(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メイン回路およびバックアップ回路から構成される自動車用電子制御システムの冗長構成電源回路において、
前記メイン回路は、バッテリー電源を一次電源とし、前記バックアップ回路へ制御信号を出力する制御信号出力手段を備え、
前記バックアップ回路は、バッテリー電源を一次電源とし、前記制御信号の入力により起動する起動手段を備えており、
前記メイン回路は、さらに回路の起動状態を保持させる自己保持手段を備えていることを特徴とする冗長構成電源回路。
【請求項２】
メイン回路およびバックアップ回路から構成される自動車用電子制御システムの冗長構成電源回路であって、車両に搭載される冗長構成電源回路において、
前記メイン回路は、バッテリー電源を一次電源とし、前記バックアップ回路へ制御信号を出力する制御信号出力手段を備え、
前記バックアップ回路は、バッテリー電源を一次電源とし、前記制御信号の入力により起動する起動手段を備えており、
前記メイン回路は、車両の内燃機関のイグニッションスイッチの切り替えにより発生し、互いに前記イグニッションスイッチの異なる切り替え位置で発生する第１のオン信号と第２のオン信号の２つの信号の論理値と前記自己保持手段で起動状態を保持させていることを示す論理値との３つの論理和に基づいて起動し、
前記バックアップ回路の起動手段は、前記第１のオン信号と前記第２のオン信号と前記制御信号の３つの信号の論理値の論理和に基づいて起動することを特徴とする冗長構成電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冗長構成を必要とする自動車用電子制御システムの冗長構成電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、自動車用電子制御システムにおいては、コンピュータユニットの電源回路を冗長構成とすることにより、片方の電源回路が故障しても、もう片方の電源回路でシステムを正常に動作させる方法が知られている。（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図２は、冗長構成としてバックアップ構成を採用した、従来の自動車用電子制御システムにおけるコンピュータユニットの冗長構成電源回路を示した図である。図２において、冗長構成電源回路は、ＩＧ１信号を一次電源とするメイン回路１０とＩＧ２信号を一次電源とするバックアップ回路２０とで構成される。なお、ＩＧ１信号とは、運転者がＩＧ（Ignition）スイッチを操作して「ＯＮ」の位置にあるときにＨｉｇｈとなる信号であり、ＩＧ２信号とは、エンジンが起動（運転）状態のときにＨｉｇｈとなる信号である。
【０００４】
メイン回路１０は、ＩＧ１を一次電源とするメイン電源１０１と、メイン回路内の主制御を司るメインＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２と、モータドライバの前段で増幅を行うメインプリドライバ１０３とで構成される。バックアップ回路２０も同様の構成であり、メイン回路１０およびバックアップ回路２０の双方からモータドライバを介してモータへと電源が供給される。
【０００５】
メイン回路１０とバックアップ回路２０は互いに干渉することなく、それぞれ独立に動作を行い、片方の回路が故障した場合にはもう片方の回路によりモータへと電源が供給される。例えば、ＩＧ１信号のハーネス断線故障が原因でメイン回路１０が動作しない場合は、バックアップ回路２０と接続されたモータドライバからモータへと電源が供給される。
