JP2016031260A - 負荷駆動回路の異常情報通知装置及び異常診断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】異常診断用回路の事前診断処理と負荷駆動回路の異常診断処理を可能とする負荷駆動回路の異常情報通知装置及び異常診断装置を提供する。【解決手段】第1切換回路12が第2基準電圧をコンパレータ14に第1入力電圧として切換出力し第2切換回路13が第1及び第2閾値電圧をコンパレータ14に第2入力電圧として切換出力している時に、回路17がコンパレータ14の動作をマイコン5に通知し第1切換回路12、第2切換回路13およびコンパレータ14の動作が事前診断される。正常であると判定された場合、第1切換回路12が第1基準電圧又はその比例電圧をコンパレータ14に第1入力電圧として切換出力し第2切換回路13が第1及び第2閾値電圧をコンパレータ14に第2入力電圧として切換出力している時に、回路17は負荷4のオンオフ駆動制御信号のそれぞれに対応したコンパレータ14の比較結果に基づき異常の有無を示す情報を通知する。【選択図】図1
Description
本発明は、負荷駆動回路の接続異常を検出するための異常情報通知装置及び異常診断装置に関する。
異常診断装置は、例えば燃料噴射制御装置の電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)内に構成される。例えば負荷としてのソレノイドの電磁コイルなどは、何らかの予期しない事象に応じて、断線による負荷オープン、グランド線への短絡、電源線への短絡などの異常を生じる虞がある。このため、電子制御ユニットは異常検出する機能を備えている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1記載の技術は、ドライバICが出力端子に対し電源電圧とグランド電圧との中間的な電圧である指標電圧を出力する指標電圧出力回路と、基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、出力端子の電圧の分圧電圧と基準電圧とを比較して断線検出信号を出力するウィンドウコンパレータとから構成される断線検出回路を備えており、これにより電磁コイルの断線を検出している。
特許文献1記載の技術によればウィンドウコンパレータを構成しているため、異常有無判定手段を構成するためには、少なくとも2つ以上のコンパレータを必要とする。このため回路規模が大規模化されてしまい好ましくない。しかも、コンパレータ等の異常診断用の各種回路が異常動作しているときには正常な診断結果を得ることができなくなってしまう。
本発明の目的は、コンパレータを1つのみ用いて構成することで回路規模を縮小化しながら、異常診断用に用いられる各種回路の事前診断処理及び負荷駆動回路の異常診断処理を可能とした負荷駆動回路の異常情報通知装置及び異常診断装置を提供することにある。
請求項1記載の発明は、第1電源線に接続されたスイッチ素子に駆動制御信号を印加することに応じて当該スイッチ素子に直列接続され第2電源線に接続された負荷を駆動する負荷駆動回路の異常情報通知装置を対象としている。
この請求項1記載の発明によれば、コンパレータは第1入力端子に与えられる第1入力電圧と第2入力端子に与えられる第2入力電圧とを比較し比較結果を出力する。基準電圧生成回路は、第1基準電圧と、第2基準電圧とを生成する。
閾値電圧生成回路は、第1及び第2閾値電圧を生成する。このとき、閾値電圧生成回路は、第2閾値電圧が第2基準電圧よりも低く第1閾値電圧が第2基準電圧よりも高い条件を満たす第1及び第2閾値電圧を生成する。
この請求項1記載の発明によれば、コンパレータは第1入力端子に与えられる第1入力電圧と第2入力端子に与えられる第2入力電圧とを比較し比較結果を出力する。基準電圧生成回路は、第1基準電圧と、第2基準電圧とを生成する。
閾値電圧生成回路は、第1及び第2閾値電圧を生成する。このとき、閾値電圧生成回路は、第2閾値電圧が第2基準電圧よりも低く第1閾値電圧が第2基準電圧よりも高い条件を満たす第1及び第2閾値電圧を生成する。
第1切換回路は基準電圧生成回路の第1及び第2基準電圧を切換えコンパレータに第1入力電圧として切換出力し、第2切換回路は閾値電圧生成回路の第1及び第2閾値電圧を切換えコンパレータに第2入力電圧として切換出力する。スイッチ素子により負荷に通電オンしたときに第1切換回路が第1電源線に入力される電圧又はその比例電圧をコンパレータに第1入力電圧として切換出力し、スイッチ素子により負荷に通電オフしたときに基準電圧生成回路の第1基準電圧を負荷及びスイッチ素子間のノードに印加し、第1切換回路が当該印加電圧又はその比例電圧をコンパレータに第1入力電圧として切換出力する。通知手段は、これらの第1切換回路の切換状態、第2切換回路の切換状態、コンパレータの比較結果に基づいて異常の有無を示す情報を通知する手段である。
スイッチ素子により前記負荷に通電オンしたときに当該スイッチ素子を通じて接続された第1電源線に入力される電圧又はその比例電圧を第1切換回路がコンパレータに第1入力電圧として切換出力し、スイッチ素子により負荷に通電オフしたときに基準電圧生成回路が第1基準電圧を負荷及びスイッチ素子間のノードに印加し、第1切換回路が当該印加電圧又はその比例電圧をコンパレータに第1入力電圧として切換出力することに応じて通知手段は異常を検知するための情報を通知する。
第1切換回路が第2基準電圧をコンパレータに第1入力電圧として切換出力していると共に第2切換回路が第1及び第2閾値電圧をコンパレータに第2入力電圧として切換出力している状態で、通知手段がコンパレータの動作を通知することにより、第1切換回路、第2切換回路、および、コンパレータの動作が事前診断される。
第1切換回路、第2切換回路、および、コンパレータの動作の事前診断結果が正常であると判定されたことを条件とした本診断時においては、第1切換回路が第1基準電圧又はその比例電圧をコンパレータに第1入力電圧として切換出力していると共に第2切換回路が第1及び第2閾値電圧をコンパレータに第2入力電圧として切換出力している状態で、通知手段は、負荷を駆動する駆動制御信号のオンオフ駆動制御信号のそれぞれに対応したコンパレータの比較結果に基づいて異常の有無を示す情報を通知する。すると、外部では異常の有無を判断することができる。これにより、コンパレータを1つのみ用いて構成することができ、回路規模を縮小化できる。しかも異常診断用に用いられる各種回路の事前診断処理及び負荷駆動回路の異常診断処理を可能にできる。
以下、負荷駆動回路の異常情報通知装置及び異常診断装置の幾つかの実施形態を説明する。以下の実施形態中では、各実施形態間で同一機能または類似機能を備えた部分に同一符号を付して説明を省略する。
(第1実施形態)
図1〜図12は第1実施形態を示す。図1には、負荷駆動回路の異常診断装置の電気的構成を概略的に示している。この負荷駆動回路1は、例えば車両(図示せず)に搭載された電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)に設けられている。車両には、電源線としての電源端子2と他の電源線としてのグランド3との間にバッテリ電圧VBがバッテリ(図示せず)から供給されている。負荷駆動回路1は、このバッテリ電圧VB及びこの電圧VBに基づいて生成された電源電圧Vcc等を用いて車両の運転状態に応じて負荷4を駆動制御する。
図1〜図12は第1実施形態を示す。図1には、負荷駆動回路の異常診断装置の電気的構成を概略的に示している。この負荷駆動回路1は、例えば車両(図示せず)に搭載された電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)に設けられている。車両には、電源線としての電源端子2と他の電源線としてのグランド3との間にバッテリ電圧VBがバッテリ(図示せず)から供給されている。負荷駆動回路1は、このバッテリ電圧VB及びこの電圧VBに基づいて生成された電源電圧Vcc等を用いて車両の運転状態に応じて負荷4を駆動制御する。
この負荷駆動回路1は、マイクロコンピュータ(以下マイコンと称す:判断手段相当)5、ゲートドライバ6、及び、スイッチ素子7を接続して構成され、スイッチ素子7に供給されるバッテリ電圧VBにより負荷4をハイサイド駆動する。負荷4は、例えばソレノイド、インジェクタの電磁コイルなどの誘導性負荷であるが、負荷の種類は限られるものではない。また、図1にはハイサイド駆動の例を示しているが、後述するようにローサイド駆動の場合にも同様に適用できる。
マイコン5は、負荷駆動用の指令信号(PWM信号)を生成しゲートドライバ6に出力する。ゲートドライバ6はマイコン5から入力される指令信号に応じてスイッチ素子7に駆動制御信号(オンオフの駆動制御信号)を印加する。スイッチ素子7は、例えばPチャネル型のMOSFETにより構成され、駆動制御信号が「H」のときにオフし、駆動制御信号が「L」のときにオンし、この駆動制御信号の変化に応じて負荷4に通電/断電する。このMOSFETのソースにはバッテリ電圧VBの電源端子2が接続されており、負荷4はMOSFETのドレインとグランド3との間に接続されている。
さて、この負荷駆動回路1には集積回路装置8が接続されている。この集積回路装置8は異常情報通知装置として動作するもので、マイコン5と共に前述の負荷駆動回路1の異常診断装置9を構成している。異常診断装置9は、基準電圧生成回路10、閾値電圧生成回路11、第1切換回路12、第2切換回路13、1つのコンパレータ14、クロック生成回路15、ラッチ回路16、回路17、コントローラ18、19、及び、前述のマイコン5、を接続して構成される。
基準電圧生成回路10は、第1基準電圧生成回路20と第2基準電圧生成回路21とを備える。第1基準電圧生成回路20は第1基準電圧Vref1を生成するもので、例えば抵抗分圧回路により構成され、例えば2.5V程度の安定化基準電圧を出力する。第2基準電圧生成回路21は第2基準電圧Vref2を生成するもので、例えば抵抗分圧回路により構成され、例えば0.8〜1.0V程度の安定化基準電圧を出力する。この第2基準電圧生成回路21の第2基準電圧Vref2は第1切換回路12に出力されている。
