(57)【要約】【課題】フィールドディケイサージが発生しても、負荷回路の始動性を損なうことなく、また負荷回路の誤動作を招くことなく適正に作動できる誤動作防止回路及び車載電子制御装置を提供する。【解決手段】負荷回路２の電源ラインとグランドライン間に逆方向接続された負サージ吸収用の第一ダイオードＤ１と、前記第一ダイオードＤ１の後段で前記電源ラインに順方向接続された第二ダイオードＤ２と、前記第二ダイオードＤ２に並列接続されたスイッチ素子４とを備え、給電停止時または給電停止直前に前記スイッチ素子４を遮断制御するスイッチ制御部５を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷回路の電源ラインとグランドライン間に逆方向接続された負サージ吸収用の第一ダイオードと、前記第一ダイオードの後段で前記電源ラインに順方向接続された第二ダイオードと、前記第二ダイオードに並列接続されたスイッチ素子とを備え、給電停止時または給電停止直前に前記スイッチ素子を遮断制御するスイッチ制御部を備えている誤動作防止回路。
【請求項２】
負荷回路の電源ラインとグランドライン間に逆方向接続された負サージ吸収用の第一ダイオードと、前記第一ダイオードの後段で前記電源ラインに順方向接続された第二ダイオードと、前記第二ダイオードに並列接続されたスイッチ素子と、直流電源と前記負荷回路の間に設けられたメインリレーをイグニッションスイッチの状態に基づいて導通または遮断制御するイグニッションスイッチ信号処理部を備え、
前記イグニッションスイッチのオフに伴ない前記メインリレーが遮断制御される前に前記スイッチ素子が遮断されるように構成されている誤動作防止回路。
【請求項３】
前記イグニッションスイッチのオンに伴ない前記メインリレーが導通制御される前に前記スイッチ素子が導通されるように構成されている請求項２記載の誤動作防止回路。
【請求項４】
前記イグニッションスイッチ信号処理部は、前記イグニッションスイッチのオフに伴ない前記スイッチ素子を遮断制御し、所定時間経過後に前記メインリレーを遮断制御する請求項２または３記載の誤動作防止回路。
【請求項５】
前記イグニッションスイッチ信号処理部は、前記イグニッションスイッチのオフに伴ない前記スイッチ素子を遮断制御し、前記スイッチ素子が遮断されたことを検出して前記メインリレーを遮断制御する請求項２または３記載の誤動作防止回路。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の誤動作防止回路と、車載機器を制御するＣＰＵが組み込まれた前記負荷回路を備えて構成される車載電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷回路の電源ラインとグランドライン間に逆方向接続された負サージ吸収用の第一ダイオードと、前記第一ダイオードの後段で前記電源ラインに順方向接続された第二ダイオードを備えた誤動作防止回路及び車載電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される電子制御装置等の電子機器に電力を供給する場合に、誤ってバッテリー等の直流電源の極性が逆に接続されると、電子機器に搭載されている素子の破損により電子機器が破壊される虞がある。そこで、このような破壊を防止するために、従来から保護回路が設けられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電源と負荷との間に接続された逆流防止用ダイオードと、前記逆流防止用ダイオードに並列に接続されるとともに前記逆流防止用ダイオードよりもオン時の損失電力が小さいスイッチング手段と、前記逆流防止用ダイオードの両端間電圧差に応じて前記スイッチング手段をオンオフ制御する制御手段とを備え、前記制御手段によって前記スイッチング手段をオフすることで逆流防止を行なうことのできる逆流防止装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、直流電源と回路との間に電源の逆接保護用のＰチャンネルＦＥＴを設け、前記直流電源の逆接続時に、前記ＰチャンネルＦＥＴをオフ状態とすることで、前記回路における電圧の発生を防止することのできる電子機器の保護装置が記載されている。
