(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の負荷の電圧源への接続を制御するように構成され、コネクタの第1のピンを介して前記第1の負荷に結合されている、第1のハイサイド駆動回路；
第2の負荷の前記電圧源への接続を制御するように構成され、前記コネクタの第2のピンを介して前記第2の負荷に結合されている、第2のハイサイド駆動回路であって、前記電圧源には一度に、前記第1の負荷と前記第2の負荷のうち一方だけが接続される、第2のハイサイド駆動回路；
前記第1の負荷の接地への接続を制御するように構成され、前記コネクタの共通リターンピンを介して前記第1の負荷に結合されている、第1のローサイド駆動回路；
前記第2の負荷の前記接地への接続を制御するように構成され、前記共通リターンピンを介して前記第2の負荷に結合されている、第2のローサイド駆動回路；ならびに
前記第1のハイサイド駆動回路、前記第2のハイサイド駆動回路、前記第1のローサイド駆動回路、および前記第2のローサイド駆動回路に結合され、それらを制御するように構成されたマイクロコントローラであって、
前記第1の負荷と前記第2の負荷のどちらを接続すべきかを決定し、
前記第1の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して、前記第1の負荷を前記電圧源に接続するために前記第1のハイサイド駆動回路を使用し、かつ前記第1の負荷を前記接地に接続するために前記第1のローサイド駆動回路を使用し、
前記第2の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して、前記第2の負荷を前記電圧源に接続するために前記第2のハイサイド駆動回路を使用し、かつ前記第2の負荷を前記接地に接続するために前記第2のローサイド駆動回路を使用する
ように構成された、マイクロコントローラ
を含むエンジン制御モジュール。
【請求項２】
前記第1のハイサイド駆動回路が、前記コネクタの前記第1のピンに電気的に結合されたソースと、前記電圧源に電気的に結合されたドレインと、前記マイクロコントローラによって制御されるゲートとを有するスイッチデバイスを含み、前記マイクロコントローラが、前記第1の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して前記スイッチデバイスをオンにするように構成されている、請求項1記載のエンジン制御モジュール。
【請求項３】
前記第2のハイサイド駆動回路が、前記コネクタの前記第2のピンに電気的に結合されたソースと、前記電圧源に電気的に結合されたドレインと、前記マイクロコントローラによって制御されるゲートとを有するスイッチデバイスを含み、前記マイクロコントローラが、前記第2の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して前記スイッチデバイスをオンにするように構成されている、請求項1記載のエンジン制御モジュール。
【請求項４】
前記第1のローサイド駆動回路が、第1のソースと第1のドレインと第1のゲートとを有する第1のスイッチデバイスを含み、
前記第2のローサイド駆動回路が、第2のソースと第2のドレインと第2のゲートとを有する第2のスイッチデバイス、第3のソースと第3のドレインと第3のゲートとを有する第3のスイッチデバイス、および第4のソースと第4のドレインと第4のゲートとを有する第4のスイッチデバイスを含み、
前記第1のソース、前記第3のソース、および前記第4のソースが前記接地に電気的に結合されており、
前記第2のソースが前記第1のドレインに電気的に結合されており、
前記第2のドレインおよび前記第4のドレインが前記コネクタの前記共通リターンピンに電気的に結合されており、
前記第3のドレインが前記第2のゲートに電気的に結合されており、
前記第1のゲート、前記第3のゲート、および前記第4のゲートが前記マイクロコントローラによって制御される、
請求項1記載のエンジン制御モジュール。
【請求項５】
前記第1のローサイド駆動回路が前記第1のソースと前記接地との間に抵抗器をさらに含み、前記マイクロコントローラが前記抵抗器を流れる電流を測定するように構成されている、請求項4記載のエンジン制御。
【請求項６】
前記第4のゲートが前記マイクロコントローラの汎用入出力（GPIO）ピンに電気的に結合され、前記第3のゲートがNOTゲートを介して前記GPIOピンに電気的に結合されている、請求項4記載のエンジン制御モジュール。
【請求項７】
前記マイクロコントローラが、前記第1の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して前記GPIOピンを使用して前記第3のスイッチデバイスをオンにしかつ前記第4のスイッチデバイスをオフにするように構成され、前記第3のスイッチデバイスがオンになった結果として前記第2のスイッチデバイスがオンになる、請求項6記載のエンジン制御モジュール。
【請求項８】
前記マイクロコントローラが、前記第2の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して前記GPIOピンを使用して前記第3のスイッチデバイスをオフにしかつ前記第4のスイッチデバイスをオンにするように構成され、前記第3のスイッチデバイスがオフになった結果として前記第2のスイッチデバイスがオフになる、請求項6記載のエンジン制御モジュール。
【請求項９】
一度に第1の負荷と第2の負荷のうち一方だけが接続される、前記第1の負荷および前記第2の負荷を結合するための方法であって、以下の工程:
前記第1の負荷と前記第2の負荷のどちらを接続すべきかを決定する工程;
