JP2007145208A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補助電源の電力出力時に電圧降下がほとんどなく、かつ高信頼性を両立可能な電子制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】電子制御部１０と補助電源１６の間にリレーやＦＥＴの第１スイッチ１７、第２スイッチ１８を直列に設け、両スイッチ１７，１８をオフにした際の電圧Ｖ２が既定値以下なら両者がショート故障していないと判断し、次に第１スイッチ１７をオンに、第２スイッチ１８をオフにした時のＶ１とＶ２がほぼ等しければ第１スイッチ１７がオープン故障していないと判断し、次に両スイッチ１７，１８のオンオフを逆転し、Ｖ２とＶ３がほぼ等しければ第２スイッチ１８がオープン故障していないと判断するものであり、両スイッチ１７，１８でほぼ電圧降下がなくなる上、両スイッチ１７，１８を故障判断でき高信頼性が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は電子制御部に対して非常時の電源バックアップを行う電子制御装置に関するものである。

近年、ハイブリッドカーや電気自動車の開発が急速に進められており、それに伴い車両の制動についても、従来の機械的な油圧制御から電気的な油圧制御への各種の提案がなされてきている。

一般に車両の油圧制御を電気的に行うためには、電源としてバッテリが用いられるが、その場合バッテリだけでは何らかの原因で電力の供給が断たれると油圧制御ができなくなり、車両の制動が不可能になる可能性がある。

そこで、バッテリとは別に補助電源として大容量キャパシタ等を搭載することにより、非常時に電気的な油圧制御を行う電子制御部に駆動電力を供給できる電子制御装置が提案されている。

また、特にパーソナルコンピュータの普及により、停電時のデータ消失を防止するための非常用電源に対する需要も高まってきており、例えば大容量キャパシタ等に電力を蓄えておき、万一の停電時には前記大容量キャパシタ等からの電力を瞬時にパーソナルコンピュータ（前記電子制御部に相当）に供給する電子制御装置も提案されている。

このような電子制御装置の一例として、車両に搭載された時計や半導体メモリのような電子制御部の電源バックアップ用電源回路が知られている（特許文献１）。

この電源回路の電源バックアップ部分を抽出した概略回路図を図６に示す。図６において、点線で囲まれた部分が特許文献１に示された回路図に相当する。

まず、点線で囲まれた回路部分について説明する。

主電源に相当するバッテリ１にはイグニションスイッチとしてのスイッチ手段２が接続されている。車両起動時にスイッチ手段２をオンにすると、それと直列に接続されたダイオード２ａを介して車両全体に電圧ＶＣＣの電力が供給される。

一方、車両の使用に関わらず常時駆動が必要な前記時計や半導体メモリに対しては、バッテリ１の出力を分岐して、ダイオード２ｂ、および抵抗２ｃを介して電圧ＶＤＤが常に供給されている。

また、バッテリ１を交換等のため外してもＶＤＤ出力が維持されるように補助電源としてコンデンサ３が接続されている。これにより、コンデンサ３が電力を供給するので、時計や半導体メモリを駆動し続けられる。

次に、このような構成の電源バックアップ回路を非常用電源として前記した車両制動用の電子制御部や、パーソナルコンピュータ（電子制御部）に応用した場合について説明する。概略回路図は図６全体のようになる。

すなわち、ＶＣＣはそのまま電子制御部４に接続されるとともに、コンデンサ３の出力を含むＶＤＤは、斜点線で示したようにスイッチ手段２と連動したスイッチ手段５、およびダイオード６を介して電子制御部４に接続される。

従って、電子制御部４には２系統の電源が接続されたことに相当する。

なお、スイッチ手段２，５はバッテリ１の出力直近に設けてもよい。これによりスイッチ手段を１つにすることができるが、この場合コンデンサ３はスイッチ手段がオフの間に自然放電するので、スイッチ手段をオンにした後に充電されることになる。

この非常用電源としての動作は次の通りである。なお、スイッチ手段は図６に示す通り２個を連動して使用する構成として説明する。従って、コンデンサ３は常にバッテリ１が接続されているので、満充電の状態にある。

この状態でスイッチ手段２，５をオンにすると、バッテリ１のＶＣＣが正常であればＶＣＣが電子制御部４に供給される。

なぜなら、ダイオード２ａ，２ｂの電圧降下がそれぞれ等しいとすればＶＣＣ＝ＶＤＤとなるが、ＶＤＤ側にはさらにダイオード６が接続されているので、ダイオード６の電圧降下分、ＶＣＣの方が大きくなる。その結果、ＶＤＤは出力されずＶＣＣが優先的に電子制御部４に供給されることになる。