【０００５】
一方、図１に示すように、車載電子機器１００では、イグニッションスイッチ２００をオフした時に誘導性負荷Ｌ１００の逆起電力に起因して発生するフィールドディケイサージによりマイクロコンピュータ等のＩＣ３００が誤動作するのを防止するため、保護回路として、サージ吸収用ダイオードＤ１００や、ショットキーダイオードＤ２００や、シリーズダイオードＤ３００を電源ラインに組み込んでいる。
【０００６】
ここで、サージ吸収用ダイオードＤ１００は、フィールドディケイサージ発生時に、サージ吸収用ダイオードＤ１００の順方向電流を誘導性負荷Ｌ１００に供給することでフィールドディケイサージを吸収するために設けられている。
【０００７】
ショットキーダイオードＤ２００は、フィールドディケイサージ発生時にサージ吸収用ダイオードＤ１００で発生する負電圧（−ＶＦ）の電源ラインへの印加によって起こるＩＣ３００の内部に存在する寄生トランジスタの誤動作を防止するためにＩＣ３００の入力端子近傍に設けられている。つまり、ショットキーダイオードＤ２００を設けることによって、負電圧（−ＶＦ）より小さく、寄生トランジスタが誤動作を起こさない程度の小さい負電圧（−Ｖｄ）がＩＣ３００へ印加される。
【０００８】
シリーズダイオードＤ３００は、フィールドディケイサージ発生時にＩＣ３００から誘導性負荷Ｌ１００へ電流が流れて、ＩＣ３００の素子が破壊されるのを防止するために設けられている。尚、シリーズダイオードＤ３００設けた場合、フィールドディケイサージ発生時にＩＣ３００から誘導性負荷Ｌ１００へ電流が流れない、つまり寄生トランジスタに電流が流れないので、寄生トランジスタの誤動作防止のためのショットキーダイオードＤ２００を設ける必要はない。
【特許文献１】特開平９−２６１８６１号公報
【特許文献２】特開２００３−３７９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ショットキーダイオードＤ２００は、その特性上、順方向降下電圧が小さいが逆方向耐圧も低い。そのため、ショットキーダイオードＤ２００に逆方法耐圧より大きな逆方向電圧が印加された場合、逆方向への漏れ電流が発生する虞がある。また、ショットキーダイオードＤ２００は、高温時にグランドと短絡状態となることによってＩＣ３００からグランドへ電流が流れてしまう所謂熱暴走を起こす虞がある。そして、ショットキーダイオードＤ２００を設けた場合、上述した漏れ電流や熱暴走によってＩＣ３００に流れる電流が原因で、ＩＣ３００の誤動作を招く虞があるという問題がある。
【００１０】
また、シリーズダイオードＤ３００を設けた場合、シリーズダイオードＤ３００の順方向降下電圧の分だけバッテリー４００からＩＣ３００等の負荷回路への印加電圧が低下する。そして、当該低下の分だけ、負荷回路が動作する迄に時間がかかってしまう。つまり、負荷回路の始動性が悪化してしまう。
【００１１】
本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、フィールドディケイサージが発生しても、負荷回路の始動性を損なうことなく、また負荷回路の誤動作を招くことなく適正に作動できる誤動作防止回路及び車載電子制御装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明による誤動作防止回路の特徴構成は、負荷回路の電源ラインとグランドライン間に逆方向接続された負サージ吸収用の第一ダイオードと、前記第一ダイオードの後段で前記電源ラインに順方向接続された第二ダイオードと、前記第二ダイオードに並列接続されたスイッチ素子とを備え、給電停止時または給電停止直前に前記スイッチ素子を遮断制御するスイッチ制御部を備えている点にある。
【００１３】
