本发明涉及一种车辆用控制装置。
背景技术：
近年来，为了应对汽车用功能安全标准(ISO26262)，对C/U(Control Unit)的主功能和安全装置的诊断变得越来越重要。关于主功能，采用有双套系统等能够实时进行诊断的方法，但与用以使主功能安全地停止的安全装置有关的诊断则难以实时地实施。其原因在于，当使安全装置动作时，主功能便会停止。
关于安全装置的实时诊断，已知有能在负载电路的动作中检测第2电源继电器的断开故障的电源切断装置(例如，参考专利文献1)。专利文献1中记载有如下内容“在逆变器部的动作中，以将第1电源继电器暂时切换为断开的方式对第1继电器驱动单元发出指令，在第1电源继电器断开的期间内根据中间电压的变化来检测第2电源继电器的断开故障”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2015-47035号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
在专利文献1的技术中，通过将对第1电源继电器(21)与第2电源继电器(22)之间的中间电压(V1)进行检测的中间电压检测部(30)的时间常数设为100us(micro second)左右，在动力转向系统所容许的电压停止时间15ms以内实现了第2电源继电器的断开故障的检测。
若使用该方法，则对于动力转向系统而言，15ms以内的诊断时间是没有问题的。但是，就其他某些系统而言，也有在诊断中也必须保证流至负载的电流的精度的系统，存在需要更高速的诊断的情况，从而存在专利文献1的技术无法运用的问题。
本发明的目的在于提供一种能在负载的动作中在保证流至负载的电流的精度的情况下对切断电流的断路器进行高速诊断的车辆用控制装置。
解决问题的技术手段
为了达成上述目的，本发明具备：平滑电容器，其与负载并联；第1断路器及第2断路器，其从电源装置串联至所述负载与所述平滑电容器的第1连接点，切断电流；以及放电装置，其连接在所述第1断路器与所述第2断路器的第2连接点，释放所述第2连接点的电荷。
发明的效果
根据本发明，能在负载的动作中在保证流至负载的电流的精度的情况下对切断电流的断路器进行高速诊断。上述以外的课题、构成及效果将通过以下实施方式的说明来加以明确。
附图说明
图1为本发明的第1实施方式的车辆用控制装置的构成图。
图2为本发明的第1实施方式的车辆用控制装置的诊断时间图。
图3为比较例的车辆用控制装置的构成图。
图4为比较例的车辆用控制装置的诊断时间图。
图5为本发明的第2实施方式的车辆用控制装置的构成图。
具体实施方式
下面，使用附图，对作为本发明的第1～第2实施方式的车辆用控制装置的AT(Automatic Transmission,自动变速器)用C/U的构成及动作进行说明。再者，各图中，同一符号表示同一部分。
(比较例)
首先，下面在比较例中列举AT用C/U来说明安全装置的实时诊断较为困难的原因。在AT用C/U的情况下，主功能是对流至进行变速控制用的线性电磁阀的电流进行控制的驱动电路，安全装置是切断流至线性电磁阀的电流的电源切断电路。
图3表示作为比较例的AT用C/U的电路构成。
将电池(2)作为电源，在AT用C/U(1)内部安装多个对流至线性电磁阀(13)的电流进行控制的驱动电路(10、11、12)，通过基于个人电脑(5)中安装的程序的电流反馈控制对流至线性电磁阀(13)的电流进行控制。
在驱动电路(10、11、12)的电路上游安装有：切断从电池流至线性电磁阀的电流的断路器(3a)、从个人电脑对断路器(3a)进行ON/OFF控制的断路器驱动电路(3b)、在电池逆接的情况下切断从C/U(1)的接地侧流至电池正极侧的电流的逆接保护器(4a)、使驱动电路(10、11、12)的上游电源(51)稳定的平滑电容器(8)、以及对驱动电路的上游电源(51)的电压进行监视的电压监视电路(15、16)。
在正常控制中，断路器(3a)为ON状态，逆接保护器(4a)在通过电路构成而供给有电源时始终为ON状态。
