JP2008288824A - Microcomputer self-diagnosis device and power supply device using the same - Google Patents
Microcomputer self-diagnosis device and power supply device using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008288824A JP2008288824A JP2007131178A JP2007131178A JP2008288824A JP 2008288824 A JP2008288824 A JP 2008288824A JP 2007131178 A JP2007131178 A JP 2007131178A JP 2007131178 A JP2007131178 A JP 2007131178A JP 2008288824 A JP2008288824 A JP 2008288824A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- self
- diagnosis
- microcomputer
- analog
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Test And Diagnosis Of Digital Computers (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
【課題】1つのアナログ入力で2点の電圧が取り込め、異常判断ができるマイクロコンピュータの自己診断装置と、それを用いることにより高信頼性が得られる電源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】マイクロコンピュータ11の出力端子19の1つ(自己診断用出力端子35)とアナログ入力端子13の1つ(自己診断用アナログ入力端子37)を自己診断用配線39で接続するだけの簡単な回路構成で、自己診断用出力端子35から低電圧と高電圧を出力することにより、1つのアナログ入力で2点の電圧を取り込み、いずれかが既知電圧の許容範囲を超えれば異常と判断できるので、高信頼なマイクロコンピュータ11が得られ、この自己診断装置を用いることで高信頼な電源装置が実現できる。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a microcomputer self-diagnosis device that can take in two voltages with one analog input and judge abnormality, and a power supply device that can obtain high reliability by using the microcomputer.
One output terminal 19 (self-diagnosis output terminal 35) of a microcomputer 11 and one analog input terminal 13 (self-diagnosis analog input terminal 37) are connected by a self-diagnosis wiring 39. By outputting a low voltage and a high voltage from the self-diagnosis output terminal 35 with a simple circuit configuration, two voltages are taken in by one analog input, and if one of them exceeds the allowable range of the known voltage, it is judged as abnormal. Therefore, a highly reliable microcomputer 11 can be obtained, and a highly reliable power supply device can be realized by using this self-diagnosis device.
[Selection] Figure 1
Description
本発明はマイクロコンピュータの異常を検出するための自己診断装置と、それを用いて主電源異常時に負荷に補助的に電力を供給する電源装置に関するものである。 The present invention relates to a self-diagnosis device for detecting an abnormality of a microcomputer and a power supply device using the same to supplementarily supply power to a load when a main power supply is abnormal.
従来、複数のアナログ入力端子を有するアナログデジタル変換器が例えば特許文献1に示されている。このアナログデジタル変換器のブロック回路図を図5に示す。図5において、アナログデジタル変換器101は、大まかには以下の構成を有する。まず、4つのアナログ入力を選択するための入力選択スイッチ部103が設けられている。入力選択スイッチ部103の出力は、比較電圧選択部105から出力される比較電圧との比較を行う比較器107に接続される。比較器107の出力は変換レジスタ部109に接続される。変換レジスタ部109の出力は必要に応じてパリティビットを付加するパリティ演算部111を経由してレジスタ格納部113に接続される。また、これらの構成部にはアナログデジタル変換制御部115が接続されている。さらに、アナログデジタル変換器101には様々な信号のやり取りを行う制御部117が接続されている。
Conventionally, an analog-to-digital converter having a plurality of analog input terminals is disclosed in Patent Document 1, for example. A block circuit diagram of this analog-digital converter is shown in FIG. In FIG. 5, the analog-to-
次に、このようなアナログデジタル変換器101の動作を簡単に説明する。図5において、2つのアナログ電圧(それぞれ第1アナログ電圧119、第2アナログ電圧121とする)のデジタル変換を行うとする。第1アナログ電圧119、および第2アナログ電圧121は、それぞれ第1アナログ入力端子123、および第2アナログ入力端子125に入力される。第1アナログ入力端子123と第2アナログ入力端子125は入力選択スイッチ部103に接続されている。従って、アナログデジタル変換制御部115は入力選択スイッチ部103に対して、例えば第1アナログ入力端子123を選択する。これにより、第1アナログ電圧119が比較器107に入力される。この電圧に対して比較電圧選択部105から出力される比較電圧と比較することにより、第1アナログ電圧119に対応したデジタル値が変換レジスタ部109に入力される。なお、比較電圧選択部105は基準電圧Vrefを基に比較電圧を生成している。得られたデジタル値は制御部117へのデータ送信時の信頼性を高めるために、パリティ演算部111でパリティビットを付加されてレジスタ格納部113に保持される。
Next, the operation of the analog-
このような動作を第2アナログ電圧121に対しても行うことで、それに対応したデジタル値がレジスタ格納部113に保持される。保持されたこれらのデジタル値は制御部117に送信される。
By performing such an operation also on the second
基本的には以上の動作によりアナログ電圧をデジタル信号に変換しているが、一般にアナログデジタル変換器101には次のような問題がある。すなわち、本来はアナログ電圧に対してリニアにデジタル信号に変換し出力するのであるが、実際にはアナログデジタル変換器101自体の特性やノイズ等の周辺回路の影響によりノンリニア(非線形)に真値から外れ、異常出力となる場合がある。
Basically, the analog voltage is converted into a digital signal by the above operation, but the analog-
そこで、図5の構成では次のようにしてアナログデジタル変換異常を判断している。 Therefore, in the configuration of FIG. 5, an analog-digital conversion abnormality is determined as follows.
