(57)【要約】【課題】移動体内のマイクロコンピュータから入力される制御コマンドに従ってホール効果素子センサ等の外部負荷を駆動するための駆動電圧を供給する外部負荷インタフェース、電子制御装置、および外部負荷インタフェースにおける駆動電圧切替方法に関し、ＡＳＩＣの占有面積や製造コストを増大させずに、ＥＣＵの外部に設けられた複数種の外部負荷に対応することを目的とする。【解決手段】外部負荷SE１〜SE３の種類に応じて複数の駆動電圧を切り替えるように構成され、外部負荷インタフェース回路の内部で生成される基準電圧と、外部端子に印加される任意の外部電圧との間で切り替えを行うことによって、それぞれ対応する駆動電圧を出力するようになっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロコンピュータから入力される制御コマンドに従って外部負荷を駆動するための駆動電圧を前記外部負荷に供給する外部負荷インタフェース回路において、
前記外部負荷の種類に応じて複数の駆動電圧を切り替えるように構成されることを特徴とする外部負荷インタフェース回路。
【請求項２】
前記外部負荷インタフェース回路の内部で生成される基準電圧と、外部端子に印加される任意の外部電圧との間で切り替えを行うことによって、それぞれ対応する前記駆動電圧を出力するようになっていることを特徴とする請求項１記載の外部負荷インタフェース回路。
【請求項３】
前記駆動電圧を切り替える際の切替情報を前記制御コマンドに割り付けて、前記駆動電圧を切り替える制御を行うようになっていることを特徴とする請求項１または２記載の外部負荷インタフェース回路。
【請求項４】
前記外部端子に印加される任意の外部電圧がマルチプレクサから出力され、前記任意の外部電圧の異常を診断することが可能であることを特徴とする請求項２記載の外部負荷インタフェース回路。
【請求項５】
前記駆動電圧を分圧して得られる分圧値を前記マイクロコンピュータに送出する機能を有しており、前記分圧値に基づいて、前記駆動電圧の切り替えが正常に行われているか否かを診断することが可能であることを特徴とする請求項２記載の外部負荷インタフェース回路。
【請求項６】
複数の前記外部負荷にそれぞれ対応する複数の制御チャネルのオン・オフ動作により前記分圧値を切り替える際に、各々の前記制御チャネルがオン状態になっている期間では前記駆動電圧が正常であるか否かを判定し、オフ状態になっている期間では前記外部負荷の天絡の検出を行うことが可能であることを特徴とする請求項５記載の外部負荷インタフェース回路。
【請求項７】
前記外部負荷を流れる負荷電流を検出する負荷電流検出部が、複数の制御チャネルに対して共用されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の外部負荷インタフェース回路。
【請求項８】
前記外部負荷インタフェース回路を動作させるための動作電源が、バッテリ電源の電圧より昇圧された電源に接続されており、ある一つの外部負荷の天絡時に他の外部負荷の検出性能に影響を及ぼさないようになっていることを特徴とする請求項７記載の外部負荷インタフェース回路。
【請求項９】
前記の昇圧された電源の電圧を監視する機能を有しており、ある一つの前記外部負荷の天絡時に他の前記外部負荷の検出性能に異常を来たす電圧まで低下したことが検出された場合には、前記外部負荷への前記駆動電圧の供給を停止するようになっていることを特徴とする請求項８記載の外部負荷インタフェース回路。
【請求項１０】
前記の昇圧された電源の電圧の低下といずれか一つの外部負荷の天絡が検出された場合にのみ、前記外部負荷への前記駆動電圧の供給を停止するようになっていることを特徴とする請求項９記載の外部負荷インタフェース回路。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の外部負荷インタフェース回路と、前記外部負荷インタフェース回路に接続されるマイクロコンピュータとを具備することを特徴とする電子制御装置。
【請求項１２】
マイクロコンピュータから入力される制御コマンドに従って外部負荷を駆動するための駆動電圧を前記外部負荷に供給する外部負荷インタフェース回路において、前記外部負荷の種類に応じて複数の駆動電圧を切り替えることを特徴とする、外部負荷インタフェース回路における駆動電圧切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等の移動体内のマイクロコンピュータから入力される各種の制御コマンドに従ってホール効果素子センサ等の外部負荷を駆動するための駆動電圧を上記外部負荷に供給する機能を有する外部負荷インタフェース回路、当該外部負荷インタフェース回路を有する電子制御装置、および外部負荷インタフェース回路における駆動電圧切替方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両等の移動体内には、マイクロコンピュータおよびＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit ：特殊用途向けＩＣ）を有する電子制御装置が設けられている。このような電子制御装置は、通常、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）と呼ばれている。このＥＣＵにおいては、車両等の衝突が発生したことが検知された場合に、このような車両等の衝突の影響をできる限り緩和させるために、マイクロコンピュータにより移動体内の電子被制御機器（例えば、エアバッグや電子制御式エンジン等）を正しく制御してフェイルセーフ処理を実行することが要求される。ここで、「フェイルセーフ処理」とは、車両等の衝突やＥＣＵの一部に何らかの故障が発生した場合に、移動体内の電子被制御機器を安全側に作用させることによって衝突や故障等による被害を最小限に抑える処理を行うことを指している。
【０００３】
例えば、エアバッグを制御するためのエアバッグＥＣＵの外部には、ホール効果素子センサ等の各種の外部センサからなる外部負荷が設けられている。この外部負荷は、車両等の衝突の発生に関連した事象を検知する機能を有している。さらに、上記外部負荷に必要な駆動電圧を供給するための外部負荷インタフェース回路が、ＡＳＩＣとして実装されている。ここで、従来の外部負荷インタフェース回路に関する問題点が容易に理解できるようにするために、添付図面（図１）を参照しながら、従来の外部負荷インタフェース回路の構成等を説明する。
