JP6342028B1 - 車両用交流発電機の発電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージ状態でデジタル回路のスキャンテストを実行できる車両用交流発電機の発電制御装置を提供する。【解決手段】電機子コイルに接続されるＰ端子２２と、ＬＩＮ通信用のＬＩＮ端子２１と、インターフェイス回路１０２を備え、インターフェイス回路１０２は、Ｐ端子２２とＬＩＮ端子２１から入力されるシリアル信号をパラレル信号に変換し、Ｐ端子２２とＬＩＮ端子２１から入力されたスキャンテスト信号をデジタル回路１０５に伝送し、デジタル回路１０５から出力されたスキャンテスト信号をＬＩＮ端子２１に伝送する。【選択図】図１

Description

この発明は、車両用交流発電機の発電制御装置に関し、特にはパッケージ状態でデジタル回路のスキャンテストを実行できる車両用交流発電機の発電制御装置に関するものである。

車両用交流発電機の発電制御装置は、通常、バッテリ電圧を監視し、目標設定電圧となるように界磁コイルに供給する励磁電流を調整する回路を備えた半導体集積回路で構成されている。この発電制御装置のパッケージ端子数は、例えば、図５に示すようなＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信インターフェイスを備えた発電制御装置のパッケージ１０では、バッテリが接続されるＢ端子、グランドが接続されるＥ端子、励磁電流を界磁コイルに供給するＦ端子、車両用交流発電機の電機子コイルに接続され相電圧信号が入力される入力端子（以下、Ｐ端子）、ＬＩＮ通信用の通信端子（以下、ＬＩＮ端子）の５本の端子を備えている。相電圧信号が入力される端子は、Ｐ１端子とＰ２端子の２本を備える場合がある。

車両用交流発電機の発電制御装置は、アナログ回路制御機能や通信機能などが実装されたデジタル回路を備えている。このデジタル回路の故障診断手法としてスキャンテストという手法が知られている。スキャンテストにはテストデータの通信のために、スキャン時に回路をリセットするための信号であるＳＣＡＮ＿ＲＳＴ、スキャン回路を有効化するための信号であるＳＣＡＮ＿ＥＮ、スキャンパス用シフトレジスタのデータであるＳＣＡＮ＿ＩＮ、シフト動作用クロック信号であるＳＣＡＮ＿ＣＬＫ、観測用出力信号であるＳＣＡＮ＿ＯＵＴの各信号を入力あるいは出力する少なくとも５本の端子が必要である。しかし、図５に示すような端子数が限られている発電制御装置のパッケージ１０では、スキャンテスト用に端子を割り当てることができないため、パッケージ状態でスキャンテストを実行することができない問題がある。

また、ＬＩＮ通信インターフェイスを備えている発電制御装置では、ＬＩＮ通信でデータの送受信が可能であるが、スキャンテスト時はデジタル回路に実装されたＬＩＮ通信機能が無効化されるため、ＬＩＮ通信を用いてスキャンテスト用のデータを送受信することはできない。

スキャンテスト用にパッケージ端子数を増やすことでスキャンテストを実行することができるが、パッケージ端子数を増やすとコストが増加する問題がある。

パッケージ状態の発電制御装置においてデジタル回路の機能を検査するためには、スキャンテストではなく回路機能を動作させて検査する必要がある。そのため検査時間が長くなるとか、故障検出率が低いといった問題があった。また、製造したＬＳＩで故障が発生した場合に、故障個所がデジタル回路の故障かどうかを判別する手法としてスキャンテストは有効であるが、スキャンテストを実行するためには、パッケージを開封してＬＳＩを取り出し、スキャンテスト専用端子にもワイヤボンディングが可能なパッケージに実装し直す必要があった。

この種の従来技術として、例えば特開平０３−０３３６６６号公報（特許文献１）に、スキャンパスのテスト端子を有する論理集積回路において、入力端子のひとつとスキャンモードコントロール（ＳＭＣ）端子を兼用することにより、専用のテスト端子を従来の３個から２個に削減した構成が開示されている。

また、例えば特表２００６−５１４２９６号公報（特許文献２）に、集積回路の診断回路用通信インタフェースとして、双方向のシリアル信号を用いた構成と複数のタイムスロットからなる信号フォーマットについて開示されている。

更にまた、例えば特開平０１−２０９７５４号公報（特許文献３）に、外部ピンからの入力信号の論理の変化の度合を計測することにより、外部ピンをデータ信号入力用と制御信号入力用とで切り替えて使用し、外部ピン数を削減する構成について開示されている。

