JP4812699B2 - 電源制御装置 - Google Patents

Description

本発明は電源制御装置に係り、特に、自動車電装品用等の制御装置に用いられる電源制御装置に関する。

従来は、バッテリ電源から５Ｖや３.３Ｖ 等の所定の電圧を生成してマイコンに所定電圧を供給するレギュレータを備えた電源制御装置では、同時に、所定電圧が正常か否かを監視する出力電圧監視回路や、イグニッション操作によるレギュレータ起動時のパワーオンリセットやマイクロプロセッサの正常性を判断するウォッチドックタイマ等を備え、異常発生時にはマイコンをリセットすることにより、システムを正常な状態に保っている。

しかし、上記のようにリセットが発生し、その後リセットが解除されてソフトウェアが起動開始した際、ソフトウェアはどのような状態からの起動なのかを判断することができない。すなわち、既に各デバイスに対して設定が行われていた状態か、または、各デバイスからリードしたレジスタのデータが妥当性あるデータか、という識別ができないことが一般的であった。

このため、イグニッションオフ時間カウントする機能を有する装置において、ソフトウェアが起動した際、イグニッション操作による起動，出力電圧異常解除による起動，ウォッチドッグタイマのタイムアウトによる起動なのか判断できず、イグニッションオフタイマ値の有効性を判断することができない。

これに対応するため、特開昭６１−２５５４１１号公報（特許文献１）にあるように、制御装置内の自己診断情報をマイコン内部に履歴保持用の記憶装置を有し、異常発生検出時にはマイコン異常履歴を記憶装置に保持し、再起動時にはその履歴情報を用いて制御を行う等の方法が取られている。

特開昭６１−２５５４１１号公報

従来技術のように、記憶装置を使用したシステムの場合、もし、各デバイスに供給しているレギュレータ出力電圧の異常停止及び異常低下が発生すると、リセット信号が発生する。そして、マイコンの内部レジスタは全てリセットされ、回路全体が停止状態となる。このため、異常検出情報を保持することができない。また、記憶装置を有する構成でも、過温度検出による遮断等で突然にレギュレータ電圧が停止する場合、不揮発性メモリへの書き込みプロセスを実行する前に電源が失われてしまう。このため、異常履歴を保持することは困難である。

さらに、これらのリセット要因に加え、ソフトウェアのバージョン更新のための強制リスタート等があり、リセットが発生して再起動した際、これらのハードウェア要因またはソフトウェア要因のいずれにより発生したのかを判断することができない。このため、発生要因の問題解決を行うことが困難である。

上記課題を解決するため、本発明の電源制御装置のうち代表的な一つは、イグニッション信号が入力されることにより、バッテリ電源から所定の出力電圧を生成するレギュレータと、前記レギュレータの前記出力電圧の異常を検出する出力電圧監視回路と、前記出力電圧監視回路から出力された出力電圧異常情報が入力され、前記イグニッション信号が前記レギュレータに入力されていない期間中において該出力電圧異常情報を保持する異常検出履歴手段とを有する。

好ましくは、前記異常検出履歴手段は、前記バッテリ電源が直接供給されることにより動作するものである。

また、好ましくは、さらに、前記出力電圧監視回路から出力された前記出力電圧異常情報が入力されるリセット発生回路を有し、前記リセット発生回路は、前記出力電圧異常情報が入力された場合、外部装置に対してリセット信号を出力し、前記異常検出履歴手段は、前記リセット信号の発生要因を保持するものである。

また、好ましくは、さらに、前記出力電圧異常情報が前記異常検出履歴手段に入力されるのを防ぐためのマスク手段を有し、前記マスク手段は、前記レギュレータに前記イグニッション信号が入力されていない期間中において、前記出力電圧異常情報が前記異常検出履歴手段に入力されないように機能する。

本発明によれば、信頼性を向上させた電源制御装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施例１）
実施例１の電源制御装置５００の構成を図１に示す。

図１において、１はバッテリ電源、１０はバッテリ電源１から供給される電圧から所定の出力電圧１０ａを生成するレギュレータである。レギュレータ１０は、イグニション信号２によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。２０は出力電圧１０ａの電圧を監視する出力電圧監視回路であり、レギュレータ１０から出力される出力電圧１０ａが正常であるか否かを監視している。