前記第1の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して、前記第1の負荷を電圧源に接続するために第1のハイサイド駆動回路を使用し、かつ前記第1の負荷を接地に接続するために第1のローサイド駆動回路を使用する工程であって、前記第1のハイサイド駆動回路がコネクタの第1のピンを介して前記第1の負荷に結合され、第1のローサイド駆動回路が前記コネクタの共通リターンピンを介して前記第1の負荷に結合されている、工程;および
前記第2の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して、前記第2の負荷を前記電圧源に接続するために第2のハイサイド駆動回路を使用し、かつ前記第2の負荷を前記接地に接続するために第2のローサイド駆動回路を使用する工程であって、前記第2のハイサイド駆動回路が前記コネクタの第2のピンを介して前記第2の負荷に結合され、前記第2のローサイド駆動回路が前記共通リターンピンを介して前記第2の負荷に結合されている、工程
を含む、方法。
【請求項１０】
前記第1のハイサイド駆動回路が、前記コネクタの前記第1のピンに電気的に結合されたソースと、前記電圧源に電気的に結合されたドレインと、マイクロコントローラによって制御されるゲートとを有するスイッチデバイスを含み、前記マイクロコントローラが、前記第1の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して前記スイッチデバイスをオンにする、請求項9記載の方法。
【請求項１１】
前記第1のローサイド駆動回路が、第1のソースと第1のドレインと第1のゲートとを有する第1のスイッチデバイスを含み、
前記第2のローサイド駆動回路が、第2のソースと第2のドレインと第2のゲートとを有する第2のスイッチデバイス、第3のソースと第3のドレインと第3のゲートとを有する第3のスイッチデバイス、および第4のソースと第4のドレインと第4のゲートとを有する第4のスイッチデバイスを含み、
前記第1のソース、前記第3のソース、および前記第4のソースが前記接地に電気的に結合されており、
前記第2のソースが前記第1のドレインに電気的に結合されており、
前記第2のドレインおよび前記第4のドレインが前記コネクタの前記共通リターンピンに電気的に結合されており、
前記第3のドレインが前記第2のゲートに電気的に結合されており、
前記第1のゲート、前記第3のゲート、および前記第4のゲートがマイクロコントローラによって制御される、
請求項9記載の方法。
【請求項１２】
前記第1のローサイド駆動回路が前記第1のソースと前記接地との間に抵抗器をさらに含み、前記方法が前記抵抗器を流れる電流を測定する工程をさらに含む、請求項11記載の方法。
【請求項１３】
前記第4のゲートが前記マイクロコントローラの汎用入出力（GPIO）ピンに電気的に結合され、前記第3のゲートがNOTゲートを介して前記GPIOピンに電気的に結合されている、請求項11記載の方法。
【請求項１４】
前記第1の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して、前記GPIOピンを使用して前記第3のスイッチデバイスをオンにしかつ前記第4のスイッチデバイスをオフにする工程であって、前記第3のスイッチデバイスがオンになった結果として前記第2のスイッチデバイスがオンになる、工程
をさらに含む、請求項13記載の方法。
【請求項１５】
前記第2の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して、前記GPIOピンを使用して前記第3のスイッチデバイスをオフにしかつ前記第4のスイッチデバイスをオンにする工程であって、前記第3のスイッチデバイスがオフになった結果として前記第2のスイッチデバイスがオフになる、工程
をさらに含む、請求項13記載の方法。
【請求項１６】
第1の負荷の電圧源への接続を制御するように構成され、コネクタの第1のピンを介して前記第1の負荷に結合されている、第1のハイサイド駆動回路；
第2の負荷の前記電圧源への接続を制御するように構成され、前記コネクタの第2のピンを介して前記第2の負荷に結合されている、第2のハイサイド駆動回路であって、前記電圧源には一度に、前記第1の負荷と前記第2の負荷のうち一方だけが接続される、第2のハイサイド駆動回路；
前記第1の負荷の接地への接続を制御するように構成され、前記コネクタの共通リターンピンを介して前記第1の負荷に結合されている、第1のローサイド駆動回路；および
前記第2の負荷の前記接地への接続を制御するように構成され、前記共通リターンピンを介して前記第2の負荷に結合されている、第2のローサイド駆動回路
を含む回路。
【請求項１７】
前記第1のハイサイド駆動回路が、前記コネクタの前記第1のピンに電気的に結合されたソースと、前記電圧源に電気的に結合されたドレインと、マイクロコントローラによって制御されるゲートとを有するスイッチデバイスを含み、前記マイクロコントローラが、前記第1の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して前記スイッチデバイスをオンにするように構成されている、請求項16記載の回路。
【請求項１８】
前記第1のローサイド駆動回路が、第1のソースと第1のドレインと第1のゲートとを有する第1のスイッチデバイスを含み、
前記第2のローサイド駆動回路が、第2のソースと第2のドレインと第2のゲートとを有する第2のスイッチデバイス、第3のソースと第3のドレインと第3のゲートとを有する第3のスイッチデバイス、および第4のソースと第4のドレインと第4のゲートとを有する第4のスイッチデバイスを含み、
前記第1のソース、前記第3のソース、および前記第4のソースが前記接地に電気的に結合されており、
前記第2のソースが前記第1のドレインに電気的に結合されており、
前記第2のドレインおよび前記第4のドレインが前記コネクタの前記共通リターンピンに電気的に結合されており、
