JP2013018343A

JP2013018343A - 車載用電子制御装置及び半導体集積回路装置

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Publication number: JP2013018343A
Application number: JP2011152798A
Authority: JP
Inventors: Haruhito Ito; 陽人伊東
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: US20130015797A1; JP5533799B2

Abstract

【課題】車載負荷を駆動制御するマイコンの動作に支障をきたした場合でも、車載負荷を誤動作から回避して制御の信頼性を向上させる。
【解決手段】ＥＣＵ１は、制御ＩＣ２とマイコン３から構成される。制御ＩＣ２は、電源回路部７、監視回路部８、駆動回路部９から構成される。マイコン３の動作はウォッチドッグモニタ回路１２により監視され、異常があるとリセットし禁止信号を出力して禁止回路１６ａ〜１６ｃによりリレー５ａ、５ｂ、モータ６を停止させる。マイコン３がリセットから復帰し正常にウォッチドッグ信号を出力すると禁止信号の出力は停止される。同様に、マイコン用電源回路１０の電圧低下を電源モニタ回路１３で検出してマイコン３のリセットおよび禁止信号の出力をする。これにより、マイコン３がリセット復帰後に異常動作をした場合でも車載負荷の誤動作を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載負荷を制御するマイコンを備えた車載用電子制御装置及び半導体集積回路装置に関する。

車載用電子制御装置としては、例えば特許文献１に見られるように、車載負荷としてのエンジンの制御用マイコンと、この制御用マイコンを監視する監視用マイコンとを備えるものが提案されている。ここでは、監視用マイコンが制御用マイコンの異常を検知した場合、制御用マイコンをリセットし、その動作を一時的に停止させる処理を行っている。

特開２００３−２１４２３３号公報

ところで、上記のように制御用マイコンをリセットした後、制御用マイコンが復帰すると、制御用マイコンは車載負荷の駆動制御を開始する。この場合、リセット後の制御用マイコンの処理に異常がある場合には、監視用マイコンが制御用マイコンの異常を再度検知することで制御用マイコンがリセットされる。しかしながら、監視用マイコンによる制御用マイコンの処理の異常の再度の検知までの期間においては制御用マイコンによって車載負荷に対して異常な処理がなされるおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車載負荷を駆動制御するマイコンの動作に支障をきたした場合でも、車載負荷に対する制御の信頼性を向上させることのできる車両用電子制御装置及び半導体集積回路装置を提供することにある。

請求項１の車両用電子制御装置によれば、半導体集積回路装置は、パルスモニタ回路により、車載負荷を制御するマイコンからパルス信号を受信しており、パルス信号に異常が生じている場合には、マイコンをリセットさせるとともに禁止回路により駆動回路の車載負荷の駆動を禁止させ、マイコンのリセット後に正常状態を判定すると禁止回路による車載負荷の駆動禁止を解除する。これにより、マイコンがリセット後に正常に動作することを確認した状態で駆動回路に車載負荷の駆動を許可するので、マイコンがリセット後も異常であった場合に車載負荷が意図しない動作をしてしまうことを確実に回避することができる。また、このように、マイコンに対してパルスモニタ回路や禁止回路あるいは駆動回路などを一体に形成した半導体集積回路装置により、上記の制御を実施することができるので、他の半導体集積回路装置との間の信号の伝達が不要であり、他の半導体集積回路装置との間のプリント基板パターンの断線や異物による他信号とのショートなどによる伝達異常や、外来ノイズによる伝達異常を防止でき、しかも、他の半導体集積回路装置との間の信号伝達を行わないことで伝達の遅延を極力低減し、マイコンの演算の異常を検出後即時（例えば数十ns）に負荷の駆動を停止することができる。この結果、マイコンによる車載負荷の駆動制御の信頼性の向上も図れる。加えて半導体集積回路装置内で負荷の駆動を禁止する信号と負荷を駆動する回路を接続することで半導体集積回路装置のピン数を削減することができ低コストを実現することができる。

請求項２の車両用電子制御装置によれば、上記発明において、パルスモニタ回路により、マイコンがリセット後に出力するパルス信号が複数個検出されたときに正常状態と判定するので、ノイズなどの影響がある場合でも繰り返し入力される正常なパルス信号を検出して確実に正常状態の判定をすることができる。

請求項３の車両用電子制御装置によれば、上記各発明において、半導体集積回路装置に電源モニタ回路を設け、この電源モニタ回路により、マイコンの電源電圧をモニタして出力電圧低下を検出すると前記マイコンをリセットさせるとともに禁止回路により車載負荷の駆動を禁止させ、電源回路の出力電圧が正常レベルに戻るとマイコンのリセットを解除させるとともに、マイコンがリセット後に正常状態を判定すると禁止回路による車載負荷の駆動の禁止を解除させるようにしたので、マイコンに給電する電源の電圧が低下した場合に、動作不能となる前にマイコンをリセットさせて且つ車載負荷の駆動を禁止することで確実に停止させることができる。これにより、電源電圧の低下が検出されると、マイコンが動作異常を起こしてパルスモニタ回路が動作するよりも早く車載負荷の駆動を停止させることができる。