【０００４】
図１は、従来の外部負荷インタフェース回路の構成を示すブロック図である。ただし、図１では、車両等の移動体内のＡＳＩＣ１０として実装される従来の外部負荷インタフェース回路の構成を簡略化して示す。なお、ここでは、従来の外部負荷インタフェース回路の主要部の特徴を簡単に説明するにとどめ、外部負荷インタフェース回路の各部の構成の詳細に関しては、後述の〔発明を実施するための最良の形態〕の項で説明することとする。
【０００５】
図１に示すように、エアバッグＥＣＵ等のＥＣＵ９０には、ＡＳＩＣ１０および当該ＡＳＩＣ１０に接続されるマイクロコンピュータ９が内蔵されている。このＡＳＩＣ１０として、従来の外部負荷インタフェース回路が実装されている。さらに、ＥＣＵ９０の外部には、ホール効果素子センサ等の外部センサＳＥｅｘｔからなる外部負荷が設けられている。この外部センサＳＥｅｘｔは、ＡＳＩＣ１０に対して外付けの抵抗Ｒｅｘｔおよび外付けのコンデンサＣｅｘｔを介して、ＡＳＩＣ１０の外部端子に接続される。一般に、外部センサＳＥｅｘｔとして複数の種類の外部センサが考えられるが、ここでは、車両等の衝突が発生した場合に、シートベルトが正常に作動しているか否かを検知するためのホール効果素子センサを代表して示す。
【０００６】
図１の従来の外部負荷インタフェース回路は、マイクロコンピュータ９から入力される各種の制御コマンドの入力情報を含むシリアル通信形式の通信信号ＣＯＭＩＮを認識してマイクロコンピュータ９との間で双方向の通信を行うシリアル通信部７と、このシリアル通信部７からのオン・オフ制御信号Ｓｏｃに従って基準電圧Ｖｒｅｆに対応する駆動電圧を出力する定電圧制御部４とを具備している。この定電圧制御部４内の演算増幅器４０から送出される駆動電圧は、ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ（以下、ｎＭＯＳトランジスタと略記する）等の駆動電圧出力トランジスタ５０と外付けの抵抗ＲｅｘｔおよびコンデンサＣｅｘｔを経由して、ホール効果素子センサ等の外部センサＳＥｅｘｔに供給される。ここで、駆動電圧の電圧値は、ＥＣＵ内部電源ＶＢＡＣＫに接続される動作電源を含む動作電源部５３、電源側抵抗５５、駆動電圧出力トランジスタ５０、出力側抵抗５１、および駆動電圧設定トランジスタ５２によって、外部センサＳＥｅｘｔを駆動するために適合した電圧値になるように予め設定されている。
【０００７】
さらに、図１の外部負荷インタフェース回路は、外部センサＳＥｅｘｔを流れる負荷電流を検出するための負荷電流検出部７を具備している。この負荷電流検出部７は、電流ミラー増幅器７０、ミラー電流検出用トランジスタ７２、および抵抗７１、７３を有しており、外部センサＳＥｅｘｔを流れる負荷電流に比例したミラー電流を検出し、負荷電流検出端子（ＳＷＲＥＦ）を介して負荷電流検出用抵抗７５および負荷電流検出用コンデンサ７６に送出する機能を有する。最終的に、負荷電流検出用抵抗７５の両端子間の電圧をマイクロコンピュータ９に入力することによって、外部センサＳＥｅｘｔを流れる負荷電流の変化を確認することができる。
【０００８】
一般に、車両等の衝突が発生した場合、電磁石等の作用によりシートベルトが作動して当該シートベルトに比較的大きな張力が瞬間的に付与され、乗員をシートに固定するようになっている。例えば、外部センサＳＥｅｘｔとして、ホール効果素子センサが上記シートベルトの近傍に設けられている場合、電磁石等の作用によるシートベルトの近傍の磁界の変化によりホール効果素子センサを流れる電流が変化する。マイクロコンピュータ９は、このホール効果素子センサを流れる電流の変化によってシートベルトが正常に作動していることを検知し、この検知結果によって、車両等の衝突が発生していると判断する。このようなマイクロコンピュータ９による判断結果に基づき、エアバッグや電子制御式エンジン（いずれも図示していない）等の電子被制御機器を正しく制御して（例えば、エアバッグの点火時期や、電子制御式エンジンの燃料噴射量等を適切に制御して）フェイルセーフ処理を実行することができるようになる。
【０００９】
さらに、図１の外部負荷インタフェース回路においては、マルチプレクサ制御部（図１では、ＭＰＸ制御部と略記する）８４に従って外部センサＳＥｅｘｔの駆動電圧やＥＣＵ内部のいくつかの電圧８１の電圧値を切り替えて選択するマルチプレクサ（図１では、ＭＰＸと略記する）８が形成されている。このマルチプレクサ制御部８４に従ってマルチプレクサ８から切替可能に選択されるマルチプレクサ出力電圧を、マルチプレクサ出力端子（ＭＰＸＯＵＴ）を介してマイクロコンピュータ９に入力することによって、このマルチプレクサ出力電圧に相当する任意の出力電圧が正常であるか否かを診断することができる。
【００１０】
一般に、車両等の移動体内においては、車両等の衝突が発生した場合に、エアバッグや電子制御式エンジン等の電子被制御機器をより正確に制御してフェイルセーフ処理を迅速かつ的確に実行することができるようにするために、ホール効果素子センサ以外に、抵抗負荷センサ等の複数の種類の外部センサが設けられている。通常、これらの外部センサを駆動するために必要な駆動電圧は、外部センサの種類により異なっている。
【００１１】
しかしながら、図１に示したような従来の外部負荷インタフェース回路は、予め設定された一定の駆動電圧のみ出力するように構成されているので、一つの種類の外部センサ（例えば、ホール効果素子センサ）にしか対応することができなかった。換言すれば、複数の種類の外部センサに必要な駆動電圧を供給するために、全ての種類の外部センサにそれぞれ対応する複数の外部負荷インタフェース回路を実装してＡＳＩＣを形成することが必要になってくる。
【００１２】
それゆえに、従来の外部負荷インタフェース回路においては、ＡＳＩＣの占有面積が大きくなると共に、ＡＳＩＣを製造する際の製造工程が増加して製造コストが高くなるという問題が発生する。
【００１３】
ここで、参考のため、従来の外部負荷インタフェース回路に関連した技術内容が記載された２件の先行技術文献（特許文献１および特許文献２）を呈示する。