２０ａは出力電圧異常情報であり、出力電圧監視回路が出力電圧１０ａに異常があることを検知した場合に出力される。３０はパワーオンリセット発生回路であり、３０ａはパワーオンリセット発生回路３０から出力されるパワーオンリセット信号である。４０はウォッチドッグタイマ監視回路であり、外部のマイコンから入力されるウォッチドッグタイマクリア制御信号３を常時監視し、異常時にはタイムアウト情報４０ａを出力する。

５０はリセット発生回路であり、出力電圧異常情報２０ａ，パワーオンリセット信号３０ａ，タイムアウト情報４０ａに基づいて、外部の各デバイスに対してリセット制御を行うためのリセットパルス生成を行う。なお、リセット発生回路５０から各デバイスへ接続される信号線と各デバイスへの電源供給線との間には、信号線上の信号電位を安定させるために、プルアップ抵抗８０が設けられている。

１１０はマスク手段であり、イグニッション信号２と出力電圧異常情報２０ａに基づいて出力電圧監視信号のマスク制御を行う。マスク手段１１０は、レギュレータ１０から出力される出力電圧１０ａに異常がある場合に、異常検出履歴保持手段１００に対してマスク手段出力信号１１０ａを出力する。

異常検出履歴保持手段１００は、出力電圧異常情報２０ａを履歴情報として保持し、異常検出履歴情報１００ａを外部出力手段１２０へ出力する。また、異常検出履歴保持手段１００は、バッテリ電源１から電源を供給されるような構成となっている。

また、外部出力手段１２０では、外部の他の制御装置に対して、異常検出履歴出力信号１３０を出力することにより、異常通知や異常表示を行う。さらに、異常検出履歴情報１００ａは、マイコンインタフェース回路６０へ出力され、外部のマイクロプロセッサへ通知する。マイコンインタフェース回路６０は、マイクロプロセッサからの情報に基づいて履歴クリア制御信号６０ｂを出力する。異常検出履歴保持手段１００は、履歴クリア制御信号６０ｂが入力されると、異常検出履歴情報１００ａをクリアする。

また、本実施例の電源制御装置５００は、マイコンからのウォッチドッグタイマクリア制御信号３によってマイコンの動作を監視し、マイコンの暴走等の異常があった場合にタイムアウトを発生させる。このとき、ウォッチドッグタイマ監視回路４０は、タイムアウト情報４０ａをリセット発生回路５０に出力することにより、各デバイスのリセットを行う。

このような構成を採用するため、レギュレータ１０の出力電圧１０ａの異常により保持される異常検出履歴情報１００ａに基づいて、タイムアウトが発生したのか、または、出力電圧１０ａの異常が発生したのかを区別することができる。このため、リセットの発生要因を特定し、リセット解除後において、ソフトウェアは履歴情報に基づいて再起動後にリセット発生要因ごとの対応を取ることが可能になる。

すなわち、異常検出履歴保持手段１００は、電源制御装置５００の起動要因が、バッテリ電源１が供給された後の初期起動、レギュレータ１０の出力異常後の起動、または、イグニッション信号２による起動、のいずれかであるかの判断を行うことができる。

次に、実施例１の電源制御装置５００の動作について図２を用いて説明する。

バッテリ電源１から電源が供給され、イグニッション操作によってイグニッション信号２がハイとなると、レギュレータ１０から各デバイスに対して、所定の出力電圧１０ａが供給される。このとき、例えば、出力電圧１０ａのショートや、バッテリ電源１から出力される電圧の瞬間的な電圧低下等により、レギュレータ１０の出力電圧１０ａが低下すると（図２中の２００）、出力電圧監視回路２０は、出力電圧１０ａが異常であると判断し、出力電圧異常情報２０ａを出力する。

出力電圧異常情報２０ａは、レギュレータ１０の出力電圧１０ａが異常の場合だけでなく、イグニッション信号２が入力されていないとき（イグニッション信号２がロウになったとき：図２中の２０１，２０３）にも出力される。このため、マスク手段１１０には、イグニッション信号２及び出力電圧異常情報２０ａの両方が入力され、イグニッション信号２がロウ入力することにより出力電圧１０ａが低下した場合には、マスク制御を行う。この結果、マスク手段出力信号１１０ａは、イグニッション信号２がハイ入力されているときに限り出力される。したがって、通常のイグニッション操作によってレギュレータ１０の出力信号１０ａに電圧降下が発生した場合でも、それを保持することなく、レギュレータ１０の出力電圧監視の誤検出を防止することができる。