請求項４の車両用電子制御装置によれば、請求項３の発明において、半導体集積回路装置の構成として電圧モニタ回路に給電する昇圧回路を備えたので、半導体集積回路装置に供給する電源が低下した際でも、昇圧回路が発生する高い電圧を得ることができるので、電源電圧が低下したか否かを判定するのに必要な電圧を確保して確実に判定動作を行うことができる。

請求項５の車両用電子制御装置によれば、請求項３または４の発明において、半導体集積回路装置に、駆動回路から車載負荷を駆動する駆動用電源の電圧を検出する電圧検出回路を設け、電圧低下を検出すると禁止回路に車載負荷への給電を禁止させるようにしたので、車載負荷への電源電圧が低下した場合に異常な駆動状態が発生するのを確実に回避することができる。また、半導体集積回路装置内部で実施できるので、電源電圧の低下を検出してから迅速に車載負荷の駆動を停止することができる。これにより、例えば、リレーのオン電圧の閾値付近の電圧をまたぐことで意図しないリレーのオンオフの繰り返しが発生してしまうなどの不具合を防止することができる。

請求項６の車両用電子制御装置によれば、請求項５の発明において、半導体集積回路装置に、電圧検出回路に給電する昇圧回路を備えたので、半導体集積回路装置に供給する電源が低下した際でも、昇圧回路が発生する高い電圧を得ることができるので、電源電圧が低下したか否かを電圧検出回路において判定するのに必要な電圧を確保して確実に判定動作を行うことができる。

請求項７の車両用電子制御装置によれば、請求項６の発明において、駆動回路に、車載負荷を駆動するためのＮチャンネルＭＯＳＦＥＴを用いる構成とし、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴのゲートに昇圧回路の出力電圧を与えて駆動制御するように構成したので、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴのゲート駆動をより高い電圧で駆動することでオン抵抗を低減した状態で使用することができ、電力損失を低減して効率良く車載負荷を駆動させることができる。また、電圧検出回路に給電する昇圧回路の電圧を兼用して用いるので、コストアップを招くこともない。

請求項８の車両用電子制御装置によれば、上記各発明において、駆動回路に、マイコンが出力する負荷駆動信号が、マイコンのリセット中においては車載負荷を停止状態とする論理となるように入力部に論理固定抵抗を備える構成としたので、マイコンの出力信号がリセット中にハイインピーダンス状態となる場合でも、半導体集積回路装置内で車載負荷の駆動を禁止する信号に加えて、論理固定抵抗によりプルアップあるいはプルダウンして車載負荷の停止状態を設定する論理の信号出力状態に保持することができ、二重で車載負荷が駆動することを防止することができるようになり、信頼性の向上を図ることができる。

請求項９の車両用電子制御装置によれば、請求項３ないし８の発明において、半導体集積回路装置に、マイコンに給電するマイコン用電源回路を設ける構成としたので、電源モニタ回路は、半導体集積回路装置内でマイコン用電源回路の出力電圧をモニタすることができ、外部の電源電圧をモニタする場合と異なり半導体集積回路装置のピン数を削減して低コスト化を図ることができ、さらに、異なる半導体集積回路装置間でプリント基板に配線をする必要もなくなるので、断線や異物などによる他信号とのショート不良の発生も防止することができる。

請求項１０の車両用電子制御装置によれば、上記各発明において、駆動回路を、電源とグランドとの間に２個の駆動用トランジスタを直列に接続した構成とし、マイコンからの負荷駆動信号に応じて２個の駆動用トランジスタのいずれか一方のみがオン状態となるように駆動制御して車載負荷に給電および停止の制御をする構成としたので、２個の駆動用トランジスタが同時にオンして短絡状態となる不具合を防止でき、しかも、半導体集積回路装置内に設けていることで、マイコンの演算の異常及び電源の低下を検出後に迅速に車載負荷の駆動を停止することができる。

請求項１１の車両用電子制御装置によれば、請求項１０の発明において、駆動回路により、車載負荷としてモータを駆動する構成としているので、半導体集積回路装置に駆動回路を一体に設ける構成としていることで、マイクロ秒単位で制御が必要なモータの駆動を行う場合でも、マイコンの異常が検出された場合には迅速にモータの駆動停止を行わせることができる。