【非特許文献１】塩見  弘著、「改訂三版  信頼性工学入門」、丸善株式会社、１９８２年１１月２０日、ｐ．１０６−１２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＩＧ２信号はクランキング中に切断される信号であり、また、運転者がＩＧスイッチを「ＳＴＡＲＴ」位置まで動作させることにより切断される信号であり、このＩＧ２信号の切断時においては、バックアップ回路は動作しない状態となる。
【０００７】
従って、上記従来の冗長構成電源回路においては、運転者のＩＧスイッチ操作によりバックアップ回路の起動状態が変化するため、メイン回路でバックアップ回路の故障を診断する場合には、メイン回路はバックアップ回路が動作中であることを確認した後に、バックアップ回路の診断を行う必要がある。
【０００８】
しかし、メイン回路とバックアップ回路は独立に動作しているため、メイン回路がバックアップ回路の起動状態を把握することができず、バックアップ回路の診断を行うタイミングの設定が困難である。
【０００９】
また、メイン回路はＩＧスイッチが「ＯＦＦ」位置になった時点で動作しなくなるため、ＩＧスイッチが「ＯＦＦ」になった後においてもバックアップ回路が動作し続けるような故障（この場合にはバッテリー電源を消費し続けることになる）を診断して警報することができない。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、バックアップ回路の状態を常時的確に診断することが可能な冗長構成電源回路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】
【００１１】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の冗長構成電源回路は、メイン回路およびバックアップ回路から構成される自動車用電子制御システムの冗長構成電源回路において、前記メイン回路は、バッテリー電源を一次電源とし、前記バックアップ回路へ制御信号（例えば、実施の形態における強制起動信号）を出力する制御信号出力手段（例えば、実施の形態におけるＣＰＵであるＩＣ１）を備え、前記バックアップ回路は、バッテリー電源を一次電源とし、前記制御信号の入力により起動する起動手段（例えば、実施の形態における電源ＩＣであるＩＣ４）を備えており、前記メイン回路は、さらに回路の起動状態を保持させる自己保持手段（例えば、実施の形態におけるＩＣ１およびＩＣ３の自己保持信号に関する機能）を備えていることを特徴とする。
【００１２】
上記構成の冗長構成電源回路によれば、バッテリー電源を一次電源とし、メイン回路がバックアップ回路を起動する手段を備えているため、メイン回路はＩＧ１信号やＩＧ２信号の状態に関わらず、確実にバックアップ回路を起動させた後にバックアップ回路の診断を開始することが可能である。
また、上記構成の冗長構成電源回路によれば、ＩＧスイッチがＯＦＦとなり、ＩＧ１信号及びＩＧ２信号がＬｏｗになった後でもメイン回路の起動状態を維持し、ＩＧスイッチＯＦＦ後においてもバックアップ回路の診断を行うことが可能となる。
【００１５】
請求項２に記載の本発明の冗長構成電源回路は、メイン回路およびバックアップ回路から構成される自動車用電子制御システムの冗長構成電源回路であって、車両に搭載される冗長構成電源回路において、前記メイン回路は、バッテリー電源を一次電源とし、前記バックアップ回路へ制御信号（例えば、実施の形態における強制起動信号）を出力する制御信号出力手段（例えば、実施の形態におけるＣＰＵであるＩＣ１）を備え、前記バックアップ回路は、バッテリー電源を一次電源とし、前記制御信号の入力により起動する起動手段（例えば、実施の形態における電源ＩＣであるＩＣ４）を備えており、前記メイン回路は、車両の内燃機関のイグニッションスイッチの切り替えにより発生し、互いに前記イグニッションスイッチの異なる切り替え位置で発生する第１のオン信号と第２のオン信号の２つの信号の論理値と前記自己保持手段で起動状態を保持させていることを示す論理値（例えば、実施の形態における自己保持信号の論理値）との３つの論理和に基づいて起動し、前記バックアップ回路の起動手段は、前記第１のオン信号と前記第２のオン信号と前記制御信号の３つの信号の論理値の論理和に基づいて起動することを特徴としている。