此处，为了实施断路器(3a)的诊断，如图4所示，将断路器(3a)从ON设为OFF，之后通过个人电脑(5)经由电压监视电路(15、16)来监视驱动电路的上游电源(51)的电压值，当电压降低到某一诊断阈值时，可以诊断断路器(3a)已正常断开。若断路器(3a)为ON状态而发生了故障，则驱动电路的上游电源(51)的电压不会降低而保持电池电压，因此可以诊断为异常。
在该诊断方法的情况下，存在如下问题而难以在正常控制中实施：驱动电路的上游电源(51)中有平滑电容器(8)，因此到电压降低、诊断完成为止较为耗时；流至线性电磁阀的电流导致驱动电路的上游电源(51)的电压降低的时间发生变化；当驱动电路的上游电源(51)降低时，流至线性电磁阀的电流发生变动，无法在诊断中保障控制电流的精度等。
因此，断路器(3a)的诊断是在启动C/U而转移至实际控制之前或者结束实际控制而断开C/U(1)的电源之前实施，不会实施实时诊断。
另一方面，近年来，来自车辆系统侧的实时诊断的要求切实地在高涨。尤其是车辆的传动系统、操舵系统、制动系统的C/U中安装的安全装置是掌管车辆的安全的重要部位，实时诊断的要求不断高涨，需要尽早实现安全装置的实时诊断。
(第1实施方式)
图1为本发明的第1实施方式的C/U的构成图。下面，按照图1，对各符号进行说明。
将电池(2)作为电源，在AT用C/U(1)内部安装多个对流至线性电磁阀(13a、13b)的电流进行控制的驱动电路(10a、10b、11a、11b、12a、12b)，通过基于个人电脑(5)中安装的程序的电流反馈控制对流至线性电磁阀(13)的电流进行控制。
驱动电路由PWM开关元件(10a、10b)、续流二极管(11a、11b)以及电流检测单元(12a、12b)构成，所述PWM开关元件(10a、10b)接收来自个人电脑(5)的信号而通过PWM进行开关，所述续流二极管(11a、11b)用以使PWM开关元件(10a、10b)OFF时的电流续流，所述电流检测单元(12a、12b)检测流至线性电磁阀的电流并将信号送至个人电脑(5)。驱动电路和线性电磁阀(13)的数量根据应用而不同，通常安装多个。
在驱动电路的上游安装有：切断从电池(2)流至线性电磁阀(13a、13b)的电流的断路器(3a)、从个人电脑对断路器(3a)进行ON/OFF控制的断路器驱动电路(3b)、在电池(2)逆接的情况下切断从C/U(1)的接地侧经由驱动电路(10a、10b、11a、11b、12a、12b)和断路器(3a)而流至电池正极侧的电流路径的逆接保护器(4a)、以及使驱动电路(10a、10b、11a、11b、12a、12b)的上游电源(51)稳定的平滑电容器(8)。
换句话说，平滑电容器(8)与线性电磁阀(负载：13a、13b)并联。切断电流的断路器(第1断路器：3a)及逆接保护器(第2断路器：4a)从电池(电源装置：2)串联至线性电磁阀(13a、13b)与平滑电容器(8)的第1连接点(P1)。
为了实现高速诊断，断路器(3a)和逆接保护器(4a)优选FET(Field Effect Transistor，场效应晶体管)、IPD(Intelligent Power Device，智能功率器件)等半导体开关元件。
在断路器(3a)与逆接保护器(4a)之间的中间点(50)安装有用以接收来自个人电脑(5)的信号而释放中间点(50)的电荷的放电用开关元件(6)和放电用电阻(7)，在中间点(50)与个人电脑(5)的输入部之间安装有限流电阻(14)。此处，个人电脑(5)的输入部设想的是判定Hi/Lo的端口输入。
此处，放电用开关元件(6)及放电用电阻(7)构成放电装置(DU)。放电装置(DU)连接在断路器(第1断路器：3a)与逆接保护器(第2断路器：4a)的第2连接点(P2)，释放第2连接点(P2)的电荷。
再者，放电装置(DU)具有导通、断开第2连接点(P2)与接地的连接的开关元件(6)。此外，放电装置(DU)具有连接第2连接点(P2)与接地的电阻(7)。