前記第3のドレインが前記第2のゲートに電気的に結合されており、
前記第1のゲート、前記第3のゲート、および前記第4のゲートがマイクロコントローラによって制御される、
請求項16記載の回路。
【請求項１９】
前記第1のローサイド駆動回路が、前記第1のソースと前記接地との間に、抵抗器を流れる電流を測定するための前記抵抗器をさらに含む、請求項18記載の回路。
【請求項２０】
前記第4のゲートがマイクロコントローラの汎用入出力（GPIO）ピンに電気的に結合され、前記第3のゲートがNOTゲートを介して前記GPIOピンに電気的に結合されている、請求項18記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、エンジン制御モジュール用の制御論理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
エンジン制御モジュール（engine control module（ECM））は、スイッチデバイス（例えば、MOSFETスイッチ）を介して様々な負荷への電力供給を制御することができる。一部の用途では、複数の負荷が単一の電圧源（例えば、バッテリ）を共用でき、各々がそれぞれのハイサイド駆動回路を介して電圧源に結合される。ローサイドでは、複数の負荷が、共用ローサイド駆動回路を介して負荷を接地に接続する共通リターンピンを共用する。いくつかの負荷は、初期突入電流が非常に大きい可変容量ターボチャージャ（Variable Geometry Turbocharger（VGT））負荷のように、本質的に容量性である。突入電流はECMに誤った障害コードを生成させる可能性がある。突入電流による誤った障害コードの生成を避けることが望ましい。
【発明の概要】
【０００３】
概要
一態様は、エンジン制御モジュールに関する。本エンジン制御モジュールは、電圧源への第1の負荷の接続を制御するように構成された第1のハイサイド駆動回路を含む。第1のハイサイド駆動回路は、コネクタの第1のピンを介して第1の負荷に結合されている。本モジュールは、電圧源への第2の負荷の接続を制御するように構成された第2のハイサイド駆動回路も含む。第2のハイサイド駆動回路は、コネクタの第2のピンを介して第2の負荷に結合されている。電圧源には一度に、第1の負荷と第2の負荷のうち一方だけが接続される。本モジュールは、第1の負荷の接地への接続を制御するように構成された第1のローサイド駆動回路をさらに含む。第1のローサイド駆動回路は、コネクタの共通リターンピンを介して第1の負荷に結合されている。本モジュールは、第2の負荷の接地への接続を制御するように構成された第2のローサイド駆動回路を含む。第2のローサイド駆動回路は、共通リターンピンを介して第2の負荷に結合されている。マイクロコントローラが、第1のハイサイド駆動回路、第2のハイサイド駆動回路、第1のローサイド駆動回路、および第2のローサイド駆動回路に結合され、それらを制御するように構成されている。マイクロコントローラは、第1の負荷と第2の負荷のどちらを接続すべきかを決定し、第1の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して、第1の負荷を電圧源に接続するために第1のハイサイド駆動回路を使用し、かつ第1の負荷を接地に接続するために第1のローサイド駆動回路を使用し、第2の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して、第2の負荷を電圧源に接続するために第2のハイサイド駆動回路を使用し、かつ第2の負荷を接地に接続するために第2のローサイド駆動回路を使用するように構成されている。
【０００４】
別の態様は、一度に第1の負荷と第2の負荷のうち一方だけが接続される、第1の負荷および第2の負荷を結合するための方法に関する。本方法は、第1の負荷と第2の負荷のどちらを接続すべきかを決定する工程を含む。本方法は、第1の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して、第1の負荷を電圧源に接続するために第1のハイサイド駆動回路を使用し、第1の負荷を接地に接続するために第1のローサイド駆動回路を使用する。第1のハイサイド駆動回路は、コネクタの第1のピンを介して第1の負荷に結合され、第1のローサイド駆動回路は、コネクタの共通リターンピンを介して第1の負荷に結合されている。本方法は、第2の負荷を接続すべきであると決定したことに応答して、第2の負荷を電圧源に接続するために第2のハイサイド駆動回路を使用し、第2の負荷を接地に接続するために第2のローサイド駆動回路を使用する。第2のハイサイド駆動回路は、コネクタの第2のピンを介して第2の負荷に結合され、第2のローサイド駆動回路は、共通リターンピンを介して第2の負荷に結合されている。
【０００５】
さらに別の態様は、第1の負荷の電圧源への接続を制御するように構成された第1のハイサイド駆動回路を含む回路に関する。第1のハイサイド駆動回路は、コネクタの第1のピンを介して第1の負荷に結合されている。本回路は、第2の負荷の電圧源への接続を制御するように構成された第2のハイサイド駆動回路も含む。第2のハイサイド駆動回路は、コネクタの第2のピンを介して第2の負荷に結合されている。電圧源には一度に、第1の負荷と第2の負荷のうち一方だけが接続される。本回路は、第1の負荷の接地への接続を制御するように構成された第1のローサイド駆動回路をさらに含む。第1のローサイド駆動回路は、コネクタの共通リターンピンを介して第1の負荷に結合されている。本回路は、第2の負荷の接地への接続を制御するように構成された第2のローサイド駆動回路を含む。第2のローサイド駆動回路は、共通リターンピンを介して第2の負荷に結合されている。
【０００６】