ここで、何らかの理由でバッテリ１の電圧ＶＣＣがＶＤＤより下がったとすると、ダイオード２ａ，６は両端電圧がそれぞれ逆転するため、ダイオード２ａはオフに、ダイオード６はオンになる。その結果、コンデンサ３の電圧ＶＤＤが電子制御部４に供給される。

このような動作により、万一バッテリ１が異常を起こし電圧が下がってしまっても、ダイオード２ａ，６の働きにより自動的にキャパシタの電圧ＶＤＤが電子制御部４に供給され、その駆動が停止することはなくなる。
実用新案登録第２５６５０１８号公報

以上のような電源回路によって、確かにバッテリ１の異常時にも停止させることができない電子制御部４を駆動し続けられるのであるが、ＶＣＣとＶＤＤを自動的に切り替えるためにダイオード２ａ，６を使用しているので、この部分での電圧降下（約０．７Ｖ）が避けられない。

そのため、特にコンデンサ３に対しては、十分に電子制御部４を駆動できるようにダイオード６による電圧降下分を見込んで、コンデンサ３の数を増やす必要がある。

この際、一般に電圧を高めるためにはコンデンサ３を直列に増やせばよいが、それにより容量が減少してしまう。すると、必要十分な容量を確保するために、さらに並列にコンデンサ３を接続せねばならず、トータルとしてコンデンサ３の数が非常に増加してしまう。

従って、ダイオード６での電圧降下が発生しないような構成にしなければならないという課題があった。

さらに、特に車両制動用の電子制御部４に対しては、極めて高い信頼性が要求されるため、ダイオード６の故障を早期に判断できるシステムでなければならない。

しかし、図６の回路構成ではダイオード６の故障判断をすることができない。

そのため、図６に点線の回路図で示したようにダイオード６を２個並列に接続することによって冗長性を高める構成が考えられるが、ダイオード６が２個とも故障する可能性を完全に否定できないという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、補助電源の電力を出力する際に電圧降下がほとんどなく、かつ極めて高い信頼性を有することが両立可能な電子制御装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電子制御装置は主電源と補助電源の間に、ダイオードの代わりに第１スイッチ、第２スイッチを直列に設け、前記第１スイッチ、および前記第２スイッチの故障判断動作として、前記第１スイッチ、および前記第２スイッチをオフにした際の、前記第１スイッチと前記第２スイッチの間の電圧を前記電圧検出回路で求め、前記電圧が既定値以下であれば、前記第１スイッチ、および前記第２スイッチがショート故障をしていないと判断し、前記第１スイッチをオンにして前記第２スイッチをオフにした際の、前記第１スイッチの両端の電圧を電圧検出回路でそれぞれ求めることにより、それぞれの前記両端の電圧がほぼ等しければ前記第１スイッチがオープン故障をしていないと判断し、前記第１スイッチをオフにして前記第２スイッチをオンにした際の、前記第２スイッチの両端の電圧を前記電圧検出回路でそれぞれ求めることにより、それぞれの前記両端の電圧がほぼ等しければ前記第２スイッチがオープン故障をしていないと判断するものである。

本構成によって第１スイッチ、および第２スイッチではほとんど電圧降下がなくなる上、両者の故障判断が可能となる。その結果、前記目的を達成することができる。

本発明の電子制御装置によれば、補助電源からの出力において電圧降下をほとんどなくすことと、第１スイッチ、および第２スイッチの故障判断により極めて高い信頼性が得られることを両立できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。なお、ここでは例として車両制動時の非常用の電子制御装置について説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電子制御装置のブロック回路図である。図２は本発明の実施の形態１における電子制御装置の動作を示すフローチャートである。

図１において、車両制動を司る電子制御部１０にはダイオードからなる主電源スイッチ１１を介してバッテリである主電源１３が接続されている。

また、電子制御部１０には、主電源１３が電子制御部１０を駆動できない既定電圧以下になった時に、電子制御部１０に対して補助的に駆動電力を供給するための電源バックアップユニット１４（図１中に点線で示した）が接続されている。