【００１６】
上記構成の冗長構成電源回路によれば、バッテリー電源を一次電源とし、メイン回路がバックアップ回路を起動する手段を備えているため、メイン回路はＩＧ１信号やＩＧ２信号の状態に関わらず、確実にバックアップ回路を起動させた後にバックアップ回路の診断を開始することが可能である。
また、上記構成の冗長構成電源回路によれば、メイン回路およびバックアップ回路を３つの信号の論理和に基づいて起動することで、その３つの信号のうち２つ以下の信号の経路で故障が起きたとしても、正常にメイン回路およびバックアップ回路を起動することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の本発明の冗長構成電源回路によれば、バッテリー電源を一次電源とし、メイン回路がバックアップ回路を起動する手段を備えているため、メイン回路はＩＧ１信号やＩＧ２信号の状態に関わらず、確実にバックアップ回路を起動させた後にバックアップ回路の診断を開始することが可能であるため、メイン回路はバックアップ回路の起動確認を行うことなく、常時的確にバックアップ回路を診断できる。
さらに、請求項１に記載の本発明の冗長構成電源回路によれば、ＩＧスイッチがＯＦＦとなり、ＩＧ１信号及びＩＧ２信号がＬｏｗになった後でもメイン回路の起動状態を維持し、ＩＧスイッチＯＦＦ後においてもバックアップ回路の診断を行うことが可能となるため、メイン回路はＩＧスイッチＯＦＦ後に起きるバックアップ回路の故障に関しても的確に診断できる。
【００１９】
請求項２に記載の本発明の冗長構成電源回路によれば、バッテリー電源を一次電源とし、メイン回路がバックアップ回路を起動する手段を備えているため、メイン回路はＩＧ１信号やＩＧ２信号の状態に関わらず、確実にバックアップ回路を起動させた後にバックアップ回路の診断を開始することが可能であるため、メイン回路はバックアップ回路の起動確認を行うことなく、常時的確にバックアップ回路を診断できる。
さらに、請求項２に記載の本発明の冗長構成電源回路によれば、メイン回路およびバックアップ回路を３つの信号の論理和に基づいて起動することで、その３つの信号のうち２つ以下の信号の経路で故障が起きたとしても、正常にメイン回路およびバックアップ回路を起動することが可能であるため、ＩＧ１信号のみあるいはＩＧ２信号のみに基づいて起動する従来の冗長構成電源回路と比較して、故障に対する耐性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態に係る冗長構成電源回路について図１を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る冗長構成電源回路の構成を示したブロック図である。図１において、ＩＣ１はメイン回路の動作を司るＣＰＵであり、バッテリー電源ＭＳ＋Ｂを一次電源とする。ＩＣ２はバックアップ回路の動作を司るＣＰＵであり、バッテリー電源ＢＳ＋Ｂを一次電源とする。
【００２１】
ＩＣ３は、メイン回路の電源ＩＣ（Integrated Circuit）であり、プリドライバの機能も備えている。ＩＣ４はバックアップ回路の電源ＩＣであり、ＩＣ５はバックアップ回路のプリドライバＩＣである。ダイオードＤ９、Ｄ１０は各電源端子に発生するマイナス電圧を保護するための保護用ダイオードである。なお、ＩＣ３およびＩＣ５のプリドライバとしての動作は従来技術と同様であり、以下では説明を省略する。
【００２２】
続いて、運転者のＩＧスイッチ操作により起動されるＩＧ１信号、ＩＧ２信号と図１の冗長構成電源回路との電気的な接続関係を説明する。