上記構成を採用しているため、出力電圧監視回路２０が出力電圧１０ａの異常を検知した場合（図２中の２００）には、マスク手段１１０による信号のマスクは行われず、マスク手段出力信号１１０ａが出力される。マスク手段出力信号１１０ａは、異常検出履歴保持手段１００へと入力される。異常検出履歴保持手段１００は、異常検出履歴を保持し、異常検出履歴情報１００ａをマイコンインタフェース回路６０及び外部出力手段１２０へ出力する。また、外部出力手段１２０は、外部の他の制御装置に対して異常検出履歴出力信号１３０を出力する。

イグニッション信号２がロウ入力によりレギュレータ１０が停止した後（図２中の２０１）においても、異常検出履歴保持手段１００はバッテリ電源１から電源を供給されている。このため、異常検出履歴保持手段１００は、履歴を保持して異常検出履歴情報１００ａを出力し続けることができる。また、イグニッションが再度オンされ、レギュレータ１０が動作を開始してマイコンが起動し、ソフトウェアが再起動した後においても、マイコンインタフェース回路６０を介して異常検出履歴情報１００ａを読み出すことにより、レギュレータ１０の出力電圧１０ａが低下したことを判断することが可能となる。

また、外部出力手段１２０の電源も、バッテリ電源１から供給されている。このため、イグニッション信号２がロウ入力によりレギュレータ１０が停止し、レギュレータ１０の出力電圧１０ａがロウとなった場合でも、異常検出履歴出力信号１３０を出力し続けることができる。したがって、例えば、異なったユニットに電源制御装置５００を搭載したユニットの異常情報を伝えることができ、システム全体の信頼性を向上させることが可能となる。

異常検出履歴情報１００ａが出力されている場合、マイクロプロセッサからの信号に基づいて、マイコンインタフェース回路６０が異常検出履歴保持手段１００に履歴クリア制御信号６０ｂ（図２中の２０２）を出力すると、異常検出履歴情報１００ａ及び異常検出履歴出力信号１３０はクリアされる。このような構成により、バッテリ電源１が接続された状態においても、バッテリ電源１を切り離すことなく、一度保持された異常検出履歴情報１００ａ及び異常検出履歴出力信号１３０をクリアすることができる。

また、異常検出履歴保持手段１００は、バッテリ電源１とイグニッション信号２が入力されており、外部のメモリを用いることなく出力電圧異常情報２０ａを保持することが可能になる。

（実施例２）
次に、実施例２の電源制御装置６００の構成を図３に示す。

実施例２の電源制御装置６００は、イグニッション信号２がロウ状態となっている時間をカウントするイグニッションオフ時間カウント回路９０を有している点で、実施例１の電源制御装置５００とは異なる。なお、その他の構成は実施例１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

イグニッションオフ時間カウント回路９０には、イグニッション信号２及びバッテリ電源１が入力される。イグニッションオフ時間カウント回路９０は、バッテリ電源１から電源供給されてイグニッション操作がオン状態からオフ状態になり、再びオン状態になるまでの時間、すなわちイグニッション信号２がロウの状態となっている時間をカウントする。

ソフトウェアが起動した場合、イグニッション操作による起動，出力電圧異常解除による起動，ウォッチドッグタイマのタイムアウトによる起動、のいずれなのかを、異常検出履歴保持手段１００を用いることにより、イグニッションオフ時間カウント回路９０でカウントした値の有効性を判断することが可能になる。

電源制御装置６００は、ソフトウェアが起動した際、異常検出履歴情報１００ａが無く、かつ、イグニッションオフ時間カウント回路９０のカウンタ値９０ａが０値の場合、バッテリ電源１が供給された後の最初の起動であると判断する。ここで、イグニッションオフ時間カウント回路９０のカウンタ値９０ａが０値以外の場合には、イグニッション操作がオフ状態になり、再びオン操作が行われたと判断することが可能である。このように、ソフトウェアは、イグニッションオフカウント値を用いた処理及び制御を行うことが可能となる。

一方、ソフトウェアが起動した際に、異常検出履歴保持手段１００で保持された異常検出履歴情報１００ａが存在する場合、イグニッション操作による起動ではなく、出力電圧監視回路２０またはウォッチドッグタイマ監視回路４０が異常検出を行いソフトウェアが再起動したと判断できる。このため、イグニッションオフ時間カウント回路９０のカウント９０ａが無効であると判断することができ、ソフトウェアは誤った処理及び制御から回避することが可能となる。