上述の構成によれば、スイッチ制御部によって給電停止時または給電停止直前にスイッチ素子を遮断制御する、つまりフィールドディケイサージが発生する前に前記スイッチ素子を遮断制御することで、フィールドディケイサージが発生しても第二ダイオードによって負荷回路からの電流を遮断する。
【００１４】
また、前記スイッチ制御部によって前記スイッチ素子が遮断制御されていない場合は、電源ラインは第二ダイオードを介することなく負荷回路に接続されるので、給電時に第二ダイオードによる負荷回路への印加電圧の低下は起こらない。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明した通り、本発明によれば、フィールドディケイサージが発生しても、負荷回路の始動性を損なうことなく、また負荷回路の誤動作を招くことなく適正に作動できる誤動作防止回路及び車載電子制御装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明による誤動作防止回路を、車載電子制御装置に適用した実施形態について説明する。
【００１７】
車両には、通信線を介してネットワークで相互接続された複数の電子制御装置が搭載されており、それら複数の電子制御装置が協働して所定の制御を行なうように構成されている。
【００１８】
複数の電子制御装置は、例えば、エンジン制御用の電子制御装置、自動変速機（ＡＴ）制御用の電子制御装置、ブレーキ制御用の電子制御装置等で構成されている。
【００１９】
各電子制御装置は、車両各部のセンサ等と接続してセンサ等からの信号を転送制御するための入出力インタフェース回路と、制御プログラム格納のためのＲＯＭ及びワーキングエリアとしてのＲＡＭ等のメモリと、制御プログラムを実行するＣＰＵと、他の電子制御装置との通信データの入出力制御のための通信インタフェース回路等を備えて構成されており、予め設定された周期またはイベントの発生により繰り返し実行される制御プログラム及び内蔵データに基づいて所定の機能が実現されるように構成されている。
【００２０】
つまり、電子制御装置１は、図２に示すように、エンジン等の車載機器を制御するＣＰＵが組み込まれた負荷回路２を備えている。また、各電子制御装置１は、本発明による誤動作防止回路３を備えている。
【００２１】
図２において、負荷回路２は、車両のバッテリーで構成される直流電源６からメインリレー７を介して給電されるように構成されている。メインリレー７は、当該電子制御装置１への給電の有無を指示する信号、例えば、車両のイグニッションスイッチのオン信号（給電を指示する）及びオフ信号（給電の停止を指示する）によって導通または遮断制御される。また、誘導性負荷Ｌ１は、車両を構成する各種モーターやオルタネーター等の誘導性の負荷を示している。
【００２２】
負荷回路２では、直流電源６の出力電圧がレギュレータ２１で所定の電圧に昇圧または降圧されて、ＣＰＵを備えたマイクロコンピュータ２２やＲＡＭ等のメモリ２３といったデバイスに入力されている。
【００２３】
尚、図２では、負荷回路２において一つのレギュレータ２１を介してデバイスに給電される構成について説明しているが、負荷回路２が入力電圧の異なる複数のデバイスを備えている場合は、負荷回路２は夫々異なる電圧へ昇圧または降圧される複数のレギュレータを備えた構成であってもよい。また、負荷回路２が直流電源６の出力電圧と同一の入力電圧であるデバイスを備えている場合は、負荷回路２においてこれらのデバイスへはレギュレータを介することなく給電される構成であってもよい。
【００２４】
以下、本発明による誤動作防止回路３について説明する。誤動作防止回路３は、負荷回路２の電源ラインとグランドライン間に逆方向接続された負サージ吸収用の第一ダイオードＤ１と、第一ダイオードＤ１の後段で電源ラインに順方向接続された第二ダイオードＤ２と、第二ダイオードＤ２に並列接続されたスイッチ素子４と、給電停止時または給電停止直前にスイッチ素子４を遮断制御するスイッチ制御部５とを備えている。
【００２５】