次に、電源バックアップユニット１４の詳細について説明する。

電源バックアップユニット１４は、非常用の電力源として複数の電気二重層キャパシタを接続した補助電源１６を内蔵している。

電子制御部１０と補助電源１６の間には、電子制御部１０側から順に第１スイッチ１７と第２スイッチ１８が直列に接続されている。

第１スイッチ１７と第２スイッチ１８は外部信号によりオンオフが制御できる構成のものとして、本実施の形態１ではリレーを使用している。これにより、オン時の電圧降下がほとんどないため、補助電源１６を従来のようにダイオードの電圧降下を見込んで多数のキャパシタで構成する必要がなくなる。

電子制御部１０と第１スイッチ１７の間の電圧Ｖ１、第１スイッチ１７と第２スイッチ１８の間の電圧Ｖ２、および第２スイッチ１８と補助電源１６の間の電圧Ｖ３はそれぞれ電圧検出回路１９により測定できるように構成してある。

なお、電圧Ｖ１からＶ３は電圧検出回路１９の中で切り替えて順次測定できる構成とした。

第１スイッチ１７と第２スイッチ１８のオンオフ制御は制御回路２０により行われる。また、電圧検出回路１９の電圧出力は制御回路２０に伝達される。

制御回路２０は図示しない車両制御ＣＰＵにも接続されており、信号の入出力が可能な構成としてある。

また、第１スイッチ１７と第２スイッチ１８の間には数ｋΩ程度の高抵抗値の抵抗からなる放電回路２１が接続されている。放電回路２１の他端はグランドに接続されている。

これにより、第１スイッチ１７と第２スイッチ１８が両方オフの時に電圧Ｖ２はぐランドレベルになる。従って、本実施の形態１ではショート故障の判断に必要なＶ２の既定値をグランドレベルとしたことになる。すなわち、詳細は後述するが、Ｖ２がグランドレベルであればショート故障していないと判断している。

なお、Ｖ２の既定値はグランドレベルに限らず、ある既定値を設定し、それ以下ならショート故障をしていないと判断するようにしてもよい。

次に、このような電子制御装置の動作について図２のフローチャートを参照しながら説明する。

図２は制御回路２０にあらかじめ記憶させた故障判断ソフトのフローチャートを示し、メインルーチンと、一定の時間間隔毎に割り込んで実行される割り込みルーチンからなる。

まず、メインルーチンから説明する。

車両を起動すると、図１には示していないが主電源１３から補助電源１６への別系統の配線により補助電源１６が充電された後、図２のメインルーチンが実行される。

なお、この時点では第１スイッチ１７と第２スイッチ１８は両方ともオフである。

メインルーチンの実行により、まず割り込みルーチンの動作を許可する（ステップ番号Ｓ１）。これにより、メインルーチン実行中であっても、一定時間間隔毎に割り込みルーチンが実行される。

割り込みルーチンの詳細については後述する。

次に、電圧検出回路１９により電圧Ｖ１を読み込み、既定電圧より大きいか否かを判断する（Ｓ２）。ここで、既定電圧とは電子制御部１０を駆動可能な最低電圧である。

従って、もしＶ１（主電源１３の電圧に相当）が既定電圧以下であれば（Ｓ２のＮｏ）、主電源１３が最初から異常であるので異常信号の種類を主電源異常として（Ｓ３）、異常信号を車両制御ＣＰＵに出力する（Ｓ４）。

これを受け、車両制御ＣＰＵは運転手に警告を発する等を行い、整備工場での修理を促す。なお、この段階では主電源１３が異常のため車両は走行できない状態である。従って、電源バックアップユニット１４から補助電力を電子制御部１０に供給する必要はない。

異常信号を出力した後は割り込みルーチンを動作させる必要がないため、割り込みを禁止して（Ｓ５）、メインルーチンを終了する。

一方、Ｖ１が既定電圧より大きければ（Ｓ２のＹｅｓ）、主電源１３は正常であると判断し、以後は第１スイッチ１７と第２スイッチ１８の故障判断動作を行う。

まず、第１スイッチ１７と第２スイッチ１８を共にオフにする（Ｓ６）。

次に、電圧Ｖ２を電圧検出回路１９で読み込む（Ｓ７）。読み込んだ電圧は制御回路２０に伝達される。

電圧Ｖ２の回路部分は放電回路２１を介してグランドに接続されている。従って、第１スイッチ１７と第２スイッチ１８が共にオフであれば、Ｖ２部分の電荷は放電回路２１によりグランドへ放電されるので、電圧Ｖ２は本実施の形態１の既定値であるグランドレベルにならなければならない。

