(57)【要約】【課題】並列に接続された半導体スイッチのそれぞれについての動作不良を低コストにて診断できるようにすること。【解決手段】半導体スイッチ７、８を並列接続してなる出力ドライバ５によって電磁弁２に供給する電流を制御するようにした車両用制御装置１において、半導体スイッチ７、８のそれぞれに診断ユニット２１、２２を設けておき、オア回路１１、１２を介してオン・オフ制御信号ＳＡを半導体スイッチ７、８に同時に印加し、このときの半導体スイッチ７、８の入出力レベルの整合性を診断ユニット２１、２２によって診断し、その診断結果に基づいてマイクロコンピュータ４によって半導体スイッチ７、８の各動作が正常に行われているか否かを診断するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体スイッチを並列接続して成るスイッチング回路によって負荷に供給する電流をオン、オフ制御するように構成された車両用制御装置において、
前記複数の半導体スイッチの各入力に同時にオン、オフ制御信号を与えるための入力手段と、
該オン、オフ制御信号のレベル状態と前記複数の半導体スイッチの各出力レベル状態との各整合性を診断するための診断手段とを備えたことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記入力手段が、前記複数の半導体スイッチの各入力に設けられた複数のオア回路手段を備え、該複数のオア回路手段を介して前記オン・オフ制御信号を前記複数の半導体スイッチの各入力に個別的に独立して与えることができるようにした請求項１記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記診断手段が、前記複数の半導体スイッチにそれぞれ対応して設けられた複数の診断ユニットを備えて成り、各診断ユニットにおいて対応する半導体スイッチの入力レベル状態と出力レベル状態との整合性が診断されるようになっている請求項１又は２記載の車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【特許文献１】
特開平７−２８１７０４号公報
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の半導体スイッチを並列接続して負荷に供給する電流をオン、オフ制御する回路を備えた車両用制御装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
例えば、車両用制御装置において、モータ等の電気アクチュエータの如く外部負荷の駆動電流が特に大きい場合、大容量の半導体スイッチを１つ使うよりも容量の小さい半導体スイッチを複数個使用するほうがコスト面で優位であるため、容量の小さい半導体スイッチが複数個パッケージされているＩＣを用い、これら複数の半導体スイッチを並列接続で使用するようにした回路構成が採用されている。このような回路構成を採用する場合、半田付け不良等の接続不良、またはいずれかの半導体スイッチの不良等が生じても、並列接続されたいずれか１つの半導体スイッチ回路が正常に作動すれば、出荷検査時等において良品と判定されてしまう虞れがある。
【０００４】
このような不具合を解決するため、特許文献１に開示されているように、おのおのの半導体スイッチに流れる電流を検出して閉故障、開故障を診断すると共に、閉故障した場合でも各半導体スイッチに流れる電流を均等にするためにスイッチと直列にインダクタンスを設けた構成が公知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術によると、コイルを必要とするためコストが高くなる上に、コイルを基板上に実装することにより基板寸法が大きくなり制御ユニットの小型化を阻害する要因となるという問題点を有している。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる車両用制御装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の目的は、また、負荷に供給する電流をオン、オフ制御する半導体スイッチを並列接続して使用している車両用制御装置において、半導体スイッチの故障診断を低コストにて行うことができるようにした車両用制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、負荷に供給する電流をオン、オフ制御する半導体スイッチを並列接続して使用している車両用制御装置において、半導体スイッチの故障診断を半導体スイッチの入出力の信号を検知する装置を用いて行うようにしたものである。
【０００９】