【００１４】
特許文献１（特開平５−１９７４２０号公報）においては、負荷を駆動するための駆動手段において、負荷駆動用の出力端子と負荷の異常検出用の入力端子とを一つの端子で共用することによって、上記駆動手段である処理回路の端子数を削減するような負荷駆動装置の構成が開示されている。
【００１５】
特許文献２（特開２００５−１７０９１号公報）においては、外部から供給される制御コマンドに応じて車両デバイスを作動させる機能を有し、入出力端子数を少なくすると共に、チップサイズを小さくするような車両デバイス用集積回路装置の構成が開示されている。
【００１６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２のいずれにおいても、集積回路のチップサイズ等を増大させることなく、ＥＣＵの外部に設けられた複数の種類の外部センサに対応することができるような外部負荷インタフェース回路を提供するための具体的な手法には言及していない。したがって、特許文献１および特許文献２のいずれにおいても、前述のような従来の外部負荷インタフェース回路の場合と同様の問題が依然として残る。
【００１７】
【特許文献１】特開平５−１９７４２０号公報
【特許文献２】特開２００５−１７０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、車両等の衝突が発生した場合に電子被制御機器をより正確に制御してフェイルセーフ処理を迅速かつ的確に実行するために、ＡＳＩＣの占有面積および製造コストを増大させることなく、ＥＣＵの外部に設けられた複数の種類の外部センサからなる外部負荷に対応することができるような外部負荷インタフェース回路、電子制御装置、および外部負荷インタフェース回路における駆動電圧切替方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記問題点を解決するために、本発明は、マイクロコンピュータから入力される制御コマンドに従って外部負荷を駆動するための駆動電圧を上記外部負荷に供給する機能を有し、上記外部負荷の種類に応じて複数の駆動電圧を切り替えるように構成される外部負荷インタフェース回路（すなわち、ＡＳＩＣ）を提供する。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の外部負荷インタフェース回路の内部で生成される基準電圧と、外部端子に印加される任意の外部電圧との間で切り替えを行うことによって、それぞれ対応する上記駆動電圧を出力するようになっている。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の外部負荷インタフェース回路において、上記駆動電圧を切り替える際の切替情報を上記制御コマンドに割り付けて、上記駆動電圧を切り替える制御を行うようになっている。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の外部負荷インタフェース回路において、上記外部端子に印加される任意の外部電圧がマルチプレクサから出力され、上記任意の外部電圧の異常を診断することが可能である。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の外部負荷インタフェース回路において、上記駆動電圧を分圧して得られる分圧値を上記マイクロコンピュータに送出する機能を有しており、上記分圧値に基づいて、上記駆動電圧の切り替えが正常に行われているか否かを診断することが可能である。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の外部負荷インタフェース回路において、複数の上記外部負荷にそれぞれ対応する複数の制御チャネルのオン・オフ動作により上記分圧値を切り替える際に、各々の上記制御チャネルがオン状態になっている期間では上記駆動電圧が正常であるか否かを判定し、オフ状態になっている期間では上記外部負荷の天絡の検出を行うことが可能である。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の外部負荷インタフェース回路において、上記外部負荷を流れる負荷電流を検出する負荷電流検出部が、複数の制御チャネルに対して共用される。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の外部負荷インタフェース回路を動作させるための動作電源が、バッテリ電源の電圧より昇圧された電源に接続されており、ある一つの外部負荷の天絡時に他の外部負荷の検出性能に影響を及ぼさないようになっている。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の外部負荷インタフェース回路において、上記の昇圧された電源の電圧を監視する機能を有しており、ある一つの上記外部負荷の天絡時に他の上記外部負荷の検出性能に異常を来たす電圧まで低下したことが検出された場合には、上記外部負荷への上記駆動電圧の供給を停止するようになっている。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の外部負荷インタフェース回路において、上記の昇圧された電源の電圧の低下といずれか一つの外部負荷の天絡が検出された場合にのみ、上記外部負荷への上記駆動電圧の供給を停止するようになっている。
【００２９】
さらに、本発明は、前述のような構成の外部負荷インタフェース回路と、この外部負荷インタフェース回路に接続されるマイクロコンピュータとを具備する電子制御装置（すなわち、ＥＣＵ）を提供する。
【００３０】
さらに、本発明は、マイクロコンピュータから入力される制御コマンドに従って外部負荷を駆動するための駆動電圧を上記外部負荷に供給する外部負荷インタフェース回路において、上記外部負荷の種類に応じて複数の駆動電圧を切り替えるような外部負荷インタフェース回路における駆動電圧切替方法を提供する。
【発明の効果】
【００３１】
要約すれば、本発明では、移動体内のマイクロコンピュータから入力される制御コマンドに従って複数の種類の外部負荷（例えば、ホール効果素子センサや抵抗負荷センサ等の複数の種類の外部センサ）を駆動する際に、一つの外部負荷インタフェース回路の内部で、これらの外部負荷の種類に応じて複数の駆動電圧を切り替えることで当該駆動電圧に対応する外部負荷に供給するようになっている。