そこで、Ｖ２がグランドレベル（ＧＮＤ）であるか否かを判断する（Ｓ８）。

もし、Ｖ２がＧＮＤでなければ（Ｓ８のＮｏ）、第１スイッチ１７、および／または第２スイッチ１８がショート故障（オンしたまま）しており、その結果、Ｖ１やＶ３の電圧がＶ２部分にかかっていることになる。

従って、異常信号の種類をショート故障として（Ｓ９）、Ｓ４にジャンプし異常信号出力以降の動作を行う。

なお、Ｓ８では第１スイッチ１７と第２スイッチ１８のどちらが、あるいは両方がショート故障しているかを区別することができない。

しかし、ショート故障自体が発生してはならないため、故障したスイッチの特定ができなくても、とにかく早くショート故障が発生した事実を運転手に警告する必要がある。

また、修理する際も第１スイッチ１７と第２スイッチ１８の両方を交換することで、故障したスイッチの区別をする必要はなくなる上、信頼性も向上する。

これらの理由から、ショート故障したスイッチの区別は特に行っていない。

次に、第１スイッチ１７をオンにして第２スイッチ１８をオフにする（Ｓ１０）。これにより、第１スイッチ１７は従来例のダイオードではないので電圧降下が発生せず、主電源１３に相当する電圧Ｖ１がほぼＶ２にも印加されることになる。但し、第２スイッチ１８はオフなので、Ｖ２が補助電源１６側（Ｖ３）に印加されることはない。

なお、Ｖ２の回路部分には放電回路２１が接続されているが、これは高抵抗値の抵抗から構成されている。従って、放電回路２１に流れる電流は極めて少ないため、無駄な消費電流を抑制することができる。

次に、Ｓ１０の状態で第１スイッチ１７の両端の電圧Ｖ１、Ｖ２を電圧検出回路１９により読み込む（Ｓ１１）。読み込んだ電圧は制御回路２０に伝達される。

次にＶ１とＶ２を比較する。その結果、それぞれの両端の電圧がほぼ等しければ前記第１スイッチ１７が故障していないと判断し、そうでなければ第１スイッチ１７が何らかの理由でオンになっていないことになるので、オープン故障が発生していると判断する。

故障していた場合は（Ｓ１２のＮｏ）、異常信号の種類を第１スイッチ１７のオープン故障として（Ｓ１３）、Ｓ４にジャンプして異常信号出力以降の動作を行う。

故障していなければ（Ｓ１２のＹｅｓ）、次に第１スイッチ１７をオフにする（Ｓ１４）。

その後、既定時間（本実施の形態１では０．１秒とした）待つ（Ｓ１５）。これにより、Ｖ２部分の電荷を放電回路２１によりグランドに放電できる。

次に、第２スイッチをオンにする（Ｓ１６）。

これにより、第２スイッチ１８は従来例のダイオードではないので電圧降下が発生せず、補助電源１６に相当する電圧Ｖ３がほぼＶ２にも印加されることになる。但し、第１スイッチ１７はオフなので、Ｖ２が主電源１３側（Ｖ１）に印加されることはない。

この状態で第２スイッチ１８の両端の電圧Ｖ２、Ｖ３を電圧検出回路１９により読み込む（Ｓ１７）。読み込んだ電圧は制御回路２０に伝達される。

次にＶ２とＶ３を比較する。その結果、それぞれの両端の電圧がほぼ等しければ前記第２スイッチ１８が故障していないと判断し、そうでなければ第２スイッチ１８が何らかの理由でオンになっていないことになるので、オープン故障が発生していると判断する。

故障していた場合は（Ｓ１８のＮｏ）、異常信号の種類を第２スイッチ１８のオープン故障として（Ｓ１９）、Ｓ４にジャンプして異常信号出力以降の動作を行う。

故障していなければ（Ｓ１８のＹｅｓ）、第２スイッチ１８をオフにする（Ｓ２０）。これにより、第１スイッチ１７と第２スイッチ１８は両方オフになる。

ここで、故障判断動作は短期間の間に何度も行う必要はなく、既定時間（例えば１０分オーダー）毎に行えば十分である。

従って、前記既定時間が経過するまで待つ（Ｓ２１）。

なお、Ｓ１６によりＶ２にはＶ３の電圧がかかっている。しかし、Ｓ２０で第２スイッチをオフにすることにより、Ｓ２１で既定時間が経過するまで待つ間に、放電回路２１を介してＶ２部分の電荷がグランドに放電される。従って、Ｖ２はグランドレベルとなる。