ＩＧ１信号は、保護用のダイオードＤ１を介して三つに分岐され、一つがＩＣ１のＡＮＩ１端子およびＩＣ２のＡＮＩ３端子に入力され、一つが抵抗Ｒ１およびダイオードＤ３を介してＩＣ４のＢａｃｋＵＰ＿ＥＮ端子に接続され、残りの一つが抵抗Ｒ２およびダイオードＤ４を介してＩＣ３のＰＩＮＨ端子へと接続される。
【００２３】
ＩＣ１はＡＮＩ１端子への入力を監視することによりＩＧ１信号がＨｉｇｈであるかＬｏｗであるかを監視する。ＩＣ４は、ＢａｃｋＵＰ＿ＥＮ端子がＨｉｇｈであるときにバックアップ電源ＶＣＣＢを立ち上げ、ＩＣ２の電源端子ＶＤＤ２へ電源を供給する。
【００２４】
ＩＣ３は、ＰＩＮＨ端子がＨｉｇｈであるときにトランジスタＴ１を介してメイン電源ＶＣＣＡを立ち上げ、ＩＣ１の電源端子ＶＤＤ１へ電源を供給する。なお、抵抗Ｒ１はダイオードＤ３に流れる電流を調整するための抵抗であり、同様に抵抗Ｒ２〜Ｒ６もダイオードＤ４〜Ｄ８に流れる電流を調整するための抵抗である。
【００２５】
一方、ＩＧ２信号は、保護用のダイオードＤ２を介して三つに分岐され、一つがＩＣ１のＡＮＩ２端子に入力され、一つが抵抗Ｒ３およびダイオードＤ５を介してＩＣ４のＢａｃｋＵＰ＿ＥＮ端子に接続され、残りの一つが抵抗Ｒ４およびダイオードＤ６を介してＩＣ３のＰＩＮＨ端子へと接続される。
【００２６】
ＩＣ１はＡＮＩ２端子への入力を監視することによりＩＧ２信号がＨｉｇｈであるかＬｏｗであるかを監視する。ＩＣ４のＢａｃｋＵＰ＿ＥＮ端子およびＩＣ３のＰＩＮＨ端子の動作は上述の通りである。
【００２７】
さらに、ＩＣ１のＶＣＣ＿ＩＮＨ＿Ｂ端子は抵抗Ｒ５およびダイオードＤ７を介してＩＣ４のＢａｃｋＵＰ＿ＥＮ端子に接続され、ＩＣ１のＶＣＣ＿ＩＮＨ＿Ｍ端子は抵抗Ｒ６およびダイオードＤ８を介してＩＣ３のＰＩＮＨ端子へと接続される。
【００２８】
ＩＣ１は、ＶＣＣ＿ＩＮＨ＿Ｂ端子をＨｉｇｈとすることにより、ＩＧ１信号およびＩＧ２信号の状態に関わらず、ＩＣ４を起動してバックアップ回路のＣＰＵであるＩＣ２を起動させることができる。以下では、ＶＣＣ＿ＩＮＨ＿Ｂ端子からの信号を強制起動信号と呼ぶ。
【００２９】
一方、ＩＣ１は、ＶＣＣ＿ＩＮＨ＿Ｍ端子をＨｉｇｈとすることにより、ＩＧ１信号およびＩＧ２信号の状態に関わらず、ＩＣ３が起動した状態を維持することが可能であり、この状態ではＩＣ１の電源が確保される。以下では、ＶＣＣ＿ＩＮＨ＿Ｍ端子からの信号を自己保持信号と呼ぶ。
【００３０】
すなわち、ＩＣ３のＰＩＮＨ端子へは、ＩＧ１信号、ＩＧ２信号および自己保持信号の３つが入力され、そのいずれかがＨｉｇｈとなったときにメイン電源ＶＣＣＡが立ち上がり、メイン回路が起動する。言い換えると、ＩＧ１信号、ＩＧ２信号及び自己保持信号の３つの論理値の論理和がＨｉｇｈとなるときに、メイン回路が起動する。
【００３１】
同様に、ＩＣ４のＢａｃｋＵＰ＿ＥＮ端子へは、ＩＧ１信号、ＩＧ２信号および強制起動信号の３つが入力され、そのいずれかがＨｉｇｈとなったときにバックアップ電源ＶＣＣＢが立ち上がり、バックアップ回路が起動する。言い換えると、ＩＧ１信号、ＩＧ２信号及び強制起動信号の３つの論理値の論理和がＨｉｇｈとなるときに、バックアップ回路が起動する。
【００３２】
次に、運転者のＩＧスイッチ操作によりＩＧ１信号およびＩＧ２信号が変化するときの動作を説明する。運転者がＩＧスイッチを操作してＯＮにする通常起動時においては、ＩＧ１信号あるいはＩＧ２信号がＨｉｇｈになった時点でＩＣ３のＰＩＮＨ端子およびＩＣ４のＢａｃｋＵＰ＿ＥＮ端子がＨｉｇｈとなり、メイン電源ＶＣＣＡおよびバックアップ電源ＶＣＣＢが共に立ち上がる。
【００３３】
メイン電源ＶＣＣＡが立ち上がり、メイン回路のＣＰＵであるＩＣ１が起動すると、続いてバックアップ回路が正常であるかの診断を開始する。この診断の手順においては、まずＶＣＣ＿ＩＮＨ＿Ｂ端子をＨｉｇｈとし、強制起動信号によりバックアップ電源ＶＣＣＢを立ち上げる。