請求項１２の半導体集積回路装置によれば、車載負荷を制御するための演算処理を行うマイコンから負荷駆動信号が与えられて前記車載負荷を駆動する駆動回路と、前記駆動回路に対して前記車載負荷の駆動を禁止する禁止回路と、前記マイコンが正常状態で出力するパルス信号をモニタし、異常が発生しているときには前記マイコンをリセットさせるとともに前記禁止回路により前記車載負荷の駆動を禁止し、前記マイコンのリセット後における正常状態を判定すると前記禁止回路による前記車載負荷の駆動の禁止を解除するパルスモニタ回路とを一体に備えた構成としたので、マイコンがリセット後に正常に動作することを確認した状態で駆動回路に車載負荷の駆動を許可するので、マイコンがリセット後も異常であった場合に車載負荷が意図しない動作をしてしまうことを確実に回避することができる。また、他の半導体集積回路装置との間の信号の伝達が不要であり、他の半導体集積回路装置との間のプリント基板パターンの断線や異物による他信号とのショートなどによる伝達異常や、外来ノイズによる伝達異常を防止でき、しかも、他の半導体集積回路装置との間の信号伝達を行わないことで伝達の遅延を極力低減し、マイコンの演算の異常を検出後即時（例えば数十ns）に負荷の駆動を停止することができる。この結果、マイコンによる車載負荷の駆動制御の信頼性の向上も図れる。加えて半導体集積回路装置内で負荷の駆動を禁止する信号と負荷を駆動する回路を接続することで半導体集積回路装置のピン数を削減することができ低コストを実現することができる。

本発明の一実施形態を示す全体の電気的構成図車載負荷の駆動回路および禁止回路の電気的構成図モータの駆動回路の電気的構成図信号波形とマイコンの状態を示す図

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は全体の電気的構成の概略を示すもので、車載負荷を駆動するためのＥＣＵ（electronic control unit）１の構成を示している。ＥＣＵ１は、半導体集積回路装置である制御ＩＣ２とマイコン３から構成され、車載バッテリ４から給電され、車載負荷であるリレー５ａ、５ｂやモータ６などを駆動制御する。

制御ＩＣ２は、電源回路部７、監視回路部８および駆動回路部９から構成されている。電源回路部７には、マイコン用電源回路１０および昇圧回路１１が設けられている。車載バッテリ４から電源電圧ＶＢ（１２Ｖ）が供給されると、マイコン用電源回路１０は例えば５Ｖの定電圧ＶＬを生成してマイコン３に給電する。昇圧回路１１は、チャージポンプ回路などを用いて昇圧するもので、例えば３０Ｖの高電圧ＶＨを生成する。

監視回路部８は、ウォッチドッグモニタ回路１２、電源モニタ回路１３および電圧検出回路１４から構成される。パルスモニタ回路としてのウォッチドッグモニタ回路１２は、マイコン３から所定時間毎にパルス信号であるウォッチドッグ信号を受信し、マイコン３が異常を来してウォッチドッグ信号の出力が途切れるとリセット信号を与えてリセットさせる。また、ウォッチドッグモニタ回路１２は、マイコン３をリセットすると同時に負荷の駆動を禁止する禁止信号の出力を開始する。ウォッチドッグモニタ回路１２は、マイコン３がリセット状態から復帰してウォッチドッグ信号を所定個数入力してから禁止信号の出力を停止する。

電源モニタ回路１３は、マイコン用電源回路１０が出力する定電圧ＶＬをモニタして所定レベル以下になるとマイコン３にリセット信号を出力するとともに禁止信号を出力する。電源モニタ回路１３は、マイコン用電源回路１０の出力する定電圧ＶＬが所定レベルを超える状態になるとリセット信号の出力を停止する。また、電源モニタ回路１３は、電源電圧が低下した場合でも検出動作が行えるように、昇圧回路１１の高電圧ＶＨが供給される構成である。

電圧検出回路１４は、電源回路部７の電源電圧ＶＢをモニタし、所定レベル以下になると禁止信号を出力する。ウォッチドッグモニタ回路１２、電源モニタ回路１３および電圧検出回路１４から出力される禁止信号は、ＮＯＲ回路１５を介して駆動回路部９に出力される。

駆動回路部９は、車載負荷であるリレー５ａ、５ｂ、およびモータ６に対応して禁止回路１６ａ（１６ｂ、１６ｃ）および駆動回路１７ａ（１７ｂ、１７ｃ）が設けられている。各禁止回路１６ａ〜１６ｃには、マイコン３から駆動信号が入力されるとともに、監視回路部８からの禁止信号が入力される。各禁止回路１６ａ〜１６ｃは、禁止信号が入力されている状態ではマイコン３からの駆動信号が駆動を示す信号であってもこれを無効化して車載負荷（リレー５ａ、５ｂおよびモータ６）の駆動を禁止する。

