子を使用するだけでアナログ入力電圧からデジタル信号への変換部分における異常判断ができるので、高信頼性を必要とするマイクロコンピュータ等に有用であるとともに、それを用いた電源装置はマイクロコンピュータの信頼性が向上するので、特に主電源の電圧低下時に蓄電部から電力を供給する補助電源等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマイクロコンピュータの自己診断装置のブロック回路図
【図２】本発明の実施の形態１におけるマイクロコンピュータの自己診断装置の自己診断を行うフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１におけるマイクロコンピュータの自己診断装置の他の構成のブロック回路図
【図４】本発明の実施の形態２におけるマイクロコンピュータの自己診断装置を用いた電源装置のブロック回路図
【図５】従来のアナログデジタル変換器のブロック回路図
【符号の説明】
【００６１】
１１  マイクロコンピュータ
１３  アナログ入力端子
１５  選択スイッチ
１７  アナログデジタル変換部
１９  出力端子
２３  制御部
３５  自己診断用出力端子
３７  自己診断用アナログ入力端子
５１  蓄電装置
５５  主電源
５７  負荷
６１  主電源電圧検出回路
６３  蓄電部
６７  切替スイッチ
７３  出力電圧検出回路
【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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