第一ダイオードＤ１は、給電停止時に生じる誘導性負荷Ｌ１の逆起電力に起因するフィールドディケイサージ（負サージ）発生時に、自身に流れる順方向電流を誘導性負荷Ｌ１に供給することで当該負サージを吸収するために設けられている。第一ダイオードＤ１は、高電圧（例えば、約１００（Ｖ））の負サージを吸収するために、通常の順方向降下電圧（例えば、０．６（Ｖ））よりも高い順方向降下電圧（例えば、１．０（Ｖ））のシリコンダイオードで構成されている。
【００２６】
第二ダイオードＤ２は、負サージ発生時に負荷回路２から誘導性負荷Ｌ１へ電流が流れるのを防止するために設けられており、第一ダイオードＤ１と比較して小さい順方向降下電圧（例えば、０．６〜１．０（Ｖ））のシリコンダイオードで構成されている。
【００２７】
スイッチ素子４は、例えば、電磁石を用いた機械式リレーやサイリスタやフォトカプラ等を用いた半導体リレー等で構成され、そのオンオフをスイッチ制御部５により制御される。
【００２８】
スイッチ制御部５は、当該電子制御装置１への給電の停止を指示する信号に基づいてスイッチ素子４を遮断制御する、つまり給電停止時にスイッチ素子４を遮断制御するように構成されている。または、スイッチ制御部５は、当該給電の停止を指示する信号を受け取った上で、受け取った信号をスイッチ素子４へ出力してから所定時間経過後に、当該給電の停止を指示する信号をメインリレー７へ出力することによって、給電停止直前にスイッチ素子４を遮断制御するように制御されている。
【００２９】
例えば、スイッチ制御部５は、図３に示すように、直流電源６と負荷回路２の間に設けられたメインリレー７をイグニッションスイッチ９の状態に基づいて導通または遮断制御するイグニッションスイッチ信号処理部５で構成される。
【００３０】
イグニッションスイッチ信号処理部５は、イグニッションスイッチ９のオフに伴ないメインリレー７が遮断制御される前にスイッチ素子４を遮断し、イグニッションスイッチ９のオンに伴ないメインリレー７が導通制御される前にスイッチ素子４を導通するように構成されている。
【００３１】
詳述すると、イグニッションスイッチ信号処理部５は、給電停止前処理指示部５１と、スイッチ素子制御部５２と、メインリレー制御部５３とを備えて構成されている。尚、これらのイグニッションスイッチ信号処理部５の各構成要素は、例えば、バイポーラやＭＯＳ等のトランジスタやダイオードで構築された論理回路で実現されている。
【００３２】
給電停止前処理指示部５１は、イグニッションスイッチ９のオフを示す信号（例えばローレベル信号）が入力されると負荷回路２のマイクロコンピュータ２２に制御信号を出力して給電停止前処理を実行させる。ここで、給電停止前処理とは、マイクロコンピュータ２２のＣＰＵが、当該マイクロコンピュータ２２に接続されたＲＡＭに展開されている設定情報や状態情報をＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに格納してバックアップする処理である。
【００３３】
スイッチ素子制御部５２は、マイクロコンピュータ２２より給電停止前処理の完了を示す信号が入力されると、スイッチ素子４を遮断制御する信号（例えばローレベル信号）をスイッチ素子４に出力し、イグニッションスイッチ９のオンを示す信号（例えばハイレベル信号）が入力されるとスイッチ素子４を導通制御する信号（例えばハイレベル信号）をスイッチ素子４に出力する。
【００３４】
メインリレー制御部５３は、スイッチ素子制御部５２からスイッチ素子４へスイッチ素子４を遮断または導通制御する信号が送信された後（換言するとスイッチ素子４を遮断または導通制御する信号によってスイッチ素子４が遮断または導通制御された後）に、メインリレー７を遮断制御する信号をメインリレー７に出力する。
【００３５】
上述の構成によれば、イグニッションスイッチ信号処理部５は、メインリレー７が遮断制御される前にスイッチ素子４を遮断制御するので、メインリレー７が遮断されて負サージが発生しても、第二ダイオードＤ２によって負荷回路２からの電流を遮断して負荷回路２の誤動作を防止できる。
【００３６】