図２は駆動回路１７ａおよび禁止回路１６ａの部分を詳細に示したものである。リレー５ａは、電源電圧ＶＢが与えられるように設けられ、ローサイドに設けられるＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（以下、単にＭＯＳＦＥＴと記載する）１８によりオンオフの駆動が行われる。マイコン３から出力される駆動信号は禁止回路１６ａとして設け有れるＯＲ回路１９およびＮＯＴ回路２０を介してＭＯＳＦＥＴ１８のゲートに与えられる。マイコン３の駆動信号はローレベルでオン信号となり、ハイインピーダンス状態でオフ信号となる。そして、ハイインピーダンス状態で電位が電源電圧ＶＢにプルアップするように論理固定抵抗であるプルアップ抵抗２１が接続されている。

ＯＲ回路１９の他の入力端子には監視回路部８から禁止信号が入力される。ＮＯＴ回路２０の電源は昇圧回路１１の高電圧ＶＨが用いられており、ＭＯＳＦＥＴ１８のゲートに高電圧ＶＨを与えて駆動する。これにより、ＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴ１８は、高電圧ＶＨでゲート駆動されることで、より低いオン抵抗でオン動作させることができる。

図３は車載負荷であるモータ６を駆動する駆動回路１７ｃの部分を詳細に示したものである。三相のモータ６は、三相のインバータ回路２２により駆動される。インバータ回路２２には、３つのアーム（１つのアームのみ図示する）のそれぞれに駆動用トランジスタとしての２個のＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ２２ａ、２２ｂを直列にして電源端子ＶＢに接続した構成が設けられている。ＭＯＳＦＥＴ２２ａ、２２ｂのそれぞれは、マイコン３からの駆動信号に基づいて、制御回路２３から与えられるＰＷＭ信号により駆動される。２個のＭＯＳＦＥＴ２２ａ、２２ｂに対するＰＷＭ信号は、短絡防止回路２４に入力され、ここで確実に同時にオンされないように調整され、それぞれバッファ回路２５ａ、２５ｂを介してＭＯＳＦＥＴ２２ａ、２２ｂのゲートに出力される。バッファ回路２５ａは、昇圧回路１１の出力である高電圧ＶＨが給電され、ハイサイドのＭＯＳＦＥＴ２２ａを電源電圧ＶＢよりも高い電圧で駆動する。バッファ回路２５ｂは、電源電圧ＶＢから給電され、ローサイドのＭＯＳＦＥＴ２２ｂを駆動する。短絡防止回路２４は、遅延回路を含んだフリップフロップ回路を構成しており、バッファ回路２５ａあるいは２５ｂのいずれかにハイレベルの駆動信号を与え、他方にローレベルの停止信号を与えている状態で、ハイレベルの駆動信号を与える状態からローレベルに変化すると、その出力が遅延回路を介して他方に遅延して伝達されるので、他方のハイレベルの駆動信号がそのタイミングで有効化される。

次に、上記構成の作用について図４も参照して説明する。
まず、マイコン３の動作状態に関わるリセット動作について図４（ａ）を参照して説明する。電源がＥＣＵ１に供給されると、制御ＩＣ２の電源回路部７において、マイコン用電源回路１０が所定の定電圧ＶＬを生成してマイコン３に与える。これにより、マイコン３は、起動電源を与えられて起動し、所定の動作を開始するとともにウォッチドッグ信号を出力するようになる。ウォッチドッグモニタ回路１２は、ウォッチドッグ信号が所定タイミングで入力されている期間中はマイコン３に対してリセット信号を出力することがない。

この状態では、マイコン３から車載負荷であるリレー５ａ、５ｂやモータ６に対する駆動信号が出力されると、駆動回路部９において禁止回路１６ａ〜１６ｃ、駆動回路１７ａ〜１７ｃを介してリレー５ａ、５ｂあるいはモータ６が駆動制御される。このとき、禁止回路１６ａ〜１６ｃは監視回路部８から禁止信号が与えられない状態であるから、マイコン３から車載負荷への駆動信号が許容され、駆動回路１７ａ〜１７ｃにおいて駆動出力がリレー５ａ、５ｂあるいはモータ６に与えられる。

そして、マイコン３の動作に支障を来たしたりあるいは異常が発生したりしてウォッチドッグ信号が出力されなくなると、ウォッチドッグモニタ回路１２は、マイコン３に対してリセット信号を出力するとともに駆動回路部９に対して禁止信号を出力する。ウォッチドッグモニタ回路１２から出力されるリセット信号によりマイコン３はリセット状態となり、この後、一定時間後にリセット信号が停止されるとマイコン３は起動され初期化処理を開始する。

マイコン３は、初期化処理が終了すると、正常に動作する場合には所定の動作を開始するとともにウォッチドッグ信号を出力するようになる。これにより、ウォッチドッグモニタ回路１２は、マイコン３から出力されるウォッチドッグ信号を所定個数例えば１０個カウントすると、正常に動作しているとして禁止信号の出力を停止する。禁止信号が出力されている間は、駆動回路部９において禁止回路１６ａ〜１６ｃにより駆動回路１７ａ〜１７ｃの負荷駆動出力が禁止されている。そして、禁止信号が停止されると、再びマイコン３による車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）の駆動が可能な状態となる。