まず、構成としては入力選択スイッチ部103の4つの入力の内、1つに基準電圧Vrefを接続するとともに、別の1つには何も接続しないようにしている。なお、図5の回路構成上、何も接続しないスイッチの入力電圧はグランド電圧となる。
First, as a configuration, the reference voltage Vref is connected to one of the four inputs of the input
次に、動作としては第1アナログ電圧119と第2アナログ電圧121をデジタル信号に変換する時に、基準電圧Vrefとグランド電圧も同様にデジタル信号に変換する。その結果、レジスタ格納部113には4つのデジタル値が保持されることになる。
Next, as operation, when the first
この4つのデジタル値を制御部117に送信すると、制御部117は基準電圧Vrefとグランド電圧に対応したデジタル値が、既知の基準電圧Vref(例えば5V)とグランド電圧(0V)に相当するデジタル値になっているか否かを判断する。その結果、これらのデジタル値のいずれかが異常判定の範囲にある時は、制御部117はアナログデジタル変換器101が異常であることを知ることができる。
When these four digital values are transmitted to the
なお、図5ではアナログデジタル変換器101と制御部117が独立した構成のものを示したが、これは両者を内蔵したマイクロコンピュータであってもよい。
上記のアナログデジタル変換器101によると、確かにその異常を知ることができ、デジタル値に対する信頼性が向上するのであるが、そのためには4つしかないアナログ入力の内、2つも異常判断用に使っていた。
According to the analog-
このようなアナログデジタル変換器101を、例えばアイドリングストップ自動車の補助用の電源装置に使用したとする。アイドリングストップ自動車は、アイドリングストップの終了後にスタータを動作させることでバッテリの電圧が一時的に低下しても、オーディオやナビゲーション等の負荷の動作が停止しないように補助的に電力を供給する必要がある。そこで、主電源(バッテリ)が既定電圧以下に低下しても、負荷を駆動させ続けるために蓄電部の電力を負荷に補助的に供給するような電源装置が必要となる。このような電源装置は、主電源が既定電圧以下になったか否かを知るために主電源の電圧を検出する必要があり、また蓄電部の充電を制御するために蓄電部の電圧を検出する必要があり、さらに負荷に正常に電圧が印加されているかを監視するために出力電圧を検出する必要がある。従って、測定すべき電圧が3点あるので、このような電源装置には従来構成のアナログデジタル変換器101を用いることができないという課題があった。
It is assumed that such an analog-
これに対し、特許文献1では少なくとも1つのアナログ入力に電圧値が既知の電圧を入力すればよい旨の記載がなされているが、この場合は1点のみの電圧値で異常を判断することになる。しかし、前記したようにデジタル信号は非線形に真値から外れる場合があり、この時に1点のみの電圧値で異常判断を行うと、偶然その電圧値近傍ではデジタル値が真値に近かった場合は、アナログデジタル変換器101が異常状態であるにもかかわらず正常と判断してしまい、真値から外れた電圧値を取り込んでしまう可能性がある。従って、特に補助的に電力供給を行う電源装置等にアナログデジタル変換器101を用いる場合は高信頼性が必要であるので、図5の構成のように2点の電圧で異常判断を行わなければならない。
On the other hand, Patent Document 1 describes that a voltage having a known voltage value may be input to at least one analog input. In this case, however, an abnormality is determined based on only one voltage value. Become. However, as described above, the digital signal may deviate from the true value non-linearly. If an abnormality is determined based on the voltage value of only one point at this time, if the digital value is close to the true value by chance near the voltage value, The analog-to-
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、1つのアナログ入力で2点の電圧が取り込め、異常判断ができるマイクロコンピュータの自己診断装置と、それを用いることにより高信頼性が得られる電源装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems. A microcomputer self-diagnosis device that can take in two voltages with one analog input and can judge an abnormality, and a power source that can obtain high reliability by using the same. An object is to provide an apparatus.
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロコンピュータの自己診断装置とそれを用いた電源装置は、複数のアナログ入力端子と、前記アナログ入力端子に接続され、前記アナログ入力端子の内の1つを選択する選択スイッチと、前記選択スイッチの出力に接続されたアナログデジタル変換部と、低電圧と高電圧のいずれかを出力する複数の出力端子と、前記選択スイッチ、および前記出力端子の出力信号を制御するとともに、前記アナログデジタル変換部の出力を取り込む制御部とを内蔵したマイクロコンピュータにおいて、前記出力端子のいずれか1つを自己診断用出力端子とし、かつ前記アナログ入力端子のいずれか1つを自己診断用アナログ入力端子とし、前記自己診断用出力端子と前記自己診断用アナログ入力端子が接続されるとともに、前記制御部は、前記自己診断用アナログ入力端子を選択するように前記選択スイッチを切り替え、前記自己診断用出力端子が前記低電圧になるように制御した時の前記アナログデジタル変換部の出力が、あらかじめ記憶した既知低電圧に対し許容範囲を超えるか、または前記自己診断用出力端子が前記高電圧になるように制御した時の前記アナログデジタル変換部の出力が、あらかじめ記憶した既知高電圧に対し許容範囲を超える場合は、異常であると判断するようにしたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a microcomputer self-diagnosis device and a power supply device using the same according to the present invention are connected to a plurality of analog input terminals and the analog input terminals. A selection switch for selecting one, an analog-to-digital converter connected to the output of the selection switch, a plurality of output terminals for outputting either a low voltage or a high voltage, the selection switch, and the output terminal In a microcomputer that controls an output signal and incorporates a control unit that captures the output of the analog-to-digital conversion unit, any one of the output terminals is used as a self-diagnosis output terminal, and any one of the analog input terminals One is an analog input terminal for self-diagnosis, and the self-diagnosis output terminal and the self-diagnosis analog input terminal are connected. And the control unit switches the selection switch to select the self-diagnosis analog input terminal, and the analog-to-digital conversion unit controls the self-diagnosis output terminal to be the low voltage. The output of the analog-to-digital converter when the output exceeds the allowable range with respect to the known low voltage stored in advance or the self-diagnosis output terminal is controlled to be the high voltage is the known high voltage stored in advance. When the voltage exceeds the allowable range, it is determined that the voltage is abnormal.
