车载电子控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及例如车载发动机控制装置、车载变速器控制装置等车载电子控制装置，尤其涉及可防止因车载电池以反相极性误连接、或一部分负载布线与电源线接触导致电源短路电流回流从而进行异常动作的经改良的车载电子控制装置。
【背景技术】
[0002]通常，对车载电子控制装置进行供电的供电电路中，至少有两个系统的供电电路，其中一个是恒压电源的供电电路，根据输入传感器组的动作状态、进行联动的程序存储器的内容来进行动作，向经由多个负载开关元件驱动控制多个车载电负载的微处理器提供由车载电池供电的预先设定的稳定的控制电压。
[0003]另一个是利用上述微处理器进行开关控制的多个负载开关元件的供电电路，该负载开关元件与连接至车载电子控制装置外部的多个车载电负载相连接，对其进行驱动控制。
[0004]例如，根据图13所示的下述专利文献I “车载供电控制装置”的图3，车载供电控制装置10在连接电池的输入端子11和连接车载电子控制装置即E⑶50a?50c的输出端子14、15之间设置有IG继电器23和ACC继电器24，控制电路27根据利用通信电路28接收到的车辆的点火开关和辅助开关的连接状态所涉及的信息，来对IG继电器23和ACC继电器24进行开关控制。
此外，在连接电池的输入端子11和连接车载电子控制装置即E⑶50a?50c的输出端子13 (图13中省略连接的详细内容)之间仅连接有熔断器26，在输入端子11与输出端子12之间设有降压电路22和电流限制电路25，提供DC 5V的固定电压。
[0005]因此，在车载电子控制装置不具有辅助系统的电负载的情况下，该车载电子控制装置包括用于驱动点火开关系统的电负载的供电电路、以及用于对车载电子控制装置内的微处理器供电的供电电路这两个系统的供电电路。
但是，在不只是DC 5V而是需要多种恒定电压的车载电子控制装置中，需要使用输出端子13?15中的任意一个来替代输出端子12，从而对车载电子控制装置中的多种恒压电源供电。
另外，作为IG继电器23或ACC继电器24，在使用励磁线圈与二极管串联连接的电磁继电器的情况下，当车载电池的连接极性错误时，电磁继电器不会被激励，其输出接点不会闭路，因而电磁继电器兼具异常时的反向连接防止功能和正常时的通电开关功能。
[0006]另一方面，作为负载开关元件的场效应晶体管的内阻较小，即使流过大电流温度上升也较小，因此多用作功率电路系统的开关元件。
此外，使用以使得内部寄生二极管的通电方向成为相反方向的方式串联连接一对场效应晶体管，兼具反向连接保护功能和开关元件功能的无接点方式的开关元件也是公知的。
[0007]然而，由于场效应晶体管具有与通电方向的反方向并联连接的寄生二极管，因此，晶体管的输出侧与正侧电源线接触，会发生电源短路异常，若晶体管输入侧的电源被切断，则存在从短路电源向晶体管的输入进行回流供电的问题点。
[0008]例如，根据图14所示的下述专利文献2 “电源反接保护电路”的图4，在利用电池3的电力来动作的车载电子控制装置即ECU45中，在将连接至电池3的正极端子的电源端子5和作为供电对象的控制电路13相连接的电源布线15上，设置N沟道型FET21以使其寄生二极管Dl的阳极位于电源端子5侧，并且在FET21的下游侧设置N沟道型FET22以使其寄生二极管D2的阴极位于FET21侦U。
而且，若在正常连接电池3时接通点火开关9，则利用从FET21的漏极侧提供动作电力的电荷泵电路43、47来使FET21、22导通，以向控制电路13提供电池3的电力。
另外，在电池3反接时，FET2U22截止，以利用寄生二极管Dl来阻止反向电流。
[0009]另外，控制电路13实施对控制对象(例如发动机或变速器等车载设备)进行控制的处理、以及致动器驱动，控制电路13由以下等部分构成:电源电路(省略图示)，该电源电路根据经由电源布线15输入的电池电压VB生成固定的电源电压(例如5V);各种IC19，该各种IC19以接受由上述电源电路生成的电源电压进行动作的微机为代表；以及输出电路(省略图示)，该输出电路基于来自该IC19的信号对致动器进行驱动(根据段落0042)。