閾値電圧生成回路11は、分圧抵抗R1〜R3を備えて構成される。これらの分圧抵抗R1〜R3は電源電圧Vccの供給ノードとグランドノードとの間に直列接続され電源電圧Vccを所定比で分圧する。閾値電圧生成回路11は、抵抗R1とR2の共通接続ノードから第1閾値電圧Vth1を出力し、抵抗R2とR3の共通接続ノードから第2閾値電圧Vth2(<Vth1)を出力する。第2閾値電圧Vth2は、第2基準電圧Vref2よりも低く予め設定されている。第1閾値電圧Vth1は、第2基準電圧Vref2よりも高く予め設定されている。
また、集積回路装置8は、第1基準電圧生成回路20の第1基準電圧Vref1をバッファ出力するバッファアンプ22を内蔵する。図2にバッファアンプ22の構成例を示す。バッファアンプ22は、1入力−2出力であり、高入力インピーダンス−低出力インピーダンスの構成となっている。このバッファアンプ22は電源電圧Vccにより動作するオペアンプOP1のボルテージフォロワ回路23を初段に備える。ボルテージフォロワ回路23は第1基準電圧Vref1を入力し、このボルテージフォロワ回路23の後段回路はこの第1基準電圧Vref1と同一又は比例した第1出力Vref11、第2出力Vref12をバッファアンプ22の出力とする。これにより、仮にボルテージフォロワ回路23の後段回路が異常を生じたとしても、その前段回路への影響を防ぐことができる。
バッテリ電圧VBの入力ノードとボルテージフォロワ回路23の出力ノードとの間には、電流源24、ダイオード接続NMOSトランジスタ25、順方向ダイオード26が直列接続されている。電流源24とトランジスタ25との共通接続ノードには出力NMOSトランジスタ27のゲートが接続されている。トランジスタ27のドレインはバッテリ電圧VBの供給ノードに接続されており、トランジスタのソースとグランドとの間には抵抗28、ダイオード29、抵抗30、31が直列接続されている。NMOSトランジスタ27のゲートソース間には、NMOSトランジスタ32のドレインゲート間が接続されており、NMOSトランジスタ32のソースは抵抗28とダイオード29のアノードとの共通接続ノードに接続されている。これにより、NMOSトランジスタ27の短絡保護が図られている。
さて、図1に示すように、バッファアンプ22の第1出力Vref11は、集積回路装置2の出力端子O1を通じてスイッチ素子7と負荷4との共通接続ノードN1に出力されている。また、バッファアンプ22の第2出力Vref12は第1切換回路12に入力されている。第1切換回路12は、例えばMOSトランジスタ及びNOTゲートを組み合わせて構成された通断電用のアナログスイッチSW1,SW2を2組備える。この第1切換回路12は、回路17からコントローラ19を通じて与えられる制御信号φ1、φ2(オンオフ制御信号)に応じて、バッファアンプ22の第2出力Vref12と第2基準電圧生成回路21の第2基準電圧Vref2とを切換え、この選択された基準電圧をコンパレータ14の第1入力端子(非反転入力端子)に第1入力電圧Vinpとして切換出力する。
閾値電圧生成回路11は、第1閾値電圧Vth1、第2閾値電圧Vth2を第2切換回路13に出力する。第2切換回路13は、例えばMOSトランジスタ及びNOTゲートを組み合わせて構成されたアナログスイッチSW3,SW4を2組備えて構成される。この第2切換回路13は、回路17からコントローラ18を通じて与えられる制御信号φ3、φ4(オンオフ制御信号)に応じて、閾値電圧生成回路11により生成された第1閾値電圧Vth1、第2閾値電圧Vth2を選択的にコンパレータ14の第2入力端子(反転入力端子)に第2入力電圧Vinnとして切換出力する。
コンパレータ14は、これらの第1及び第2入力端子に与えられた電圧を比較し、デジタルレベルとしてラッチ回路16に出力する。クロック生成回路15は、例えば40[MHz]のクロック信号CLKを生成し、ラッチ回路16、回路17、コントローラ18および19を含む構成に出力する。ラッチ回路16は、例えばDフリップフロップにより構成され、クロック生成回路15から与えられるクロック信号CLKに応じてデータを保持しQ出力する。
このラッチ回路16のQ出力は回路17に与えられる。ゲートドライバ6はマイコン5から入力される指令信号に応じてスイッチ素子7に駆動制御信号(オンオフ駆動制御信号)を印加するが、この駆動制御信号は、入力端子IN1を通じて回路17にも入力される。回路17は、ゲートドライバ6から駆動制御信号を入力する形態を示すが、マイコン5が出力するオンオフ指令信号を駆動制御信号として入力する形態に適用しても良い。回路17は、ラッチ回路16のQ出力の内容に応じて異常の有無を示すデータ(情報)をマイコン5に通知し、必要に応じて回路17がコントローラ18、19により第1及び第2切換回路12及び13を切換制御する。マイコン5は、回路17から異常が存在する旨の情報が通知されたときには、フェールセーフ処理(例えばゲートドライバ6にオフ指令信号を直ちに出力し負荷駆動制御を停止)する。
図3(a)は回路17の構成例を示す。回路17は、コントローラ40と、ラッチ回路41、42と、通信インタフェース回路43と、NOTゲート44とを備える。ラッチ回路41、42は、例えばDフリップフロップにより構成される。通信インタフェース回路43は、例えばSPI(Serial Peripheral Interface)バスを用いて構成される。
ラッチ回路16のQ出力は一方のラッチ回路41のD端子に入力されると共にNOTゲート44を介して他方のラッチ回路42のD端子に入力される。したがって、ラッチ回路16のQ出力は一方及び他方のラッチ回路41、42のD入力に相補的に入力される。
回路17内のコントローラ40は、クロック生成回路15からクロック信号CLKを入力すると共に、ゲートドライバ6から駆動制御信号を入力する。コントローラ40は、これらの入力信号に応じて制御信号φ5、φ6を一方及び他方のラッチ回路41、42のクロック端子に出力する。制御信号φ5、φ6は相補信号となっており、これらのラッチ回路41、42のQ出力は通信インタフェース回路43に入力されており、通信インタフェース回路43は、これらのラッチ回路41、42の出力を回路17の出力結果としてシリアル通信によりマイコン5に出力する。
上記構成の作用について説明する。まず、理解を容易にするため、バッファアンプ22の基本的動作説明を行う。例えばイグニッションスイッチがオン操作されることでバッテリ電圧VBがECUに入力される。電源が投入されると、電源電圧VB、Vccが各回路に供給される。マイコン5がゲートドライバ6にオフ指令信号を出力すると、ゲートドライバ6はスイッチ素子7にオフ駆動制御信号(「H」)を印加する。すると、スイッチ素子7と負荷4との間の共通接続ノードN1には、バッファアンプ22の第1出力Vref11が与えられる。
図2に示すバッファアンプ22内のトランジスタ25と27の閾値電圧Vt1が一致するように構成され、抵抗28による電圧降下がほぼ無視可能な電圧となる場合、バッファアンプ22は、第1出力Vref11として、第1基準電圧Vref1にほぼ一致した電圧を出力する。第1基準電圧Vref1はバッテリ電圧VBよりも低くグランド電圧よりも高い電圧であり、第1出力Vref11も同様である。
また、抵抗30と31の抵抗値比が2:1に設定されている場合、バッファアンプ22は、第1出力Vref11の例えば3分の1の電圧Vref11/3を、第1基準電圧Vref1の第2出力Vref12として出力する。このバッファアンプ22の第2出力Vref12は、閾値電圧生成回路11が出力する第1閾値電圧Vth1よりも低く第2閾値電圧Vth2よりも高くなる電圧に予め設定されている。なお、前述の抵抗値比は2:1に設定された形態を示すが、この電圧条件を満たせば、抵抗値比はこれに限定されるものではなく適宜変更可能である。スイッチ素子7がオフされていれば、バッファアンプ22は、第1基準電圧生成回路20が出力する第1基準電圧Vref1と同一電圧又はその比例電圧を第1出力Vref11、第2出力Vref12として出力する。
他方、マイコン5がゲートドライバ6にオン指令信号を出力するとゲートドライバ6はスイッチ素子7にオン駆動制御信号(「L」)を印加する。すると、スイッチ素子7と負荷4との間の共通接続ノードN1にはバッテリ電圧VBに近い電圧が与えられ、このバッテリ電圧VBが集積回路装置8の出力端子O1を通じてバッファアンプ22の出力側から入力されることになる。この場合、図2に示すダイオード29の逆流防止作用により抵抗30及び31にはバッテリ電圧VBが与えられる。したがって、バッファアンプ22は、バッテリ電圧VBをほぼ3分の1した電圧を第2出力Vref12として出力する。このようにしてバッファアンプ22は動作する。
図4には電源投入時における事前診断処理(自己診断処理)と負荷の駆動時における異常判定処理をフローチャートにより概略的に示している。また、図5に電源投入後の全体の動作の流れを理解しやすくするようにタイミングチャートによって概略的に示す。
例えばイグニッションスイッチ(図示せず)がオン操作されることでバッテリ電圧VBが負荷駆動回路1等(集積回路装置8)に入力される。負荷駆動回路1等(集積回路装置8)はこのバッテリ電圧VBの入力電圧の上昇を検知し、コントローラ19が制御信号φ1、φ2をそれぞれ「L」、「H」レベルとして第1切換回路12のスイッチSW1、SW2に出力する。また、コントローラ18は制御信号φ3、φ4をクロック信号CLKの発生タイミングに同期して相補的に「H」、「L」を第2切換回路13のスイッチSW3、SW4に出力する(図4のT1期間)。
例えば、(φ1,φ2)=(「L」,「H」)、(φ3,φ4)=(「H」,「L」)の期間には(期間T1a)、コンパレータ14の第1入力端子には第1入力電圧Vinpとして第2基準電圧Vref2が入力され、コンパレータ14の第2入力端子には第2入力電圧Vinnとして第1閾値電圧Vth1が入力される。
この状態において、クロック生成回路15がクロック信号CLKのパルスをラッチ回路16に同期出力すると、ラッチ回路16はこのクロック信号CLKのパルス入力タイミングにおいてD入力を保持し、この保持データが回路17に出力される。ここで、第2基準電圧生成回路21が生成する第2基準電圧Vref2は、第1閾値電圧Vth1より低く設定されている。
このため、第2切換回路13がコンパレータ14に第2入力電圧Vinnとして第1閾値電圧Vth1を選択的に切換出力するときには、コンパレータ14、第1切換回路12、第2切換回路13が正常動作していればラッチ回路16のQ出力が「L」となる。しかし、前述の回路が正常動作していなければQ出力が「H」となる。