为了实现高速诊断，放电用开关元件(6)较佳为FET、IPD等半导体开关元件，更优选为带过电流保护功能的IPD。
接着，按照图2，对本发明的第1实施方式的诊断方法进行说明。
C/U(1)的正常控制时，断路器(3a)和逆接保护器(4a)为ON状态，对驱动电路供给电源。此时，放电用开关元件(6)为OFF状态，在中间点(50)的电压保持与电池(2)的电压相当的状态下进行对线性电磁阀的电流控制。
在诊断开始时刻，个人电脑(5)对断路器控制信号(52)和逆接保护器控制信号(53)输出OFF信号，断路器驱动电路(3b)和逆接保护器驱动电路(4b)接收OFF信号而将断路器(3a)和逆接保护器(4a)设为OFF状态。由此，将从电池(2)去往中间点(50)的电流路径和从平滑电容器(8)去往中间点(50)的电流路径切断，从而将流入至中间点(50)的电流路径切断。
进而，个人电脑(5)对放电用开关元件控制信号(54)输出ON信号，放电用开关元件(6)接收信号而成为ON状态，从而经由放电用电阻(7)将中间点(50)的线路中积蓄的电荷释放掉，使得中间点(50)的电压从与电池(2)电压相当瞬间变为与零伏相当。
换句话说，个人电脑(5)作为在线性电磁阀(负载：13a、13b)正在动作的期间内断开断路器(第1断路器：3a)及逆接保护器(第2断路器：4a)并导通放电装置(DU)的装置控制部而发挥功能。平滑电容器(8)在断开断路器(第1断路器：3a)及逆接保护器(第2断路器：4a)并导通放电装置(DU)的期间内对线性电磁阀(负载：13a、13b)供电。
此时，所谓中间点(50)处积蓄的电荷，主要为作为断路器(3a)和逆接保护器(4a)的FET或IPD的漏极-源极电容、漏极-栅极电容、栅极-源极电容。这些电容较大，为FET或IPD应对大电流的元件程度，因此，为了使中间点(50)的电压以高速变为与零伏相当，需要本发明的实施方式的放电用开关元件(6)而不是专利文献1的与中间电压(V1)连接在一起的具有时间常数的电路构成。此处，“以高速变为与零伏相当”中的所谓“高速”，在时间上是指10us以下。
在专利文献1中，为了放掉中间电压(V1)的电荷而介入电阻和电容器，因此时间常数100us左右在实际使用范围内成为极限。要进一步减小时间常数，就必须减小电阻值来放掉电荷，但减小中间电压(V1)与GND间的电阻值将会成为电源GND间层间短路状态，功率损耗明显，因此并不现实。
本发明的实施方式为如下构成：控制放电用开关元件(6)而改变中间点(50)与GND间的阻抗，由此，能够更高速地放掉中间点(50)的电荷而使电压变为与零伏相当。换句话说，开关元件(6)改变第2连接点(P2)与接地之间的阻抗。
当中间点(50)变为与零伏相当时，经由限流电阻(14)而输入至个人电脑(5)的电压也同时变为零伏，个人电脑(5)检测到所具有的诊断阈值电压以下的电压，由此，个人电脑(5)能够确认断路器(3a)的OFF在正常动作。
此处，关于个人电脑(5)的输入部，在为了监视电压值而使用个人电脑(5)内置的AD转换器的情况下，必须选定、设定用以满足本诊断设想时间的10us以内的高速的AD转换器，另一方面，有能在个人电脑(5)中细致地设定图2的诊断阈值电压的优点。
另一方面，若个人电脑(5)的输入部使用瞬时检测Hi/.Lo的通用端口输入，则虽然能在1us以下判定Hi/Lo，但图2的诊断阈值电压只能选择个人电脑(5)中决定好的设定电压。但由于通用端口相较于AD转换器而言能够极为高速地进行Hi/Lo判定，因此本发明的实施方式优选使用通用端口。
如此，个人电脑(5)作为测定第2连接点(P2)的电压的电压测定部而发挥功能。此外，个人电脑(5)作为在断开断路器(第1断路器：3a)及逆接保护器(第2断路器：4a)并导通放电装置(DU)的期间内测定出的第2连接点(P2)的电压超过阈值的情况下诊断断路器(3a)发生了故障的诊断部而发挥功能。
再者，在诊断断路器(3a)发生了故障的情况下，个人电脑(5)也可将断路器(3a)发生了故障这一情况输出至显示装置等外部装置。