既定時間が経過したら、Ｓ７に戻って、再び第１スイッチ１７と第２スイッチ１８の故障判断動作を繰り返す。これにより、故障判断動作は電源バックアップユニット１４の動作中に既定時間毎に行われるので、信頼性が高まる。

以上がメインルーチンの動作であるが、この動作中に一定時間間隔毎に実行される割り込みルーチンについて以下に説明する。

割り込みルーチンの主な役割は主電源１３の異常がいつ発生しても素早く補助電源１６に切り替えることである。

これを実現するために、割り込み処理を用いている。これにより、メインルーチンの実行とは見かけ上独立して主電源１３の異常判定と対応が可能となる。

割り込みルーチンの具体的動作については、まず、制御回路２０が常に一定時間（例えば数分の１秒）をカウントしており、一定時間経過毎に信号を発するようにしてある。

従って、制御回路２０はメインルーチンで割り込みが許可されていて、前記信号が出力されたらメインルーチンのどこを実行していても割り込みルーチンにジャンプするように構成されている。

割り込みルーチンが実行されると、まず割り込みを禁止した後（Ｓ５０）、主電源１３の電圧に相当するＶ１が電圧検出回路１９を通して制御回路２０に読み込まれる（Ｓ５１）。

次に、Ｖ１が主電源１３として既定電圧より大きいか否か判断する（Ｓ５２）。

もし、Ｖ１が既定電圧より大きければ（Ｓ５２のＹｅｓ）、主電源１３は正常であるので、Ｓ６０にジャンプし割り込みを許可した後、割り込みルーチンからリターンする。これにより、メインルーチン実行中に割り込み処理により中断された所から再びメインルーチンの実行を継続する。

一方、Ｖ１が既定電圧以下であれば（Ｓ５２のＮｏ）、主電源１３が電圧異常であるので、直ちに第１スイッチ１７と第２スイッチ１８をオンにした後（Ｓ５３）、主電源１３の異常信号を出力する（Ｓ５４、Ｓ５５）。

この際、第１スイッチ１７と第２スイッチ１８は故障判断動作により正常であることがわかっている。なぜなら、もし異常があればメインルーチンのＳ５で割り込みが禁止されるのでＳ５３が実行されることはないためである。すなわち、Ｓ５３を実行できるということは第１スイッチ１７と第２スイッチ１８が正常であるといえる。

従って、確実に両スイッチをオンにすることができ、極めて高い信頼性を得ることができる。

これにより、補助電源１６の電力が電子制御部１０に供給される。なお、主電源１３は既定電圧以下であるので、補助電源１６の電圧の方が主電源１３の電圧より高いため、主電源スイッチ１１により補助電源１６の電力が主電源１３に供給されることはない。

これらのことから、電子制御部１０は継続して駆動し続けられるため、Ｓ５５の異常信号出力による警告に基づき、運転者は安全に車両制動を行い停車することができる。

ここで、補助電源１６の電力が電子制御部１０に供給されている間に、主電源１３の電圧が回復する場合がある。

これに対応して、割り込みルーチンのＳ５６以降の動作を行う。

まず、Ｓ５６で主電源１３の電圧Ｖ１を読み込む。

次に、Ｓ５２と同様にＶ１と既定電圧を比較する（Ｓ５７）。

もし、Ｖ１が既定電圧より大きければ（Ｓ５７のＹｅｓ）、主電源１３の電圧が回復しているので、異常解除信号を車両制御ＣＰＵへ出力する（Ｓ５８）。

その後、第１スイッチ１７、および第２スイッチ１８を両方オフにすることで（Ｓ５９）、電子制御部１０への電源供給源を補助電源１６から主電源１３に切り替える。

次に、主電源１３が回復したので、通常動作に戻すため割り込みを許可した後（Ｓ６０）、メインルーチンにリターンする。

一方、Ｖ１が既定電圧以下なら（Ｓ５７のＮｏ）、依然として主電源１３の電圧Ｖ１は異常のままであるので、補助電源１６の電力を電子制御部１０に供給し続ける。

これにより、補助電源１６の電圧Ｖ３は降下していくので、次にＶ３を読み込み（Ｓ６１）、Ｖ３が電子制御部１０を駆動できる下限である既定電圧以下になれば（Ｓ６２のＮｏ）、補助電源１６の残量異常が検出できる。

