JP2004347423A - Abnormality detection device of electric load and electronic control device - Google Patents

Abnormality detection device of electric load and electronic control device Download PDF

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真一 前田
Hiroyuki Kawabata
浩之 川端
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真秀 梶川
Eiji Kato
栄次 加藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect discriminably a disconnection failure of an electric load and a ground short at the off-time of a driving switching means in an electronic control device of a low-side driving form. <P>SOLUTION: In an ECU 10 equipped with an N-channel MOSFET 15 for energizing and driving the load L on the low side, resistances Ru, Rd are provide respectively between a supply voltage VB and an output terminal 13 (a drain of an FET 15), and between the terminal 13 and the ground, and resistance values of the resistances Ru, Rd are set so that the voltage VO of the terminal 13 at the off-time of the FET 15 becomes VB/2 at the disconnection failure time of the load L, and becomes approximately VB at the normal time. Each of determination voltages Vth1 (>VB/2), Vth 2(<VB/2) is compared with the voltage VO by comparators 21, 22, and if the inequality 'Vth1≥VO>Vth2' is established at the off-time of the FET 15, it is determined that the disconnection failure occurs, and if the inequality 'Vth2≥VO' is established, it is determined that the ground short occurs, and fail-safe processing having a different content is performed at each failure detection time. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気負荷を制御する装置に関し、特に電気負荷の異常を検出する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、車両のエンジンを制御する電子制御装置では、インジェクタ（電磁式燃料噴射弁）を駆動するためのスイッチング手段として、低オン抵抗や高応答性等の性能面からＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。つまり、インジェクタのコイルの一端が電源電圧としてのバッテリ電圧（通常１２Ｖ）に接続されると共に、そのコイルの他端側とグランド（接地電位＝０Ｖ）との間にＮチャネルＭＯＳＦＥＴが直列に設けられるローサイド駆動形態が採られており、そのＭＯＳＦＥＴがオンされることで、コイルに電流が流れ、それに伴いインジェクタの可動部としての弁体が噴射口を開く方向に動いて燃料が噴射される。
【０００３】
そして、この種のローサイド駆動形態の装置において、電気負荷の断線又はショートといった異常を検出するための手法としては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのドレインとグランドとの間に、そのドレインの電圧を分圧する２つ直列の抵抗を接続すると共に、その抵抗による分圧電圧を、２つの比較器によってＯＮ閾値とＯＦＦ閾値（＞ＯＮ閾値）との各々と大小比較するようにし、ＭＯＳＦＥＴをオフさせている時の上記分圧電圧がＯＮ閾値よりも低ければ、電気負荷の断線故障と判断し、ＭＯＳＦＥＴをオンさせている時の上記分圧電圧がＯＦＦ閾値よりも高ければ、電気負荷の両端がショート（即ち、ＭＯＳＦＥＴのドレインがバッテリ電圧にショート）していると判断する、とったものがある（例えば、特許文献１参照）。尚、電気負荷の断線故障とは、電気負荷自体の断線は元より、電気負荷と電子制御装置との間の配線や電源電圧から電気負荷への配線の断線も含んでいる。