請求項１の発明によれば、複数の半導体スイッチを並列接続して成るスイッチング回路によって負荷に供給する電流をオン、オフ制御するように構成された車両用制御装置において、前記複数の半導体スイッチの各入力に同時にオン、オフ制御信号を与えるための入力手段と、該オン、オフ制御信号のレベル状態と前記複数の半導体スイッチの各出力レベル状態との各整合性を診断するための診断手段とを備えたことを特徴とする車両用制御装置が提案される。
【００１０】
該診断手段からの診断出力に応答し、不具合が生じている場合にその内容を表示するための手段をさらに設けてもよい。
【００１１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記入力手段が、前記複数の半導体スイッチの各入力に設けられた複数のオア回路手段を備え、該複数のオア回路手段を介して前記オン・オフ制御信号を前記複数の半導体スイッチの各入力に個別的に独立して与えることができるようにした車両用制御装置が提案される。オン、オフ制御が与えられていない場合には、各オア回路手段を介して対応する半導体スイッチを駆動するための入力信号を個別的に独立して与えることができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、請求項１又は２の発明において、前記診断手段が、前記複数の半導体スイッチにそれぞれ対応して設けられた複数の診断ユニットを備えて成り、各診断ユニットにおいて対応する半導体スイッチの入力レベル状態と出力レベル状態との整合性が診断されるようになっている車両用制御装置が提案される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態の一例を示す車両用制御装置の回路図である。図１に示した車両用制御装置１において、２は外部負荷である電磁弁で、一端が直流電源＋ＶＢに接続され他端が電子制御ユニット３に接続されている。電子制御ユニット３は電磁弁２を電子的に駆動してその開弁状態を制御するためのもので、マイクロコンピュータ４と出力ドライバ５とを具えている。マイクロコンピュータ４は予めストアされている制御プログラムに従って制御演算を実行し、電磁弁２の駆動制御のためのオン、オフ命令を出力線４Ａから出力する第１機能と、出力ドライバ５を構成する半導体スイッチ７、８の動作をチェックするためのオン・オフ制御信号をバス６に出力する第２機能とを有している。第２機能もまた、マイクロコンピュータ４内にセットされているプログラムの実行によって果たされる構成となっている。
【００１５】
次に、出力ドライバ５について説明する。出力ドライバ５はマイクロコンピュータ４からのオン、オフ命令に従って電磁弁２に対する駆動電流の通電、遮断を行うための回路であり、半導体スイッチ７、８を並列接続したものが電磁弁２の他端とアースとの間に設けられている。半導体スイッチ７、８を並列接続した回路が１つのスイッチとして働き、電磁弁２に対する駆動電流をオン、オフすることができる。このように、複数の半導体スイッチ７、８を並列接続して用いることにより、電磁弁２の駆動に必要な大電流のスイッチングを比較的容量の小さい半導体スイッチ７、８を用いて行うことができるので経済的であり、コストの低減を図ることができる。
【００１６】
半導体スイッチ７のゲート回路にはオア回路１１が、半導体スイッチ８のゲート回路には別のオア回路１２が図示の如く設けられており、オア回路１１、１２の各一方の入力１１Ａ、１２Ａは共通に接続されて、マイクロコンピュータ４の出力線４Ａに接続されている。したがって、出力線４Ａからのオン・オフ制御信号ＳＡを、オア回路１１、１２を含んで上述の如く接続されて構成されたオン・オフ制御信号ＳＡの入力のための回路手段によって、半導体スイッチ７、８に同時に入力させることができる。
【００１７】
符号９で示されるのは、バス６を介してマイクロコンピュータ４から受け取ったオン、オフ命令を書き込んで記憶しておくことができるレジスタであり、レジスタ９の第１出力９Ａはオア回路１１の他方の入力１１Ｂに接続され、レジスタ９の第２出力９Ｂはオア回路１２の他方の入力１２Ｂに接続されている。第１出力９Ａ及び第２出力９Ｂのレベルはレジスタ９に記憶されたオン、オフ命令の内容に応じたレベルとされるので、半導体スイッチ７、８はマイクロコンピュータ４からのオン、オフ命令に従ってオン、オフされる。
【００１８】
半導体スイッチ７がオン・オフ制御信号ＳＡに応答して正しく動作しているか否かを診断するため、半導体スイッチ７には診断ユニット２１が接続されている。診断ユニット２１は、半導体スイッチ７がマイクロコンピュータ４の出力線４Ａからの入力信号に応答して予定通り動作するか否かをチェックするためのものである。すなわち、診断ユニット２１は、その入力２１Ａに与えられるオア回路１１の入力１１Ａに与えられる入力信号（すなわち、オン・オフ制御信号ＳＡ）のレベルと、その入力２１Ｂに与えられる半導体スイッチ７の出力レベル（すなわち、Ｅ点のレベル）とを比べ、その整合性の有無から半導体スイッチ７がオン・オフ制御信号ＳＡに応答して正しく動作しているか否かを診断し、その診断結果を出力２１Ｃを介してレジスタ９に送り、レジスタ９に診断結果が書き込まれる構成となっている。マイクロコンピュータ４はレジスタ９に書き込まれた診断結果をバス６を介して読み取ることができる構成となっている。