【００３２】
好ましくは、本発明では、一つの外部負荷インタフェース回路の内部で生成される単一または複数の基準電圧と、外部端子に印加される任意の外部電圧との間で切り替えが行われ、それぞれ対応する駆動電圧が出力される。
【００３３】
それゆえに、本発明によれば、外部負荷インタフェース回路の内部で複数の駆動電圧を切り替えることによって複数の種類の外部負荷に対応するような一つの外部負荷インタフェース回路を実装してＡＳＩＣを形成することができるので、車両等の衝突の発生した場合に電子被制御機器をより正確に制御してフェイルセーフ処理を迅速かつ的確に実行すると共に、従来の外部負荷インタフェース回路よりもＡＳＩＣの占有面積および製造コストを節減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、添付図面（図２〜図５）を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
【００３５】
図２は、本発明の一実施形態に係る外部負荷インタフェース回路の構成を示すブロック図である。ただし、ここでは、車両等の移動体内のＡＳＩＣ１０として実装されるような上記実施形態に係る外部負荷インタフェース回路の構成を簡略化して示す。なお、これ以降、前述した構成要素と同様のものについては、同一の参照番号を付して表すこととする。
【００３６】
図２に示すように、エアバッグＥＣＵ等のＥＣＵ９０には、ＡＳＩＣ１０および当該ＡＳＩＣ１０に接続されるマイクロコンピュータ９が内蔵されている。このＡＳＩＣ１０として、本発明の一実施形態に係る外部負荷インタフェース回路が実装されている。さらに、ＥＣＵ９０の外部には、ホール効果素子センサや抵抗負荷センサ等の複数の種類の外部センサからなる外部負荷が設けられている。ただし、ここでは、複数の種類の外部センサとして、第１のセンサＳＥ１、第２のセンサＳＥ２および第３のセンサＳＥ３の３種類の外部センサのみを代表して示す。
【００３７】
ＥＣＵ９０内のマイクロコンピュータ９からの指示に従って、上記の第１のセンサＳＥ１、第２のセンサＳＥ２および第３のセンサＳＥ３の中でいずれか一つの外部センサが選択され、ＡＳＩＣ１０に対して外付けの抵抗（Ｒ１、Ｒ２またはＲ３）および外付けのコンデンサＣ１、Ｃ２またはＣ３）を介して、ＡＳＩＣ１０の切替外部端子（ＳＷＯＵＴ１、ＳＷＯＵＴ２またはＳＷＯＵＴ２）に接続される。現時点では、第１のセンサＳＥ１が、外付けの抵抗Ｒ１および外付けのコンデンサＣ１を介して、ＡＳＩＣ１０の切替外部端子ＳＷＯＵＴ１に接続されているが、マイクロコンピュータ９からの指示によって、ＡＳＩＣ１０の切替外部端子に接続される外部センサを第１のセンサＳＥ１から第２のセンサＳＥ２または第３のセンサＳＥ３へ切り替えることが可能である。
【００３８】
図２の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路は、前述の図１の場合と同様に、マイクロコンピュータ９から入力される各種の制御コマンドの入力情報を含むシリアル通信形式の通信信号ＣＯＭＩＮを認識してマイクロコンピュータ９との間で双方向の通信を行うシリアル通信部７と、このシリアル通信部７からのオン・オフ制御信号Ｓｏｃに従って基準電圧Ｖｒｅｆに対応する駆動電圧を出力する定電圧制御部４とを備えている。
【００３９】
ここで、マイクロコンピュータ９とシリアル通信部７との間で双方向の通信を行う際に、通信の基本となるクロック信号ＣＯＭＣＬＫ、チップイネーブル信号ＣＥ、およびシリアル通信形式の通信信号ＣＯＭＩＮが、マイクロコンピュータ９からシリアル通信部７へ転送されると共に、ＥＣＵ内の異常をマイクロコンピュータ９に通知するためのシリアル通信形式の通信信号ＣＯＭＯＵＴが、シリアル通信部７からマイクロコンピュータ９へ転送される。
【００４０】
さらに、図２の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路において、定電圧制御部４は演算増幅器４０を有している。この演算増幅器４０の非反転入力端子（＋）は、切替可能な基準電圧Ｖｒｅｆを生成するための基準電圧切替設定部２に接続され、上記演算増幅器４０の反転入力端子（−）は、３種類の外部センサのいずれか一つの外部センサに対応して入力側の制御チャネルを切り替える入力側制御チャネル切替部３に接続されている。また一方で、演算増幅器４０の出力端子は、３種類の外部センサのいずれか一つの外部センサに対応して出力側の制御チャネルを切り替える出力側制御チャネル切替部５に接続されている。さらに、演算増幅器４０の出力端子は、出力側制御チャネル切替部５および入力側制御チャネル切替部３を介して、上記演算増幅器４０の反転入力端子（−）に接続されている。このような構成では、演算増幅器４０は約１倍の電圧利得を有しており、この演算増幅器４０から出力される駆動電圧の電圧値は、基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値にほぼ等しくなる。
【００４１】
ここで、演算増幅器４０の非反転入力端子（＋）に接続される基準電圧切替設定部２において、３種類の外部センサをそれぞれ駆動するための３種類の基準電圧Ｖｒｅｆが生成され、これらの３種類の基準電圧を適宜切り替えることによって、それぞれ対応する駆動電圧が演算増幅器４０の出力端子から出力されるようになっている点に注目すべきである。
【００４２】
さらに、図２の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路は、マイクロコンピュータ９からの指示により選択される外部センサの種類に応じて複数の駆動電圧を切り替える制御を行う駆動電圧切替制御部１を備えている。マイクロコンピュータ９からの指示により３種類の外部センサのいずれか一つの外部センサが選択された場合、当該外部センサが選択されたことを示す外部負荷選択信号（通信信号ＣＯＭＩＮに含まれる）が、シリアル通信部７から駆動電圧切替制御部１に供給される。ここで、駆動電圧切替制御部１は、外部負荷選択信号に対応する駆動電圧切替制御信号Ｓｄｓを基準電圧切替設定部２に送出することによって、現在選択されている外部センサ（例えば、第１のセンサＳＥ１）に対応する基準電圧Ｖｒｅｆに切り替えるように基準電圧切替設定部２を制御する。