また、その後、(φ1,φ2)=(「L」,「H」)、(φ3,φ4)=(「L」,「H」)の期間には(期間T1b)、コンパレータ14の第2入力端子には第2入力電圧Vinnとして第2閾値電圧Vth2が入力される。
この状態で、クロック生成回路15がクロック信号CLKのパルスをラッチ回路16に同期出力すると、ラッチ回路16はこのクロック信号CLKのパルス入力タイミングにおいてD入力を保持し回路17に出力する。ここで、第2基準電圧生成回路21が生成する第2基準電圧Vref2は、第2閾値電圧Vth2より高く設定されている。このため、コンパレータ14、第1切換回路12、第2切換回路13が正常動作していればラッチ回路16のQ出力が「H」となる(図4の期間T1b参照:図5のS1)。しかし、前述の回路が正常動作していなければQ出力が「L」となる。
また、その後の(φ1,φ2)=(「L」,「H」)、(φ3,φ4)=(「H」,「L」)の期間でも同様に、前述の回路が正常動作していれば、ラッチ回路16のQ出力が「L」となる(図4の期間T1c参照:図5のS1)。
なお、逆に、これらの条件を満たしていないときには、図6(a)に示すように、前述のようなラッチ回路16のQ出力が異常値(「L」レベル持続)を示すことになったり、図6(b)に示すように、ラッチ回路16のQ出力が異常値(「H」レベル持続)を示すことになったりする。
回路17のコントローラ40は、クロック信号CLKのクロック入力タイミングに応じて制御信号φ5,φ6を相補的に切換えてラッチ回路41、42にクロック入力させるため、ラッチ回路16のQ出力が交互にレベル変化していれば(例えば期間T1内の「L」「H」「L」)、ラッチ回路41、42は互いに同レベル(「L」「L」「L」又は「H」「H」「H」)を通信インタフェース回路43に出力する。
図3(b)は、判定回路とマイコンの通信処理、正常/異常判定処理の概要を概略的に示す。この図3(b)のうち、特に通信インタフェース回路43の出力Oと正常/異常判別内容との関係は、マイコン5がその内部メモリ(図示せず)にテーブルとして記憶保持するようになっている。
通信インタフェース回路43は、連続して同レベル(「L」又は「H」)を入力すると、これに応じた信号「000」又は「111」を出力Oとしてマイコン5にシリアル通信する。この事前診断処理はマイコン5が指令信号をオフとして実行する処理であり、図3(b)に示すように、マイコン5は事前診断処理において正常であると判断できる。
逆に、図6(a)又は図6(b)に示すように、ラッチ回路16のQ出力が異常値を示していると、ラッチ回路41、42は互いに異なるレベルを通信インタフェース回路43に出力することになり、通信インタフェース回路43がこのレベルに応じた信号(例えば「010」、「101」)を出力することにより、マイコン5は事前診断処理において異常(例えばグランド短絡、電源短絡)であると判断できる。この場合、マイコン5は通常動作への移行を見送ることになる(図5のS2)。
事前診断処理(自己診断処理)が行われた結果、事前診断処理を正常にパスしたときには、負荷駆動回路1は負荷4をオンオフ駆動する(図5のS3〜S9)。この間、異常検出、異常判定処理(本診断処理)を行う(図5のS4、S7)。この異常検出処理(本診断処理)は負荷4に通電オン又は通電オフしたときに同時並行して行われる処理となっている。
通常動作において、負荷駆動回路1が負荷4を駆動するときには、駆動制御信号がオフであるときに(図5のS3でYES)、回路17のコントローラ40がコントローラ19により、制御信号(φ1,φ2)=(「H」,「L」)に設定する。このとき、コンパレータ14の第1入力端子にはバッファアンプ22の第2出力Vref12が第1切換回路12を通じて出力される。
また、コントローラ19による第2切換回路13の切換タイミングはクロック生成回路15のクロック信号CLKのパルス発生周期と同じ周期で互いに異なるタイミングとなっている。これにより、コンパレータ14の第2入力端子には閾値電圧生成回路11の第1及び第2閾値電圧Vth1及びVth2が相補的に与えられる。そして、クロック信号CLKの発生タイミングにおいてラッチ回路16がD入力を保持する。
以下、負荷4の通電オフ時、通電オン時の通常制御、異常検出時の制御を分けて説明する。通常、ソレノイド、インジェクタの通電コイルなどの負荷4を通常駆動するときに、何らかの外的な要因などに応じて、スイッチ素子7と負荷4の共通接続ノードN1が断線などにより開放してしまったり負荷4が短絡してしまったり、スイッチ素子7が短絡しグランドに短絡してしまったりする可能性もある。このような場合に備え、異常有無判定手段、異常判別手段を設けている。この場合の動作について説明する。
<通電オフ時の通常制御>
マイコン5がオフ指令信号をゲートドライバ6に出力し、ゲートドライバ6がスイッチ素子7にオフ駆動制御信号を印加し、負荷4への通電をオフしている間の異常検出動作を説明する。図1に示すように、マイコン5が負荷4への通電をオフ指令したとき、スイッチ素子7と負荷4との間の共通接続ノードN1にはバッファアンプ22の第1出力Vref11が出力される。
マイコン5がオフ指令信号をゲートドライバ6に出力し、ゲートドライバ6がスイッチ素子7にオフ駆動制御信号を印加し、負荷4への通電をオフしている間の異常検出動作を説明する。図1に示すように、マイコン5が負荷4への通電をオフ指令したとき、スイッチ素子7と負荷4との間の共通接続ノードN1にはバッファアンプ22の第1出力Vref11が出力される。
図7に示すように、回路17は、コントローラ18により、クロック信号CLKのパルス発生タイミングとは位相を異なるようにしたタイミングで且つクロック信号CLKの周期と同一周期で、制御信号φ3,φ4を「H」「L」レベルで相補的に出力する。ラッチ回路16は、クロック信号CLKに同期してD入力を保持してQ出力する。
ここで、バッファアンプ22の第2出力(比例電圧)Vref12(=Vref11/3=Vref1/3)が第1閾値電圧Vth1よりも低く第2閾値電圧Vth2よりも高くなるように予め設定されている。したがって、正常動作していれば、制御信号φ3,φ4が周期的に切換えられることで、ラッチ回路16のQ出力がクロック入力タイミングに応じて「H」「L」に交互に変化する(図7の期間Ta1参照)。
このとき、回路17のコントローラ40は、クロック信号CLKのクロック入力タイミングに応じて、ラッチ回路16のQ出力に同期して制御信号φ5,φ6を相補的に切換えてラッチ回路41、42にクロック入力させる(φ5、φ6の波形は図12参照)。このため、通信インタフェース回路43の2入力には常に「H」が入力されることになる。したがって、通信インタフェース回路43は、マイコン5に「1」を連続して(例えば「11」)出力する。
すなわち、回路17が、ラッチ回路16のQ出力を交互に変化することを検出していれば、マイコン5には正常動作している旨が通知される。図8(a)は、このときの各制御信号φ1、φ2、φ3、φ4と各ノードの信号変化をタイミングチャートで概略的に示している。
<通電オフ時に電源短絡検出したときの制御動作>
例えば、何らかの異常を生じ、ノードN1がバッテリ電圧VBの電源端子2に短絡した場合について説明する。ノードN1が電源電圧VBの電源端子2に短絡した場合、このノードN1の電圧が急上昇しバッテリ電圧VBにほぼ一致する。この原因としては、ゲート駆動ドライバの誤作動などがある。
例えば、何らかの異常を生じ、ノードN1がバッテリ電圧VBの電源端子2に短絡した場合について説明する。ノードN1が電源電圧VBの電源端子2に短絡した場合、このノードN1の電圧が急上昇しバッテリ電圧VBにほぼ一致する。この原因としては、ゲート駆動ドライバの誤作動などがある。
この場合、コンパレータ14の第1入力端子には、バッファアンプ22内の抵抗30、31を通じてバッテリ電圧VBの3分の1の電圧VB/3が入力される。この結果、コンパレータ14は制御信号φ3、φ4の変化に関わらず一定レベル(「H」)を出力する。この場合、回路17のコントローラ40が、制御信号(φ5,φ6)=(「H」,「L」)、(「L」,「H」)を連続してラッチ回路41、42のクロック入力させたときに、通信インタフェース回路43には(Q1,Q2)=(「H」「L」)として入力される。通信インタフェース回路43はこのレベルに応じた信号「10」をマイコン5に通知するため、マイコン5は異常有りと判定すると共に、図3(b)に示すように電源短絡異常である旨を判別できる。
すなわち、回路17はラッチ回路16のQ出力が一定レベル「H」であることを2回検出すると、マイコン5に異常である旨が通知され、特に電源短絡異常である旨が通知されることになる。この場合、マイコン5側では、ノードN1またはバッファアンプ22の第1又は第2出力Vref11,Vref12のノードが電源短絡した旨の異常判別を行うことができる。図8(b)は、電源短絡時における各制御信号φ1、φ2、φ3、φ4と各ノードの信号変化を概略的に示している。
回路17は、ラッチ回路16のQ出力が「H」であることを2回検出した場合、制御信号(φ3,φ4)=(「H」,「L」)に設定する(図7の期間Tb1参照)。この設定は、何らかの影響に応じてゲート駆動処理の誤動作を生じていることを勘案し、電圧が再下降するタイミングを待機し検知するためである。
この再下降タイミングを待機した結果、ノードN1の電圧Voなどが再下降すれば、コンパレータ14の第1入力端子の第1入力電圧Vinpが第1閾値電圧Vth1未満となる場合もある。この場合、コンパレータ14の出力が「L」になり、次回のクロック発生タイミングでQ出力が「L」となり、この場合、回路17は入力信号が前述の正常状態に復帰しているため前述した通常制御を行う(図7の期間Tc1参照)。
<負荷4の通電オフ時にグランド短絡検出したときの制御動作>
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4の通電オフ時にノードN1がグランドに短絡した場合について説明する。ノードN1がグランドに短絡した場合、このノードN1の電圧が急降下しグランド電位にほぼ一致する。この原因としては負荷4の両端子が短絡してしまうことが考えられる。
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4の通電オフ時にノードN1がグランドに短絡した場合について説明する。ノードN1がグランドに短絡した場合、このノードN1の電圧が急降下しグランド電位にほぼ一致する。この原因としては負荷4の両端子が短絡してしまうことが考えられる。