本発明のマイクロコンピュータの自己診断装置とそれを用いた電源装置によれば、マイクロコンピュータの出力端子の1つ(自己診断用出力端子)とアナログ入力端子の1つ(自己診断用アナログ入力端子)を接続するだけの簡単な回路構成で、自己診断用出力端子から低電圧と高電圧を出力することにより、1つのアナログ入力で2点の電圧を取り込み異常判断ができるので、高信頼なマイクロコンピュータが得られ、これを用いることで高信頼な電源装置が実現できるという効果が得られる。 According to the microcomputer self-diagnosis apparatus and the power supply apparatus using the same according to the present invention, one of the microcomputer output terminals (self-diagnosis output terminal) and one of the analog input terminals (self-diagnosis analog input terminal) With a simple circuit configuration that connects only two, a low voltage and a high voltage are output from the self-diagnosis output terminal, so that two abnormal voltages can be taken in with one analog input, so a highly reliable microcomputer By using this, it is possible to obtain an effect that a highly reliable power supply device can be realized.
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、実施の形態1ではマイクロコンピュータの自己診断装置について、実施の形態2では例としてアイドリングストップ自動車の補助用の電源装置に前記マイクロコンピュータの自己診断装置を用いた場合について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In the first embodiment, a microcomputer self-diagnosis device will be described. In the second embodiment, a case where the microcomputer self-diagnosis device is used as an auxiliary power supply for an idling stop vehicle will be described as an example.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるマイクロコンピュータの自己診断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におけるマイクロコンピュータの自己診断装置の自己診断を行うフローチャートである。図3は、本発明の実施の形態1におけるマイクロコンピュータの自己診断装置の他の構成のブロック回路図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block circuit diagram of a self-diagnosis apparatus for a microcomputer according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a flowchart for performing self-diagnosis of the microcomputer self-diagnosis apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is a block circuit diagram of another configuration of the microcomputer self-diagnosis apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1において、マイクロコンピュータ11は以下の回路構成を内蔵している。まず、アナログ電圧信号が入力される複数(本実施の形態1では4つ)のアナログ入力端子13が設けられている。各アナログ入力端子13は、アナログ入力端子13の内の1つを選択するための選択スイッチ15に接続されている。選択スイッチ15により選択された電圧出力は、電圧信号Viとしてアナログデジタル変換部17に入力されるように接続されている。アナログデジタル変換部17の詳細構成は、図5に示す比較電圧選択部105、比較器107、変換レジスタ部109、パリティ演算部111、レジスタ格納部113、およびアナログデジタル変換制御部115からなり、これらの接続も図5と同じであるので、図1では詳細構成を省略している。なお、本実施の形態1で用いたアナログデジタル変換部17は入力アナログ電圧を10ビットのデジタル値に変換する仕様とした。
In FIG. 1, a
また、マイクロコンピュータ11には低電圧と高電圧のいずれかを出力する複数の出力端子19が設けられている。ここで、本実施の形態1において低電圧はグランド電圧、高電圧はマイクロコンピュータ11の駆動電圧Vccである。これらの低電圧、および高電圧は後述するように、それぞれアナログデジタル変換部17の最低入力電圧、および最大入力電圧となる。また、低電圧と高電圧のいずれかを出力するために、2個のFETからなる出力電圧切替スイッチ21が出力端子19に接続されている。なお、出力電圧切替スイッチ21の出力切り替えは、マイクロコンピュータ11における演算を主に行う内部演算処理16ビットの制御部23から出力される高低信号H/Lによって行われる。具体的には高低信号H/Lが出力電圧切替スイッチ21を構成するFETのベース端子に入力されることにより、低電圧(グランド電圧)、または高電圧(駆動電圧Vcc)が出力端子19から出力される。
The
制御部23は、出力端子の出力信号を制御する出力電圧切替スイッチ21の他に、アナログ入力端子13を選択制御するために選択スイッチ15にも接続されている。なお、アナログ入力端子13は制御部23から選択スイッチ15に選択信号SLを送信することによって選択される構成となっている。また、制御部23はアナログデジタル変換部17の出力を取り込む等の動作を行うための接続がなされている。なお、両者の接続には図5のアナログデジタル変換器101と制御部117を接続している配線と同様に複数の配線が必要であるので、図1ではこれらをまとめて両矢印で示した。また、アナログデジタル変換部17において電圧信号Viをデジタル変換した後のデジタル出力信号dataは前記配線を通して制御部23に送信される。
The
次に、マイクロコンピュータ11への電力供給関連端子について説明する。マイクロコンピュータ11には2系統の電力供給用の端子が設けられている。1つは電源端子25であり、制御部23や出力電圧切替スイッチ21に接続されている。もう1つは正確な電圧を入力するための基準電圧入力端子27が設けられている。基準電圧入力端子27は正確なアナログデジタル変換を行うためにアナログデジタル変換部17に接続されている。これにより、アナログデジタル変換部17には基準電圧Vrefが供給される。また、アナログデジタル変換部17、出力電圧切替スイッチ21、および制御部23のグランドはマイクロコンピュータ11の内部でまとめてグランド端子29に接続される。このグランド端子29はマイクロコンピュータ11の外部におけるグランドに接続される。従って、アナログデジタル変換部17の最低入力電圧はグランド電圧(0V)となる。
Next, power supply related terminals to the
なお、マイクロコンピュータ11には上記以外にもメモリ等の回路が接続されているが、ここでは構成、動作の説明上、特に必要ではないので、図1では省略している。
Although a circuit such as a memory is connected to the
次に、マイクロコンピュータ11の外部接続について説明する。前記したように、グランド端子29には外部グランドが接続されているが、それ以外にも電源端子25には外部の駆動電源31が接続されている。ここでは、マイクロコンピュータ11の一般的な駆動電圧である5Vの駆動電源31とした。この電圧は図示しないレギュレータによって安定化されて供給されている。従って、正確な電圧を必要とする基準電圧入力端子27にも駆動電源31の電圧が入力されるように接続している。ゆえに、基準電圧Vrefは5Vになる。その結果、アナログデジタル変換部17の最大入力電圧は5Vとなる。
Next, external connection of the
次に、本実施の形態1の特徴となる回路構成について説明する。まず、複数の出力端子19のいずれか1つを自己診断用出力端子35とする。図1では一番下の出力端子19を自己診断用出力端子35とした。同時に、4つあるアナログ入力端子13のいずれか1つを自己診断用アナログ入力端子37とする。これも図1の一番下のアナログ入力端子13を自己診断用アナログ入力端子37とした。これら自己診断用出力端子35と自己診断用アナログ入力端子37は外部の自己診断用配線39で接続されている。なお、図1において自己診断用配線39は太線で示した。このように接続することで、自己診断用出力端子35から出力される自己診断信号Vdg(低電圧であるグランド電圧=0V、または高電圧である駆動電圧Vcc=5V)が自己診断用アナログ入力端子37、および選択スイッチ15を介してアナログデジタル変換部17に入力されることになる。なお、マイクロコンピュータ11の自己診断用出力端子35と自己診断用アナログ入力端子37を外部の自己診断用配線39で接続した構成をマイクロコンピュータ11の自己診断装置と呼ぶ。