【００４３】
このときに、入力側制御チャネル切替部３は、シリアル通信部７から供給される入力側制御チャネル切替信号Ｓｃｈｉに基づいて，現在選択されている外部センサ（例えば、第１のセンサＳＥ１）に対応して入力側制御チャネル（例えば、第１の入力側制御チャネル）を切り替える。また一方で、出力側制御チャネル切替部５は、シリアル通信部７から供給される出力側制御チャネル切替信号Ｓｃｈｏに基づいて，現在選択されている外部センサ（例えば、第１のセンサＳＥ１）に対応して出力側制御チャネル（例えば、第１の出力側制御チャネル）を切り替える。このようにして、マイクロコンピュータ９の指示により選択される外部センサの種類に応じて入力側制御チャネルおよび基準電圧Ｖｒｅｆを切り替えることにより、現在選択されている外部センサに対応する駆動電圧が、出力側制御チャネル切替部５の対応する出力側制御チャネルから出力されるようになる。
【００４４】
さらに、図２の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路は、第１の出力側制御チャネル〜第３の出力側制御チャネルにそれぞれ接続されるゲートを有する第１の駆動電圧出力トランジスタ５０−１〜第３の駆動電圧出力トランジスタ５０−３と、これらの第１の駆動電圧出力トランジスタ５０−１〜第３の駆動電圧出力トランジスタ５０−３のソースとアースとの間にそれぞれ接続される第１の出力側抵抗５１−１〜第３の出力側抵抗５１−３および第１の駆動電圧設定トランジスタ５２−１〜第３の駆動電圧設定トランジスタ５２−３とを備えている。好ましくは、第１の駆動電圧出力トランジスタ５０−１〜第３の駆動電圧出力トランジスタ５０−３の各々は、ｎＭＯＳトランジスタにより構成されており、第１の駆動電圧設定トランジスタ５２−１〜第３の駆動電圧設定トランジスタ５２−３は、バイポーラ型のｎｐｎトランジスタにより構成される。
【００４５】
さらに、第１の駆動電圧出力トランジスタ５０−１〜第３の駆動電圧出力トランジスタ５０−３の各々のドレインは、逆電流防止用ダイオード５４および電源側抵抗５５を介して、動作電源部５３に接続される。この動作電源部５３は、ＥＣＵ内部電源ＶＢＡＣＫに接続される動作電源を含む。この動作電源によって、ＥＣＵ内部電源ＶＢＡＣＫに基づき、外部負荷インタフェース回路の各部を動作させるために必要な電圧が生成される。
【００４６】
例えば、第１のセンサＳＥ１が選択されている場合、出力側制御チャネル切替部５の第１の出力側制御チャネル（または、第１の入力側制御チャネル）から対応する駆動電圧が出力され、第１の駆動電圧出力トランジスタ５０−１と外付けの抵抗Ｒ１および外付けのコンデンサＣ１を経由して、第１のセンサＳＥ１に供給される。また一方で、第２のセンサＳＥ２が選択されている場合、第２の出力側制御チャネル（または、第２の入力側制御チャネル）から対応する駆動電圧が出力され、第２の駆動電圧出力トランジスタ５０−２と外付けの抵抗Ｒ２および外付けのコンデンサＣ２を経由して、第２のセンサＳＥ２に供給される。また一方で、第３のセンサＳＥ３が選択されている場合、第３の出力側制御チャネル（または、第３の入力側制御チャネル）から対応する駆動電圧が出力され、第３の駆動電圧出力トランジスタ５０−３と外付けの抵抗Ｒ３および外付けのコンデンサＣ３を経由して、第３のセンサＳＥ３に供給される。
【００４７】
ここで、上記の３種類の駆動電圧の電圧値は、動作電源部５３、電源側抵抗５５、第１の駆動電圧出力トランジスタ５０−１〜第３の駆動電圧出力トランジスタ５０−３、第１の出力側抵抗５１−１〜第３の出力側抵抗５１−３、および第１の駆動電圧設定トランジスタ５２−１〜第３の駆動電圧設定トランジスタ５２−３によって、第１のセンサＳＥ１〜第３のセンサＳＥ３をそれぞれ駆動するために適した電圧値になるように予め設定されている。
【００４８】
さらに、図２の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路は、第１のセンサＳＥ１〜第３のセンサＳＥ３を流れる負荷電流を検出するための負荷電流検出部７を具備している。この負荷電流検出部７は、電流ミラー増幅器７０、ミラー電流検出用トランジスタ７２、および抵抗７１、７３を有している。ここで、負荷電流検出部７は、第１のセンサＳＥ１〜第３のセンサＳＥ３にそれぞれ対応する第１の出力側制御チャネル〜第３の出力側制御チャネル（または、第１の入力側制御チャネル〜第３の入力側制御チャネル）に対して共用される点に注目すべきである。
【００４９】
このような共用の負荷電流検出部７において、第１のセンサＳＥ１、第２のセンサＳＥ２または第３のセンサＳＥ３等の外部負荷を流れる負荷電流に比例したミラー電圧Ｖｍｉｒが、電源側抵抗５５から電流ミラー増幅器７０の非反転入力端子（＋）に入力される。このミラー電圧Ｖｍｉｒを適切な電圧値に設定することによって、負荷電流を１／ｎ（ｎは任意の正の整数：例えば、ｎ＝５０）に小さくしたミラー電流が電流ミラー増幅器７０にて検出される。このような負荷電流の１／ｎに相当するミラー電流は、ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ（通常、ｐＭＯＳトランジスタと略記する）等のミラー電流検出用トランジスタ７２、抵抗７３および５Ｖクランプ部（５Ｖの基準電圧に設定する部分）７４を経由して、負荷電流検出端子（ＳＷＲＥＦ）から負荷電流検出用抵抗７５および負荷電流検出用コンデンサ７６に送出される。最終的に、負荷電流検出用抵抗７５の両端子間の電圧（すなわち、負荷電流検出電圧）をマイクロコンピュータ９のＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）ポートに入力することによって、第１のセンサＳＥ１、第２のセンサＳＥ２または第３のセンサＳＥ３等の外部負荷を流れる負荷電流の変化を確認することができる。
【００５０】