次に、実施例２の電源制御装置６００の動作について、図４を用いて説明する。基本的な動作は実施例１と同様であるため、実施例１と同様の動作については説明を省略する。

バッテリ電源１から電源が供給されると、イグニッション操作によりイグニッション信号２がハイとなる。また、レギュレータ１０から出力電圧１０ａが供給され、パワーオンリセット信号３０ａが解除してソフトウェアが起動する。

起動したソフトウェアは、異常検出履歴保持手段１００から出力される異常検出履歴情報１００ａのロウ情報を読み込むことにより、異常検出が発生していないことを確認することができる。また、ソフトウェアは、イグニッションオフ時間カウント回路９０のイグニッションオフタイマ値９０ａの情報を、マイコンインタフェース回路６０を介して読み込む。イグニッションオフ時間カウント回路９０のカウンタ値が０であるため、このことから、バッテリ電源１からの電圧が供給された後の最初の起動であると判断することが可能となる。

イグニッション操作のオン状態時において、レギュレータ１０の出力電圧１０ａが瞬間的に低くなった場合（図４中の３００）、出力電圧異常情報２０ａはロウとなり、異常検出履歴情報１００ａがハイとなる。レギュレータ１０の出力電圧１０ａが正常に復帰した後に再びソフトウェアが起動すると、ソフトウェアは異常検出履歴情報１００ａの履歴情報を読み込む。このため、イグニッション操作がオフからオン操作による起動ではないと判断することが可能となる。この結果、イグニッションオフ時間カウント回路９０のカウント値９０ａを読み込みする必要がなく、また、ソフトウェアは誤った処理及び制御を回避することができる。

もし、レギュレータ１０の出力電圧１０ａが瞬間的に低くなった場合（図４中の３００）から復帰した直後に、イグニッション信号２がロウになった場合（図４中の３０１）、異常検出履歴情報１００ａは履歴を保持し続ける。このとき、再びイグニッション信号２がハイ状態になり、ソフトウェアが再起動して異常検出履歴情報１００ａをマイコンインタフェース回路６０を介して読み込む。このため、ソフトウェアは、イグニッションのオフ操作前に正常起動してないということを判断することができる。また、イグニッションオフ時間カウント回路９０のイグニッションオフタイマ値が無効であると判断することが可能になる。

また、イグニッション信号２がロウになると、イグニッションオフ時間カウント回路９０が作動する（図４中の３０３）。その後、イグニッション信号２が再びハイとなると、イグニッションオフ時間カウント回路９０はカウントの制御を停止させる。

本実施例によれば、ソフトウェアが起動し、異常検出履歴情報１００ａがロウであるという情報により、異常検出が発生していなことを確認することができる。また、マイコンインタフェース回路６０を介してイグニッションオフ時間カウント回路９０のカウント値９０ａを読み込む。このため、読み込んだイグニッションオフタイマ値を用いた処理及び制御を行うことが可能になる。

（実施例３）
実施例３の電源制御装置７００の構成を図５に示す。

本実施例では、サーマルワーニング検出回路７０を有する点で、実施例１の電源制御装置５００とは異なる。なお、他の構成は実施例１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

電源制御装置７００は、レギュレータ１０に接続される負荷や各ドライバ等における負荷異常や接続異常等により過電流が生じると、異常発熱が発生する。このとき、サーマルワーニング検出回路７０は、その異常発熱を検出し、レギュレータ１０に異常発熱情報７０ａを出力する。レギュレータ１０は、サーマルワーニング検出回路７０から出力された異常発熱情報７０ａが入力されると、レギュレータ１０の出力を停止するように動作する。電源制御装置７００をこのように構成することで、電源制御装置７００から電源が供給される装置等（図示せず）が、異常発熱により故障するのを防止することが可能になる。

また、発熱異常が生じた場合、異常発熱情報７０ａは異常検出履歴保持手段１００にも入力される。このように構成することにより、レギュレータ１０が停止している時でも、発熱異常の履歴を保持することができる。

このように、異常発熱でレギュレータ１０が停止した場合でも、サーマルワーニング検出回路７０からの異常発熱情報７０ａの履歴を保持する。このため、レギュレータ１０が停止してリセット発生要因によりリセットが発生した場合、リセット解除後に、ソフトウェアは履歴情報をもって再起動原因を判断することが可能となる。また、ソフトウェアは、これらの履歴情報をクリアし、再異常時に履歴を保持させることが可能となる。

以上、上記実施例のとおり、リセット発生には、電源起動時，出力電圧低下時，ソフトウェア異常時，ソフトウェアの更新のためのリスタート等がある。これらの情報をバッテリ電源１とイグニッション操作情報をもとに履歴保持を可能とする構成を用いて行うことで、レギュレータ１０の出力異常時にも履歴情報を保持することが可能になる。