Next, a circuit configuration that is a feature of the first embodiment will be described. First, any one of the plurality of
次に、マイクロコンピュータ11の自己診断装置における自己診断動作について図2のフローチャートを参照しながら説明する。なお、マイクロコンピュータ11の自己診断動作は既定時間間隔毎(例えば1分毎)に行われるので、タイムリーに異常判断を行うことができる。そのために、図2に示した自己診断動作はサブルーチンの形態とした。
Next, the self-diagnosis operation in the self-diagnosis device of the
既定時間が経過すると、制御部23は図2のフローチャートを次のように実行する。まず、選択スイッチ15に対して自己診断用アナログ入力端子37を選択するように選択信号SLを送信する(S11)。これを受け、選択スイッチ15は自己診断用アナログ入力端子37を選択するように切り替える。
When the predetermined time has elapsed, the
次に、自己診断用出力端子35が低電圧(0V)になるように高低信号H/Lを送信して制御する(S13)。その結果、自己診断用出力端子35の自己診断信号Vdgは0Vとなる。その後、アナログデジタル変換部17のデジタル出力信号dataが、あらかじめメモリ(図示せず)に記憶した既知低電圧(0Vに相当するデジタル値)に対し許容範囲を超えるか否かを判断する(S15)。ここで、許容範囲はマイクロコンピュータ11を使用する装置に要求される精度から決定すればよい。本実施の形態1では例えば0Vのデジタル値に対して5LSB以内とした。なお、LSBは最下位ビットのことであり、5LSB以内とは最下位ビットの5倍以内の範囲を意味する。ゆえに、10ビットのアナログデジタル変換部17で最低入力電圧である0Vをデジタル値に変換すると、アナログデジタル変換部17が正常であれば0H(Hは16進数を示す)となるが、5LSB以内の範囲は0Hから5Hとなる。従って、0V入力時に0Hから5Hの範囲のデジタル値を出力すれば許容範囲内にあることになる。
Next, the high / low signal H / L is transmitted and controlled so that the self-
このような判断の結果、得られたデジタル値が許容範囲内に入っていなければ(S15のNo)、マイクロコンピュータ11が異常であることになるので、後述するS21にジャンプする。一方、許容範囲に入っていれば(S15のYes)、自己診断用出力端子35が高電圧(5V)になるように高低信号H/Lを送信して制御する(S17)。その結果、自己診断用出力端子35の自己診断信号Vdgは5Vとなる。その後、アナログデジタル変換部17のデジタル出力信号dataが、あらかじめメモリに記憶した既知高電圧(5Vに相当するデジタル値)に対し許容範囲を超えるか否かを判断する(S19)。本実施の形態1ではアナログデジタル変換部17が正常であれば最大入力電圧の5Vに対して3FFHのデジタル値が得られるが、許容範囲を5LSB以内としたので、3FAHから3FFHの範囲のデジタル値を出力すれば許容範囲内にあることになる。
As a result of such determination, if the obtained digital value is not within the allowable range (No in S15), the
このような判断の結果、得られたデジタル値が許容範囲内に入っていれば(S19のYes)、低電圧と高電圧のいずれもが許容範囲内に入っていることになるので、マイクロコンピュータ11は正常であると判断できる。この場合は何もせず図2のフローチャートを終了する。一方、許容範囲を超えていれば(S19のNo)、マイクロコンピュータ11が異常であるので、異常信号を出力する(S21)。具体的には、例えば制御部23が出力端子19の内の1つから高電圧(5V)を出力することによって、外部にマイクロコンピュータ11自身の異常を出力する。その後、フローチャートを終了する。
If the obtained digital value is within the allowable range as a result of the determination (Yes in S19), both the low voltage and the high voltage are within the allowable range. 11 can be determined to be normal. In this case, nothing is done and the flowchart of FIG. 2 is terminated. On the other hand, if the allowable range is exceeded (No in S19), since the
このように、低電圧が既知低電圧に対し許容範囲を超えるか、または高電圧が既知高電圧に対し許容範囲を超える場合には、マイクロコンピュータ11が異常であると判断することができる。
Thus, when the low voltage exceeds the allowable range with respect to the known low voltage, or the high voltage exceeds the allowable range with respect to the known high voltage, it can be determined that the
以上の構成、動作により、自己診断用出力端子35と自己診断用アナログ入力端子37を接続することで、1つのアナログ入力端子13を使用するだけで2点の電圧(低電圧と高電圧)を取り込み異常判断ができるので、簡単な構成で高信頼性が得られるマイクロコンピュータの自己診断装置が実現できた。
By connecting the self-
なお、図2に示した自己診断動作は既定時間間隔毎に行われているが、これは制御部23がアナログデジタル変換部17の異常を判断した時に外部にマイクロコンピュータ11自身の異常を出力しているので、それ以降はアナログデジタル変換部17の出力を使用しないようにするとともに、図2の自己診断動作を行わないようにしてもよい。
The self-diagnosis operation shown in FIG. 2 is performed at predetermined time intervals. This is because the abnormality of the
また、本実施の形態1では、4つのアナログ入力端子13の内の1つを自己診断用アナログ入力端子37として占有していたが、これは図3に示すように自己診断用アナログ入力端子37に3端子の入力切替スイッチ41の共通端子を接続し、入力切替スイッチ41の一方の選択端子を自己診断用出力端子35に接続する構成としてもよい。なお、図3においてマイクロコンピュータ11の内部構成は、図1と同じであるので省略している。
Further, in the first embodiment, one of the four
このような構成により、入力切替スイッチ41の他方の選択端子に別の入力電圧V4を接続することができる。従って、制御部37はアナログデジタル変換部17の異常判断時以外は入力切替スイッチ41を入力電圧V4側に切り替えることで、通常時に4つの電圧V1〜V4を入力することが可能となる。なお、入力切替スイッチ41の切替動作は、例えば入力切替スイッチ41を複数のFETで構成し、出力端子19の内の1つから得られる出力信号を入力切替信号Vselとして前記FETのオンオフを制御することにより行えばよい。
With such a configuration, another input voltage V4 can be connected to the other selection terminal of the
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2におけるマイクロコンピュータの自己診断装置を用いた電源装置のブロック回路図である。なお、図4において太線は電力系配線を、細線は制御系配線をそれぞれ示す。また、図4の構成において図1と同じものには同じ番号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a block circuit diagram of a power supply device using the microcomputer self-diagnosis device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, thick lines indicate power system wirings, and thin lines indicate control system wirings. Also, in the configuration of FIG. 4, the same components as those in FIG.