なお、上記のリセット時のマイコン３が初期化を終えたときに正常に立ち上がらなかった場合などは、車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）に異常な駆動信号を与えてしまう可能性がある。この場合でも、監視回路部８側から禁止信号が出力されているので、禁止回路１６ａ〜１６ｃは駆動回路１７ａ〜１７ｃによる車載負荷の駆動を禁止した状態が継続している。また、ウォッチドッグモニタ回路１２は、リセット信号を停止した後、所定時間内にウォッチドッグ信号が入力されないと、再びマイコン３にリセット信号を出力してリセットさせ、駆動回路部９に対しては禁止信号の出力状態を継続している。そして、マイコン３が正常にリセットから復帰し、ウォッチドッグ信号が出力されるようになると禁止信号の出力が停止されることで車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）の誤動作を防止することができる。

次に、マイコン３の電源電圧が低下する場合について図４（ｂ）を参照して説明する。マイコン３に供給する電源は、マイコン用電源回路１０において生成されており、この出力電圧である定電圧ＶＬは、電源モニタ回路１３において監視されている。電源モニタ回路１３は、動作電源である車載バッテリ４の電圧が低下した場合でも動作が確保できるように、昇圧回路１１にて昇圧した高電圧ＶＨが給電されている。

マイコン３への給電が正常に行われている状態では、電源モニタ回路１３は、マイコン電源電圧が正常であるとしてマイコン３への給電状態を維持させ、車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）の駆動を許容する。また、マイコン用電源回路１０によるマイコン電源電圧が所定レベルよりも低下すると、電源モニタ回路１３は、これを検知してマイコン３にリセット信号を出力するとともに、禁止回路１６ａ〜１６ｃに対して禁止信号を出力する。この場合、マイコン３は、マイコン用電源回路１０から与えられる電源電圧が低下すると、動作に支障を来すようになり、この後ウォッチドッグ信号の出力を停止するようになるが、電源モニタ回路１３は、マイコン３が動作異常を起こす前にマイコン用電源電圧の低下をもってマイコン３によりリセットさせるものである。

これにより、マイコン３はリセット信号を受信している間はリセット状態となり、車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）も即時に駆動が禁止された状態となる。この状態では、ウォッチドッグモニタ回路１２もマイコン３のリセット状態に応じて禁止信号を出力している。この後、マイコン用電源回路１０によるマイコン用電源電圧が所定レベル以上となって復帰すると、電源モニタ回路１３はリセット信号の出力を停止し、禁止信号の出力も停止するが、このときウォッチドッグモニタ回路１２はまだ禁止信号を出力している状態である。マイコン３は、リセットが解除されると初期化を実行し、正常に立ち上がると所定の処理を実行するとともにウォッチドッグ信号を出力する。

この結果、ウォッチドッグモニタ回路１２は、ウォッチドッグ信号を所定個数以上カウントすると禁止信号の出力を停止し、マイコン３による車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）の駆動を許容する状態に復帰する。これにより、マイコン３が初期化を終了して立ち上がったときに異常動作をしている場合には、ウォッチドッグ信号が正常に出力されないことから、禁止信号の出力が継続されるので、車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）が誤動作をすることを防止できる。

次に、車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）を駆動するための電源電圧ＶＢを検出している電圧検出回路１４の動作について説明する。電圧検出回路１４は、車載バッテリ４から供給される電源電圧ＶＢを監視しており、所定電圧よりも低下するとこれを検知して禁止信号を出力する。これにより、車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）は即時に駆動禁止の状態となり、低下した電源電圧ＶＢによる不安定な動作状態や異常動作を起こすことを防止することができる。

また、電源電圧ＶＢが回復した後は、マイコン３が正常に動作している状態であれば再び車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）の動作制御が行われ、マイコン３の電源電圧ＶＬも低下していた場合には、リセット状態が解除されて正常に動作を開始し、ウォッチドッグ信号が所定個数以上カウントされるとマイコン３による車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）の制御か行われるようになる。

次に、車載負荷であるリレー５ａの具体的な駆動動作について図２を参照して説明する。リレー５ａは、電源電圧ＶＢから給電されるように接続されており、その通断電の制御はＭＯＳＦＥＴ１８により行われる。ここでは、マイコン３からリレー５ａを駆動するためのローレベルの駆動信号が出力された場合で説明する。監視回路部８からは禁止信号が出力されていなければ、ローレベルの信号の出力状態となっている。これにより、ＯＲ回路１９はローレベルの信号を出力し、インバータ回路２０でハイレベルの信号に変換される。また、このインバータ回路２０は昇圧回路１１の高電圧ＶＨを電源としているので、ＭＯＳＦＥＴ１８のゲートには高電圧ＶＨに近い電圧が印加される。これにより、ＭＯＳＦＥＴ１８はオン状態となってリレー５ａへの通電が行われる。この場合、ＭＯＳＦＥＴ１８は高電圧ＶＨでゲートバイアスされるので、電源電圧ＶＢのレベルでバイアスされる場合に比べるとオン抵抗が小さくなり、熱損失も低減される。