[0010]此外，当FET22导通从而接受来自电池3的电力时，控制电路13开始动作，当开始动作时，控制电路13输出驱动信号Sd，即使点火开关9断开，FET2U22也会保持导通(根据段落0056)。
另外，虽然省略了图示，但控制电路13为了对点火开关9的接通/断开状态进行检测而对信号输入端子11的电压进行监视。
此外，控制电路13基于信号输入端子11的电压来对点火开关9断开这一情况进行检测，并且在此之后，若数据保存等动作停止前序处理结束，且即使动作停止良好的条件也成立，则停止上述驱动信号Sd的输出(根据段落0057)。
现有技术文献专利文献
[0011]专利文献1:日本专利特开2011 - 020522号公报(图3、摘要)
专利文献2:日本专利特开2007-082374号公报(图4、摘要、段落0042、0056、0057)
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0012]根据上述专利文献1，若从车载电子控制装置即E⑶50a?50c到车载电负载为止的负载布线与连接至输出端子14的电源布线相接触从而发生电源短路异常，则即使IG继电器23开路，该短路电源也仍回流至IG继电器23的输出布线，从而产生下述问题。
[0013]第一问题点是功率浪费和误动作问题，即:虽然IG继电器23被切断，但仍然对并用的各车载电子控制装置(ECU50a?ECU50c)错误地进行供电，从而产生不必要的功耗、或者导致车载电子控制装置进行误动作。
第二问题点是元器件损坏问题，即:在发生电源短路的回流位置，负载开关元件内的寄生二极管流过过大电流，从而导致负载开关元件损坏。
第三问题点是指以下情况，即:在IG继电器23的驱动电路具有异常判定功能的情况下，虽然IG继电器23的励磁线圈不会被激励，但仍然产生输出电压，因此，会导致误判定为输出接点产生焊接异常。
第四问题点是指以下情况，即:在恒压电源从IG继电器23的输出端子14分支出来进行连接的情况下，短路电源作为恒压电源的输入电压回流，这也会产生功率浪费和误动作问题。
[0014]根据上述专利文献2，将N沟道型或P沟道型场效应晶体管串联连接，并将寄生二极管的通电方向设为相反方向，由此来提供相当于电磁继电器的具有反接保护功能和开关元件功能的无接点方式的双开关元件21、22，该双开关元件21、22内置于车载电子控制装置即ECU45，向驱动微处理器的恒压电源进行供电，还对驱动致动器的输出电路进行分支供电。
因此，若车载电负载的负载布线发生电源短路的异常，则无论电源开关即点火开关9是否开路，短路电源均作为恒压电源和同样由双开关元件21、22供电的其他负载电路的电源进行回流供电，从而产生上述第一到第四的问题点。
[0015]根据上述内容，本发明的第I目的在于提供一种简易的车载电子控制装置，该车载电子控制装置具备:直接与车载电池连接，并向用于驱动微处理器的恒压电源供电的第I供电电路；以及从车载电池经由在外部进行控制的供电开关元件接受供电，并对驱动控制外部连接的多个车载电负载的多个负载开关元件进行供电的第2供电电路，并且该车载电子控制装置具有车载电池的电压极性错误时的反接保护功能、以及对负载布线与正侧电源线接触的电源短路异常的保护功能。
并且，本发明的第2目的在于提供一种简易的车载电子控制装置，该车载电子控制装置具备经由由车载电子控制装置的内部进行控制的供电开关元件与车载电池相连接，并向用于驱动微处理器的恒压电源供电的第I供电电路；以及经由相同的供电开关元件与车载电池相连接，并向驱动控制外部连接的多个车载电负载的多个负载开关元件进行供电的第2供电电路，该车载电子控制装置具有车载电池的电压极性错误时的反接保护功能、以及对负载布线与正侧电源线接触的电源短路异常的保护功能。
解决技术问题所采用的技术方案
[0016]本发明的实施方式I所涉及的车载电子控制装置包括:微处理器，该微处理器根据输入传感器组的动作状态、以及协作的程序存储器的内容进行动作，并经由多个负载开关元件对多个车载电负载进行驱动控制；以及恒压电源，该恒压电源向该微处理器提供由车载电池供电且预先设定的经过稳压的控制电压，所述微处理器在电源开关闭路时开始控制动作，在使所述电源开关暂时闭路之后，即使该电源开关开路，仍利用自保持指令信号或输出允许信号进行预先设定的自然运转，然后自动停止，在所述车载电子控制装置中，所述恒压电源从与所述车载电池直接连接的控制电源端子经由电源电路用的反向电流切断元件接受供电，并基于根据所述电源开关的动作进行动作的起动电路所产生的起动信号来开始产生所述控制电压，所述起动电路因所述电源开关的闭路而产生所述起动信号，在所述电源开关闭路之后，即使该电源开关开路，仍继续产生所述起动信号，直到所述自然运转结束。