この場合、コンパレータ14の第1入力端子には、バッファアンプ22内の抵抗30、31を通じてグランド電位が入力される。この結果、コンパレータ14は制御信号φ3、φ4の変化に関わらず一定レベル(「L」)を出力する。回路17は、ラッチ回路16のQ出力が「L」であることを一定レベルとして少なくとも複数回(2回)検出すると、回路17内のラッチ回路41、42のQ出力は「L」「H」レベルの順に出力されることになる。すると、回路17の通信インタフェース回路43が、このレベルに応じた信号「01」を出力することでマイコン5に異常である旨が通知され、特にグランド短絡異常である旨が通知されることになる。この場合、マイコン5側では、ノードN1またはバッファアンプ22の第1又は第2出力Vreff11、Vref12のノードがグランド短絡した旨の異常判別を行うことができる。図8(c)は、グランド短絡時における各制御信号φ1、φ2、φ3、φ4と各信号変化を概略的に示している。
回路17は「L」を2回連続して検出した場合、コントローラ18により制御信号(φ3,φ4)=(「L」,「H」)に設定する(図7の期間Td1参照)。この設定は、前述したようにノードN1の電圧が再上昇するタイミングを待機し検知するためである。待機した結果、通電ノードN1の電圧が再上昇すれば、ノードN1の電圧が再上昇しコンパレータ14の第1入力端子の第1入力電圧Vinpが第2閾値電圧Vth2を超える場合も考えられる(図示せず)。この場合、コンパレータ14の出力が「H」になり、次回のクロック発生タイミングでQ出力が「H」となり、回路17は入力信号が前述の正常状態に復帰しているため前述した通常制御を行う(図7の期間Ta1又はTc1参照)。
次に、通電オン時の制御動作について説明する。なお、以下に説明するように、通電オフ時と通電オン時の異常判定処理の制御信号φ1〜φ4の出力は互いに異なるため、これらのオフ駆動→オン駆動、オン駆動→オフ駆動時には、当該制御信号の出力処理を変更するためのマスク期間(例えば図7、図9、図10の期間Tz参照)を設けているが、この説明は後述する。
<通電オン時の通常制御動作>
マイコン5がオン指令信号をゲートドライバ6に出力し、ゲートドライバ6がスイッチ素子7をオン制御して負荷4への通電をオンしている間の異常検出動作を説明する。図9に示すように、マイコン5が負荷4へオン指令信号を出力したとき、スイッチ素子7と負荷4との間の共通接続ノードN1には、ほぼバッテリ電圧VBに近い電圧がスイッチ素子7を通じて与えられる。回路17は、ゲートドライバ6からオン駆動制御信号が与えられると、コントローラ40、18により制御信号(φ3,φ4)=(「H」,「L」)に固定設定する。
マイコン5がオン指令信号をゲートドライバ6に出力し、ゲートドライバ6がスイッチ素子7をオン制御して負荷4への通電をオンしている間の異常検出動作を説明する。図9に示すように、マイコン5が負荷4へオン指令信号を出力したとき、スイッチ素子7と負荷4との間の共通接続ノードN1には、ほぼバッテリ電圧VBに近い電圧がスイッチ素子7を通じて与えられる。回路17は、ゲートドライバ6からオン駆動制御信号が与えられると、コントローラ40、18により制御信号(φ3,φ4)=(「H」,「L」)に固定設定する。
バッファアンプ22の第2出力Vref12は第1閾値電圧Vth1よりも低く第2閾値電圧Vth2よりも高くなるように予め設定されている。したがって、正常動作していれば、制御信号φ3,φ4がそれぞれ「H」、「L」であっても、クロック信号CLKの入力タイミングに応じて一定レベル「H」が出力される(図9の期間Ta2、図10の期間Ta3参照)。回路17は、ラッチ回路16のQ出力が一定レベル「H」であるときには、ラッチ回路41が「H」をQ1出力し、ラッチ回路42が「L」をQ2出力するため、通信インタフェース回路43が「10」を連続出力し、図3(b)に示すように、マイコン5に正常動作である旨が通知される。図11(a)は、このときの各制御信号φ1、φ2、φ3、φ4と各ノードの信号変化をタイミングチャートで概略的に示している。
<通電オン時にオープン(開放)検出したときの制御動作>
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4への通電ノードN1が断線などの影響でオープン(開放)した場合について図9を参照しながら説明する。ノードN1が開放した場合、集積回路装置8の出力端子O1とバッファアンプ22の第1及び第2出力との間が遮断される。すると、バッファアンプ22は独立して電圧Vref1を生成し、第1切換回路12を通じてコンパレータ14の第1入力端子に電圧Vref1の3分の1の電圧Vref1/3が出力される(図9の期間Ta2の後半期間のVinp参照)。コンパレータ14は、第1入力端子の入力電圧Vinpが第1閾値電圧Vth1より低くなると、「L」をラッチ回路16のD入力に出力する(図9のタイミングTa2a参照)。この結果、ラッチ回路16は、次回のクロック入力タイミングにおいてQ出力として「L」を出力する。
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4への通電ノードN1が断線などの影響でオープン(開放)した場合について図9を参照しながら説明する。ノードN1が開放した場合、集積回路装置8の出力端子O1とバッファアンプ22の第1及び第2出力との間が遮断される。すると、バッファアンプ22は独立して電圧Vref1を生成し、第1切換回路12を通じてコンパレータ14の第1入力端子に電圧Vref1の3分の1の電圧Vref1/3が出力される(図9の期間Ta2の後半期間のVinp参照)。コンパレータ14は、第1入力端子の入力電圧Vinpが第1閾値電圧Vth1より低くなると、「L」をラッチ回路16のD入力に出力する(図9のタイミングTa2a参照)。この結果、ラッチ回路16は、次回のクロック入力タイミングにおいてQ出力として「L」を出力する。
ラッチ回路16が「L」をQ出力した場合、回路17は、コントローラ40、18を通じて制御信号(φ3,φ4)を「H」「L」交互に設定する(図9の期間Tb2参照)。これは、異常の種別を判定するために行われる。
回路17は、制御信号(φ3,φ4)=(「L」,「H」)にするときには、第2切換回路13がコンパレータ14の第2入力端子に第2閾値電圧Vth2を切換出力する。すると、コンパレータ14は第2閾値電圧Vth2と比較した結果として「H」を出力する。このため、ラッチ回路16は、その次のクロック入力タイミングにおいてQ出力として「H」を出力する。
回路17は、制御信号(φ3,φ4)=(「H」,「L」)にするときには、第2切換回路13がコンパレータ14の第2入力端子に第1閾値電圧Vth1を切換出力する。すると、コンパレータ14は第1閾値電圧Vth1と比較した結果として「L」を出力する。このため、ラッチ回路16は、その次のクロック入力タイミングにおいてQ出力として「L」を出力する。すなわち、コンパレータ14の第1入力端子の入力電圧がVref1/3でほぼ一定に保たれており、第1閾値電圧Vth1と第2閾値電圧Vth2との間に保持されていると、ラッチ回路16は「H」「L」交互にQ出力する。
ラッチ回路16が「H」「L」交互にQ出力した場合、回路17内では、ラッチ回路41が「H」をQ1出力し、ラッチ回路42が「H」をQ2出力するため、通信インタフェース回路43が「11」を出力し、図3(b)に示すように、マイコン5にオープン異常であることが通知される。マイコン5側では、断線などの影響に応じて負荷接続ノードN1が開放されていることを特定できる。マイコン5は、異常であると判断すると、例えばゲートドライバ6にオフ指令信号を出力し、ゲートドライバ6がオフ駆動制御信号を出力し駆動処理を停止することでフェールセーフ処理する(図9のタイミングTb2a参照)。図11(b)は、オープン検出したときの各制御信号φ1、φ2、φ3、φ4と各ノードの信号変化を概略的に示している。
<通電オン時にグランド短絡検出したときの制御動作>
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4への通電ノードN1がグランドに短絡した場合について図10を参照しながら説明する。ノードN1がグランドに短絡した場合、このノードN1の電圧が急下降しグランド電位にほぼ一致する。この場合、コンパレータ14の第1入力端子には、バッファアンプ22内の抵抗30、31を通じてグランド電位が入力される。コンパレータ14の第1入力端子の入力電圧Vinpが第1閾値電圧Vth1より低くなると、「L」をラッチ回路16のD入力に出力する(図10のタイミングTa3a参照)。この結果、ラッチ回路16は、次回のクロック入力タイミングにおいてQ出力として「L」を出力する。
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4への通電ノードN1がグランドに短絡した場合について図10を参照しながら説明する。ノードN1がグランドに短絡した場合、このノードN1の電圧が急下降しグランド電位にほぼ一致する。この場合、コンパレータ14の第1入力端子には、バッファアンプ22内の抵抗30、31を通じてグランド電位が入力される。コンパレータ14の第1入力端子の入力電圧Vinpが第1閾値電圧Vth1より低くなると、「L」をラッチ回路16のD入力に出力する(図10のタイミングTa3a参照)。この結果、ラッチ回路16は、次回のクロック入力タイミングにおいてQ出力として「L」を出力する。
ラッチ回路16が「L」をQ出力した場合、回路17は、前述同様に、コントローラ40、18を通じて制御信号(φ3,φ4)を「H」「L」交互に設定する(図10の期間Tb0参照)。これは、異常の種別を判定するために行われる。
回路17は、制御信号(φ3,φ4)=(「L」,「H」)にするときには、第2切換回路13がコンパレータ14の第2入力端子に第2閾値電圧Vth2を切換出力する。負荷4への通電ノードN1がグランドに短絡した場合、コンパレータ14の第1入力端子にはグランド電位が入力される(図10のタイミングTb3bのVinp参照)ため、コンパレータ14は第2閾値電圧Vth2と比較した結果として「L」を出力する。このため、ラッチ回路16は、その次のクロック入力タイミングにおいてQ出力として「L」を連続出力する。
すなわち、コンパレータ14の第1入力端子の入力電圧Vinpがグランド電位でほぼ一定に保たれていると、ラッチ回路16は一定レベル「L」をQ出力する。