図4において、電源装置は蓄電装置51と主電源55から構成される。蓄電装置51は主電源55と負荷57との間に接続されている。主電源55はバッテリであり、図示していないが大電流を断続的に消費するスタータも接続されている。また、負荷57はオーディオやナビゲーション等の補機であり、通常は主電源55から電力が供給される。
In FIG. 4, the power supply device includes a
蓄電装置51は次の構成を有する。まず、主電源55の出力には充電回路59と、主電源55の電圧Vbを検出する主電源電圧検出回路61が接続されている。充電回路59には蓄電部63が接続されている。充電回路59には蓄電部63の電圧Vcを検出する蓄電部電圧検出回路(図示せず)が内蔵されている。従って、蓄電部63は充電回路59によって、蓄電部63の電圧Vcを検出しながら充電制御が行われることになる。なお、充電回路59は蓄電部63の電圧Vcをマイクロコンピュータ11へ出力する機能も有する。また、蓄電部63は主電源55の電力を蓄える蓄電素子として電気二重層キャパシタを用い、これを複数個直列に接続して必要な電力を賄っている。また、蓄電部63と負荷57の間には蓄電部63の電力を負荷57に供給する切替スイッチ67が図4に示すように接続されている。
The
なお、本実施の形態2では充電回路59を設け、蓄電部電圧検出回路を内蔵した構成としているが、特に充電制御を必要としない電源装置の場合は充電回路59がなくてもよい。但し、この場合は蓄電部電圧検出回路を単独で蓄電部63に接続する必要がある。
Although the charging
主電源電圧検出回路61は主電源55の電圧Vbを検出する機能を有し、その電力系配線(太線)の入力側と出力側は同電圧になるよう接続されている。主電源電圧検出回路61と負荷57との間には第1ダイオード68が接続されている。第1ダイオード68はアノードが主電源電圧検出回路61に、カソードが負荷57にそれぞれ接続されている。また、第1ダイオード68と負荷57の接続点69、および切替スイッチ67の一端の間には、第2ダイオード71が接続されている。第2ダイオード71はアノードが切替スイッチ67に、カソードが接続点69にそれぞれ接続されている。なお、第1ダイオード68、および第2ダイオード71は蓄電部63や主電源55の電力が互いに逆流しないように設けている。
The main power supply
蓄電装置51の出力である接続点69には、蓄電装置51の出力電圧Vdを検出する出力電圧検出回路73が接続されている。
An output voltage detection circuit 73 that detects the output voltage Vd of the
充電回路59、主電源電圧検出回路61、切替スイッチ67、および出力電圧検出回路73はマイクロコンピュータ11にも接続されている。このことから、マイクロコンピュータ11は充電回路59により蓄電部63の電圧Vcを、主電源電圧検出回路61の出力から主電源55の電圧Vbを、また出力電圧検出回路73の出力から蓄電装置51の出力電圧Vdをそれぞれ読み込む。なお、これらのアナログ電圧値はマイクロコンピュータ11のアナログ入力端子13の内の3つに接続されている。さらに、マイクロコンピュータ11は充電回路59に制御信号contを送信することで充電回路59の制御を行うとともに、切替スイッチ67にオンオフ信号VOFを送信することで切替スイッチ67のオンオフ制御を行う。このオンオフ信号VOFはマイクロコンピュータ11の出力端子19の内の1つに接続されている。また、図2で述べたマイクロコンピュータ異常信号を含め、蓄電装置51の何らかの異常を示す蓄電装置異常信号Tnaを車両側制御回路(図示せず)に出力するように、マイクロコンピュータ11の出力端子19の内の1つが車両側制御回路と接続されている。
The charging
マイクロコンピュータ11の自己診断装置として、本実施の形態2では実施の形態1と同様に、自己診断用出力端子35と自己診断用アナログ入力端子37の間を自己診断用配線39で接続する構成としている。
As a self-diagnosis device of the
次に、マイクロコンピュータ11に電力を供給する電源系について説明する。実施の形態1で述べたように、マイクロコンピュータ11には電源端子25と基準電圧入力端子27が設けられている。これらの端子への入力電圧はいずれも5Vであり、基準電圧入力端子27には高精度な5Vの電圧が必要となる。そこで、マイクロコンピュータ11への電力は、通常時には主電源55から、主電源55の電圧低下時には蓄電部63から、それぞれレギュレータ75によって高精度な5V電圧に変換して供給される。レギュレータ75の出力(5V電圧)は実施の形態1と同様に電源端子25と基準電圧入力端子27の両方に接続されている。なお、主電源55の電力と蓄電部63の電力の切り替えは、主電源55にアノードを、レギュレータ75にカソードをそれぞれ接続した第3ダイオード77と、切替スイッチ67の出力にアノードを、レギュレータ75にカソードをそれぞれ接続した第4ダイオード79によって行われる。
Next, a power supply system that supplies power to the
次に、このような電源装置の動作について説明する。 Next, the operation of such a power supply device will be described.