【００３４】
バックアップ電源ＶＣＣＢが立ち上がると、バックアップ回路のＣＰＵであるＩＣ２が起動する。このように強制起動信号によりバックアップ回路を立ち上げた後に、ＩＣ１はバックアップ回路の診断を行う。また、同時にＶＣＣ＿ＩＮＨ＿Ｍ端子をＨｉｇｈとする。これは、運転者がＩＧスイッチをＯＦＦにし、ＩＧ１信号及びＩＧ２信号がＬｏｗになってもメイン電源ＶＣＣＡがＯＦＦにならないようにするためである。
【００３５】
続いて、運転者がＩＧスイッチをＯＦＦにすると、ＩＧ１信号およびＩＧ２信号がＬｏｗとなる。このとき、ＩＣ１はＩＧ１信号をＡＮＩ１端子の電圧で、ＩＧ２信号をＡＮＩ２端子の電圧で監視し、所定のシャットダウン電圧Ｖｓｈ以下になった場合にはＶＣＣ＿ＩＮＨ＿Ｂ端子をＬｏｗとする。
【００３６】
ＩＧ１信号、ＩＧ２信号およびＶＣＣ＿ＩＮＨ＿Ｂ端子（強制起動信号）の３つがＬｏｗになると、ＩＣ４のＢａｃｋＵＰ＿ＥＮ端子への入力がＬｏｗとなり、バックアップ電源ＶＣＣＢがＯＦＦとなる。この後、ＩＣ１はバックアップ電源ＶＣＣＢが正常にＯＦＦとなった否かを診断し、ＯＦＦになったと診断した場合は、続いてＶＣＣ＿ＩＮＨ＿Ｍ端子をＬｏｗとし、自己診断にてＩＣ１自身の電源が正常に切れるか否かを診断する。
【００３７】
このように、本実施形態では、メイン回路およびバックアップ回路の一次電源をバッテリー電源としたことにより、ＩＧ１信号およびＩＧ２信号の状態によらず双方の回路を起動することが可能になり、メイン回路とバックアップ回路とを連携させて動作させることが可能になった。
【００３８】
また、強制起動信号によりメイン回路からバックアップ回路を強制的に起動させることで、メイン回路がバックアップ回路の診断を行う際には、強制起動信号をＨｉｇｈにすることで確実にバックアップ回路を起動させることができる。そのため、従来技術で課題となっていた、診断を行うタイミングを考慮する必要がない。
【００３９】
また、運転者がＩＧスイッチをＯＦＦにし、ＩＧ１信号およびＩＧ２信号が切れた後であっても、自己保持信号をＨｉｇｈとすることでメイン回路を起動した状態に維持することが可能である。そのため、ＩＧスイッチＯＦＦ時においても、バックアップ回路をメイン回路で診断することが可能であり、ＩＧスイッチＯＦＦ後もバックアップ回路が起動し続けるといった故障を検知することができる。
【００４０】
さらにまた、メイン回路の電源ＶＣＣＡおよびバックアップ回路の電源ＶＣＣＢは、３つの信号のいずれかがＨｉｇｈである場合に起動するため、そのうちの１つまたは２つの信号が通る箇所の構成部品に故障が発生したとしても、メイン回路およびバックアップ回路は正常に起動することができる。すなわち、従来の冗長構成電源回路より故障に対する耐性が向上する。
【００４１】
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、冗長構成を必要とする自動車用電子制御システムの冗長構成電源回路に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる冗長構成電源回路の構成を示す構成図である。
【図２】従来技術における冗長構成電源回路の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
ＩＣ１      …  メイン回路のＣＰＵ（制御信号出力手段）
ＩＣ２      …  バックアップ回路のＣＰＵ
ＩＣ３      …  メイン回路の電源ＩＣ
ＩＣ４      …  バックアップ回路の電源ＩＣ（起動手段）
Ｒ１〜Ｒ６  …  抵抗
Ｄ１〜Ｄ８  …  ダイオード
【図１】
0004584083.tif 000002
【図２】
0004584083.tif 000003