禁止回路部８からハイレベルの禁止信号が出力された場合には、マイコン３の駆動信号に関わらずＯＲ回路１９の出力がハイレベルに変化し、インバータ回路２０はローレベルの信号を出力しＭＯＳＦＥＴ１８をオフさせるようになり、リレー５ａは即座に断電される。また、マイコン３から駆動信号が出力されなくなったり、マイコン３がリセット状態になったりした場合には、マイコン３の駆動信号の出力端子がハイインピーダンス状態となる。このとき、ＯＲ回路１９の入力は、プルアップ抵抗２１により定電圧ＶＬのハイレベル状態に固定されるので、この場合もＭＯＳＦＥＴ１８はオフされ、リレー５ａへの通電は停止される。

次に、車載負荷であるモータ６を駆動する場合の動作について図３を参照して説明する。マイコン３から駆動信号が出力されると、禁止信号が出力されていない状態であれば、禁止回路１６ｃを介して駆動回路１７ｃに駆動信号が与えられる。駆動回路１７ｃにおいては、制御回路２３によりモータ６を駆動するためのＰＷＭ信号が生成され、インバータ回路２２の各ＭＯＳＦＥＴ２２ａ、２２ｂなどのゲートに与えられる。このとき、ＰＷＭ信号は、短絡防止回路２４およびバッファ回路２５ａ、２５ｂを介して印加される。短絡防止回路２４においては、入力されるＰＷＭ信号が互いにオン時間が重複してＭＯＳＦＥＴ２２ａ、２２ｂのゲートに印加されないように調整される。

短絡防止回路２４は、出力側の信号が、一方がハイレベルで他方がローレベルのときに、入力側のＰＷＭ信号がそれぞれ反転するように切り替わると、入力がローレベルからハイレベルに切り替わった他方側ではアンド入力が変化しても出力はそのままローレベルに保持されており、入力がハイレベルからローレベルに切り替わった一方側ではアンド入力がいずれもローレベルになることで出力がローレベルに切り替わる。これを受けて、他方側のアンド入力が遅延回路を介して一定時間遅延された後に共にハイレベルに切り替わることで出力がハイレベルに切り替わる。アンド回路の出力がハイレベルになると、バッファ回路２５ａにおいては、ＭＯＳＦＥＴ２２ａをオンさせるようにゲートに昇圧回路１１の高電圧ＶＨが印加され、バッファ回路２５ｂにおいては、ＭＯＳＦＥＴ２２ｂをオンさせるように電源電圧ＶＢが印加されるようになる。

これにより、例えばＭＯＳＦＥＴ２２ａがオン状態にあるときは、ゲートに与えられる駆動信号がオフ信号となって確実にオフ状態に移行した後に、ＭＯＳＦＥＴ２２ｂがオンされ、その反対の場合にはＭＯＳＦＥＴ２２ｂが確実にオフ状態に移行した後にＭＯＳＦＥＴ２２ａがオンされる。モータ６には、インバータ回路２２から三相通電され回転子が所定の状態で回転するように制御される。

また、監視回路部８から禁止信号が出力されると、禁止回路１６ｃにより駆動回路１７ｃの駆動を禁止するようになるので、モータ６は回転駆動が停止するように制御される。禁止信号が停止すると、再びマイコン３からの駆動信号に基づいて回転駆動制御されるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
第１に、制御ＩＣ２にウォッチドッグモニタ回路１２を設け、マイコン３の動作状態をウォッチドッグ信号で監視することに加えて、異常を検出したときには禁止回路１６ａ〜１６ｃに禁止信号を出力するように構成し、マイコン３がリセット状態から正常に動作した状態となってウォッチドッグ信号を出力したことを判定した時点で禁止信号の出力を停止させるようにしたので、マイコン３がリセット状態が解除されて異常な負荷駆動の信号を出力する場合でも車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）の駆動を停止状態に保持できるので、車載負荷の駆動制御の信頼性の向上を図ることができる。

第２に、マイコン３のリセット後の初期化で正常に立ち上がったことを複数個（例えば１０個）のウォッチドッグ信号を受信したら正常であると判断して禁止信号を解除するようにしたので、確実にマイコン３の正常状態を判定して車載負荷の駆動制御を再開させることができる。