まず、アイドリングストップ自動車用電源装置としての基本動作について説明する。イグニションスイッチ(図示せず)をオンにして車両を起動すると、エンジンが駆動すると同時に、マイクロコンピュータ11は充電回路59に蓄電部63を充電するよう制御信号contを送信する。これを受け、充電回路59は蓄電部63の電圧Vcを検出しながら満充電に至るまで充電を行う。この時、蓄電部63への充電電流が負荷57側に流れないように、マイクロコンピュータ11は切替スイッチ67をオフにするようオンオフ信号VOFを送信しておく。
First, the basic operation as an idling stop automobile power supply device will be described. When the ignition switch (not shown) is turned on to start the vehicle, the engine is driven and the
蓄電部63が満充電に至れば充電が完了し、充電回路59は満充電電圧を維持するために定電圧制御を行う。その後、マイクロコンピュータ11はアナログ入力端子13を介して主電源電圧検出回路61の出力を読み込むことにより、主電源55の電圧Vbを監視する。
When the
この状態で、アイドリングストップが行われ、その後エンジンを再起動したとする。これにより、主電源55の電圧Vbはスタータ(図示せず)に大電流が流れることで急激に低下する。この電圧Vbの変化は主電源電圧検出回路61により検出され、マイクロコンピュータ11に送信される。マイクロコンピュータ11は電圧Vbがしきい値(本実施の形態2では負荷57を駆動できる下限電圧の10.5Vとした)以下になった場合は、負荷57に安定した電圧を供給するために切替スイッチ67をオンにするようオンオフ信号VOFを送信する。その結果、図4の放電経路と書かれた矢印の方向に蓄電部63から負荷57へ電力が供給される。この時、主電源55の電圧Vbはスタータ駆動により低下しているので、接続点69の電圧(出力電圧Vd)は蓄電部63の電圧Vcより低くなる。従って、第2ダイオード71はオンになり、蓄電部63の電力が優先して負荷57に供給されることになる。また、同様にして第4ダイオード79がオンになり、蓄電部63の電力がレギュレータ75を介してマイクロコンピュータ11の電源端子25や基準電圧入力端子27にも供給される。これにより、マイクロコンピュータ11が動作し続けられる。
In this state, it is assumed that idling stop is performed and then the engine is restarted. As a result, the voltage Vb of the
蓄電部63から負荷57に電力が供給されている時にマイクロコンピュータ11は蓄電部63の放電異常の検出を行う。具体的には、マイクロコンピュータ11が出力電圧検出回路73により既定時間における出力電圧Vdの変化量を検出し、負荷57の最大消費電流からあらかじめ求めた既定電圧変化量より大きければ、現在放電している電圧変化量が大きい、すなわち過電流が流れていることになる。この場合は電源装置を過電流から保護するために、マイクロコンピュータ11は直ちに切替スイッチ67をオフにして蓄電部63から負荷57への電力供給を停止するとともに、蓄電装置51の放電が異常であることを車両側制御回路に知らせるために、蓄電装置異常信号Tnaを高電圧(5V)にする。これを受け、車両側制御回路は以後のアイドリングストップ動作を禁止するとともに、運転者に対して蓄電装置51の異常を警告し修理を促す。
When power is supplied from the
一方、蓄電装置51が正常に放電している場合は次のように動作する。エンジン再起動が完了に近づくとスタータが消費する電流が減少していくので、主電源55の電圧Vbは上昇する。この変化を主電源電圧検出回路61で検出し、所定値(前記したしきい値と同じ10.5Vとした)を超えれば、マイクロコンピュータ11は切替スイッチ67をオフにする。これにより、以後は主電源55の電力が負荷57に供給され、蓄電部63からの放電は停止する。また、マイクロコンピュータ11は蓄電部63から負荷57に供給した電力分を再充電するよう充電回路59に指示する。
On the other hand, when
ここまでに述べた動作を繰り返すことにより、車両の使用中に何度もアイドリングストップ動作を行っても、スタータ駆動時の電圧変動を蓄電部63の電力で補うことができるため、負荷57を常に安定して動作させ続けられる。
By repeating the operations described so far, even if the idling stop operation is performed many times during use of the vehicle, the voltage fluctuation during the starter driving can be compensated by the electric power of the
次に、マイクロコンピュータ11の自己診断装置における自己診断動作について説明する。これは実施の形態1で述べたように既定時間間隔毎(例えば1分毎)に行われる。自己診断動作そのものは図2に示したフローチャートと全く同じであるので、詳細な説明は省略するが、自己診断の結果、マイクロコンピュータ11が正常である場合にのみ、前記した電源装置の基本動作を継続する。
Next, a self-diagnosis operation in the self-diagnosis device of the
一方、マイクロコンピュータ11が異常であると判断された場合は、車両側制御回路に接続された出力端子19を高電圧に切り替えることにより、マイクロコンピュータ異常信号として蓄電装置異常信号Tnaを送信する(図2のS21に相当)。蓄電装置異常信号Tnaは前記したように放電異常を検出した場合にも送信されるので、本実施の形態2では放電異常とマイクロコンピュータ11の異常とを蓄電装置異常信号Tnaによって区別することはできない。しかし、何らかの異常が発生すれば蓄電装置51は使用できなくなるので、ここでは区別せずに車両側制御回路に送信するようにしている。なお、異常の種類を区別したい場合は前記車両側制御回路との間でシリアル通信を行う構成とすればよい。これにより、1つの出力端子19でも放電異常とマイクロコンピュータ11の異常を区別して送信することができる。
On the other hand, when it is determined that the
また、図2の動作は自己診断用出力端子35を低電圧、および高電圧に切り替えて、それぞれの場合の自己診断用アナログ入力端子37から取り込んだ電圧が、既知電圧の許容範囲内にあるか否かを比較するだけであるので、図2の動作が終了するまでの時間は極めて短い。従って、前記した電源装置のどのような基本動作中であっても既定時間毎(1分毎)に割り込んで図2の動作を行えばよい。但し、基本動作の中に図2の動作を割り込んで実行することができない動作がある場合は、その間の割り込みを禁止するように制御すればよい。
In the operation of FIG. 2, the self-
このように、既定時間毎にマイクロコンピュータ11の自己診断装置を用いて自己診断動作を行うことで、特に蓄電部63の電力を負荷57に供給するか否かを判断するための主電源55の電圧Vbの検出や、蓄電部63の放電異常を判断するための出力電圧Vdの検出において、極めて高い信頼性を得ることができる。
In this way, by performing a self-diagnosis operation using the self-diagnosis device of the
以上の構成、動作により、実施の形態1で述べたマイクロコンピュータ11の自己診断装置を車両の電源装置に適用することで、マイクロコンピュータ11の異常をタイムリーに判断できるので、車両用として高信頼な電源装置を実現できた。
By applying the self-diagnosis device of the