【００１９】
同様に、半導体スイッチ８がオン・オフ制御信号ＳＡに応答して正しく動作しているか否かを診断するため、半導体スイッチ８には診断ユニット２２が接続されている。診断ユニット２２もまた、その入力２２Ａに与えられるオア回路１２の入力１２Ａに与えられる入力信号（すなわち、オン・オフ制御信号ＳＡ）のレベルと、その入力２２Ｂに与えられる半導体スイッチ８の出力レベル（すなわち、Ｅ点のレベル）とを比べ、その整合性の有無から半導体スイッチ８がオン・オフ制御信号ＳＡに応答して正しく動作しているか否かを診断し、その診断結果を出力２２Ｃを介してレジスタ９に送り、レジスタ９に診断結果が書き込まれる構成となっている。マイクロコンピュータ４はレジスタ９に書き込まれた診断結果をバス６を介して読み取ることができる構成となっている。
【００２０】
なお、本実施の形態では、診断ユニット２１、２２のいずれにおいても、入力信号が低レベル状態の場合に出力レベルが低レベル状態となることが確認された場合に整合性がある、すなわち、対応する半導体スイッチが入力信号に応答して正常に動作していると判別される構成となっている。
【００２１】
このように、複数の半導体スイッチ７、８の動作が正常に行われているか否かを診断するために２つの診断ユニット２１、２２が設けられている。これら２つの診断ユニット２１、２２における診断結果は、前述のようにレジスタ９を経由してマイクロコンピュータ４に送られる。マイクロコンピュータ４においては、図２を参照して説明するようにして、出力ドライバ５の半導体スイッチ７、８の動作が診断ユニット２１、２２における診断結果を考慮して診断するように構成されている。
【００２２】
次に、図２〜図７を参照して車両用制御装置１における半導体スイッチ７、８の診断動作について説明する。図２はマイクロコンピュータ４における診断機能を説明するためのフローチャート、図３〜図７は診断動作の説明のための信号波形図である。ここで、信号波形について、１：ＯＦＦは信号の高レベル状態を、０：ＯＮは信号の低レベル状態を示している。ＶＢ（Ｖ）は電源電圧レベル、０（Ｖ）はアースレベルである。１：ｅｒｒｏｒはエラー信号が高レベル状態で半導体スイッチの動作がエラー（不整合状態）を示し、０：ＯＫはエラー信号が低レベル状態で半導体スイッチの動作が正常（整合状態）を示す。
【００２３】
図２を参照すると、ステップＳ１〜Ｓ８は検査時のもので、ステップＳ１で電磁弁２を接続して電源を投入する。ステップＳ２では、マイクロコンピュータ４からオン・オフ制御信号ＳＡ又はオン・オフ命令を出力する。オン・オフ制御信号ＳＡの波形は図４〜図７にＣ点の入力信号として示されている。
【００２４】
図３は半導体スイッチ７、８が正常動作しているか否かＣＰＵ４からのオン・オフ命令に従ってＡ点及びＡ’点の入力信号が変化したときの出力レベル（Ｂ点）の変化の状態に基づいてチェックする場合の診断動作を説明するための図である。ステップＳ３では出力レベル（Ｂ点のレベル）が変化するか否かを判別する。入力信号のレベル変化に拘らず出力レベルが変化しない場合はステップＳ３の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ７で半導体スイッチ７、８の異常と判定される。ここで、出力レベルがＶＢ（Ｖ）のままであるとスイッチ開故障と判別される。一方、出力レベルが０（Ｖ）のままであるとスイッチ閉故障と判別される。
【００２５】
ステップＳ３の判別結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ４に入り、半導体スイッチ７、８を並列接続しているポートによりオン・オフ状態にし、ステップＳ５で入出力レベルが一致しているか否かが判別される。図４は半導体スイッチ７、８が正常動作の場合を示し、半導体スイッチ７、８の入力であるスイッチ入力（Ｄ又はＤ’点）の波形及びその出力である出力レベル（Ｅ及びＥ’点）の波形が整合性を有している。すなわち、スイッチ入力（Ｄ又はＤ’点）の波形のオン、オフに応じて出力レベル（Ｅ及びＥ’点）の波形がオン、オフしており両者間に整合性が認められる。これは、半導体スイッチ７、８が共に入力信号に応答して正常に動作しているからであり、この場合にはステップＳ５で入出力レベルが一致していると判断される。この結果、ステップＳ５の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ６で検査異常なしの判定が下される。
【００２６】