上記のおよびその他の特徴は、その機構および動作方法と共に、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて読めば明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】例示的な態様による、複数の負荷と接続されたエンジン制御モジュール（ECM）の概略図である。
【図２】例示的な態様による、複数の負荷を共通リターンピンで接続するための方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な説明
本開示の原理の理解を促すために、次に、図面に示された態様を参照し、それらの態様について具体的に説明する。とはいえ、それらの態様によって本開示の範囲を限定することは意図されておらず、本明細書では、図示の態様の任意の代替およびさらなる改変、ならびに本開示の関連分野の当業者に通常想起されるはずの図示される本開示の原理の任意のさらなる用途が企図されていることが理解されよう。
【０００９】
各図を全体として参照すると、本明細書で開示される様々な態様は、エンジン制御モジュール（ECM）用途において複数のハイサイド負荷を共通リターンピンで接続するための制御論理回路に関する。いくつかの態様では、ハイサイドで複数の負荷が単一の電圧源（例えば、バッテリ）を共用し、各々がそれぞれのハイサイド駆動回路を介して電圧源に結合される。ローサイドでは、複数の負荷が、負荷を接地に接続する共通リターンピンを共用する。第1のローサイド駆動回路および第2のローサイド駆動回路は、制御論理回路と共通リターンピンとの間に直列に接続される。電圧源には一度に1つの負荷だけを接続できる。制御論理回路は、複数の負荷間の接続を切り替えるようハイサイド駆動回路を制御する。第1の負荷がハイサイドで接続されていることに応答して、制御論理回路は、第1の負荷を接地に接続するために第1のローサイド駆動回路を使用する。第2の負荷がハイサイドで接続されていることに応答して、制御論理回路は、第2の負荷を接地に接続するために第2のローサイド駆動回路を使用する。別々のローサイド駆動回路が使用されるため、突入電流による誤った障害コードを回避できる。
【００１０】
次に図1を参照すると、例示的な態様による、複数の負荷と接続されたECM100の概略図が示されている。ECM100は、機器に設置されたエンジンの動作を制御し得る。機器は、例えば、ビークル、固定施設、工業用作業機械などであり得る。ビークルには、路上走行車両（例えば、トラック、バスなど）、路上外走行車両（例えば、四輪車、全地形対応車、トラクタ、芝刈り機、スノーモービル）、船舶（例えば、船、潜水艦、ボート、ヨット、クルーズ船）、建設機器（例えば、コンクリートトラック、手動工具、ローダ、ブームリフト）、採掘装置（例えば、移動式鉱物粉砕機、ブルドーザ、ローダ）、石油およびガス機器（例えば、掘削装置、ブルドーザ、ローダ、リグ）、または任意の他の種類のビークルが含まれ得る。エンジンには、内燃機関や、動作中に燃料（例えば、ガソリン、ディーゼル燃料、天然ガスなど）を消費する任意の他の適切な原動機が含まれ得る。エンジンは、大型ガスエンジン、ディーゼルエンジン、デュアルフューエルエンジン（天然ガス・ディーゼル混合物）、ハイブリッド電気・天然ガス・化石燃料エンジン、または任意の他の種類のエンジンであり得る。
【００１１】
ECM100は、エンジンサイクルごとにエンジンシリンダに送られる空気および/または燃料の量や、点火タイミングや、可変バルブタイミングや、エンジンの他のサブシステムの動作（例えば、後処理システム）を制御するなど、エンジンのための動作の様々な局面を制御するプログラマブル電子デバイスであり得る。本開示において興味深いことは、ECM100が機器内の様々な負荷150および155への電力供給を制御できることである。図1には2つの負荷（例えば、第1の負荷150および第2の負荷155）が示されているが、任意の適切な数の負荷をECM100によって制御することができることを理解されたい。負荷150および負荷155は、ブレード、ホイール、ドリル、ビークル変速機、エアコン、照明、娯楽装置、および/または他の異なる装置などの様々な種類の電気機器を含み得る。
【００１２】
いくつかの態様では、ECM100は、プロセッサとメモリ（本図には図示されない）とを含み得る。プロセッサは、汎用プロセッサ、特定用途向け集積回路（ASIC）、1つもしくは複数のフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（FPGA）、デジタル信号プロセッサ（DSP）、処理構成要素群、または他の適切な電子処理構成要素として実装され得る。メモリは、1つまたは複数の有形の非一時的な揮発性メモリまたは不揮発性メモリ、例えば、NVRAM、RAM、ROM、フラッシュメモリ、ハードディスクストレージなど）を含み得る。いくつかの態様では、ECM100は、機器全体に配置された様々なセンサおよびアクチュエータシステムに結合される。動作に際して、ECM100は、センサからデータを受け取り、メモリに格納された性能パラメータおよび/または命令を受け取り、センサデータおよび命令に基づいてエンジンの様々な構成要素を制御する信号を出力する。
【００１３】