ラッチ回路16が一定レベル「L」を連続してQ出力した場合、回路17内では、ラッチ回路41が「L」をQ1出力し、ラッチ回路42が「H」をQ2出力するため、通信インタフェース回路43が「01」を出力し、図3(b)に示すように、マイコン5にグランド短絡異常であることが通知される。マイコン5は、異常であると判断すると、例えばゲートドライバ6にオフ指令信号を出力し、ゲートドライバ6がオフ駆動制御信号を出力し駆動処理を停止することでフェールセーフ処理する(図10のタイミングTb3c参照)。図11(c)は、グランド短絡検出時における各制御信号φ1、φ2、φ3、φ4と各ノードの信号変化を概略的に示している。
ラッチ回路16が一定レベル「L」を連続してQ出力した場合、回路17内では、ラッチ回路41が「L」をQ1出力し、ラッチ回路42が「H」をQ2出力するため、通信インタフェース回路43が「01」を出力し、図3(b)に示すように、マイコン5にグランド短絡異常であることが通知される。マイコン5は、異常であると判断すると、例えばゲートドライバ6にオフ指令信号を出力し、ゲートドライバ6がオフ駆動制御信号を出力し駆動処理を停止することでフェールセーフ処理する(図10のタイミングTb3c参照)。図11(c)は、グランド短絡検出時における各制御信号φ1、φ2、φ3、φ4と各ノードの信号変化を概略的に示している。
なお前述したように、回路17は、ラッチ回路16のQ出力として「L」を1回検出した場合、制御信号(φ3,φ4)=(「L」,「H」)に設定する。このように設定した後、ノードN1の電圧が再上昇してコンパレータ14の第1入力端子の第1入力電圧Vinpが第1閾値電圧Vth1を超えて戻る場合も考えられる(図示せず)。
この場合、コンパレータ14の出力が「H」になり、次回のクロック発生タイミングでQ出力が「H」となる。逆に、回路17により1回だけ「H」と検出されたとしても次回「L」となる場合にはオープン異常と判定するため、この場合、判定回路は2回連続して「H」を検出した場合に正常動作に復帰したと判定し、前述の通常制御を行う。回路17は「H」を2回以上検出することで正常に動作していると判定し、前述の通常制御を行う。このようにすることもできる。
以下、通電オン時と通電オフ時の切換期間をマスクする形態について説明する。
<マスク期間について>
前述したように、負荷4に対し通電オンしたときと負荷4に対し通電オフしたときとで通知手段となる回路17、異常有無判定手段(マイコン5及び回路17)100、異常判別手段(マイコン5及び回路17)100を共用化して構成できるものの、回路17及びマイコン5による異常有無判定条件、異常判別条件(制御信号φ1〜φ4の出力など)に違いがある。そこで、図12に示すように、通電オン時と通電オフ時の切換期間にマスク期間Tzを設けると良い。
<マスク期間について>
前述したように、負荷4に対し通電オンしたときと負荷4に対し通電オフしたときとで通知手段となる回路17、異常有無判定手段(マイコン5及び回路17)100、異常判別手段(マイコン5及び回路17)100を共用化して構成できるものの、回路17及びマイコン5による異常有無判定条件、異常判別条件(制御信号φ1〜φ4の出力など)に違いがある。そこで、図12に示すように、通電オン時と通電オフ時の切換期間にマスク期間Tzを設けると良い。
この回路17は、ゲートドライバ6から駆動制御信号が送信され、当該駆動制御信号がオンからオフまたはオフからオンに変化するタイミングを受け付けると、当該タイミングから所定時間の間、コンパレータ14の比較結果となるラッチ回路16のQ出力をマスクする(図5に示すS3a、S3b、S6a、S6b)。図12には、駆動制御信号がオンからオフに遷移するときの回路17の動作を概略的に示している。この図12に示すように、マイコン5がオフ指令信号またはオン指令信号をゲートドライバ6に与えると、ゲートドライバ6は駆動制御信号としてオフ駆動制御信号またはオン駆動制御信号をスイッチ素子7に出力する。
ゲートドライバ6がスイッチ素子7をオン駆動する定常状態(図12の期間Ton)、または、ゲートドライバ6がスイッチ素子7をオフ駆動する定常状態(図12の期間Toff)において、回路17は、クロック信号CLKの入力タイミングに同期してコントローラ40が制御信号φ5、φ6を順次出力する。
コントローラ40が制御信号φ5、φ6を出力し続けている間、ラッチ回路16のQ出力がラッチ回路41のQ1出力とされ、ラッチ回路16のQ出力の否定信号がラッチ回路42のQ2出力とされ、このQ1出力、Q2出力が通信インタフェース回路43に入力される。通信インタフェース回路43はこのQ1出力、Q2出力に応じた信号をマイコン5に出力する。
しかし、前述したように通電オン時と通電オフ時とでは異常判定条件が異なる。すなわち、例えば、通電オン時には、通常、第2切換回路13が閾値電圧生成回路11の第1閾値電圧Vth1を切換出力し続けることで異常判定処理を行っているのに対し、通電オフ時には、通常、第2切換回路13が閾値電圧生成回路11の第1及び第2閾値電圧Vth1、Vth2を切換出力して異常判定処理を行っている。このため、スイッチ素子7をオン駆動からオフ駆動に切換える遷移期間、または、スイッチ素子7をオフ駆動からオン駆動に切換える遷移期間、において異常判定結果を誤認してしまう虞がある。そこで、本実施形態では異常判定処理のマスク期間Tzを設けている。
スイッチ素子7のオン状態において、マイコン5がオフ指令信号をゲートドライバ6に与えると、ゲートドライバ6はオフ駆動制御信号をスイッチ素子7に出力する。このとき、ゲートドライバ6は、オフ駆動制御信号を回路17に出力する。回路17のコントローラ40は、このオフ駆動制御信号を受け付けると(タイミングTz1)、制御信号φ5、φ6の出力を所定期間(例えば1000μ秒:遷移期間含む)Tyの間停止する。この所定期間Tyは、負荷4を通電オンから通電オフに遷移するときの各ノードN1の電圧変動時間を十分に含む時間に設定されている。
このため、コントローラ40は各ラッチ回路41、42に制御信号φ5、φ6を出力しないことになり、各ラッチ回路41、42はマイコン5にラッチ回路16の出力を与えない。マイコン5には通信インタフェース回路43の出力が与えられるものの、前述の所定期間Tyの間、マイコン5は、この回路17の出力を無効化し異常判定処理用には用いない。
他方、ゲートドライバ6がオフ駆動制御信号をスイッチ素子7に出力すると、スイッチ素子7はオフする。するとノードN1の電圧が低下する。このときノードN1が低下する最低電圧は、第1基準電圧生成回路20の第1基準電圧Vref1である。このとき、バッファアンプ22の第2出力Vref12はVref1/3まで低下する。したがって、コンパレータ14の第1入力端子の入力電圧Vinpは、第1閾値電圧Vth1を跨ぐことになる(図12のタイミングTz2参照)。
回路17は、このタイミングTz2を超えるように予め設定されたタイミングにおいて、コントローラ40、18により制御信号φ3、φ4を「L」「H」交互に切換えるように設定する(図12のタイミングTz3参照)。すると、第2切換回路13は第1閾値電圧Vth1、第2閾値電圧Vth2を交互に切換出力する。
オフ駆動制御信号が与えられてから所定期間Tyよりも短く設定された時間Tx(<Ty)が経過すると、回路17は各ラッチ回路41、42にクリア信号/CLRを出力し、オフ駆動制御信号が与えられてから所定期間Tyが経過したときに、制御信号φ5、φ6を制御信号φ6から順次再出力する。すると、ラッチ回路42のQ2出力が先に「H」となり、その後、ラッチ回路41のQ1出力が「H」となり、通信インタフェース回路43は、通常通電オフ時の信号「11」をマイコン5に対し最終的に出力できる。これにより、異常判定処理の誤認を防ぐことができる。通電オンから通電オフ時の形態を示したが、通電オフから通電オン時の形態もほぼ同様であるため説明を省略する。
<まとめ>
以上説明したように本実施形態によれば、少なくとも異常情報を通知する集積回路装置8内にはコンパレータを1つのみ用いて構成することができ、回路規模を縮小化できる。しかも異常診断用に用いられる各種回路の事前診断処理及び負荷駆動回路の異常診断処理を可能にできる。
以上説明したように本実施形態によれば、少なくとも異常情報を通知する集積回路装置8内にはコンパレータを1つのみ用いて構成することができ、回路規模を縮小化できる。しかも異常診断用に用いられる各種回路の事前診断処理及び負荷駆動回路の異常診断処理を可能にできる。
また、回路17は、駆動制御信号がオンからオフまたはオフからオンに変化するタイミングを受け付けると、当該タイミングから所定期間Tyの間、コンパレータ14の比較結果をマスクするため、当該所定期間Ty中のコンパレータ14の比較結果に基づく異常の有無の情報通知が無効化されることになり、オンからオフ、オフからオンに駆動制御信号が変化するときの異常の判断ミスを防止できる。
また、負荷4の通電をオフしたときには、基準電圧生成回路10がバッファアンプ22を通じて第1基準電圧Vref1をノードN1に印加し、第1切換回路12が第1基準電圧の比例電圧Vref12をコンパレータ14の第1入力端子に第1入力電圧として切換出力する間、第2切換回路が閾値電圧生成回路11の第1及び第2閾値電圧Vth1及びVth2を切換えコンパレータ14の第2入力端子に第2入力電圧として切換出力し、第2切換回路13が閾値電圧生成回路11の第1及び第2閾値電圧Vth1及びVth2を切換出力するときには、回路17は、コンパレータ14の比較結果が交互に変化すれば正常である旨を示す情報を通知し、コンパレータ14の比較結果が交互に変化せず一定レベルであるときに異常である旨の情報を通知する。このため異常の有無を通知でき、マイコン5側では異常の有無を判断できる。
この際、コンパレータ14の比較結果が一定レベルであるときに電源線(例えば電源端子2、グランド3)の印加電圧に対応した同一レベルであることを条件として、回路17は、スイッチ素子7と負荷4との間の共通接続ノードN1が対応した電源線(電源端子2、グランド3)に短絡した旨を示す情報を通知するため、マイコン5側ではこの異常の種類を判別できる。