この場合は、異常信号の種類を補助電源異常とし（Ｓ６３）、メインルーチンのＳ４にジャンプして異常を出力する。

一方、Ｖ３が前記既定電圧より大きければ（Ｓ６２のＹｅｓ）、補助電源１６は正常であるので、再び主電源１３が回復したか否かを判断するために、Ｓ５６以降の動作に戻る。

以上説明した割り込みルーチンは数分の１秒毎に実行されるので、第１スイッチ１７や第２スイッチ１８の故障判断動作中であっても、主電源１３の出力電圧が既定電圧以下になると、故障判断動作を直ちに中止し、極めて早期に第１スイッチ、および第２スイッチをオンにすることで補助電源１６に切り替えることができる。

さらに、主電源１３の電圧が回復すると、直ちに主電源１３に切り替えることができるので、これらの動作により電子制御装置として極めて高い信頼性が得られる。

以上の構成、動作により、補助電源１６の電力を出力する際にダイオードの代わりにリレーからなる２個のスイッチで切り替えるようにしたため電圧降下がほとんどなくなり、かつ２個のスイッチの故障判断動作が可能となったことにより極めて高い信頼性を有することができるため、少ない電圧降下と高い信頼性を両立できる電子制御装置を実現できた。

なお、本実施の形態１では故障判断動作として、まず第１スイッチ１７、および第２スイッチ１８のショート故障を判断し、次に第１スイッチ１７のオープン故障を判断し、次に第２スイッチ１８のオープン故障を判断する順番としているが、これはどのような順番であってもよい。

但し、図２のＳ１５で説明したように、第１スイッチ１７のオープン故障、および第２スイッチ１８のオープン故障を判断した際に故障していなければ、第１スイッチ１７や第２スイッチ１８をオフにした後、既定時間（本実施の形態１では０．１秒）待つ必要がある。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における電子制御装置のブロック回路図である。

図３において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施の形態２の特徴となる部分は、図３に示すように第１スイッチ１７、および第２スイッチ１８を、それぞれ２つのＰチャネルＦＥＴ１７ａ，１８ａの向きを反転して接続する構成とした点である。

従って、第１スイッチ１７、第２スイッチ１８はそれぞれ２個１組のＦＥＴ１７ａ，１８ａを使用するので、総計４個のＦＥＴで両スイッチが構成されることになる。

また、２個１組のＦＥＴ１７ａ，１８ａはそれぞれ向きを反転して接続しているので、それぞれの１組のＦＥＴ１７ａ，１８ａの寄生ダイオード１７ｂ，１８ｂの向きが反転することになる。

２個１組のＦＥＴ１７ａ，１８ａのオンオフ制御は制御回路２０により組毎に同時に行われるように配線されている。

このようにＦＥＴ１７ａ，１８ａを用いているので、オン時の電圧降下がほとんどないスイッチ構成とすることができる。

さらに、前記したように寄生ダイオード１７ｂ，１８ｂの向きが反転するように接続されているので、故障判断動作において、例えば第１スイッチ１７をオンに、第２スイッチ１８をオフにした状態にあるとすると、第１スイッチ１７が故障していなけれＶ１≒Ｖ２となるが、寄生ダイオード１８ｂの向きが反転するように接続されているので、Ｖ２からＶ３側に突入電流が流れることがなくなり、Ｖ２の電圧不安定性を防止することができる。

その結果、故障判断の信頼性を高めることができる。

なお、故障判断動作は実施の形態１の図２と全く同じであるので、詳細な説明は省略する。

以上の構成、動作により、補助電源１６の電力を出力する際にダイオードの代わりに２個１組のＦＥＴからなる第１スイッチ、および第２スイッチで切り替えるようにしたため電圧降下がほとんどなくなり、かつ２個のスイッチの故障判断動作が可能となったことにより極めて高い信頼性を有することができるため、少ない電圧降下と高い信頼性を両立でき電子制御装置を実現できた。

なお、本実施の形態２ではスイッチにＰチャネルＦＥＴを用いたが、これはＮチャネルＦＥＴでもよい。

また、実施の形態１で用いたリレーに比べ、ＦＥＴは機械的な接点がないため、さらなる信頼性の向上を実現できる。

さらに、実施の形態１と同様に故障判断動作はどのような順番であってもよい。

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における電子制御装置のブロック回路図である。図５は本発明の実施の形態３における電子制御装置の動作を示すフローチャートである。