また、ソフトウェアが起動した際、起動前の状態判断することができ、異常検出による問題解決を図ることが可能となる。更に、バッテリ電源１等で動作している機能の制御状態やデータの有効／無効の判断することが可能となる。

上記のとおり、本実施例では、電源制御装置の内部に発生した異常検出情報について、記憶装置等を用いることなく、バッテリ電源から異常検出履歴の保持制御を行い、異常発生要因の特定が可能となる。結果として、安価で信頼性を向上させた電源制御装置を提供することができる。

以上、本発明につき上記実施例に基づいて本発明を詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限られるものではなく、その発明思想を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。

例えば、電源制御装置５００，６００，７００には、レギュレータ１０の発熱を検出するための温度検出手段を設けることができる。この温度検出手段により検出された温度が所定値を超えた場合に、レギュレータ１０の動作を停止するように構成することが可能になる。

実施例１の電源制御装置の構成図である。 実施例１の電源制御装置の動作波形図である。 実施例２の電源制御装置の構成図である。 実施例２の電源制御装置の動作波形図である。 実施例３の電源制御装置の構成図である。

符号の説明

１ バッテリ電源
２ イグニッション信号
１０ レギュレータ
２０ 出力電圧監視回路
３０ パワーオンリセット発生回路
４０ ウォッチドッグタイマ監視回路
５０ リセット発生回路
６０ マイコンインタフェース回路
７０ サーマルワーニング検出回路
８０ プルアップ抵抗
９０ イグニッションオフ時間カウント回路
１００ 異常検出履歴保持手段
１１０ マスク手段
１２０ 外部出力手段
５００，６００，７００ 電源制御装置

Claims (9)

1. イグニッション信号が入力されることにより、バッテリ電源から所定の出力電圧を生成するレギュレータと、
   前記レギュレータの前記出力電圧の異常を検出する出力電圧監視回路と、
   前記出力電圧監視回路から出力された出力電圧異常情報が入力され、前記イグニッション信号が前記レギュレータに入力されていない期間中において該出力電圧異常情報を保持する異常検出履歴手段を有することを特徴とする電源制御装置。
2. 請求項１記載の電源制御装置において、
   前記異常検出履歴手段は、前記バッテリ電源が直接供給されることにより動作することを特徴とする電源制御装置。
3. 請求項１または２記載の電源制御装置において、
   さらに、前記出力電圧監視回路から出力された前記出力電圧異常情報が入力されるリセット発生回路を有し、
   前記リセット発生回路は、前記出力電圧異常情報が入力された場合、外部装置に対してリセット信号を出力し、
   前記異常検出履歴手段は、前記リセット信号の発生要因を保持することを特徴とする電源制御装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一に記載の電源制御装置において、
   さらに、前記出力電圧異常情報が前記異常検出履歴手段に入力されるのを防ぐためのマスク手段を有し、
   前記マスク手段は、前記レギュレータに前記イグニッション信号が入力されていない期間中において、前記出力電圧異常情報が前記異常検出履歴手段に入力されないように機能することを特徴とする電源制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一に記載の電源制御装置において、
   さらに、前記バッテリ電源が供給されることにより動作する外部出力手段を有し、
   前記レギュレータに前記イグニッション信号が入力されていない期間中において、外部に異常検出履歴出力信号を出力することを特徴とする電源制御装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一に記載の電源制御装置において、
   前記異常検出履歴手段により保持された前記出力電圧異常情報は、マイクロプロセッサからの信号によりクリアされることを特徴とする電源制御装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一に記載の電源制御装置において、
   さらに、前記レギュレータからの発熱を検出する温度検出手段を有し、
   前記レギュレータは、前記温度検出手段により検出された温度が所定値を超えた場合に停止し、前記異常検出履歴手段は、前記出力電圧異常情報を保持することを特徴とする電源制御装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一に記載の電源制御装置において、
   前記異常検出履歴手段は、前記バッテリ電源と前記イグニッション信号が入力されており、外部のメモリを用いることなく前記出力電圧異常情報を保持することを特徴とする電源制御装置。
9. 請求項８記載の電源制御装置において、
   前記異常検出履歴手段は、前記電源制御装置の起動要因が、前記バッテリ電源が供給された後の初期起動、前記レギュレータの出力異常後の起動、または、前記イグニッション信号による起動、のいずれかであるかの判断を行うことを特徴とする電源制御装置。

Images