なお、実施の形態2において蓄電部63には蓄電素子として電気二重層キャパシタを用いたが、これは電気化学キャパシタ等の他の蓄電素子でもよい。さらに、蓄電部63は複数の蓄電素子を直列に接続した構成としたが、これに限定されるものではなく、負荷57が要求する電力仕様に応じて、並列や直並列接続としてもよいし、単数の蓄電素子を用いてもよい。
In the second embodiment, the electric double layer capacitor is used as the electric storage element in the
また、実施の形態2では電源装置をアイドリングストップ自動車に適用した場合について述べたが、それに限らず、ハイブリッド車や、電動パワーステアリング、電動過給器、電気的な油圧制御による車両制動等の各システムにおける車両用補助電源や、一般の非常用電源装置等にも適用可能である。 In the second embodiment, the case where the power supply device is applied to an idling stop vehicle has been described. However, the present invention is not limited thereto, and each of the hybrid vehicle, the electric power steering, the electric supercharger, the vehicle braking by the electric hydraulic control, etc. The present invention can also be applied to an auxiliary power supply for vehicles in a system, a general emergency power supply device, and the like.
本発明にかかるマイクロコンピュータの自己診断装置は、1つのアナログ入力端子を使用するだけでアナログ入力電圧からデジタル信号への変換部分における異常判断ができるので、高信頼性を必要とするマイクロコンピュータ等に有用であるとともに、それを用いた電源装置はマイクロコンピュータの信頼性が向上するので、特に主電源の電圧低下時に蓄電部から電力を供給する補助電源等として有用である。 Since the microcomputer self-diagnosis device according to the present invention can judge an abnormality in the conversion portion from the analog input voltage to the digital signal by using only one analog input terminal, it can be applied to a microcomputer that requires high reliability. In addition to being useful, a power supply device using the same improves the reliability of the microcomputer, so that it is particularly useful as an auxiliary power supply that supplies power from the power storage unit when the voltage of the main power supply decreases.
11 マイクロコンピュータ
13 アナログ入力端子
15 選択スイッチ
17 アナログデジタル変換部
19 出力端子
23 制御部
35 自己診断用出力端子
37 自己診断用アナログ入力端子
51 蓄電装置
55 主電源
57 負荷
61 主電源電圧検出回路
63 蓄電部
67 切替スイッチ
73 出力電圧検出回路
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記アナログ入力端子に接続され、前記アナログ入力端子の内の1つを選択する選択スイッチと、
前記選択スイッチの出力に接続されたアナログデジタル変換部と、
低電圧と高電圧のいずれかを出力する複数の出力端子と、
前記選択スイッチ、および前記出力端子の出力信号を制御するとともに、前記アナログデジタル変換部の出力を取り込む制御部とを内蔵したマイクロコンピュータにおいて、
前記出力端子のいずれか1つを自己診断用出力端子とし、かつ前記アナログ入力端子のいずれか1つを自己診断用アナログ入力端子とし、前記自己診断用出力端子と前記自己診断用アナログ入力端子が接続されるとともに、
前記制御部は、前記自己診断用アナログ入力端子を選択するように前記選択スイッチを切り替え、
前記自己診断用出力端子が前記低電圧になるように制御した時の前記アナログデジタル変換部の出力が、あらかじめ記憶した既知低電圧に対し許容範囲を超えるか、または前記自己診断用出力端子が前記高電圧になるように制御した時の前記アナログデジタル変換部の出力が、あらかじめ記憶した既知高電圧に対し許容範囲を超える場合は、異常であると判断するようにしたマイクロコンピュータの自己診断装置。 Multiple analog inputs and
A selection switch connected to the analog input terminal and selecting one of the analog input terminals;
An analog-to-digital converter connected to the output of the selection switch;
A plurality of output terminals for outputting either low voltage or high voltage;
In the microcomputer having a built-in control unit that controls the selection switch and the output signal of the output terminal and takes in the output of the analog-digital conversion unit,
Any one of the output terminals is a self-diagnosis output terminal, and any one of the analog input terminals is a self-diagnosis analog input terminal, and the self-diagnosis output terminal and the self-diagnosis analog input terminal are Connected,
The control unit switches the selection switch to select the analog input terminal for self-diagnosis,
The output of the analog-to-digital converter when the self-diagnosis output terminal is controlled to become the low voltage exceeds an allowable range with respect to a known low voltage stored in advance, or the self-diagnosis output terminal A microcomputer self-diagnosis device which judges that an output is abnormal when an output of the analog-digital converter when controlled to be a high voltage exceeds an allowable range with respect to a known high voltage stored in advance.