図４において、図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。

また、図５において、図２と同じ動作については同じステップ番号を用い、詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施の形態３の構成における特徴となる部分は、図４に示すように第１スイッチ１７、および第２スイッチ１８をそれぞれ１個のＰチャネルＦＥＴ１７ａ，１８ａとした点である。

これにより、ＦＥＴの総数を実施の形態２に比べ半減でき、低コスト化が図れる。

しかし、この構成では突入電流の課題が発生してしまう。

すなわち、例えば故障判断動作で第１スイッチ１７をオンにして第２スイッチ１８をオフにした状態にあるとする。この場合、第１スイッチ１７が故障していなければＶ１≒Ｖ２となる。

しかし、第２スイッチ１８には寄生ダイオード１８ｂが図４に示す方向に存在しているので、Ｖ２とＶ３は寄生ダイオード１８ｂによりＶ２＞Ｖ３の場合に導通した状態となる。

従って、もしＶ２＞Ｖ３であれば、Ｖ２からＶ３に突入電流が流れ、Ｖ２の電圧が不安定となる。ゆえに、故障判断の信頼性が低くなってしまう。

なお、この問題は第１スイッチ１７がオフ、第２スイッチ１８がオンの状態でも同様に発生し得る。

そこで、上記問題を回避するために、電子制御部１０と第１スイッチ１７の間の電圧Ｖ１、および第２スイッチ１８と補助電源１６の間の電圧Ｖ３において、両電圧差の絶対値（＝｜Ｖ１−Ｖ３｜）が既定値（突入電流が流れる最低電圧差）以上なら第１スイッチ１７、および第２スイッチ１８のオープン故障判断動作を行わないようにしている。

これにより、例えば前記スイッチ条件（第１スイッチ１７がオンで第２スイッチ１８がオフ）において、Ｖ１とＶ３の差の絶対値が既定値未満、すなわち、両者がほぼ等しい時のみオープン故障判断を行うということになる。

その結果、Ｖ１≒Ｖ３の前提で前記スイッチ条件にすることでＶ１≒Ｖ２になったとすると、Ｖ１≒Ｖ３であるのでＶ２≒Ｖ３となる。従って、寄生ダイオード１８ｂの両端電圧がほぼ等しいので、突入電流が流れることはない。

ゆえに、Ｖ２が安定した状態で故障判断が可能となる。

一方、Ｖ１とＶ３の差の絶対値が既定値以上の場合は、オープン故障判断を行わず、ショート故障判断のみを行うようにしている。

なお、負荷である電子制御部１０の仕様により、その駆動電圧は決まっているので、電子制御装置の正常時にはＶ１≒Ｖ３を満たしていなければならない。従って、実用上は本実施の形態３の構成でもオープン故障判断を行わない場合は極めて少ないと想定され、図４の構成でも本特許の目的を達成できる。

次に、上記の条件下で故障判断を行う具体的動作につい図５のフローチャートを用いて説明する。

まず、メインルーチンにおいてステップ番号Ｓ１からＳ８までは図２と同じである。

Ｓ８でショート故障の判断を行った後、ショート故障していなければ（Ｓ８のＹｅｓ）、電圧検出回路１９により電圧Ｖ１、Ｖ３を読み込み、制御回路２０に伝達する（Ｓ１００）。

次に、Ｖ１とＶ３の差の絶対値を計算し、既定値以上か否かを判断する（Ｓ１０１）。

もし、既定値以上であれば（Ｓ１０１のＹｅｓ）、次のオープン故障判断を行うと突入電流が流れてしまい、正しい判断ができなくなるので、オープン故障判断ルーチン（Ｓ１０〜Ｓ２０）をスキップして実行しないようにしている。

従って、Ｓ１０１でＹｅｓの場合はＳ２１にジャンプし、既定時間待ち以降の動作を実行する。

一方、Ｖ１とＶ３の差の絶対値が既定値未満であれば（Ｓ１０１のＮｏ）、突入電流が流れることがないので、引き続きオープン故障判断を行う（Ｓ１０以降）。

オープン故障判断の動作（Ｓ１０〜Ｓ２０）は図２と同じである。

また、割り込みルーチンの動作は図２と全く同じである。

このような動作により、正確にオープン故障判断ができる時のみ実行するようにしているため、信頼性の高い故障判断が可能となる。

以上の構成、動作により、補助電源１６の電力を出力する際にダイオードの代わりにＦＥＴからなる第１スイッチ、および第２スイッチで切り替えるようにしたため電圧降下がほとんどなくなり、かつ動作条件に限定はあるものの両スイッチの故障判断動作が可能となったことにより極めて高い信頼性を有することができるため、少ない電圧降下と高い信頼性を両立できる電子制御装置を実現できた。