説明を簡単にするために、本図にはECM100の多くの構成要素が図示されていない。ECM100は、マイクロコントローラ110、ハイサイドプリドライバ120、第1のハイサイド駆動回路122、第2のハイサイド駆動回路124、ローサイドプリドライバ130、第1のローサイド駆動回路132、および第2のローサイド駆動回路134を含むように示されている。マイクロコントローラ110は、ECMコネクタ140を介してECM100に結合された第1の負荷150および第2の負荷155への電力供給を制御するように構成されている。第1の負荷150および第2の負荷155は、別々のハイサイドピン142および144を使用するが、ローサイドではECMコネクタ140の共通リターンピン146を共用する。すなわち、第1の負荷150は、第1のピン142を介してハイサイドに、共通リターンピン146を介してローサイドに接続され、第2の負荷155は、第2のピン144を介してハイサイドに、共通リターンピン146を介してローサイドに接続されている。本明細書で使用される場合、「ハイサイド」とは、対応する負荷にまたは対応する負荷から電源（例えば、バッテリ）を接続するまたは切断し、したがって、対応する負荷に電流を出力するように構成された駆動回路を言う。本明細書で使用される場合、「ローサイド」とは、対応する負荷を接地に接続するまたは切断し、したがって、対応する負荷から電流を吸い込むように構成された駆動回路を言う。電源には一度に、第1の負荷150と第2の負荷155のうち一方だけを接続できる。
【００１４】
マイクロコントローラ110は、半導体チップ上に形成されたプログラマブル論理回路、例えば、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（FPGA）、プログラマブル・ロジック・デバイス（PLD）、プログラマブル・ロジック・アレイ（PLA）などを含み得る。マイクロコントローラ110は、ECM100のプロセッサ（本図には図示されない）から入力信号を受け取るように構成され得る。入力信号は、どの負荷（すなわち、第1の負荷150または第2の負荷155）が接続されるべきかを指示する。入力信号に応答して、マイクロコントローラ110は、指示された接続を行うよう第1のハイサイド駆動回路122、第2のハイサイド駆動回路124、第1のローサイド駆動回路132、および第2のローサイド駆動回路134を制御する信号を出力するように構成される。
【００１５】
マイクロコントローラ110は、信号を伝えるように構成された複数のピンを含み得る。図示されるように、マイクロコントローラ110は、ハイサイドプリドライバ120に結合された「SPI（1）」ピンと「制御論理（1）」ピンとを含む。いくつかの態様では、「制御論理（1）」ピンは、M3に電圧を出力するためにハイサイドプリドライバ120のG（1）を選択するようイネーブルされる。「SPI（1）」ピンは、ハイサイドプリドライバ120のピンからまたはピンへデータ（例えば、電圧データ）を読み取るまたは書き込むように構成される。
【００１６】
ハイサイドプリドライバ120は、第1のハイサイド駆動回路122および第2のハイサイド駆動回路124と別々に通信するための2セットのピンを含む。第1のハイサイド駆動回路122は、スイッチデバイスM3、例えばMOSFETを含む。MOSFETの代わりに、他の種類のトランジスタ、ゲート、またはスイッチングデバイス（例えば、他の種類のFET）もスイッチデバイスM3として使用できることを理解されたい。スイッチデバイスM3のドレインは、電源、例えば電圧VBATTを有するバッテリに結合される。ドレインは、抵抗器R31を介してハイサイドプリドライバ120の「D（1）」ピンにも結合される。スイッチデバイスM3のゲートは、抵抗器R32を介してハイサイドプリドライバ120の「G（1）」ピンに結合される。スイッチデバイスM3のソースは、ハイサイドプリドライバ120の「S（1）」ピンならびにECMコネクタ140の第1のピン142に結合される。ダイオードD3は、ドレインとソースとの間のスイッチデバイスM3のボディダイオードである。
【００１７】
動作に際して、第1の負荷150が電源に接続されるべきである場合、マイクロコントローラ110の「制御論理（1）」ピンは、M3に電圧を出力するためにハイサイドプリドライバ120の「G（1）」ピンを選択する。「G（1）」ピンは次いで、スイッチデバイスM3のゲートにターンオン電圧を印加し、この電圧は、M3をオンにして電源の電圧（例えば、VBATT）がM3を通過して第1の負荷150に印加され得るようにするのに十分な高さである。第1の負荷150が電源から切断されるべきである場合、マイクロコントローラ110の「制御論理（1）」ピンはディセーブルされ、ハイサイドプリドライバ120の「G（1）」ピンは電圧を接地まで下げる。「G（1）」ピンは次いで、スイッチデバイスM3のゲートにゼロ電圧または低電圧を印加し、これにより、M3をオフにして電源電圧が第1の負荷150から切断される。
【００１８】
第2のハイサイド駆動回路124は、第1のハイサイド駆動回路122と同様に動作し得る。特に、第2のハイサイド駆動回路124は、スイッチデバイスM4、例えばMOSFETを含む。スイッチデバイスM4のドレインは、電源、例えば電圧VBATTを有するバッテリに結合される。ドレインは、抵抗器R41を介してハイサイドプリドライバ120の「D（2）」ピンにも結合される。スイッチデバイスM4のゲートは、抵抗器R42を介してハイサイドプリドライバ120の「G（2）」ピンに結合される。スイッチデバイスM4のソースは、ハイサイドプリドライバ120の「S（2）」ピンならびにECMコネクタ140の第2のピン144に結合される。ダイオードD4は、ドレインとソースとの間のスイッチデバイスM4のボディダイオードである。
【００１９】
動作に際して、第2の負荷155が電源に接続されるべきである場合、マイクロコントローラ110の「制御論理（3）」ピンは、M4に電圧を出力するためにG（2）を選択するようイネーブルされる。「G（2）」ピンは次いで、スイッチデバイスM4のゲートにターンオン電圧を印加し、この電圧は、M4をオンにして電源の電圧（例えば、VBATT）がM4を通過して第2の負荷155に印加され得るようにするのに十分な高さである。第2の負荷155が電源から切断されるべきである場合、マイクロコントローラ110の「制御論理（3）」ピンはディセーブルされ、G（2）は電圧を接地まで下げる。「G（2）」ピンは次いで、スイッチデバイスM4のゲートにゼロ電圧または低電圧を印加し、これにより、M4をオフにして電源電圧が第2の負荷155から切断される。