为了放掉中间点(50)的电荷、利用中间点(50)的电压实施诊断，放电用电阻(7)的存在较为重要。
放电用电阻(7)有在放电时避免过电流流至由FET或IPD构成的放电用开关元件(6)而导致它们损坏的作用。
此外，在诊断开始时断路器(3a)便已发生ON故障的情况下，中间点(50)的电压由断路器(3a)的ON电阻值与放电用电阻(7)的分压决定，因此，在断路器(3a)的ON故障时，以中间点(50)的电压成为高于诊断阈值电压的电压的方式设定放电用电阻(7)的电阻值较为重要。
此时，在诊断时间内会成为电源GND短路状态，因此，以能够承受瞬间的短路电流的方式选定放电用电阻(7)和放电用开关元件(6)较为重要。此外，放电用开关元件(6)优选选定带过电流保护功能的IPD等。
通过以上步骤来诊断断路器(3a)正常OFF之后，将放电用开关元件(6)设为OFF状态、将断路器(3a)和逆接保护器(4a)设为ON状态而完成诊断。在断路器(3a)的诊断中也在进行对线性电磁阀(13)的电流控制，而由于诊断时间短达10us以下，因此几乎不发生驱动电路的上游电源(51)的电压降低，从而没有对控制电流的精度的影响。此处，设想驱动电路的上游电源的电压降低为0.1V以下、流至线性电磁阀的控制电流的电流精度为±10mA以下。
对线性电磁阀(13)负载的电流精度需要驱动电路的上游电源(51)的电压，为了避免影响流至线性电磁阀(13)的控制电流的电流精度，在诊断中减小所述电压变动较为重要。通过增大平滑电容器(8)的容量或者设为在短时间内实施断路器(3a)的诊断的方法，能够减小驱动电路的上游电源(51)的变动。
本发明的实施方式有如下优点：由于能在短时间内实施诊断，因此对于无法进一步增大平滑电容器(8)的容量的情况较为有效；由于能够通过个人电脑(5)来控制诊断时刻，因此容易缩短诊断时间。
关于断路器(3a)的诊断时刻，优选诊断最不会影响实际控制的时刻，在本实施方式中，宜在流至多个线性电磁阀(13)的控制电流的合计最少的组合时进行诊断。其原因在于，流至负载的合计电流越小，诊断时发生的驱动电路的上游电源(51)的电压降低便越小。
换句话说，个人电脑(5)作为在流至负载的电流达到最小的时刻断开断路器(第1断路器：3a)及逆接保护器(第2断路器：4a)并导通放电装置(DU)的装置控制部而发挥功能。
就另一观点而言，例如也可为每100ms实施一次断路器(3a)的诊断等使用方法，即，为了保障适用应用下的安全而在从元件的故障发生起到车辆的危险现象为止的暴露时间以内实施1次诊断。此处所说的所谓暴露时间，设想的是ISO26262中使用的FTTI(Fault Tolerant Time Interval，故障容错时间间隔)。
关于电源输入部平滑电容器(9)，有抑制断路器(3a)ON/OFF时的流至电源线路的电流变动的作用，在噪声放射抑制上能够期待效果。尤其是在本发明的实施方式中，为了以高速实施断路器(3a)的诊断，会以高速开关断路器(3a)和逆接保护器(4a)，因此本电容器在噪声放射抑制上较为重要。为了使电源稳定，主要使用大容量铝电场电容器等，而作为噪声放射抑制用，也可将串联等效电阻或串联等效电感较小的陶瓷电容器等与铝电解电容器并联安装。
如以上所说明，根据本实施方式，能在负载的动作中在保证流至负载的电流的精度的情况下对切断电流的断路器进行高速诊断。
(第2实施方式)
图5为本发明的第2实施方式的C/U的构成图。与第1实施方式的不同点在于，没有放电用开关元件(6)而仅安装有放电用电阻(7)，第1实施方式设想的是基于放电用开关元件(6)的控制和放电用电阻(7)的主动放电，相对于此，第2实施方式设想的是仅基于放电用电阻(7)的被动放电。
诊断顺序与第1实施方式相同。关于放电用电阻(7)的电阻值，通过在能够承受由耗电引起的发热的范围内设为低电阻，能够尽快放掉中间点(50)的电荷，但由于不像第1实施方式那样有放电用开关元件(6)，因此放掉中间点(50)的电荷的速度无法像第1实施方式那样快，结果，断路器(3a)的诊断时间比第1实施方式长。