特開平０３−０３３６６６号公報（２頁左下欄１０行ー同右下欄１７行、第１図） 特表２００６−５１４２９６号公報（段落００１９、００２２、図１、図２） 特開平０１−２０９７５４号公報（３頁左上欄４行ー同右下欄４行、第２図）

上記のように、車両用交流発電機の発電制御装置ではパッケージ端子数の制限により、デジタル回路のスキャンテストをパッケージ状態では実行できず、そのため、デジタル回路の検査時間が長くなる問題があり、また、故障検出率が低いといった問題があった。更に、製造したＬＳＩで故障が発生した場合にデジタル回路の故障であるかどうかの判定が困難であった。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、パッケージ状態でデジタル回路のスキャンテストを実行できる車両用交流発電機の発電制御装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、この発明に係る車両用交流発電機の発電制御装置は、車両用交流発電機の電機子コイルに接続される入力端子と、ＬＩＮ通信用の通信端子と、前記入力端子及び前記通信端子に接続され、前記入力端子及び前記通信端子から入力されるシリアル信号をパラレル信号に変換するインターフェイス回路と、を備え、
前記入力端子及び前記通信端子から入力されたスキャンテスト信号を、前記インターフェイス回路からスキャンテストモードに切り替えられたデジタル回路に伝送すると共に、前記デジタル回路から出力されたスキャンテスト信号を前記通信端子に伝送し、パッケージ状態においてスキャンテストを実行する車両用交流発電機の発電制御装置において、
前記通信端子に入力されるスキャンテスト信号は、スキャン時に回路をリセットするための信号、スキャン回路を有効化するための信号、及びスキャンパス用シフトレジスタのデータであると共に、前記入力端子に入力されるスキャンテスト信号は、シフト動作用クロック信号であり、前記通信端子から出力されるスキャンテスト信号は観測用出力信号であることを特徴とする。

この発明に係る車両用交流発電機の発電制御装置によれば、車両用交流発電機の発電制御装置がパッケージ状態であっても、デジタル回路の故障診断手法であるスキャンテストを実行することができるため、スキャンテストによるデジタル回路の検査時間短縮、故障検出率向上が可能となる。また、製造後の故障発生時にデジタル回路の故障であるかどうかの判別が容易となる。

この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の発電制御装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の発電制御装置において４ビットごとに動作する場合のタイミングチャートを示す図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の発電制御装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の発電制御装置において４ビットごとに動作する場合のタイミングチャートを示す図である。 車両用交流発電機の発電制御装置のパッケージを示す図である。

以下、この発明に係る車両用交流発電機の発電制御装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図において、同一符号は同一もしくは相当部分を示している。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の発電制御装置の構成を示す図である。図１において、発電制御装置１０１は、前述のＬＩＮ端子２１、Ｐ端子２２、及びインターフェイス回路１０２を備えている。ＬＩＮ端子２１にはスキャンテスト用のデータとしてスキャン時に回路をリセットするための信号であるＳＣＡＮ＿ＲＳＴ、スキャン回路を有効化するための信号であるＳＣＡＮ＿ＥＮ、スキャンパス用シフトレジスタのデータであるＳＣＡＮ＿ＩＮの各信号が入力され、Ｐ端子２２にはシフト動作用クロック信号であるＳＣＡＮ＿ＣＬＫ信号が入力される。入力された信号は抵抗分圧され、コンパレータ１０３、１０４で波形整形されてインターフェイス回路１０２に入力される。

インターフェイス回路１０２は、ＬＩＮ端子２１とＰ端子２２から入力されたスキャンテスト用のシリアル信号をデジタル回路１０５に伝送するために、パラレル信号に変換する。パッケージ状態でのスキャンテスト時には、変換されたパラレル信号とＰ端子２２から入力されたＳＣＡＮ＿ＣＬＫ信号が第１のマルチプレクサ１０６を介してデジタル回路１０５に入力される。スキャンテスト専用端子１０７からスキャンテスト用の信号を入力する場合は、第１のマルチプレクサ１０６によってスキャンテスト専用端子１０７から入力された信号がデジタル回路１０５に入力される。

デジタル回路１０５から出力された観測用出力信号であるＳＣＡＮ＿ＯＵＴ信号は、インターフェイス回路１０２を介して出力回路１０８に出力され、ＬＩＮ端子２１からＳＣＡＮ＿ＯＵＴ信号を出力する。通常動作時においては第２のマルチプレクサ１０９によってＬＩＮ通信信号が出力される。