【００２０】
第1のハイサイド駆動回路122および第2のハイサイド駆動回路124の構造、ならびにハイサイドプリドライバ120のピン配列は、限定ではなく例として示されているにすぎず、本開示には任意の適切な駆動回路およびピン配列を使用できることを理解されたい。
【００２１】
ローサイド制御のために、マイクロコントローラ110は、ローサイドプリドライバ130に結合された「SPI（2）」ピンおよび「制御論理（2）」ピンと、第1のローサイド駆動回路132に結合された「アナログ」ピンと、第2のローサイドドライバ134に結合された「GPIO」ピンとを含む。いくつかの態様では、「制御論理（2）」ピンは、ローサイドプリドライバ130のゲート（G）を選択するためにマイクロコントローラ110からローサイドプリドライバ130に信号を伝えるように構成される。「SPI（2）」ピンは、ローサイドプリドライバ130のピンからまたはピンへデータ（例えば、電圧データ）を読み取るまたは書き込むように構成される。
【００２２】
ローサイドプリドライバ130は、第1のローサイド駆動回路132と通信するためのピン「D」およびピン「G」を含む。第1のローサイド駆動回路132は、スイッチデバイスM1、例えばMOSFETを含む。MOSFETの代わりに、他の種類のトランジスタ、ゲート、またはスイッチングデバイス（例えば、他の種類のFET）もスイッチデバイスM1として使用できることを理解されたい。スイッチデバイスM1のドレインは、抵抗器R11を介してローサイドプリドライバ130の「D」ピンに結合される。スイッチデバイスM1のゲートは、抵抗器R12を介してローサイドプリドライバ130の「G」ピンに結合される。スイッチデバイスM1のソースは、抵抗器R2を介して接地に結合される。ダイオードD1は、ドレインとソースとの間のスイッチデバイスM1のボディダイオードである。
【００２３】
抵抗器R2を流れる電流を検知するために、抵抗器R2と並列にオペアンプM2が接続される。オペアンプM2の出力は、マイクロコントローラ110が「アナログ」ピンを介して電流データを読み取ることができるように、マイクロコントローラ110の「アナログ」ピンに結合される。いくつかの態様では、電流が大きい（例えば、所定の閾値よりも大きい）場合、ECM100は、障害が発生したと判断し、障害コードを生成し得る。別の態様では、ECM100が設置された機器は、機器の構成要素およびサブシステムの性能を診断するように構成されたオンボード診断システム（onboard diagnostic system（OBD））（本図には図示されない）を含む。ECM100は、診断用のOBDに異常な電流データを報告し得る。
【００２４】
いくつかの態様では、第2のローサイド駆動回路134は、3つのスイッチデバイスM5、M6、およびM7を含む。スイッチデバイスM7のドレインは、ECMコネクタ140の共通リターンピン146に結合される。M7のソースは接地に接続される。M7のゲートは、抵抗器R7を介してマイクロコントローラ110の「GPIO」ピンに結合される。「GPIO」ピンから出力された制御論理が「1」のとき、M7のゲートに印加される電圧は、M7がオンになるように高い。「GPIO」ピンから出力された制御論理が「0」のとき、M7のゲートに印加される電圧は、M7がオフになるように低い。ダイオードD7は、ソースとドレインとの間のM7のボディダイオードである。
【００２５】
スイッチデバイスM6のソースは接地に結合される。M6のゲートは、抵抗器R62およびNOTゲート（インバータとも呼ばれる）NGを介してマイクロコントローラ110の「GPIO」ピンに結合される。NOTゲートNGにより、M6のゲートに印加される電圧は、「GPIO」ピンから出力された制御論理とは逆である。特に、「GPIO」から出力された制御論理が「0」のとき、M6のゲートに印加される電圧は、M6がオンになるように高い。「GPIO」から出力された制御論理が「1」のとき、M6のゲートに印加される電圧はM6がオフになるように低い。M6のドレインは、抵抗器R51を介してM5のゲートに結合される。ダイオードD6は、ソースとドレインとの間のM6のボディダイオードである。「GPIO」ピンと接地との間には抵抗器R61が接続され得る。
【００２６】
スイッチデバイスM5のオン/オフは、M6の状態に依存する。上述したように、M5のゲートは抵抗器R51を介してM6のドレインに結合される。M5のゲートは、抵抗器R52を介して共通リターンピン146にも接続される。M5のドレインは、共通リターンピン146に接続される。M5のソースは、抵抗器R11を介してローサイドプリドライバ130の「D」ピンに接続される。スイッチデバイスM6がオンのとき、M5のゲートに印加される電圧は、M5がオンになるように高い。M5がオンのとき、共通リターンピン146はローサイドプリドライバ130の「D」ピンに接続される。スイッチデバイスM6がオフのとき、M5のゲートに印加される電圧は、M5がオフになるように低い。M5がオフのとき、共通リターンピン146はローサイドプリドライバ130の「D」ピンから切断される。
【００２７】
上述したように、電源には一度に、第1および第2の負荷150のうち一方だけを接続できる。第1の負荷150がハイサイドで電源に接続されていることに応答して、マイクロコントローラ110は、「GPIO」ピンで制御論理「0」を出力する。NOTゲートNGにより、M6のゲートに印加される電圧は、M6がオンになるように高く、これによりスイッチデバイスM5はオンになり得る。同時に、M7のゲートに印加される電圧は、M7がオフになるように低い。M5がオンのとき、共通リターンピン146はローサイドプリドライバ130の「D」ピンに接続される。マイクロコントローラ110の「制御論理（2）」ピンは、ローサイドプリドライバ130の「G」ピンをイネーブルする。「G」ピンは次いで、スイッチデバイスM1のゲートにターンオン電圧を印加し、この電圧は、M1をオンにして第1の負荷150がM1とR2とを介して接地に接続されるようにするのに十分な高さである。電流の流れは、図1に点線で示されている。