所述车载电负载经由至少在所述电源开关闭路时成为闭路状态的供电开关元件，从与所述车载电池相连接的负载电源端子并经由负载电路用的反向电流切断元件与所述负载开关元件的串联电路接受供电驱动，所述多个负载开关元件的至少一部分由如下那样的场效应晶体管构成，即:该场效应晶体管的极性使得在由所述微处理器接受通电驱动时，对于多个所述车载电负载的任一个的驱动电流在与内部寄生二极管的导通方向相反的方向上流过，并且所述电源电路用的反向电流切断元件由如下那样的场效应晶体管构成，即:该场效应晶体管连接成使得在所述车载电池按正常极性连接时，以与内部寄生二极管相同的方向被通电驱动，从而向所述恒压电源供电，在所述车载电池按异常的反向极性连接时，栅极电压变为反向极性，从而通电驱动停止。
所述负载电路用的反向电流切断元件由如下那样的场效应晶体管构成，即:该场效应晶体管连接成使得在负载电流流过时，若所述车载电池按正常极性连接，则负载电流以与内部寄生二极管的导通方向相同的方向流过多个所述车载电负载，在所述车载电池按异常的反向极性连接时，栅极电压变为反向极性，从而负载电流被切断，由此在所述车载电池按反向极性连接时进行通电切断，并且，所述负载电路用的反向电流切断元件还在所述电源开关闭路时，或者产生所述起动信号的状态下，且通过在所述负载电源端子上施加正常极性的电源电压来接受闭路驱动，并且在负载布线与所述车载电池的正侧布线相接触从而产生电源短路异常的情况下，所述电源开关开路、或者所述起动信号的产生停止，次时，使所述负载电路用的反向电流切断元件开路，至少在所述供电开关元件处于开路状态时，防止电源短路电流回流入所述负载电源端子。
[0017]本发明的实施方式2所涉及的车载电子控制装置包括:微处理器，该微处理器根据输入传感器组的动作状态、以及协作的程序存储器的内容进行动作，并经由多个负载开关元件对多个车载电负载进行驱动控制；以及恒压电源，该恒压电源向该微处理器提供由车载电池供电且预先设定的经过稳压的控制电压，所述微处理器在电源开关闭路时开始控制动作，在使所述电源开关暂时闭路之后，即使该电源开关开路，仍利用自保持指令信号或输出允许信号进行预先设定的自然运转，然后自动停止，在所述车载电子控制装置中，所述恒压电源由经由供电开关元件与所述车载电池连接的负载供电端子进行供电，从而产生所述控制电压，并且，所述供电开关元件由起动电路进行闭路驱动，所述起动电路因所述电源开关的闭路而产生供电指令信号，在所述电源开关暂时闭路之后，即使该电源开关开路，仍继续产生所述供电指令信号，直到所述自然运转结束。
所述车载电负载从所述负载电源端子，经由负载电路用的反向电流切断元件与所述负载开关元件的串联电路来接受供电驱动，并且多个所述负载开关元件的至少一部分使用如下那样的场效应晶体管，即:该场效应晶体管的极性使得在由所述微处理器进行通电驱动时，对于多个所述车载电负载的任一个的驱动电流在与内部寄生二极管的导通方向相反的方向上流过，所述负载电路用的反向电流切断元件使用如下那样的场效应晶体管，即:该场效应晶体管连接成使得在负载电流流过时，若所述车载电池按正常极性连接，则对于多个所述车载电负载的负载电流以与内部寄生二极管的导通方向相同的方向流过，在所述车载电池按异常的反向极性连接时，栅极电压变为反向极性，从而负载电流停止，由此在所述车载电池按反向极性连接时进行通电切断，并且，所述负载电路用的反向电流切断元件还在所述电源开关闭路时，或者产生所述供电指令信号的状态下，且通过在所述负载电源端子上施加正常极性的电源电压来接受闭路驱动，并且在负载布线与所述车载电池的正侧布线相接触从而产生电源短路异常的情况下，所述电源开关开路、或者产生停止所述供电指令信号，此时，使所述负载电路用的反向电流切断元件开路，至少在所述供电开关元件处于开路状态时，防止电源短路电流回流入所述负载电源端子。
发明效果