ＬＩＮ端子２１とＰ端子２２には、発電制御装置本来の機能として入力信号を抵抗分圧し、デジタル信号に波形整形するコンパレータが備わっている。そのため、スキャンテスト用の信号を波形整形するコンパレータ１０３、１０４は上記コンパレータと共用可能であり、スキャンテスト信号を入力する端子としてＬＩＮ端子２１とＰ端子２２を割り当てることは追加回路が不要という利点がある。

また、ＬＩＮ端子２１は発電制御装置本来の機能として出力回路を備えているため、ＳＣＡＮ＿ＯＵＴ信号を出力する出力回路１０８は上記ＬＩＮ端子２１の出力回路と共用可能である。そのため、ＳＣＡＮ＿ＯＵＴ信号を出力する端子としてＬＩＮ端子２１を割り当てることは追加回路が不要という利点がある。

インターフェイス回路１０２は、シリアル・パラレル変換回路１１０、スキャンテスト専用端子１０７に入出力する信号との選択を行う第１のマルチプレクサ１０６、第２のマルチプレクサ１０９、ＳＣＡＮ＿ＣＬＫ信号をデジタル回路１０５に出力するかどうかを判定するクロック出力判定回路１１１を備えている。

シリアル・パラレル変換回路１１０は、ＬＩＮ端子２１から入力されるＳＣＡＮ＿ＲＳＴ、ＳＣＡＮ＿ＥＮ、ＳＣＡＮ＿ＩＮの各信号毎にシフトレジスタを備え、決められたビット数分のデータを順次シフトレジスタに格納する。シフトレジスタに値を格納している期間は、ＳＣＡＮ＿ＣＬＫ信号がデジタル回路１０５に出力されないように、クロック出力判定回路１１１でＳＣＡＮ＿ＣＬＫ信号をマスクする。各信号のデータ受信が完了したら、次のクロックからシフトレジスタに格納された値をＳＣＡＮ＿ＣＬＫ信号と共にデジタル回路１０５に出力する。なお、符号１１２はスキャンモード判定回路を示している。このスキャンモード判定回路１１２は、通常動作中には入力されない所定の信号パターンを検知し、デジタル回路１０５をスキャンテストモードに切り替える回路である。

図２は、インターフェイス回路１０２のタイミングチャートを示す図で、シリアル・パラレル変換回路１１０が４ビット分のシフトレジスタを備えている場合を示す図である。
図２において、ＡからＲはＨｉｇｈ、Ｌｏｗを示す信号を表している。ＬＩＮ端子２１から入力されたシリアル信号は、４ビットごとにシリアル・パラレル変換回路１１０内のシフトレジスタに順に格納される。この期間、Ｐ端子２２のクロック信号はシフトレジスタのクロックとして用いられる。インターフェイス回路１０２は、１２ビット分の信号を格納したら、次の４クロックで各シフトレジスタに格納された値を順にデジタル回路１０５に出力する。このとき、Ｐ端子２２のクロックをＳＣＡＮ＿ＣＬＫ信号としてクロック出力判定回路１１１を介してデジタル回路１０５に出力する。デジタル回路１０５から出力されたＳＣＡＮ＿ＯＵＴ信号は、インターフェイス回路１０２を介してＬＩＮ端子２１から出力される。上記動作を繰り返して４ビット分ごとにスキャンデータを送受信することでスキャンテストを実行する。

次に、パッケージ状態において、スキャンテストモードに切り替える手法について説明する。スキャンテストを行うためにはデジタル回路１０５をスキャンテストモードに切り替える必要がある。実施の形態１に係る発電制御装置では、オルタネータとして通常動作では入力されない信号を受信した場合に、パッケージ状態でのスキャンテストモードに切り替えることを特徴とする。

スキャンテストモードに切り替える手法として、Ｐ端子２２に通常入力される相電圧信号の周波数よりも高い周波数を入力することにより、スキャンテストモードに切り替えることができる。通常、相電圧信号の周波数は４０００Ｈｚ以下であることから４０００Ｈｚより高い周波数の信号を入力し、パッケージ状態でのスキャンテストモードに切り替えを行う。

スキャンテストモードに切り替える別の手法として、パッケージ１０（図５参照）のＦ端子に信号を入力することでスキャンテストモードに切り替えることが可能である。Ｆ端子は通常動作時は出力端子であるが、そこに外部から信号を入力し、所定周波数以上であればパッケージ状態でのスキャンテストモードに切り替えを行う。