ここで、車両等の衝突が発生した場合、電磁石等の作用によりシートベルトが作動して当該シートベルトに比較的大きな張力が瞬間的に付与され、乗員をシートに固定するようになっている。例えば、第１のセンサＳＥ１としてホール効果素子センサが上記シートベルトの近傍に設けられている場合、電磁石等の作用によるシートベルトの近傍の磁界の変化によりホール効果素子センサを流れる電流が変化する。マイクロコンピュータ９は、このホール効果素子センサを流れる電流の変化によってシートベルトが正常に作動していることを検知し、この検知結果によって、車両等の衝突が発生していると判断する。さらに、他の外部センサ（例えば、抵抗負荷センサ）に対しても、マイクロコンピュータ９は、車両等の衝突の発生に関連した事象を容易に検知することができる。このようなマイクロコンピュータ９による複数の種類の外部センサに対する判断結果に基づき、エアバッグや電子制御式エンジン（いずれも図示していない）等の電子被制御機器をより正確に制御して（例えば、エアバッグの点火時期や、電子制御式エンジンの燃料噴射量等を適切に制御して）フェイルセーフ処理を迅速かつ的確に実行することができるようになる。
【００５１】
これまでは、駆動電圧切替制御部１により基準電圧切替設定部２の基準電圧Ｖｒｅｆを切り替えることによってそれぞれ対応する駆動電圧を出力するようにしているが、代替的に、予め定められた電圧範囲内の複数の駆動電圧を駆動電圧切替制御部１に格納しておき、これらの駆動電圧のいずれか一つの駆動電圧を切替可能に選択して出力することも可能である。
【００５２】
さらに、図２の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路は、第１のセンサＳＥ１〜第３のセンサＳＥ３の駆動電圧やその他の各種の出力電圧を切り替えて選択するマルチプレクサ（図２では、ＭＰＸと略記する）８と、マイクロコンピュータ９からのマルチプレクサ制御信号Ｓｍｐに従ってマルチプレクサ８の切替選択動作を制御するマルチプレクサ制御部（図２では、ＭＰＸ制御部と略記する）８４とを備えている。
【００５３】
より詳しく説明すると、マルチプレクサ８においては、第１の出力側制御チャネル〜第３の出力側制御チャネル（または、第１の入力側制御チャネル〜第３の入力側制御チャネル）から５Ｖクランプ部３０およびマルチプレクサチャネル切替部（（図２では、ＭＰＸチャネル切替部と略記する）を介して入力される第１のセンサＳＥ１〜第３のセンサＳＥ３の駆動電圧の他に、ＥＣＵ内部のいくつかの電圧８１の電圧値が切替可能に選択されるようになっている。上記のマルチプレクサ制御部８４に従ってマルチプレクサ８から切替可能に選択されるマルチプレクサ出力電圧（例えば、第１のセンサＳＥ１〜第３のセンサＳＥ３の駆動電圧、または他のＥＣＵ内部のいくつかの電圧８１の電圧値）は、バッファ８５およびマルチプレクサ出力端子（ＭＰＸＯＵＴ）を介してマイクロコンピュータ９のＡ／Ｄポートに入力される。このマイクロコンピュータ９において、上記のマルチプレクサ出力電圧に相当する任意の出力電圧が正常であるか否かを診断することができる。
【００５４】
なお、これまでは、第１のセンサＳＥ１〜第３のセンサＳＥ３の３種類の外部センサをそれぞれ駆動するための３種類の駆動電圧を切り替えて出力するような構成について説明しているが、当然のことながら、４種類以上の外部センサをそれぞれ駆動するための４種類以上の駆動電圧を切り替えて出力するような構成にすることも可能である。
【００５５】
図２の実施形態によれば、外部負荷インタフェース回路の内部で複数の駆動電圧を切り替えることによって、複数の種類の外部センサ等の外部負荷に対応するような一つの外部負荷インタフェース回路を実装してＡＳＩＣを形成することができるので、従来の外部負荷インタフェース回路よりもＡＳＩＣの占有面積および製造コストを節減することが可能になる。
【００５６】
好ましくは、図２の実施形態において、図２の動作電源部５３の動作電源が、バッテリ電源の電圧より昇圧されたＥＣＵ内部電源ＶＢＡＣＫに接続されるように構成することも可能である。一般に、外部センサの駆動電圧の電圧値は５Ｖ（ボルト）程度であり、上記の昇圧された電源の電圧値は、５Ｖよりもはるかに高い電圧値に設定されている。このような構成では、ある一つの外部センサが天絡した場合でも、上記の昇圧されたＥＣＵ内部電源に接続されていることで、電源電圧が低下することがなくなり、他の外部センサの検出性能に影響を及ぼさないようにすることができるようになる。
【００５７】
さらに、好ましくは、図２の実施形態において、上記の昇圧された電源の電圧を監視する機能を外部負荷インタフェース回路内の動作電源部５３に持たせることが可能である。ここで、ある一つの外部センサが天絡した場合に、他の外部センサの検出性能に異常を来たす電圧まで低下したことが動作電源部５３により検出されたときには、他の外部センサへの駆動電圧の供給を停止するように構成することも可能である。
【００５８】
あるいは、代替的な例として、上記の昇圧された電源の電圧の低下が検出されると共にある一つの外部負荷の天絡が検出された場合にのみ、他の外部センサへの駆動電圧の供給を停止するように構成することも可能である。
【００５９】
図３は、本発明の他の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路の構成を示すブロック図である。ただし、ここでも、車両等の移動体内のＡＳＩＣ１０として実装されるような上記実施形態に係る外部負荷インタフェース回路の構成を簡略化して示す。
【００６０】
図３の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路の構成は、前述の図２の外部負荷インタフェース回路の構成と概ね同じである。ただし、図３の外部負荷インタフェース回路では、外部負荷インタフェース回路の基準電圧切替設定部２ａで生成される基準電圧と、外部電圧生成部２０から外部端子に印加される任意の外部電圧との間で切り替えを行う機能を有している点、および、負荷側チャネル切替部５６および外部負荷異常検出部５７で第１のセンサＳＥ１〜第３のセンサＳＥ３の駆動電圧を分圧して得られる分圧値をマイクロコンピュータに送出する機能を有している点が、前述の図２の外部負荷インタフェース回路と異なっている。
【００６１】
したがって、図３の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路においては、前述の図２の外部負荷インタフェース回路と同様の構成に関する再度の説明を省略し、前述の図２の外部負荷インタフェース回路と異なる機能を有する部分のみを説明する。