[0018]在上述本发明的实施方式I的车载电子控制装置中，对微处理器进行供电的恒压电源经由电源电路用的反向电流切断元件与车载电池直接连接，该恒压电源与起动电路协同动作，通过使电源开关闭路来开始产生控制电压，即使电源开关开路，仍在进行了预先设定的自然运转后停止产生控制电压，并且，多个车载电负载经由负载开关元件与负载电路用的反向电流切断元件的串联电路、以及因电源开关闭路而闭路的供电开关元件与车载电池连接，负载电路用的反向电流切断元件在电源开关闭路，或者产生起动信号，该状态下，且在连接有供电开关元件的负载电源端子上施加有电源电压时被闭路驱动，微处理器用的供电电路与负载电路用的供电电路通过负载电路用的反向电流切断元件而分离。
因此，即使车载电负载的供电布线与车载电池的正侧布线接触而发生电源短路异常，若电源开关开路或对恒压电源的起动信号停止，则负载电路用的反向电流切断元件的通电驱动停止，因此，具有以下效果:能够防止在供电开关元件开路时，短路电源经由反向电流切断元件回流入负载电源端子，并向与供电开关元件连接的其他并用车载电子控制装置进行供电，防止该并用车载电子控制装置进行误动作。
此外，在电源开关闭路，供电开关元件还未进行闭路驱动的期间，由于负载电路用的反向电流切断元件的通电驱动停止，因此，具有以下效果:能够防止负载电路发生电源短路时，短路电源回流入负载电源端子，从而并用车载电子控制装置进行误动作。
即使在供电开关元件发生短路异常的情况下，只要电源开关开路，则恒压电源停止产生控制电压，微处理器停止控制动作，从而负载开关元件开路，因此，具有能够防止产生不必要的消耗电流的效果。
[0019]此外，在本发明的实施方式2的车载电子控制装置中，向微处理器供电的恒压电源经由由起动电路进行闭路的供电开关元件与车载电池连接，该供电开关元件因电源开关闭路而闭路，即使电源开关开路，在微处理器进行预先设定的自然运转的期间内持续进行闭路动作，然后开路，并且，多个车载电负载经由负载开关元件和负载电路用的反向电流切断元件的串联电路、以及供电开关元件与车载电池相连接，负载电路用的反向电流切断元件在电源开关闭路、或者产生供电指令信号的状态下，且连接有供电开关元件的负载电源端子上施加有电源电压时接受闭路驱动，微处理器用的供电电路与负载电路用的供电电路通过负载电路用的反向电流切断元件而分离。
因此，即使车载电负载的供电布线与车载电池的正侧布线接触而发生电源短路异常，若电源开关开路或对供电开关元件的供电指令信号停止，则负载电路用的反向电流切断元件的通电驱动停止，因此，具有以下效果:能够防止在供电开关元件开路时，短路电源经由反向电流切断元件回流入负载电源端子，并向与供电开关元件连接的其他并用车载电子控制装置供电，防止该并用车载电子控制装置进行误动作，并且能够防止短路电源回流入恒压电源，从而无法停止对恒压电源的供电。
此外，在电源开关闭路，供电开关元件还未进行闭路驱动的期间，由于负载电路用的反向电流切断元件的通电驱动停止，因此，具有以下效果:能够防止负载电路发生电源短路时，短路电源回流入负载电源端子，从而并用车载电子控制装置进行误动作。
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施方式I的车载电子控制装置的整体电路图。
图2是从图1的车载电子控制装置的控制电源端子开始的供电电路的详细电路图。
图3是从图1和图9的车载电子控制装置的电源开关端子开始的供电电路的详细电路图。
图4是从图1和图9的车载电子控制装置的负载电源端子开始的供电电路的详细电路图。
图5是图1和图9的车载电子控制装置的小负载开关元件的开关栅极电路的详细电路图。
图6是图1和图9的车载电子控制装置的负载开关元件的开关栅极电路的详细电路图。
图7是用于说明图1的车载电子控制装置的动作的前半流程图。
图8是用于说明图1的车载电子控制装置的动作的后半流程图。
图9是本发明实施方式2的车载电子控制装置的整体电路图。
图10是图9的车载电子控制装置的控制电源电路的供电电路的详细电路图。
图11是本发明第一部分变形例的负载供电电路的详细电路图。
图12是本发明第二部分变形例的负载供电电路的详细电路图。
图13是用于说明现有的车载供电控制装置的图。
图14是用于说明现有的电源反接保护电路的图。
实施方式
[0021]下面，使用附图并按照各实施方式来对本发明所涉及的车载电子控制装置进行说明。此外，在各实施方式中，对相同或相当的部分以相同标号示出，并省略重复说明。