また、イグニッションスイッチ信号処理部５は、メインリレー７が導通制御される前にスイッチ素子４を導通制御するので、メインリレー７が導通制御されたときに第二ダイオードＤ２による負荷回路２への印加電圧の低下は起こらず、始動性の悪化を防止できる。
【００３７】
尚、図３では、イグニッションスイッチ信号処理部５が、給電停止前処理指示部５１を備えた構成について説明したが、給電停止前処理指示部５１を備えていない構成であってもよい。この場合、イグニッションスイッチ信号処理部５において、イグニッションスイッチ９のオフを示す信号はスイッチ素子制御部５２に入力され、当該信号を受け取ったスイッチ素子制御部５２は、スイッチ素子４を遮断制御する信号をスイッチ素子４に出力する。
【００３８】
イグニッションスイッチ信号処理部５は、イグニッションスイッチ９のオフに伴ないスイッチ素子４を遮断制御し、所定時間経過後にメインリレー７を遮断制御する構成であってもよい。
【００３９】
例えば、イグニッションスイッチ信号処理部５のメインリレー制御部５３が、カウンタ回路とカウンタ制御回路を備えた構成であってもよい。
【００４０】
ここで、カウンタ回路は、スイッチ素子制御部５２からスイッチ素子４へスイッチ素子４を遮断または導通制御する信号が送信されるとカウントを開始する回路である。また、カウンタ制御回路は、カウンタ回路が前記所定時間を示す所定のカウント値に達すると、メインリレー７を遮断制御する信号をメインリレー７に出力するとともにカウンタ回路にリセット信号を出力する回路である。
【００４１】
また、別の例として、図４に示すように、イグニッションスイッチ信号処理部５は、スイッチ素子４に対する遮断制御信号を遅延するＲＣフィルタ回路５５を備え、ＲＣフィルタ回路５５で遅延された遅延信号によりメインリレー７を遮断制御する構成であってもよい。
【００４２】
詳述すると、イグニッションスイッチ信号処理部５のメインリレー制御部５３がＲＣフィルタ回路５５で構成されており、ＲＣフィルタ回路５５は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１を備えている。
【００４３】
スイッチ素子制御部５２からメインリレー７へ、メインリレー７を遮断または導通制御する信号が送信されると、スイッチ素子制御部５２とメインリレー７との間にはＲＣフィルタ回路５５が存在するために、メインリレー７は、抵抗Ｒ１の抵抗値とコンデンサＣ１の容量値に基づいて決定される所定時間の経過後に遮断制御される。
【００４４】
一方、スイッチ素子制御部５２からスイッチ素子４へ、スイッチ素子４を遮断または導通制御する信号が送信されると、スイッチ素子制御部５２とスイッチ素子４の間にはＲＣフィルタ回路５５は存在しないので、スイッチ素子４は所定時間の経過を待たずに遮断制御される。
【００４５】
尚、上述したカウンタ回路、カウンタ制御回路、及びＲＣフィルタ回路５５は、給電停止前処理指示部５１やスイッチ素子制御部５２といったイグニッションスイッチ信号処理部５の他の構成要素と共に、半導体プロセスにより集積化されることにより構築されていてもよい。
【００４６】
上述の構成によれば、イグニッションスイッチ信号処理部５は、スイッチ素子４を遮断制御した後でメインリレー７を遮断制御するので、メインリレー７が遮断されて負サージが発生しても、第二ダイオードＤ２によって負荷回路２からの電流を遮断して負荷回路２の誤動作を防止できる。
【００４７】
イグニッションスイッチ信号処理部５は、イグニッションスイッチ９のオフに伴ないスイッチ素子４を遮断制御し、スイッチ素子４が遮断されたことを検出してメインリレー７を遮断制御する構成であってもよい。
【００４８】
例えば、図５に示すように、イグニッションスイッチ信号処理部５に、第二ダイオードＤ２の両端電圧に基づいてスイッチ素子４が遮断されたことを検出する比較回路５６を備え、比較回路５６の出力信号によりメインリレー７を遮断制御する構成であってもよい。
【００４９】