【００６２】
既述したように、図３の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路は、外部負荷インタフェース回路の基準電圧切替設定部２ａで生成される基準電圧Ｖｒｅｆと、外部電圧生成部２０から外部端子に印加される任意の外部電圧との間で切り替えを行う機能を有している。
【００６３】
より詳しく説明すると、図３の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路は、基準電圧Ｖｒｅｆ以外の任意の外部電圧を生成する外部電圧生成部２０と、この外部電圧を増幅して基準電圧切替設定部２ａに送出する増幅部２１とを備えている。この外部電圧生成部２０にて生成された外部電圧は、外部端子を介して増幅部２１に入力される。この増幅部２１では、予め設定された利得（倍率）でもって外部電圧が増幅され、基準電圧切替設定部２ａに送出される。
【００６４】
図３の駆動電圧切替制御部１は、駆動電圧切替制御信号Ｓｄｓを基準電圧切替設定部２ａに送出することによって、３種類の外部センサ（例えば、第１のセンサＳＥ１〜第３のセンサＳＥ３）にそれぞれ対応する３種類の基準電圧Ｖｒｅｆのいずれか一つの基準電圧を選択する制御を行うと共に、外部電圧生成部２０から増幅部２１を介して基準電圧切替設定部２ａに供給される任意の外部電圧を選択する制御も行っている。上記の３種類の基準電圧Ｖｒｅｆは、第１の入力側制御チャネル〜第３の入力側制御チャネルにてそれぞれ選択され、上記の任意の外部電圧は、第４の入力側制御チャネルにて選択される。
【００６５】
ここで、外部電圧生成部２０から外部端子に印加される任意の外部電圧は、第１のセンサＳＥ１〜第３のセンサＳＥ３の駆動電圧と同様に、５Ｖクランプ部３０およびマルチプレクサチャネル切替部８０を介してマルチプレクサ８に入力される。さらに、上記の任意の外部電圧は、マルチプレクサ制御部８４に従ってマルチプレクサ８から選択的に出力され、バッファ８５およびマルチプレクサ出力端子（ＭＰＸＯＵＴ）を介してマイクロコンピュータ９のＡ／Ｄポートに入力される。最終的に、マイクロコンピュータ９において、上記の任意の外部電圧が正常であるか否かを診断することが可能である。
【００６６】
また一方で、既述したように、図３の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路は、負荷側チャネル切替部５６および外部負荷異常検出部５７で第１のセンサＳＥ１〜第３のセンサＳＥ３の駆動電圧を分圧して得られる分圧値をマイクロコンピュータに送出する機能を有している。
【００６７】
より詳しく説明すると、図３の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路は、３種類の外部センサ（例えば、第１のセンサＳＥ１〜第３のセンサＳＥ３）にそれぞれ対応する３種類の駆動電圧を切り替えて選択する負荷側チャネル切替部５６と、この負荷側チャネル切替部５６にて選択された駆動電圧を分圧することにより外部センサの異常を検出する外部負荷異常検出部５７とを備えている。
【００６８】
ここで、出力側制御チャネル切替信号Ｓｃｈｏに基づいて負荷側チャネル切替部５６にて選択された駆動電圧を、外部負荷異常検出部５７内の一対の分圧抵抗５８、５９により分圧することによって、所定の分圧値が得られる。このようにして得られた分圧値は、マイクロコンピュータ９に入力される。最終的に、マイクロコンピュータ９において、上記の分圧値に基づいて、駆動電圧の切り替えが正常に行われているか否かを診断することが可能である。
【００６９】
なお、図３の実施形態においても、３種類の外部センサをそれぞれ駆動するための３種類の駆動電圧を切り替えて出力するような構成について説明しているが、当然のことながら、４種類以上の外部センサをそれぞれ駆動するための４種類以上の駆動電圧を切り替えて出力するような構成にすることも可能である。
【００７０】
図３の実施形態によれば、外部負荷インタフェース回路の内部で生成される複数の基準電圧の切り替えを行うと共に、任意の外部電圧との間で切り替えを行うことによって、複数の種類の外部センサ等の外部負荷に対応するような一つの外部負荷インタフェース回路を実装してＡＳＩＣを形成することができるので、従来の外部負荷インタフェース回路よりもＡＳＩＣの占有面積および製造コストを節減することが可能になる。
【００７１】
図４は、本発明に使用される外部負荷インタフェース回路用制御コマンドに切替情報を割り付けた状態を示すデータフォーマット図である。
【００７２】
ここでは、前述の図２および図３の実施形態でシリアル通信形式の通信信号に含まれる外部負荷インタフェース回路用の制御コマンドに、外部センサの種類に応じて複数の駆動電圧を切り替える際の各種の切替情報が割り付けられている。
【００７３】
より具体的には、外部負荷インタフェース回路用の制御コマンドは、外部負荷インタフェース回路用制御コマンドビット以外に、オン・オフ制御情報、制御チャネル切替情報および駆動電圧切替情報等の各種の切替情報を含む。ここで、オン・オフ制御情報は、複数の入力側制御チャネル（または出力側制御チャネル）をオン状態またはオフ状態（すなわち、各々の入力側制御チャネルが選択されているか否か）にする制御を行うためのビット形式の情報であり、制御チャネル切替情報は、複数の入力側制御チャネル（または出力側制御チャネル）を切り替えて選択するためのビット形式の情報であり、駆動電圧切替情報は、複数の種類の外部センサにそれぞれ対応する複数の駆動電圧を切り替えて選択するためのビット形式の情報である。
【００７４】
本発明の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路においては、上記のようなビット形式の切替情報をシリアル通信部（例えば、図２参照）で読み取ることにより、外部センサの種類に応じて複数の駆動電圧を切り替えて当該駆動電圧に対応する外部センサに供給することが容易に可能になる。
【００７５】