以上のように、実施の形態１に係る車両用交流発電機の発電制御装置によれば、車両用交流発電機の発電制御装置がパッケージ状態であってもデジタル回路１０５の故障診断手法であるスキャンテストを実行することができるため、スキャンテストによるデジタル回路１０５の検査時間短縮、故障検出率向上が可能となる。また、製造後の故障発生時にデジタル回路１０５の故障であるかどうかの判別が容易となる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の発電制御装置について説明する。
図３は、実施の形態２に係る車両用交流発電機の発電制御装置の構成を示す図である。図３において、発電制御装置１０１は、ＬＩＮ端子２１、Ｐ端子２２、Ｆ端子２３、及びインターフェイス回路１０２を備えている。この実施の形態２に係る車両用交流発電機の発電制御装置は、実施の形態１に対し、ＳＣＡＮ＿ＯＵＴ信号を出力する端子としてＦ端子２３を用いたことを特徴としている。このため、ＬＩＮ端子２１の入出力切替制御が不要となり、制御回路が簡易化される利点がある。なお、上記以外は実施の形態１と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。

Ｆ端子２３は発電制御装置本来の機能として出力回路を備えているため、ＳＣＡＮ＿ＯＵＴ信号を出力する出力回路１１３は従来のＦ端子の出力回路と共用可能である。そのため、ＳＣＡＮ＿ＯＵＴ信号を出力する端子としてＬＩＮ端子２１を割り当てることは追加回路が不要という利点がある。

図４は、シリアル・パラレル変換回路１１０が４ビットのシフトレジスタを備えている場合の実施の形態２に係るインターフェイス回路１０２のタイミングチャートを示す図である。図４のタイミングチャートにおいて、ＳＣＡＮ＿ＯＵＴ信号はＦ端子２３から出力される。

実施の形態２に係る車両用交流発電機の発電制御装置によれば、実施の形態１に係る車両用交流発電機の発電制御装置と同様の効果を得ることができ、更に、ＳＣＡＮ＿ＯＵＴ信号を出力する端子としてＦ端子２３を用いたことにより、ＬＩＮ端子２１の入出力切替制御が不要となり、制御回路が簡易化される利点がある。

上記においては、実施の形態１と実施の形態２について説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、これらの構成を適宜組み合わせたり、その構成に一部変形を加えたり、構成を一部省略することが可能である。

２１ ＬＩＮ端子、２２ Ｐ端子、２３ Ｆ端子、１０１ 発電制御装置、１０２ インターフェイス回路、１０３、１０４ コンパレータ、１０５ デジタル回路、１０６ 第１のマルチプレクサ、１０７ スキャンテスト専用端子、１０８、１１３ 出力回路、１０９ 第２のマルチプレクサ、１１０ シリアル・パラレル変換回路、１１１ クロック出力判定回路、１１２ スキャンモード判定回路

Claims (6)

1. 車両用交流発電機の電機子コイルに接続される入力端子と、
   ＬＩＮ通信用の通信端子と、
   前記入力端子及び前記通信端子に接続され、前記入力端子及び前記通信端子から入力されるシリアル信号をパラレル信号に変換するインターフェイス回路と、を備え、
   前記入力端子及び前記通信端子から入力されたスキャンテスト信号を、前記インターフェイス回路からスキャンテストモードに切り替えられたデジタル回路に伝送すると共に、前記デジタル回路から出力されたスキャンテスト信号を前記通信端子に伝送し、パッケージ状態においてスキャンテストを実行する車両用交流発電機の発電制御装置において、
   前記通信端子に入力されるスキャンテスト信号は、スキャン時に回路をリセットするための信号、スキャン回路を有効化するための信号、及びスキャンパス用シフトレジスタのデータであると共に、前記入力端子に入力されるスキャンテスト信号は、シフト動作用クロック信号であり、前記通信端子から出力されるスキャンテスト信号は観測用出力信号であることを特徴とする車両用交流発電機の発電制御装置。
2. 前記デジタル回路から出力されるスキャンテスト信号を前記車両用交流発電機の界磁コイルが接続される出力端子に伝送し、パッケージ状態においてスキャンテストの実行を可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発電機の発電制御装置。
3. 前記出力端子から出力されるスキャンテスト信号は観測用出力信号であることを特徴とする請求項２に記載の車両用交流発電機の発電制御装置。
4. 通常動作中には入力されない所定の信号パターンを検知し、パッケージ状態で前記デジタル回路をスキャンテストモードに切り替えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の車両用交流発電機の発電制御装置。
5. 前記入力端子に所定周波数以上の信号が入力されたことを検知し、パッケージ状態で前記デジタル回路をスキャンテストモードに切り替えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の車両用交流発電機の発電制御装置。
6. 前記出力端子に所定周波数以上の信号が入力されたことを検知し、パッケージ状態で前記デジタル回路をスキャンテストモードに切り替えることを特徴とする請求項２または３に記載の車両用交流発電機の発電制御装置。

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