また、負荷4の通電をオンしたときには、第1切換回路12が電源端子2に与えられるバッテリ電圧VBの比例電圧VB/3をコンパレータ14の第1入力端子に第1入力電圧として切換出力する間、第2切換回路13が閾値電圧生成回路11の第1及び第2閾値電圧Vth1、Vth2を切換えてコンパレータ14の第2入力端子に第2入力電圧として切換出力する。このとき、回路17は、コンパレータ14の比較結果が電源端子2に与えられるバッテリ電圧VBの印加電位側の一定レベル「H」であるときには正常である旨の情報を通知し、それ以外のときには異常である旨の情報を通知する。このため、マイコン5側ではこの異常の有無を判断できる。
第2切換回路13がコンパレータ14の第2入力電圧として第1及び第2閾値電圧Vth1、Vth2を切換出力するときにコンパレータ14の比較結果が交互に変化したときには、回路17は、スイッチ素子7と負荷4の共通接続ノードN1などが開放されている旨の情報を通知し、コンパレータ14の比較結果がグランド3側の一定レベル「L」であればグランドに短絡した旨の情報を通知する。このため、マイコン5側ではこの異常の種類を判別できる。
(第2実施形態)
図13〜図18は第2実施形態を示す。第1実施形態はハイサイド駆動に適用した例を示したが、第2実施形態はローサイド駆動に適用した例を示す。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。図13に示すように、バッテリ電圧VBの供給端子とグランドとの間には負荷4とスイッチ素子107とが直列接続されている。スイッチ素子107は例えばNチャネル型のMOSトランジスタにより構成される。負荷4とスイッチ素子107との間の共通接続ノードN101にはバッファアンプ22の出力が与えられている。その他の構成は前述実施形態とほぼ同様であるが、マイコン5側の異常判別処理内容は図14に示すようにマイコン5内のメモリに記憶されている。
図13〜図18は第2実施形態を示す。第1実施形態はハイサイド駆動に適用した例を示したが、第2実施形態はローサイド駆動に適用した例を示す。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。図13に示すように、バッテリ電圧VBの供給端子とグランドとの間には負荷4とスイッチ素子107とが直列接続されている。スイッチ素子107は例えばNチャネル型のMOSトランジスタにより構成される。負荷4とスイッチ素子107との間の共通接続ノードN101にはバッファアンプ22の出力が与えられている。その他の構成は前述実施形態とほぼ同様であるが、マイコン5側の異常判別処理内容は図14に示すようにマイコン5内のメモリに記憶されている。
以下、上記構成の作用について説明する。事前診断処理については第1実施形態と同様であるためその説明を省略する。図15には通電オフ時の通常制御、異常時の制御処理を概略的に示す。
<通電オフ時の通常制御>
マイコン5がオフ指令信号をゲートドライバ6に出力し、ゲートドライバ6がスイッチ素子107をオフ駆動し負荷4への通電をオフしている間の異常検出動作を説明する。図15に示すように、マイコン5が負荷4への通電をオフ指令したとき、スイッチ素子107と負荷4との間の共通接続ノードN101にはバッファアンプ22を通じて第1基準電圧Vref1の第1出力Vref11が出力される。
マイコン5がオフ指令信号をゲートドライバ6に出力し、ゲートドライバ6がスイッチ素子107をオフ駆動し負荷4への通電をオフしている間の異常検出動作を説明する。図15に示すように、マイコン5が負荷4への通電をオフ指令したとき、スイッチ素子107と負荷4との間の共通接続ノードN101にはバッファアンプ22を通じて第1基準電圧Vref1の第1出力Vref11が出力される。
回路17は、コントローラ18により制御信号φ3,φ4をクロック信号CLKのパルス発生タイミングとは異なるタイミングで且つクロック信号CLKの周期と同一周期で相補的に切換出力する。ラッチ回路16は、クロック信号CLKに同期してD入力を保持しQ出力する。
第1基準電圧Vref1の第2出力Vref12は第1閾値電圧Vth1よりも低く第2閾値電圧Vth2よりも高くなるように予め設定されている。したがって、正常動作していれば、制御信号φ3,φ4が時間的に切換えられることで、ラッチ回路のQ出力がクロック入力タイミングに応じて「H」「L」に交互に変化する(図15の期間Ta4参照)。回路17は、ラッチ回路16のQ出力が交互に変化することを検出すると、通信インタフェース回路43はこれに応じた信号「0」又は「1」を連続出力するため、マイコン5は正常動作している旨を判断できる。
<通電オフ時にグランド短絡検出したときの制御動作>
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4への通電ノードN101がグランドに短絡した場合について説明する。ノードN101がグランドに短絡した場合、このノードN101の電圧が急降下しグランド電位にほぼ一致する。この場合、コンパレータ14の第1入力端子には、バッファアンプ22内の抵抗30、31を通じてグランド電位が入力される。この結果、コンパレータ14は制御信号φ3、φ4の変化に関わらず一定レベル(「L」)を出力し、ラッチ回路16は「L」をQ出力する(図15の期間Tb4参照)。
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4への通電ノードN101がグランドに短絡した場合について説明する。ノードN101がグランドに短絡した場合、このノードN101の電圧が急降下しグランド電位にほぼ一致する。この場合、コンパレータ14の第1入力端子には、バッファアンプ22内の抵抗30、31を通じてグランド電位が入力される。この結果、コンパレータ14は制御信号φ3、φ4の変化に関わらず一定レベル(「L」)を出力し、ラッチ回路16は「L」をQ出力する(図15の期間Tb4参照)。
ラッチ回路16が一定レベル「L」をQ出力した場合、回路17内では、ラッチ回路41が「L」をQ1出力し、ラッチ回路42が「H」をQ2出力するため、通信インタフェース回路43が「01」を出力し、図14に示すように、マイコン5にグランド短絡異常であることが通知される。マイコン5は、ノードN101またはバッファアンプ22の第1又は第2出力Vref11、Vref12がグランド短絡した旨を特定できる。
回路17は、ラッチ回路16のQ出力について「L」を2回連続して検出したときに、制御信号(φ3,φ4)=(「L」,「H」)に設定する。この設定は、何らかのゲート駆動時の誤作動などを生じている場合などに待機するための設定であり、出力電圧Voが再上昇するタイミングを待機し検知するために設けられる。待機した結果、ノードN101の電圧が再上昇すれば、コンパレータ14の第1入力端子の第1入力電圧Vinpが第2閾値電圧Vth2を超える場合もある(タイミングTb4a参照)。この場合、コンパレータ14の出力が「H」になり、次回のクロック信号CLKの発生タイミングでQ出力が「H」となり、この場合、回路17は正常動作に復帰した旨の情報をマイコン5に通知し、前述の通常制御が行われる(図15の期間Tc4参照)。
<通電オフ時に電源短絡検出したときの制御動作>
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4への通電ノードN101がバッテリ電圧VBの供給端子に短絡した場合について説明する。ノードN101がバッテリ電圧VBの供給端子に短絡した場合、このノードN101の電圧が急上昇しバッテリ電圧VBにほぼ一致する。この場合、コンパレータ14の第1入力端子には、バッファアンプ22内の抵抗30、31を通じてバッテリ電圧VBの3分の1の電圧VB/3が入力される。この結果、コンパレータ14は制御信号φ3、φ4の変化に関わらず一定レベル(「H」)を出力する。
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4への通電ノードN101がバッテリ電圧VBの供給端子に短絡した場合について説明する。ノードN101がバッテリ電圧VBの供給端子に短絡した場合、このノードN101の電圧が急上昇しバッテリ電圧VBにほぼ一致する。この場合、コンパレータ14の第1入力端子には、バッファアンプ22内の抵抗30、31を通じてバッテリ電圧VBの3分の1の電圧VB/3が入力される。この結果、コンパレータ14は制御信号φ3、φ4の変化に関わらず一定レベル(「H」)を出力する。
回路17は、ラッチ回路16のQ出力が一定レベル「H」であることを2回以上検出すると、回路17内では、ラッチ回路41が「H」をQ1出力し、ラッチ回路42が「L」をQ2出力するため、通信インタフェース回路43が「10」を出力し、図14に示すように、マイコン5に電源短絡異常である旨が通知される(図15の期間Td4参照)。マイコン5は、ノードN101またはバッファアンプ22の第1又は第2出力Vref11、Vref12が電源短絡した旨を特定できる。
回路17は、ラッチ回路16のQ出力として「H」を2回検出した場合、制御信号(φ3,φ4)=(「H」,「L」)に設定する。この設定は出力電圧が再下降するタイミングを待機し検知するためである。待機した結果、ノードN101の電圧が再下降してコンパレータ14の第1入力端子の第1入力電圧Vinpが第1閾値電圧Vth1未満となる場合もある(図示せず)。この場合、コンパレータ14の出力が「L」になり、次回のクロック発生タイミングでラッチ回路16のQ出力が「L」となり、この場合、回路17は正常動作に復帰した旨をマイコン5に通知し、前述の通常制御が行われる。
続いて、通電オン時の制御動作について説明する。
<通電オン時の通常制御動作>
マイコン5がオン指令信号をゲートドライバ6に出力し、ゲートドライバ6がスイッチ素子107をオン制御し負荷4への通電をオンしている間の異常検出動作を説明する。図12に示すように、マイコン5がオン指令したとき、スイッチ素子107と負荷4との間の共通接続ノードN101にはほぼグランド電位がスイッチ素子107を通じて与えられる。回路17は、ゲートドライバ6からオン駆動制御信号が与えられると、コントローラ40、18により制御信号(φ3,φ4)=(「L」,「H」)に固定設定する。
<通電オン時の通常制御動作>
マイコン5がオン指令信号をゲートドライバ6に出力し、ゲートドライバ6がスイッチ素子107をオン制御し負荷4への通電をオンしている間の異常検出動作を説明する。図12に示すように、マイコン5がオン指令したとき、スイッチ素子107と負荷4との間の共通接続ノードN101にはほぼグランド電位がスイッチ素子107を通じて与えられる。回路17は、ゲートドライバ6からオン駆動制御信号が与えられると、コントローラ40、18により制御信号(φ3,φ4)=(「L」,「H」)に固定設定する。