【００２８】
第2の負荷155がハイサイドで電源に接続されていることに応答して、マイクロコントローラ110は、「GPIO」ピンで制御論理「1」を出力する。NOTゲートNGにより、M6のゲートに印加される電圧は、M6がオフになるように低く、これによりスイッチデバイスM5はオフになり得る。同時に、M7のゲートに印加される電圧は、M7がオンになるように高い。M5がオフのとき、共通リターンピン146はローサイドプリドライバ130の「D」ピンから切断される。M7がオンのとき、共通リターンピン146はM7を介して接地に接続される。電流の流れは、図1に一点鎖線で示されている。上述したように、第1の負荷には突入電流が流れないため、ローサイドプリドライバ（130）が使用され、電流が検知される。しかし、第2の負荷の初期突入電流は高いため、ローサイドプリドライバ（130）はM5によってバイパスされることになり、リターンピン（146）を接地に接続するためにM7が使用される。よって、ECM100は、状況を報告する障害コードを生成しない。
【００２９】
第1のローサイド駆動回路132および第2のローサイド駆動回路134の構造、ならびにローサイドプリドライバ130のピン配列は、限定ではなく例として示されているにすぎず、本開示には任意の適切な駆動回路およびピン配列を使用できることを理解されたい。
【００３０】
図2を参照すると、例示的な態様による、複数の負荷を共通リターンピンで接続するための方法の流れ図200が示されている。この方法は、図1のECM100によって実施することができる。いくつかの態様では、ハイサイドで複数の負荷が単一の電圧源（例えば、バッテリ）を共用し、各々がそれぞれのハイサイド駆動回路を介して電圧源に結合される。特に、第1のハイサイド駆動回路は、第1の負荷の電圧源への接続を制御するように構成され、第1のハイサイド駆動回路は、コネクタの第1のピンを介して第1の負荷に結合される。第2のハイサイド駆動回路は、第2の負荷の電圧源への接続を制御するように構成され、第2のハイサイド駆動回路は、コネクタの第2のピンを介して第2の負荷に結合される。第1のハイサイド駆動回路および第2のハイサイド駆動回路は、図1に示される第1のハイサイド駆動回路122および第2のハイサイド駆動回路124と同じかまたは同様の構造を有し得る。電圧源には一度に、第1の負荷と第2の負荷のうち一方だけを接続できる。
【００３１】
ローサイドでは、複数の負荷が、負荷を接地に接続する共通リターンピンを共用する。特に、第1のローサイド駆動回路は、第1の負荷の接地への接続を制御するように構成され、第1のローサイド駆動回路は、コネクタの共通リターンピンを介して第1の負荷に結合される。第2のローサイド駆動回路は、第2の負荷の接地への接続を制御するように構成され、第2のローサイド駆動回路は、共通リターンピンを介して第2の負荷に結合される。第1のローサイド駆動回路および第2のローサイド駆動回路は、図1に示される第1のローサイド駆動回路132および第2のローサイド駆動回路134と同じかまたは同様の構造を有し得る。
【００３２】
マイクロコントローラが、第1のハイサイド駆動回路、第2のハイサイド駆動回路、第1のローサイド駆動回路、および第2のローサイド駆動回路に結合され、それらを制御するように構成される。マイクロホンコントローラは、図1に示されるマイクロコントローラ110と同じであるかまたは同様であり得る。
【００３３】
動作202で、マイクロコントローラは、どの負荷が電圧源に接続されるべきであるかを決定する。マイクロコントローラは、ECMのプロセッサから命令を受け取ることができる。
【００３４】
第1の負荷が接続されるべきであると決定したことに応答して、マイクロコントローラは、動作204で、第1の負荷をハイサイドで電圧源に接続するために第1のハイサイド駆動回路を使用する。図1を参照して上述したように、マイクロコントローラ110の「制御論理（1）」ピンは、M3に電圧を出力するためにハイサイドプリドライバ120の「G（1）」ピンを選択するようイネーブルされる。「G（1）」ピンは次いで、スイッチデバイスM3のゲートにターンオン電圧を印加し、この電圧は、M3をオンにして電源の電圧（例えば、VBATT）がM3を通過して第1の負荷150に印加され得るようにするのに十分な高さである。
【００３５】
マイクロコントローラは、動作206で、第1の負荷を接地に接続するために第1のローサイド駆動回路を使用する。図1を参照して上述したように、マイクロコントローラ110は、「GPIO」ピンで制御論理「0」を出力する。NOTゲートNGにより、M6のゲートに印加される電圧は、M6がオンになるように高く、これによりスイッチデバイスM5はオンになり得る。同時に、M7のゲートに印加される電圧は、M7がオフになるように低い。M5がオンのとき、共通リターンピン146はローサイドプリドライバ130の「D」ピンに接続される。マイクロコントローラ110の「制御論理（2）」ピンは、ローサイドプリドライバ130の「G」ピンを選択する。「G」ピンは次いで、スイッチデバイスM1のゲートにターンオン電圧を印加し、この電圧は、M1をオンにして第1の負荷150がM1とR2とを介して接地に接続されるようにするのに十分な高さである。
【００３６】