然而，相较于像专利文献1中那样监视中间电位(V1)的电压的电路即由电阻和电容器构成的低通滤波电路而言，图5所示的第2实施方式的电路构成能够较快地放掉电荷，因此断路器(3a)的诊断时间也能少于专利文献1。
再者，本发明包含各种变形例，并不限定于上述实施方式。例如，上述实施方式是为了以易于理解的方式说明本发明所作的详细说明，并非一定限定于具备说明过的所有构成。此外，可以将某一实施方式的构成的一部分替换为其他实施方式的构成，此外，也可以对某一实施方式的构成加入其他实施方式的构成。此外，可以对各实施方式的构成的一部分进行其他构成的追加、删除、替换。
在上述实施方式中，使用AT用C/U来进行了说明，但也可不为AT用。
此外，上述各构成、功能等可通过例如利用集成电路进行设计等而以硬件来实现它们的一部分或全部。此外，上述各构成、功能等也可通过由处理器解释并执行实现各功能的程序而以软件来实现。实现各功能的程序、表格、文件等信息可以放在存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive，固态硬盘)等记录装置或者IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。
再者，本发明的实施方式也可为以下形态。
(1)一种车辆用控制装置，其具备：
电源切断单元(3a)，其配置在电源(2)与负载(13)之间；
平滑电容器(8)，其配置在所述电源切断单元(3a)与所述负载(13)之间；
电流切断单元(4a)，其配置在所述电源切断单元(3a)与所述平滑电容器(8)之间，能够切断从所述平滑电容器(8)去往所述电源切断单元(3a)的方向的电流；
测定单元(5、14)，其测定所述电源切断单元(3a)及所述电流切断单元(4a)之间的中间电压；
放电单元(6、7)，其释放所述电源切断单元(3a)及所述电流切断单元(4a)之间的电荷；以及
放电控制单元(5、54)，其控制所述放电单元(6、7)。
(2)根据(1)所述的车辆用控制装置，其中，
在测定所述中间电压时，在所述负载的动作中通过所述电源切断单元及所述电流切断单元将所述电源及所述电流切断的状态下，所述放电控制单元控制所述放电单元而释放所述电荷。
(3)根据(1)所述的车辆用控制装置，其中，
所述放电单元具有控制所述电源切断单元及所述电流切断单元之间与接地的连接状态的开关元件。
(4)一种车辆用控制装置，其具备：
电源切断单元，其配置在电源与负载之间；
平滑电容器，其配置在所述电源切断单元与所述负载之间；
电流切断单元，其配置在所述电源切断单元与所述平滑电容器之间，能够切断从所述平滑电容器去往所述电源切断单元的方向的电流；以及
测定单元，其测定所述电源切断单元及所述电流切断单元之间的中间电压，
在所述负载的动作中通过所述电源切断单元及所述电流切断单元将所述电源及所述电流切断的状态下，所述测定单元测定所述中间电压，由此诊断所述电源切断单元。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的车辆用控制装置，其中，
在测定所述中间电压时，从所述平滑电容器对所述负载供电。
(6)一种车辆用控制装置，其中，
在所述放电单元所使用的开关元件中，有具有过电流保护功能的半导体开关元件。
符号说明
1 C/U
2 电池
3a 断路器
3b 断路器驱动电路
4a 逆接保护器
4b 逆接保护器驱动电路
5 个人电脑
6 放电用开关元件
7 放电用电阻
8 平滑电容器
9 电源输入部平滑电容器
10a PWM用开关元件
10b PWM用开关元件
11a 续流二极管
11b 续流二极管
12a 电流检测单元
12b 电流检测单元
13a 线性电磁阀
13b 线性电磁阀
14 限流电阻
15 电压监视电路电阻1
16 电压监视电路电阻2
50 中间点
51 驱动电路的上游电源
52 断路器控制信号
53 逆接保护器控制信号
54 放电用开关元件控制信号。