バッファアンプ22の第2出力Vref12が第1閾値電圧Vth1よりも低く第2閾値電圧Vth2よりも高くなるように予め設定されている。したがって、正常動作していれば、制御信号φ3,φ4がそれぞれ「L」、「H」であっても、クロック信号CLKの入力タイミングに応じて一定レベル「L」が出力される(図16の期間Ta4参照)。回路17は、ラッチ回路16のQ出力が一定レベル「L」であるときには、ラッチ回路41が「L」をQ1出力し、ラッチ回路42が「H」をQ2出力するため、通信インタフェース回路43が「01」を連続出力し、図14に示すように、マイコン5に正常動作である旨が通知される。
<通電オン時にオープン(開放)検出したときの制御動作>
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4への通電ノードN101が断線などの影響でオープン(開放)した場合について説明する。ノードN101が開放した場合、集積回路装置8の出力端子O1とバッファアンプ22の第1及び第2出力との間が遮断される。すると、バッファアンプ22は独立して電圧Vref1を生成し、第1切換回路12を通じてコンパレータ14の第1入力端子に入力される(図16の期間Ta5の後半期間のVinp参照)。
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4への通電ノードN101が断線などの影響でオープン(開放)した場合について説明する。ノードN101が開放した場合、集積回路装置8の出力端子O1とバッファアンプ22の第1及び第2出力との間が遮断される。すると、バッファアンプ22は独立して電圧Vref1を生成し、第1切換回路12を通じてコンパレータ14の第1入力端子に入力される(図16の期間Ta5の後半期間のVinp参照)。
コンパレータ14は、第1入力端子の入力電圧Vinpが第2閾値電圧Vth2より高くなると、「H」をラッチ回路16のD入力に出力する(図16のタイミングTa5a参照)。この結果、ラッチ回路16は、次回のクロック入力タイミングにおいてQ出力として「H」を出力する。
ラッチ回路16が「H」をQ出力した場合、回路17は、コントローラ40、18を通じて制御信号(φ3、φ4)を「H」「L」交互に設定する(図16の期間Tb5参照)。これは、異常の種別を判定するために行われる。
回路17は、制御信号(φ3,φ4)=(「H」,「L」)にするときには、第2切換回路13がコンパレータ14の第2入力端子に第1閾値電圧Vth1を切換出力する。すると、コンパレータ14は第1閾値電圧Vth1と比較した結果として「L」を出力する。このため、ラッチ回路16は、その次のクロック入力タイミングにおいてQ出力として「L」を出力する。
回路17は、制御信号(φ3,φ4)=(「L」,「H」)にするときには、第2切換回路13がコンパレータ14の第2入力端子に第2閾値電圧Vth2を切換出力する。すると、コンパレータ14は第2閾値電圧Vth2と比較した結果として「H」を出力する。このため、ラッチ回路16は、その次のクロック入力タイミングにおいてQ出力として「H」を出力する。すなわち、コンパレータ14の第1入力端子の入力電圧がVref1/3でほぼ一定に保たれており、第1閾値電圧Vth1と第2閾値電圧Vth2との間に保持されていると、ラッチ回路16は「H」「L」交互にQ出力する。
ラッチ回路16が「L」「H」交互にQ出力した場合、回路17内では、ラッチ回路41が「L」をQ1出力し、ラッチ回路42が「L」をQ2出力するため、通信インタフェース回路43が「00」を出力し、図14に示すように、マイコン5にオープン異常であることが通知される。マイコン5側では、断線などの影響に応じて負荷接続ノードN101が開放されていることを特定できる。マイコン5は、異常であると判断すると、例えばゲートドライバ6にオフ指令信号を出力し、ゲートドライバ6がオフ駆動制御信号を出力し駆動処理を停止することでフェールセーフ処理する(図16のタイミングTb5a参照)。
<通電オン時に電源短絡したときの制御動作>
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4への通電ノードN101が電源短絡した場合について説明する。ノードN101が電源短絡した場合、このノードN101の電圧が急上昇しバッテリ電圧VBにほぼ一致する。この場合、コンパレータ14の第1入力端子には、バッファアンプ22内の抵抗30、31を通じてバッテリ電圧VBの3分の1の電圧VB/3が入力される。コンパレータ14の第1入力端子の入力電圧Vinpが第2閾値電圧Vth2より高くなると、「H」をラッチ回路16のD入力に出力する(図17のタイミングTa6a参照)。この結果、ラッチ回路16は、次回のクロック入力タイミングにおいてQ出力として「H」を出力する。
例えば、何らかの異常を生じ、負荷4への通電ノードN101が電源短絡した場合について説明する。ノードN101が電源短絡した場合、このノードN101の電圧が急上昇しバッテリ電圧VBにほぼ一致する。この場合、コンパレータ14の第1入力端子には、バッファアンプ22内の抵抗30、31を通じてバッテリ電圧VBの3分の1の電圧VB/3が入力される。コンパレータ14の第1入力端子の入力電圧Vinpが第2閾値電圧Vth2より高くなると、「H」をラッチ回路16のD入力に出力する(図17のタイミングTa6a参照)。この結果、ラッチ回路16は、次回のクロック入力タイミングにおいてQ出力として「H」を出力する。
ラッチ回路16が「H」をQ出力した場合、回路17は、前述同様に、コントローラ40、18を通じて制御信号(φ3,φ4)を「H」「L」交互に設定する(図17の期間Tb0参照)。これは、異常の種別を判定するために行われる。
回路17は、制御信号(φ3,φ4)=(「H」,「L」)にするときには、第2切換回路13がコンパレータ14の第2入力端子に第1閾値電圧Vth1を切換出力する。負荷4への通電ノードN101が電源短絡した場合、コンパレータ14の第1入力端子にはバッテリ電圧VB又はVBに近い電圧が入力される(図17のタイミングTb6aのVinp参照)ため、コンパレータ14は第1閾値電圧Vth1と比較した結果として「H」を出力する。このため、ラッチ回路16は、その次のクロック入力タイミングにおいてQ出力として「H」を連続出力する。
すなわち、コンパレータ14の第1入力端子の入力電圧Vinpがバッテリ電圧VBでほぼ一定に保たれていると、ラッチ回路16は一定レベル「H」を連続してQ出力する。
ラッチ回路16が一定レベル「H」を連続してQ出力した場合、回路17内では、ラッチ回路41が「H」をQ1出力し、ラッチ回路42が「L」をQ2出力するため、通信インタフェース回路43が「10」を出力し、図14に示すように、マイコン5に電源短絡異常であることが通知される。マイコン5は、異常であると判断すると、例えばゲートドライバ6にオフ指令信号を出力し、ゲートドライバ6がオフ駆動制御信号を出力し駆動処理を停止することでフェールセーフ処理する(図17のタイミングTb6c参照)。
ラッチ回路16が一定レベル「H」を連続してQ出力した場合、回路17内では、ラッチ回路41が「H」をQ1出力し、ラッチ回路42が「L」をQ2出力するため、通信インタフェース回路43が「10」を出力し、図14に示すように、マイコン5に電源短絡異常であることが通知される。マイコン5は、異常であると判断すると、例えばゲートドライバ6にオフ指令信号を出力し、ゲートドライバ6がオフ駆動制御信号を出力し駆動処理を停止することでフェールセーフ処理する(図17のタイミングTb6c参照)。
なお前述したように、回路17は、ラッチ回路16のQ出力として「H」を1回検出した場合、制御信号(φ3,φ4)=(「H」,「L」)に設定する。このように設定した後、ノードN101の電圧が再下降してコンパレータ14の第1入力端子の第1入力電圧Vinpが第2閾値電圧Vth2を超えて戻る場合も考えられる(図示せず)。
この場合、コンパレータ14の出力が「L」になり、次回のクロック発生タイミングでQ出力が「L」となる。逆に、回路17により1回だけ「L」と検出されたとしても次回「H」となる場合にはオープン異常である旨が通知されるため、この場合、回路17は2回連続して「L」を検出した場合に正常動作に復帰したと判定し、前述の通常制御を行う。すなわち回路17は「L」を2回以上検出することで正常に動作していると判定し、前述の通常制御を行う。このようにすることもできる。
本実施形態でも、負荷4に通電オンしたときと負荷4に通電オフしたときとで、通知手段17、異常有無判定手段100、異常判別手段100を共用化して構成できるものの、回路17及びマイコン5による異常有無判定条件、異常判別条件(制御信号φ1〜φ4の出力など)に違いがあるため、図18に示すようにマスク期間Tzを設けると良い。
例えば、通電オン時には、通常、第2切換回路13が閾値電圧生成回路11の第2閾値電圧Vth2を切換出力し続けることで異常判定処理を行っているのに対し、通電オフ時には、通常、第2切換回路13が閾値電圧生成回路11の第1及び第2閾値電圧Vth1、Vth2を切換出力して異常判定処理を行っている。このため、スイッチ素子107をオン駆動からオフ駆動に切換える遷移期間、または、スイッチ素子107をオフ駆動からオン駆動に切換える遷移期間、において異常判定結果を誤認してしまう虞がある。そこで、本実施形態では異常判定処理のマスク期間Tzを設けている。
スイッチ素子107のオン状態において、マイコン5がオフ指令信号をゲートドライバ6に与えると、ゲートドライバ6はオフ駆動制御信号をスイッチ素子107に出力する。このとき、ゲートドライバ6は、オフ駆動制御信号を回路17に出力する。回路17のコントローラ40は、このオフ駆動制御信号を受け付けると(タイミングTz1)、制御信号φ5、φ6の出力を所定期間(例えば1000μ秒:遷移期間含む)Tyの間停止する。この所定期間Tyは、負荷4に対し通電オンから通電オフに遷移するときの各ノードN1の電圧変動時間を十分に含む時間に設定されている。
このため、コントローラ40は各ラッチ回路41、42に制御信号φ5、φ6を出力しないことになり、各ラッチ回路41、42はマイコン5にラッチ回路16の出力を与えない。マイコン5には通信インタフェース回路43の出力が与えられるものの、前述の所定期間Tyの間、マイコン5は、この回路17の出力を無効化し異常判定処理用には用いない。