図５は、本発明の各制御チャネルのオン・オフ制御および駆動電圧切替の様子を説明するためのタイミングチャートである。ここでは、前述の図４の外部負荷インタフェース回路用の制御コマンドに従って、複数の入力側制御チャネル（または出力側制御チャネル）をオン状態またはオフ状態にする制御を行ったり複数の駆動電圧を切り替えたりする様子をタイミングチャートにより説明する。
【００７６】
図５の（ａ）においては、外部負荷インタフェース回路のシリアル通信部（例えば、図２参照）に入力される制御コマンドの入力情報が例示されている。図５の（ｂ）においては、外部負荷インタフェース回路のシリアル通信部（例えば、図２参照）から出力される制御コマンドの出力情報が図示されている。
【００７７】
さらに、図５の（ｃ）〜（ｅ）においては、ＡＳＩＣの切替外部端子（ＳＷＯＵＴ１、ＳＷＯＵＴ２およびＳＷＯＵＴ３）からそれぞれ出力される３種類の駆動電圧の電圧値の変化の様子が図示されている。
【００７８】
図５の（ｆ）においては、ＡＳＩＣの負荷電流検出端子（ＳＷＲＥＦ）からマイクロコンピュータのＡ／Ｄポートに入力される負荷電流検出電圧の電圧値の変化の様子が図示されている。
【００７９】
図５の（ｇ）においては、ＡＳＩＣのマルチプレクサ出力端子（ＭＰＸＯＵＴ）からマイクロコンピュータのＡ／Ｄポートに入力されるマルチプレクサ出力電圧の電圧値の変化の様子が図示されている。
【００８０】
ここでは、図５の（ａ）の制御コマンドの入力情報および出力情報に基づいて、各々の入力側制御チャネルをオン状態（すなわち、選択されている状態）またはオフ状態（すなわち、選択されていない状態）にする制御が実行されると共に、各々の入力側制御チャネルに対応する駆動電圧を切り替える制御が実行される（図５の（ｃ）〜（ｅ）参照）。このような入力側制御チャネルとして、図３の実施形態で説明したように、第１の入力側制御チャネル（ＣＨ＃１）〜第３の入力側制御チャネル（ＣＨ＃３）以外に、第４の入力側制御チャネル（ＣＨ＃４）も含まれるが、図５の（ｃ）〜（ｅ）では、説明を簡単にするために、第１の入力側制御チャネル〜第３の入力側制御チャネルに対応して切替外部端子（ＳＷＯＵＴ１、ＳＷＯＵＴ２およびＳＷＯＵＴ３）からそれぞれ出力される３種類の駆動電圧の電圧値の変化の様子のみを示すこととする。
【００８１】
図５の（ｃ）〜（ｅ）から明らかなように、各々の入力側制御チャネルがオン状態になっている期間（すなわち、選択されている期間）では、高電圧値の電圧が出力され、各々の入力側制御チャネルがオフ状態になっている期間（すなわち、選択されていない期間）では、低電圧値の電圧が出力される。
【００８２】
さらに、図５の（ｆ）に示すように、各々の入力側制御チャネルがオン状態になっている期間では、各々の入力側制御チャネルのオン時の負荷電流検出電圧が、負荷電流検出端子（ＳＷＲＥＦ）からマイクロコンピュータのＡ／Ｄポートに入力される。このマイクロコンピュータにおいて、負荷電流検出電圧が正常であるか否かを検知することによって、各々の入力側制御チャネルに対応する駆動電圧が正常に出力されているか否かを判定することが可能である。
【００８３】
さらに、図５の（ｇ）に示すように、各々の入力側制御チャネルがオフ状態になっている期間では、各々の入力側制御チャネルのオフ時のマルチプレクサ出力電圧が、マルチプレクサ出力端子（ＭＰＸＯＵＴ）からマイクロコンピュータのＡ／Ｄポートに入力される。このマイクロコンピュータにおいて、マルチプレクサ出力電圧の電圧値が正常に変化しているか否かを検知することによって、各々の入力側制御チャネルに対応する外部センサの天絡の検出を行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の外部負荷インタフェース回路、電子制御装置、および外部負荷インタフェース回路における駆動電圧切替方法は、エアバッグや電子制御式エンジン等の電子被制御機器を制御するために車両等の移動体内に設けられたＥＣＵに適用することが可能である。特に、本発明の外部負荷インタフェース回路、電子制御装置、および外部負荷インタフェース回路における駆動電圧切替方法は、車両等の衝突やＥＣＵの一部に何らかの故障が発生した場合に、衝突や故障等による被害を最小限に抑えるために移動体内の電子被制御機器を迅速かつ的確に制御してフェイルセーフ処理を実行するためのコンピュータシステムに使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】従来の外部負荷インタフェース回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る外部負荷インタフェース回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る外部負荷インタフェース回路の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に使用される外部負荷インタフェース回路用制御コマンドに切替情報を割り付けた状態を示すデータフォーマット図である。
【図５】本発明の各制御チャネルのオン・オフ制御および駆動電圧切替の様子を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１    駆動電圧切替制御部
２    駆動電圧切替設定部
２ａ    駆動電圧切替設定部
３    入力側制御チャネル切替部
４    定電圧制御部
５    出力側制御チャネル切替部
７    シリアル通信部
８    マルチプレクサ
９    マイクロコンピュータ
１０    ＡＳＩＣ
２０    外部電圧生成部
２１    増幅部
４０    演算増幅器
５０−１    第１の駆動電圧出力トランジスタ
５０−２    第２の駆動電圧出力トランジスタ
５０−３    第３の駆動電圧出力トランジスタ
５３    動作電源部
５６    負荷側チャネル切替部
５７    外部負荷異常検出部
７０    電流ミラー増幅器
７２    ミラー電流検出用トランジスタ
８０    マルチプレクサチャネル切替部
８４    マルチプレクサ制御部
８５    バッファ
９０    ＥＣＵ（電子制御装置）
【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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