詳述すると、イグニッションスイッチ信号処理部５のメインリレー制御部５３が比較回路５６で構成されており、比較回路５６は、第二ダイオードＤ２のアノード側の電圧を分圧するための抵抗Ｒ２、Ｒ３と、反転端子を抵抗Ｒ２を介して第二ダイオードＤ２のアノードに接続され、非反転端子を第二ダイオードＤ２のカソードに接続されたコンパレータ５６１とを備えている。
【００５０】
抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値は、コンパレータ５６１の反転端子への入力電圧と非反転端子への入力電圧の差分が第二ダイオードの順方向降下電圧より大きくなった場合に、メインリレー７を遮断制御するためのハイレベルの信号がコンパレータ５６１から出力されるような値に調整されている。
【００５１】
尚、上述した比較回路５６は、給電停止前処理指示部５１やスイッチ素子制御部５２といったイグニッションスイッチ信号処理部５の他の構成要素と共に、半導体プロセスにより集積化されることにより構築されていてもよい。
【００５２】
上述の構成によれば、イグニッションスイッチ信号処理部５は、スイッチ素子４が遮断制御されたことを確認してからメインリレー７を遮断制御するので、メインリレー７が遮断されて負サージが発生しても、第二ダイオードＤ２によって負荷回路２からの電流を遮断して負荷回路２の誤動作を防止できる。
【００５３】
以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、第二ダイオードＤ２がシリコンダイオードであり、スイッチ素子４が機械式や半導体のリレーである構成について説明したが、第二ダイオードＤ２及びスイッチ素子４はシリコンダイオードやリレーに限らず、例えば、第二ダイオードＤ２及びスイッチ素子４が、図６に示すように、ドレインとソース間に形成されるボディダイオードが順方向となるように接続されたＰチャンネルＭＯＳ−ＦＥＴで構成されていてもよい。
【００５４】
図６に示す構成の場合、ＭＯＳ−ＦＥＴが導通制御された場合はＭＯＳ−ＦＥＴのドレインソース間を電流が流れ、遮断制御されたときはＭＯＳ−ＦＥＴのボディダイオードＤ３を電流が流れることから、第二ダイオードＤ２とスイッチ素子４を並列接続した構成と同様の動作を行なうことが可能となる。
【００５５】
上述の実施形態では、誤動作防止回路３がイグニッションスイッチ信号処理部５を備えている構成について説明したが、イグニッションスイッチ信号処理部５は、当該誤動作防止回路３が備えられている電子制御装置１とは異なる電子制御装置、例えば電源制御用の電子制御装置に備えられている構成であってもよい。このような構成の場合、誤動作防止回路３は、異なる電子制御装置のイグニッションスイッチ信号処理部５から入力される外部制御信号により、スイッチ素子４の導通及び遮断を制御する構成であってもよい。
【００５６】
上述した複数の実施形態は、夫々本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において、各実施形態に示した構成を適宜組み合わせることが可能であり、さらに各ブロックの具体的回路構成も本発明の作用効果を奏する範囲において適宜変更設計できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来の構成の保護回路の回路図
【図２】本発明による誤動作防止回路の回路図
【図３】イグニッション信号処理部を備えた誤動作防止回路の回路図
【図４】ＲＣフィルタ回路を備えた誤動作防止回路の回路図
【図５】比較回路を備えた誤動作防止回路の回路図
【図６】ＰチャンネルＭＯＳ−ＦＥＴを備えた誤動作防止回路の回路図
【符号の説明】
【００５８】
１：電子制御装置
２：負荷回路
３：誤動作防止回路
４：スイッチ素子
５：スイッチ制御部（イグニッション信号処理部）
５５：ＲＣフィルタ回路
５６：比較回路
Ｄ１：第一ダイオード
Ｄ２：第二ダイオード
【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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