他方、ゲートドライバ6がオフ駆動制御信号をスイッチ素子107に出力すると、スイッチ素子107はオフする。するとノードN101の電圧が上昇する。このときノードN101が上昇する最高電圧は、バッテリ電圧VBである。このとき、バッファアンプ22の第2出力Vref12はVB/3まで上昇する。したがって、コンパレータ14の第1入力端子の入力電圧Vinpは、第2閾値電圧Vth2を跨ぐことになる(図12のタイミングTz2参照)。
回路17は、このタイミングTz2を超えるように予め設定されたタイミングにおいて、コントローラ40、18により制御信号φ3、φ4を「L」「H」交互に切換えるように設定する(図18のタイミングTz3参照)。すると、第2切換回路13は第2閾値電圧Vth2、第1閾値電圧Vth1を交互に切換出力する。
オフ駆動制御信号が与えられてから所定期間Tyよりも短く設定された時間Tx(<Ty)が経過すると、回路17は各ラッチ回路41、42にクリア信号/CLRを出力し、オフ駆動制御信号が与えられてから所定期間Tyが経過したときに、制御信号φ5、φ6を制御信号φ5から順次再出力する。すると、ラッチ回路41のQ1出力が先に「H」となり、その後、ラッチ回路42のQ2出力が「H」となり、通信インタフェース回路43は、通常通電オフ時の信号「11」をマイコン5に対し最終的に出力できる。これにより、異常判定処理の誤認を防ぐことができる。
以上説明したように、本実施形態のようにローサイド駆動した場合であっても前述実施形態とほぼ同様の作用効果を奏する。
特に、負荷4の通電をオンしたときには、第1切換回路12がグランド3のグランド電位をコンパレータ14の第1入力端子に第1入力電圧として切換出力する間、第2切換回路13が閾値電圧生成回路11の第1及び第2閾値電圧Vth1、Vth2を切換えてコンパレータ14の第2入力端子に第2入力電圧として切換出力する。このとき、回路17は、コンパレータ14の比較結果がグランド3のグランド電位側の一定レベル「L」であるときには正常である旨の情報を通知し、それ以外のときには異常である旨の情報を通知する。このため、マイコン5はこの異常の有無を判断できる。
特に、負荷4の通電をオンしたときには、第1切換回路12がグランド3のグランド電位をコンパレータ14の第1入力端子に第1入力電圧として切換出力する間、第2切換回路13が閾値電圧生成回路11の第1及び第2閾値電圧Vth1、Vth2を切換えてコンパレータ14の第2入力端子に第2入力電圧として切換出力する。このとき、回路17は、コンパレータ14の比較結果がグランド3のグランド電位側の一定レベル「L」であるときには正常である旨の情報を通知し、それ以外のときには異常である旨の情報を通知する。このため、マイコン5はこの異常の有無を判断できる。
第2切換回路13がコンパレータ14の第2入力電圧として第1及び第2閾値電圧Vth1、Vth2を切換出力するときにコンパレータ14の比較結果が交互に変化したときには、回路17は、スイッチ素子7と負荷4の共通接続ノードN1などが開放されている旨の情報を通知し、コンパレータ14の比較結果が電源端子2側のバッテリ電圧VB側の一定レベル「H」であれば電源に短絡した旨の情報を通知する。このため、マイコン5はこの異常の種類を判別できる。
図面中、1は負荷駆動回路、2はバッテリ電圧の電源端子(第1電源線、第2電源線)、3はグランド(第2電源線、第1電源線)、4は負荷、5はマイクロコンピュータ(判断手段)、7、107はスイッチ素子、8は集積回路装置(異常情報通知装置)、9は異常診断装置、10は基準電圧生成回路、11は閾値電圧生成回路、12は第1切換回路、13は第2切換回路、14はコンパレータ、17は回路(通知手段)、を示す。
Claims (7)
- 第1電源線(2;3)に接続されたスイッチ素子(7;107)に駆動制御信号を印加することに応じて当該スイッチ素子に直列接続され第2電源線(3;2)に接続された負荷(4)を駆動する負荷駆動回路について、
第1入力端子及び第2入力端子を備え前記第1入力端子に与えられる第1入力電圧と前記第2入力端子に与えられる第2入力電圧とを比較し比較結果を出力するコンパレータ(14)と、
第1基準電圧(Vref1)、第2基準電圧(Vref2)を生成する基準電圧生成回路(10)と、
第1及び第2閾値電圧(Vth1,Vth2)を生成する回路であり、前記第2閾値電圧(Vth2)が前記第2基準電圧(Vref2)よりも低く前記第1閾値電圧(Vth1)が前記第2基準電圧(Vref2)よりも高い条件を満たす第1及び第2閾値電圧を生成する閾値電圧生成回路(11)と、
前記基準電圧生成回路の第1及び第2基準電圧を切換え前記コンパレータに第1入力電圧として切換出力する第1切換回路(12)の切換状態、前記閾値電圧生成回路の第1及び第2閾値電圧を切換え前記コンパレータに第2入力電圧として切換出力する第2切換回路(13)の切換状態、及び、前記コンパレータの比較結果に基づいて異常の有無を示す情報を通知する通知手段(17)と、を備え、
前記通知手段は、
前記スイッチ素子により前記負荷に通電オンしたときに当該スイッチ素子を通じて接続された前記第1電源線(2;3)に入力される電圧又はその比例電圧を前記第1切換回路が前記コンパレータに前記第1入力電圧として切換出力し、前記スイッチ素子により前記負荷に対し通電オフしたときに前記基準電圧生成回路が第1基準電圧(Vref1)を前記負荷及び前記スイッチ素子間のノード(N1;N101)に印加し、前記第1切換回路が当該印加電圧又はその比例電圧を前記コンパレータに前記第1入力電圧として切換出力することに応じて異常を検知するための情報を通知するものであって、
前記第1切換回路が前記第2基準電圧を前記コンパレータに第1入力電圧として切換出力していると共に前記第2切換回路が第1及び第2閾値電圧を前記コンパレータに第2入力電圧として切換出力している状態で、前記コンパレータの動作を通知することにより前記第1切換回路、前記第2切換回路、および、前記コンパレータの動作が事前診断され、
前記第1切換回路、前記第2切換回路、および、前記コンパレータの動作の事前診断結果が正常であると判定されたことを条件とした本診断時において、前記第1切換回路が前記第1基準電圧又はその比例電圧を前記コンパレータに第1入力電圧として切換出力していると共に前記第2切換回路が第1及び第2閾値電圧を前記コンパレータに第2入力電圧として切換出力している状態で、負荷を駆動する前記駆動制御信号のオンオフ駆動制御信号のそれぞれに対応した前記コンパレータの比較結果に基づいて異常の有無を示す情報を通知することを特徴とする負荷駆動回路の異常情報通知装置。 - 請求項1記載の負荷駆動回路の異常情報通知装置において、
前記通知手段は、
負荷を駆動する駆動制御信号がオンからオフまたはオフからオンに変化するタイミングを受け付けると当該タイミングから所定期間の間、前記コンパレータの比較結果をマスクし当該所定期間中の前記コンパレータの比較結果に基づく前記通知手段による異常の有無の情報通知を無効化することを特徴とする負荷駆動回路の異常情報通知装置。 - 請求項1または2記載の負荷駆動回路の異常情報通知装置において、
前記第1基準電圧の比例電圧(Vref12)が前記第1閾値電圧と前記第2閾値電圧との間に設定され、
前記スイッチ素子により前記負荷に通電オフしたときには、
前記基準電圧生成回路が第1基準電圧(Vref1)を前記負荷及び前記スイッチ素子間のノードに印加し、前記第1切換回路が前記第1基準電圧の比例電圧を前記コンパレータに前記第1入力電圧として切換出力する間、前記第2切換回路が前記閾値電圧生成回路の第1及び第2閾値電圧を切換え前記コンパレータに第2入力電圧として切換出力し、
前記第2切換回路が前記コンパレータの第2入力電圧として前記第1及び第2閾値電圧を切換出力するときに、
前記通知手段は、前記コンパレータの比較結果が交互に変化すれば正常である旨を示す情報を通知し、前記コンパレータの比較結果が交互に変化せず一定レベルであるときに異常である旨の情報を通知することを特徴とする負荷駆動回路の異常情報通知装置。 - 請求項3記載の負荷駆動回路の異常情報通知装置において、
前記通知手段は、
前記コンパレータの比較結果が一定レベルであるときに前記第1電源線又は前記第2電源線の印加電圧に対応した同一レベルであることを条件として、前記スイッチ素子と前記負荷との間の共通接続ノードが、対応した前記第1電源線又は前記第2電源線に短絡した旨の情報を通知することを特徴とする負荷駆動回路の異常情報通知装置。 - 請求項1または2記載の負荷駆動回路の異常情報通知装置において、
前記第1基準電圧の比例電圧(Vref12)が前記第1閾値電圧と前記第2閾値電圧との間に設定され、
前記スイッチ素子により前記負荷に通電オンしたときには、
前記第1切換回路が前記第1電源線又は前記第2電源線に入力される電圧の比例電圧を前記コンパレータに前記第1入力電圧として切換出力する間、前記第2切換回路が前記閾値電圧生成回路の第1及び第2閾値電圧を切換え前記コンパレータに第2入力電圧として切換出力し、
前記第2切換回路が前記コンパレータの第2入力電圧として前記第1及び第2閾値電圧を切換出力するときに、前記通知手段は、前記コンパレータの比較結果が前記第1電源線の印加電位側の一定レベルであれば正常である旨の情報を通知し、それ以外のときには異常である旨の情報を通知することを特徴とする負荷駆動回路の異常情報通知装置。 - 請求項5記載の負荷駆動回路の異常情報通知装置において、
前記第2切換回路が前記コンパレータの第2入力電圧として前記第1及び第2閾値電圧を切換出力するときに前記コンパレータの比較結果が交互に変化したときには、
前記通知手段は、前記スイッチ素子と前記負荷の共通接続ノードが開放されている旨の情報を通知し、前記コンパレータの比較結果が前記第2電源線の印加電位側の一定レベルであれば前記第2電源線に短絡した旨の情報を通知することを特徴とする負荷駆動回路の異常情報通知装置。 - 請求項1〜6の何れか一項に記載の異常情報通知装置(8)から情報が通知されると当該情報に基づいて異常の有無を判断する判断手段(5)を備えたことを特徴とする異常診断装置。
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2014
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