図５は、半導体スイッチ７、８のいずれか一方がスイッチ出力故障を生じている場合の波形例である。入力１１Ｂ及び１２Ｂより半導体スイッチを個別に動かし、入力信号（Ａ点又はＡ’点）のレベルが図示の如く変化しても、出力Ｂのレベルは変化しなくなり、スイッチの異常を確認できる。
【００２７】
図５について説明すると、入力信号（Ｃ点）のレベルが図示の如く変化しても、スイッチ入力（Ｄ又はＤ’点）のレベルは１：ＯＦＦとなったままであるが、出力レベル（Ｅ又はＥ’点）は入力信号（Ｃ点）のレベル変化に従って変化している。この場合には、入出力間のレベルの不整合が、スイッチ入力開故障を生じた半導体スイッチに対応する診断ユニットにより検出され、その診断ユニットからエラー信号（Ｆ又はＦ’点）が出力される。この場合はステップＳ５の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ６でそのとき動作不良の半導体スイッチの表示が実行される。
【００２８】
図６は、半導体スイッチ７、８のうちのいずれか一方がスイッチ入力ショート故障を生じている場合の波形例である。入力信号（Ｃ点）のレベルが図示の如く変化してもスイッチ入力（Ｄ又はＤ’点）及び出力レベル（Ｅ又はＥ’点）の各レベルは０：ＯＮとなったままである。この場合には、入出力間のレベルの不整合が、両方の診断ユニット２１、２２により検出され、診断ユニット２１、２２からエラー信号（Ｆ又はＦ’点）が出力される。この場合はステップＳ３の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ５で半導体スイッチ７、８の動作不良が表示される。
【００２９】
ステップＳ６で検査異常なしとされた場合には、通常動作モードに入る。ここでは、ステップＳ１１で入出力レベルの監視が診断ユニット２１、２２によって行われる。ステップＳ１２では入出力レベルが一致しているか否かのチェックをステップＳ５の場合と同様にして実行する。入出力レベルが一致している場合（図４の状態の場合）にはステップＳ７の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ６に戻る。一方、入出力レベルが一致していない場合（図５、又は図６の状態の場合）にはステップＳ１２の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ１３に入って不良動作の表示をステップＳ８の場合と同様にして行う。
【００３０】
図７には、ステップＳ１１の監視による動作例が示されている。ここでは、タイミングＴ１までは半導体スイッチ７、８が正常に動作しており、タイミングＴ１〜Ｔ２までは出力故障状態となり、タイミングＴ２移行は入力も故障状態に陥った場合の例が示されている。診断ユニット２１、２２の出力２１Ｃ、２２Ｃによってレジスタ９にエラービットが一旦立つと、これはリセットを掛けない限りクリアされない。マイクロコンピュータ４からの指令でレジスタ９のエラービットがクリアされると、再びステップＳ１１からの実行が開始される。
【００３１】
本実施の形態では、この半導体スイッチ７、８を並列に接続した場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体スイッチを任意の数だけ並列に接続した場合においても同様にして本発明を適用できることは上記説明から明かである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、並列に接続された複数の半導体スイッチの１つに動作不良が発生しても、その内容を確実に把握することができる上に、回路構成は極めて簡単で済むので低コスト化及び小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す回路図。
【図２】図１のマイクロコンピュータにおける診断機能を説明するためのフローチャート。
【図３】半導体スイッチの動作の良否の判別を証明するための各部の信号の波形を示す図。
【図４】半導体スイッチが正常に動作している場合の各部の信号の波形を示す図。
【図５】半導体スイッチの入力開故障の場合の各部の信号の波形を示す図。
【図６】半導体スイッチの入力ショート故障の場合の各部の信号の波形を示す図。
【図７】通常動作時に故障が生じた場合の一例を説明するための各部の信号の波形を示す図。
【符号の説明】
１  車両用制御装置
２  電磁弁
３  電子制御ユニット
４  マイクロコンピュータ
５  出力ドライバ
７、８  半導体スイッチ
９  レジスタ
１１、１２  オア回路
２１、２２  診断ユニット
ＳＡ  オン・オフ制御信号
【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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