第2の負荷が接続されるべきであると決定したことに応答して、マイクロコントローラは、動作208で、第2の負荷をハイサイドで電圧源に接続するために第1のハイサイド駆動回路を使用する。特に、マイクロコントローラ110の「制御論理（3）」ピンは、M4に電圧を出力するためにハイサイドプリドライバ120の「G（2）」ピンを選択するようイネーブルされる。「G（2）」ピンは次いで、スイッチデバイスM4のゲートにターンオン電圧を印加し、この電圧は、M4をオンにして電源の電圧（例えば、VBATT）がM4を通過して第2の負荷155に印加され得るようにするのに十分な高さである。
【００３７】
マイクロコントローラは、動作210で、第2の負荷を接地に接続するために第2のローサイド駆動回路を使用する。特に、マイクロコントローラ110は、「GPIO」ピンで制御論理「1」を出力する。NOTゲートNGにより、M6のゲートに印加される電圧は、M6がオフになるように低く、これによりスイッチデバイスM5はオフになり得る。同時に、M7のゲートに印加される電圧は、M7がオンになるように高い。M5がオフのとき、共通リターンピン146はローサイドプリドライバ130の「D」ピンから切断される。M7がオンのとき、共通リターンピン146はM7を介して接地に接続される。
【００３８】
本明細書で使用され得るように、用語「およそ」、「約」、および同様の用語は、本開示の主題が関連する当業者に一般的であり受け入れられている使用法と一致した広い意味を持つことを意図されている。これらの用語は、説明および特許請求される特定の特徴の記述を、これらの特徴の範囲を提供される正確な数値範囲に限定することなく可能にすることを意図されていることが、本開示を考察する当業者によって理解されるはずである。したがって、これらの用語は、説明および特許請求された主題の非実質的なまたは重要でない改変または変更が添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内にあると見なされることを示すと解釈されるべきである。
【００３９】
本明細書で使用される「結合される」、「接続される」などの用語は、2つの部材を互いに直接または間接的に結合することを意味する。そのような結合は、固定的（例えば、永久的）または可動的（例えば、取り外し可能または解除可能）であり得る。そのような結合は、2つの部材もしくは2つの部材と任意の追加の中間部材とが互いに単一の一体型ボディとして一体形成されるか、または2つの部材もしくは2つの部材と任意の追加の中間部材とが互いに取り付けられることで達成され得る。
【００４０】
本明細書において要素の位置（例えば、「中間」、「上」、「下」など）に言及する場合、それは、図面内の様々な要素の位置を説明するために使用されているにすぎない。様々な要素の位置は他の例示的な態様によって異なり得ること、およびそのような変形は本開示に包含されることが意図されていることに留意されたい。
【００４１】
本明細書における実質的にあらゆる複数形および/または単数形の語の使用に関して、当業者は、文脈および/または用途に適するように、複数から単数へ、かつ/または単数から複数へと変換することができる。本明細書では、明確にするために、様々な単数形/複数形の置換が明示的に記載される場合がある。
【００４２】
さらに、本明細書全体にわたって「ある態様」、「一態様」、「例示的な態様」、または同様の表現に言及する場合、それは、その態様に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも1つの態様に含まれることを意味する。よって、本明細書全体にわたって「ある態様では」、「一態様では」、「例示的な態様では」、および同様の表現が使用される場合、それらはすべて同じ態様を指す場合もあるが、必ずしもそうとは限らない。
【００４３】
したがって、本開示は、その趣旨または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具体化され得る。記載の態様は、あらゆる点で例示にすぎず、限定ではないと見なされるべきである。したがって、本開示の範囲は、前述の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲と均等の意味および範囲内にあるすべての変更は、特許請求の範囲内に包含されるものとする。
【００４４】
本明細書には具体的な実装詳細が含まれているが、これらの詳細は、発明または特許請求され得るものの範囲に対する限定と解釈されるべきではなく、むしろ、特定の実装態様に特有の特徴の記述と解釈されるべきである。本明細書に別々の実装態様の文脈において記載されている特定の特徴を、単一の実装態様において組み合わせて実装することもできる。逆に、単一の実装態様の文脈において記載されている様々な特徴を、複数の実施態様において別々に、または任意の適切な部分的組み合わせとして実装することもできる。さらに、各特徴は、上記では、特定の組み合わせで動作するものとして上述され、そうしたものとして最初に特許請求される場合さえあるが、場合によっては、特許請求される組み合わせの中からの1つまたは複数の特徴をその組み合わせから削除することもでき、特許請求される組み合わせは、部分的組み合わせまたは部分的組み合わせの変形も対象とし得る。
【００４５】
同様に、各動作が特定の順序で記載されている場合もあるが、これは、所望の結果を達成するために、そうした動作が図示の特定の順序で、または順番に行われる必要があること、またはすべての動作が行われる必要があることと理解されるべきではない。さらに、上述した実装態様の様々な局面の分離は、そのような分離をすべての実装態様において必要とすることと理解されるべきではなく、記載の方法を、単一の適用として一般的に統合するか、または複数の適用を横断して統合することもできることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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