なお、本実施の形態３においても、両スイッチにＮチャネルＦＥＴを用いてもよい。

また、実施の形態１と同様に故障判断動作はどのような順番であってもよい。

本発明にかかる電子制御装置は、スイッチでの電圧降下がほとんどなくその分のキャパシタ数を増やす必要がない上に、スイッチの故障判断動作により高信頼性が同時に得られるので、特に電子制御部に対する非常時の電源バックアップ用等に有用である。

本発明の実施の形態１における電子制御装置のブロック回路図 本発明の実施の形態１における電子制御装置の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態２における電子制御装置のブロック回路図 本発明の実施の形態３における電子制御装置のブロック回路図 本発明の実施の形態３における電子制御装置の動作を示すフローチャート 従来の電子制御装置のブロック回路図

符号の説明

１０ 電子制御部
１１ 主電源スイッチ
１３ 主電源
１４ 電源バックアップユニット
１６ 補助電源
１７ 第１スイッチ
１８ 第２スイッチ
１９ 電圧検出回路
２０ 制御回路

Claims (8)

1. 電子制御部と、
   前記電子制御部に主電源スイッチを介して駆動電力を供給する主電源と、
   前記主電源が既定電圧以下になった時に、前記電子制御部に対して補助的に前記駆動電力を供給する電源バックアップユニットとからなる電子制御装置であって、
   前記電源バックアップユニットは、
   補助電源と、
   前記電子制御部と前記補助電源の間に、前記電子制御部から順に直列に接続された第１スイッチ、および第２スイッチと、
   前記第１スイッチ、および前記第２スイッチの間に接続された放電回路と、
   前記電子制御部と前記第１スイッチの間、前記第１スイッチと前記第２スイッチの間、および前記第２スイッチと前記補助電源の間の電圧をそれぞれ測定する電圧検出回路と、
   前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、および前記電圧検出回路に接続された制御回路とからなり、
   前記制御回路は、
   前記第１スイッチ、および前記第２スイッチの故障判断動作として、
   前記第１スイッチ、および前記第２スイッチをオフにした際の、前記第１スイッチと前記第２スイッチの間の電圧を前記電圧検出回路で求め、前記電圧が既定値以下であれば、前記第１スイッチ、および前記第２スイッチがショート故障をしていないと判断し、
   前記第１スイッチをオンにして前記第２スイッチをオフにした際の、前記第１スイッチの両端の電圧を前記電圧検出回路でそれぞれ求めることにより、それぞれの前記両端の電圧がほぼ等しければ前記第１スイッチがオープン故障をしていないと判断し、
   前記第１スイッチをオフにして前記第２スイッチをオンにした際の、前記第２スイッチの両端の電圧を前記電圧検出回路でそれぞれ求めることにより、それぞれの前記両端の電圧がほぼ等しければ前記第２スイッチがオープン故障をしていないと判断するとともに、
   前記電圧検出回路で求めた前記主電源の電圧が既定電圧以下になれば、前記第１スイッチ、および前記第２スイッチをオンにする電子制御装置。
2. 放電回路は高抵抗値の抵抗を介してグランドレベルに接続される構成である請求項１に記載の電子制御装置。
3. 第１スイッチ、および第２スイッチはリレーである請求項１に記載の電子制御装置。
4. 第１スイッチ、および第２スイッチはＦＥＴである請求項１に記載の電子制御装置。
5. 第１スイッチ、および第２スイッチは２つのＮチャネルＦＥＴ、または２つのＰチャネルＦＥＴの向きを反転して接続することで構成した請求項４に記載の電子制御装置。
6. 電子制御部と第１スイッチの間の電圧、および第２スイッチと補助電源の間の電圧において、前記両電圧差の絶対値が既定値以下なら前記第１スイッチ、および前記第２スイッチのオープン故障判断動作を行わない請求項４に記載の電子制御装置。
7. 故障判断動作は電源バックアップユニットの動作中に既定時間毎に行われる請求項１に記載の電子制御装置。
8. 故障判断動作中に主電源の出力電圧が既定電圧以下になると、前記故障判断動作を直ちに中止し、第１スイッチ、および第２スイッチをオンにする請求項１に記載の電子制御装置。

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