[0022]实施方式Ι- α) 结构的详细说明
下面，对于本发明实施方式I的车载电子控制装置的整体电路图即图1，对其结构进行详细说明。
[0023]图1中，车载电子控制装置100Α包括:经由未图示的熔断器直接与车载电池101的正极端子相连接的控制电源端子Vbb ;与连接有车载电池101的负极端子的车体即接地电路GND相连接的接地端子；经由例如点火开关即手动电源开关110与车载电池101的正极端子相连接的电源开关端子Vbs ;以及经由供电开关元件120Α与车载电池101的正极端子相连接的负载电源端子Vba。
[0024]供电开关元件120A是例如具有励磁线圈131的电磁继电器的输出接点，该电磁继电器利用内置于供电单元130的励磁电路132向一个方向激励，使得电源开关110闭路，在车载电池101的连接极性正确时输出接点120A闭路，虽然内置于供电单元130的异常检测电路133对以下异常进行检测，即:虽不对励磁线圈131进行激励但供电开关元件120A也产生输出电压，或者对励磁线圈131进行激励但供电开关元件120A却不产生输出电压等。
[0025]另外，在车载电子控制装置100A例如是变速器控制装置时，供电开关元件120A也对例如发动机控制装置即并用车载电子控制装置100X(其他ECU100X)进行供电，在该发动机控制装置内也进行励磁线圈131的激励控制。
[0026]此外，也可以使用如下的开关元件来作为供电开关元件120A，以取代上述电磁继电器(实际的供电开关元件120A、励磁线圈131、励磁电路132的部分)，即:以内部寄生二极管的通电方向成为相反方向的方式串联连接一对场效应晶体管，从而具有反接保护功能和开关元件功能的无接点方式的开关元件。
[0027]车载电负载组102中，多个小负载111、112是以电磁继电器的励磁线圈,或者用于通知异常的显示器为代表的负载，经由小负载驱动端子与车载电子控制装置100A相连接。
[0028]车载电负载组102中，多个车载电负载121、122是电动机或电磁阀驱动用的电磁线圈，经由负载驱动端子与车载电子控制装置100A相连接。
[0029]开关传感器或模拟传感器即输入传感器组103与车载电子控制装置100A的输入端子相连接，经由未图示的输入接口电路与微处理器400A相连接。
[0030]从连接至车载电池101的控制电源端子Vbb，经由P沟道型场效应晶体管即反向电流切断元件200A，对设置于车载电子控制装置100A内部的恒压电源300A(CVR300A)施加通常在7?16V变动的电池电压，从而该恒压电源300A产生稳定的控制电压Vcc，并将其提供给微处理器400A。
[0031]在恒压电源300A的电源输入端子与接地电路之间连接由例如电解电容器即有极性的电容器、或恒压二极管即电压限制二极管中的一方或双方构成的保护电路201b，对外部电源线中产生的高电压噪声的侵入进行抑制。
[0032]另外，在恒压电源300A的电源输入端子输入电源电压后，图2中后述的起动电路310A产生供电开始信号即起动信号STA1，通过将该起动信号STAl输入恒压电源300A的起动端子，来产生控制电压Vcc。
[0033]其中，始终产生用于向微处理器(CPU)400A和进行协作的RAM存储器(RMEM) 403进行供电的备用电压Vup，而与起动信号STAl无关。
[0034]电源电路用的反向电流切断元件200A的漏极端子D与控制电源端子Vbb相连接，源极端子S与恒压电源300A的电源输入端子相连接，栅极端子G经由反向电流停止栅极电路206b与接地电路相连接，若产生与起动信号STAl相同的信号即起动信号STA2，则反向电流停止栅极电路206b导通，栅极端子G的电位低于源极端子S的电位，由此使得栅极端子D与源极端子S之间导通。
[0035]漏极端子D与源极端子S之间的导通方向为从电位较高的某一方向电位较低的另一方的方向导通，但在漏极端子D与源极端子S之间会以并联状态生成内部寄生二极管，SP使栅极电路切断，从漏极端子D流向源极端子S的电流也无法切断。
[0036]因此，用于生成备用电压Vup的电源经由该寄生二极管进行供电。
[0037]微处理器400A包括:例如为闪存的非易失性程序存储器(PMEM)401A ;为该程序存储