前記主電源と前記負荷の間に接続された蓄電装置からなり、
前記蓄電装置は、前記主電源に接続され、前記主電源の電力を蓄える蓄電部と、
前記蓄電部に接続され、前記蓄電部の電圧(Vc)を検出する蓄電部電圧検出回路と、
前記主電源に接続され、前記主電源の電圧(Vb)を検出する主電源電圧検出回路と、
前記蓄電装置の出力に接続され、前記蓄電装置の出力電圧(Vd)を検出する出力電圧検出回路と、
前記蓄電部と前記負荷の間に接続され、前記蓄電部の電力を前記負荷に供給する切替スイッチと、
前記蓄電部電圧検出回路、主電源電圧検出回路、出力電圧検出回路、および切替スイッチに接続されるとともに、請求項1に記載の自己診断装置を有するマイクロコンピュータとから構成され、
前記マイクロコンピュータは自己診断の結果、正常である場合にのみ、前記主電源電圧検出回路により前記主電源の電圧(Vb)を検出し、前記主電源の電圧(Vb)がしきい値以下になった場合は、前記蓄電部が前記負荷へ電力を供給するように前記切替スイッチをオンにする電源装置。 A main power supply for supplying power to the load;
A power storage device connected between the main power source and the load;
The power storage device is connected to the main power source and stores a power of the main power source,
A power storage unit voltage detection circuit connected to the power storage unit and detecting a voltage (Vc) of the power storage unit;
A main power supply voltage detection circuit connected to the main power supply and detecting a voltage (Vb) of the main power supply;
An output voltage detection circuit connected to the output of the power storage device and detecting an output voltage (Vd) of the power storage device;
A changeover switch connected between the power storage unit and the load, and supplying power of the power storage unit to the load;
The power storage unit voltage detection circuit, the main power supply voltage detection circuit, the output voltage detection circuit, and a changeover switch, and a microcomputer having the self-diagnosis device according to claim 1,
Only when the microcomputer is normal as a result of self-diagnosis, the main power supply voltage detection circuit detects the voltage (Vb) of the main power supply, and the voltage (Vb) of the main power supply falls below a threshold value. A power supply device that turns on the changeover switch so that the power storage unit supplies power to the load.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007131178A JP2008288824A (en) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | Microcomputer self-diagnosis device and power supply device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007131178A JP2008288824A (en) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | Microcomputer self-diagnosis device and power supply device using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008288824A true JP2008288824A (en) | 2008-11-27 |
Family
ID=40148148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007131178A Pending JP2008288824A (en) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | Microcomputer self-diagnosis device and power supply device using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008288824A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016174335A (en) * | 2015-03-18 | 2016-09-29 | 日本信号株式会社 | Analog signal input device |
| JP2017028613A (en) * | 2015-07-27 | 2017-02-02 | 株式会社デンソー | Controller, and electrically-driven power steering device using the same |
| JP2020115109A (en) * | 2019-01-18 | 2020-07-30 | Necプラットフォームズ株式会社 | Power source abnormality detection device and power source abnormality detection method |
-
2007
- 2007-05-17 JP JP2007131178A patent/JP2008288824A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016174335A (en) * | 2015-03-18 | 2016-09-29 | 日本信号株式会社 | Analog signal input device |
| JP2017028613A (en) * | 2015-07-27 | 2017-02-02 | 株式会社デンソー | Controller, and electrically-driven power steering device using the same |
| JP2020115109A (en) * | 2019-01-18 | 2020-07-30 | Necプラットフォームズ株式会社 | Power source abnormality detection device and power source abnormality detection method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5228403B2 (en) | Power storage device | |
| US9933490B2 (en) | Semiconductor device, battery state monitoring module, and vehicle system | |
| JP4930263B2 (en) | Power storage device | |
| JP4186916B2 (en) | Battery pack management device | |
| JP4707638B2 (en) | Power supply for vehicle | |
| US9885758B2 (en) | Voltage monitoring device for assembled battery | |
| KR20140136844A (en) | Relay checking device of battery pack and Battery control system | |
| US20050078423A1 (en) | Controller for electric power supply of electronic device supplied with electric power from battery of vehicle | |
| JP2014107979A (en) | Battery monitoring device | |
| JP5297729B2 (en) | Voltage detector | |
| JP2009216447A (en) | Monitoring device of battery pack and failure diagnostic method | |
| JP2018170821A (en) | Control device for in-vehicle power supply system and in-vehicle power supply device | |
| JP2011038876A (en) | Voltage measuring instrument for a plurality of battery packs | |
| JP2013102318A (en) | Device for detecting state of secondary battery, and fault diagnosis method for device for detecting state of secondary battery | |
| JP2008232989A (en) | Power storage device | |
| US20090167575A1 (en) | Analog-To-Digital Converting Apparatus And Vehicle Power Supply Apparatus Using The Same | |
| JP2008288824A (en) | Microcomputer self-diagnosis device and power supply device using the same | |
| JP2008067526A (en) | Power storage device | |
| JP2006105641A (en) | Backup power system | |
| JP2010188851A (en) | Power source device for vehicle | |
| JP2012093261A (en) | Semiconductor circuit, semiconductor device, failure diagnosis method, and failure diagnosis program | |
| JP2012244826A (en) | Power storage apparatus | |
| JP2009055701A (en) | Power supply | |
| US10766441B2 (en) | Charging rate monitoring apparatus for in-vehicle power supply, and in-vehicle power supply system | |
| JP2009092627A (en) | Power storage device |