第３に、マイコン３に給電するマイコン用電源回路１０から出力される定電圧ＶＬを電源モニタ回路１３によりモニタする構成とし、マイコン３への定電圧ＶＬが所定レベル以下になったことを検出すると、マイコン３をリセットすると共に、禁止信号を出力して車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）の駆動を禁止するので、マイコン３への給電電圧が低下して動作不能となる前にマイコン３をリセットさせ、さらに車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）の駆動を禁止することで誤動作を防止できる。

第４に、制御ＩＣ２の電源回路部７に昇圧回路１１を設け、電源モニタ回路１３に給電する構成としたので、制御ＩＣ２への給電で電圧が低下した際でも、昇圧回路１３により電圧低下の検出のための基準電圧が維持できるので、電源電圧が低下したか否かを判定するのに必要な電圧を確保して確実に判定動作を行うことができる。

第５に、制御ＩＣ２の監視回路部８に電圧検出回路１４を設け、車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）を駆動するための電源電圧の低下を検出すると禁止回路１６ａ〜１６ｃに禁止信号を出力するようにしたので、車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）への電源電圧が低下した場合に異常な駆動状態が発生するのを防止できる。また、制御ＩＣ２内部で実施できるので、電源電圧の低下を検出してから迅速に車載負荷（リレー５ａ、５ｂ、モータ６）の駆動を停止することができる。

第６に、昇圧回路１１の出力である高電圧ＶＨを電圧検出回路１４の電源として用いるので、車載バッテリ４の電圧が低下している場合でも電圧検出回路１４の検出動作に支障をきたさないようにすることができる。

第７に、駆動回路１７ａに、車載負荷であるリレー５ａに通電するためのＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ１８を用いる構成とし、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ１８のゲートに昇圧回路１１の高電圧ＶＨを与えて駆動制御するように構成したので、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ１８のゲート駆動をより高い電圧で駆動することでオン抵抗を低減した状態で使用することができ、電力損失を低減して効率良く車載負荷を駆動させることができる。また、電圧検出回路１４に給電する昇圧回路１１を兼用して用いるので、コストアップを招くこともない。

第８に、駆動回路１７ａに、マイコン３が出力する負荷駆動信号が、マイコンのリセット中においては車載負荷であるリレー５ａを停止状態とする論理となるように入力部にプルアップ抵抗２１を設ける構成としたので、マイコン３の出力信号がリセット中にハイインピーダンス状態となる場合でも、制御ＩＣ２内で確実にリレー５ａをオフ状態とすることができる。

第９に、制御ＩＣ２にマイコン３に給電するマイコン用電源回路１０を設ける構成としているので、電源モニタ回路１３は、制御ＩＣ２内でマイコン用電源回路１０の出力電圧をモニタすることができ、外部の電源電圧をモニタする場合と異なり制御ＩＣ２のピン数を削減して低コスト化を図ることができ、さらに、他のＩＣと接続するためにプリント基板に配線パターンを設ける必要がないので、断線や異物などによる他信号とのショート不良の発生も防止することができる。

第１０に、駆動回路１７ｃを電源とグランドとの間に２個のＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ２２ａ、２２ｂを直列に接続した構成とし、マイコン３からの負荷駆動信号に応じて２個の駆動用トランジスタのいずれか一方のみがオン状態となるように短絡防止回路２４を設ける構成としたので、２個のＭＯＳＦＥＴ２２ａ、２２ｂが同時にオンして短絡状態となる不具合を防止でき、しかも、制御ＩＣ２内に設けていることで、マイコン３の演算の異常及び電源の低下を検出後に迅速にモータ６の駆動を停止することができる。

第１１に、駆動回路１７ｃによりモータ６を駆動する構成とし、制御ＩＣ２に駆動回路１７ｃを一体に設ける構成としていることで、マイクロ秒単位で制御が必要なモータの駆動を行う場合でも、マイコン３の異常が検出された場合には迅速にモータ６の駆動停止を行わせることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した一実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。

マイコン３のリセット後の正常状態の判定は、ウォッチドッグ信号のカウント以外に、正常状態で動作するプログラムで所定の信号を受信することで判定するようにしても良いし、あるいは、マイコン３がリセット後に行う通信のプロトコルあるいは受信信号のチェックパターンをチェックすることで判定するようにしても良い。

ウォッチドッグモニタ回路１２によるモニタ動作で、マイコン３のリセット後に受信するウォッチドッグ信号の個数は、１０個を正常判定の基準としたが、安定した状態が確認できるのであれば個数は複数個であればいくつでも可能である。

論理固定抵抗をプルアップ抵抗２１で示したが、論理が反対あるいは異なるものであればプルダウン抵抗を用いることもできる。
車載負荷は、リレー５ａ、５ｂやモータ６以外にも種々のものが適用可能である。

車載負荷としてのモータ６の駆動回路で、インバータ回路２２にＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ２２ａ、２２ｂを用いる構成としたが、バイポーラトランジスタあるいはＩＧＢＴなどを用いる構成とすることもできる。

図面中、２は制御ＩＣ（半導体集積回路装置）、３はマイコン、４は車載バッテリ、５ａ、５ｂはリレー（車載負荷）、６はモータ（車載負荷）、１０はマイコン用電源回路、１１は昇圧回路、１２はウォッチドッグモニタ回路（パルスモニタ回路）、１３は電源モニタ回路、１４は電圧検出回路、１６ａ〜１６ｃは禁止回路、１７ａ〜１７ｃは駆動回路、１８はＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ、１９はＯＲ回路（禁止回路）、２１はプルアップ抵抗（論理固定抵抗）、２２はインバータ回路、２２ａ、２２ｂはＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ、２４は短絡防止回路である。

Claims

車載負荷を制御するための演算処理を行うマイコンと、
前記マイコンから負荷駆動信号が与えられて前記車載負荷を駆動する駆動回路、前記駆動回路に対して前記車載負荷の駆動を禁止する禁止回路、前記マイコンが正常状態で出力するパルス信号をモニタし、異常が発生しているときには前記マイコンをリセットさせるとともに前記禁止回路により前記車載負荷の駆動を禁止し、前記マイコンのリセット後における正常状態を判定すると前記禁止回路による前記車載負荷の駆動の禁止を解除するパルスモニタ回路を一体に備えた半導体集積回路装置と
を備えることを特徴とする車両用電子制御装置。
請求項１に記載の車両用電子制御装置において、
前記パルスモニタ回路は、前記マイコンがリセット後に出力する前記パルス信号が複数個検出されたときに正常状態となったことを判定する事を特徴とする車両用電子制御装置。
請求項１または２に記載の車両用電子制御装置において、
前記半導体集積回路装置は、
前記マイコンの電源電圧をモニタして出力電圧低下を検出すると前記マイコンをリセット状態に保持させるとともに前記禁止回路により前記車載負荷の駆動を禁止し、前記電源回路の出力電圧が正常レベルに戻ると前記リセット回路による前記マイコンのリセット状態を解除させるとともに前記マイコンのリセット後における正常状態を判定すると前記禁止回路による前記車載負荷の駆動の禁止を解除する電源モニタ回路とを備えたことを特徴とする車両用電子制御装置。
請求項３に記載の車両用電子制御装置において、
前記半導体集積回路装置は、
前記電源モニタ回路に給電する昇圧回路を備えたことを特徴とする車両用電子制御装置。
請求項３または４に記載の車両用電子制御装置において、
前記半導体集積回路装置は、前記駆動回路から前記車載負荷を駆動する駆動用電源の電圧を検出し、電圧低下を検出すると前記禁止回路に前記車載負荷への給電を禁止させる電圧検出回路を備えたことを特徴とする車両用電子制御装置。
請求項５に記載の車両用電子制御装置において、
前記半導体集積回路装置は、
前記電圧検出回路に給電する昇圧回路を備えたことを特徴とする車両用電子制御装置。
請求項６に記載の車両用電子制御装置において、
前記駆動回路は、前記車載負荷を駆動するためのＮチャンネルＭＯＳＦＥＴを用いる構成とされ、前記ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴのゲートに前記昇圧回路の出力電圧を与えて駆動制御するように構成されていることを特徴とする車両用電子制御装置。
請求項１ないし７のいずれかに記載の車両用電子制御装置において、
前記駆動回路は、前記マイコンが出力する負荷駆動信号が、前記マイコンのリセット中においては前記車載負荷を停止状態とする論理となるように入力部に論理固定抵抗を備えていることを特徴とする車両用電子制御装置。
請求項３ないし８のいずれかに記載の車両用電子制御装置において、
前記半導体集積回路装置は、前記マイコンに給電するマイコン用電源回路を備えていることを特徴とする車両用電子制御装置。
請求項３ないし９のいずれかに記載の車両用電子制御装置において、
前記駆動回路は、電源とグランドとの間に２個の駆動用トランジスタを直列に接続した構成とされ、前記マイコンからの負荷駆動信号に応じて前記２個の駆動用トランジスタのいずれか一方のみがオン状態となるように駆動制御して前記車載負荷に給電および停止の制御をすることを特徴とする車両用電子制御装置。
請求項１０に記載の車両用電子制御装置において、
前記駆動回路は、前記車載負荷としてモータを駆動することを特徴とする車両用電子制御装置。
車載負荷を制御するための演算処理を行うマイコンから負荷駆動信号が与えられて前記車載負荷を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路に対して前記車載負荷の駆動を禁止する禁止回路と、
前記マイコンが正常状態で出力するパルス信号をモニタし、異常が発生しているときには前記マイコンをリセットさせるとともに前記禁止回路により前記車載負荷の駆動を禁止し、前記マイコンのリセット後における正常状態を判定すると前記禁止回路による前記車載負荷の駆動の禁止を解除するパルスモニタ回路と
を一体に備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。