【０００４】
一方、ローサード駆動形態のものではないが、ハイサイド駆動形態で用いられる通電駆動用のＭＯＳＦＥＴを内蔵すると共に、そのＭＯＳＦＥＴに電流が流れない無負荷異常を検出したとき、又は、そのＭＯＳＦＥＴの発熱異常を検知したときに異常信号を出力し、更に、発熱異常を検知した場合にはＭＯＳＦＥＴを強制的にオフさせるＩＰＳ（インテリジェント・パワー・スイッチ）を用いたハイサイド駆動形態の装置において、ＩＰＳが異常信号を出力しているときの電気負荷に対する出力端子（詳しくは、電気負荷のグランドに接続された側とは反対側が接続される出力端子）の電圧から、電気負荷の断線故障とグランドへのショート故障とを区別して検出する技術がある（例えば、特許文献２参照）。つまり、この特許文献２では、ＭＯＳＦＥＴをオンさせてＩＰＳから異常信号が出力された場合に、出力端子がハイレベルであれば、電気負荷の断線故障と判断し、出力端子がローレベルであれば、電気負荷のグランド側とは反対側がグランドにショートしたと判断するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１６１５３２号公報（図２〜図４）
【特許文献２】
特開平９−１５１０４号公報（第３頁、図２、図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば車両においては、そのボデーがグランドの状態にあるため、電気負荷の電子制御装置側（詳しくは、電気負荷の電子制御装置側の端子や、電気負荷と電子制御装置とを結ぶ配線や、その配線が接続される電子制御装置の出力端子）が、グランドにショートしてしまう可能性が比較的高い。
【０００７】
ここで、通電駆動用のスイッチング手段が電気負荷の上流側に設けられるハイサイド駆動形態では、電気負荷の一端が元々グランドに接続されているため、その反対側である電子制御装置側がグランドにショートした場合には、その電気負荷に電流が流れなくなる。そして、この現象は、電気負荷の断線が発生した場合と同じである。つまり、ハイサイド駆動形態の場合には、電気負荷の断線故障が発生した場合と、電気負荷の電子制御装置側のグランドへのショート故障が発生した場合とで、電気負荷の状態に差はない。
【０００８】
これに対して、通電駆動用のスイッチング手段が電気負荷の下流側に設けられるローサイド駆動形態では、電気負荷の電子制御装置側がグランドにショートすると、その電気負荷に電流が流れたままになってしまい、電気負荷の断線故障時とは動作状態が全く異なってくる。
【０００９】
例えば、上記インジェクタを駆動制御する電子制御装置において、インジェクタのコイルの断線故障が発生した場合には、そのインジェクタからの燃料噴射ができない状態となるが、インジェクタのコイルの電子制御装置側（バッテリ電圧側とは反対側）がグランドにショートした場合には、そのインジェクタから燃料が流出したままの状態となる。
【００１０】
このため、ローサイド駆動形態の電子制御装置では、通電駆動用のスイッチング手段をオフさせている場合に、電気負荷の断線故障と、電気負荷の当該電子制御装置側のグランドへのショート故障（以下単に、電気負荷のグランドショートともいう）とを、事前に区別して検出し、その各故障毎に応じた異なる内容のフェイルセーフ処理を行いたいという要求がある。特に、電気負荷に電流が流れたままになっていることを、スイッチング手段のオン時に検出したのでは遅いからである。
【００１１】
ところが、上記従来の技術では、その要求を満たすことができなかった。
即ち、特許文献１に記載の技術では、電気負荷のグランドショートが発生した場合にも、断線故障の場合と同様に、通電駆動用のＭＯＳＦＥＴをオフさせている時の上記分圧電圧がＯＮ閾値よりも低くなるため、そのグランドショートと断線故障とを区別して検出することはできない。
【００１２】
また、特許文献２に記載の技術では、ハイサイド駆動形態での電気負荷のグランドショートしか検出することができず、しかも、そのグランドショートの検出は、通電駆動用のＭＯＳＦＥＴをオンして初めてできるものである。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、ローサイド駆動形態の電子制御装置において、通電駆動用のスイッチング手段をオフさせている状態で、電気負荷の断線故障とグランドショートとを区別して検出することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１の異常検出装置は、電源電圧に一端が接続された電気負荷の他端側が接続される接続部と、該接続部と電源電圧よりも低い基準電圧との間に直列に設けられ、オンすることで電気負荷に電流を流す通電駆動用のスイッチング手段と、該スイッチング手段をオン／オフさせる駆動制御手段とを備えた電子制御装置において、電気負荷の異常を検出するために用いられるものである。
【００１４】
そして、この異常検出装置では、前記接続部に一端が接続され、他端が電源電圧に接続されたプルアップ抵抗と、前記接続部に一端が接続され、他端が基準電圧に接続されたプルダウン抵抗とを備えると共に、その各抵抗の抵抗値は、スイッチング手段がオフされているときの接続部電圧（前記接続部の電圧）が、電気負荷の断線故障時と、電気負荷の上記他端側（即ち、電源電圧側とは反対側であり、電子制御装置側）の基準電圧への短絡故障時と、その何れでもない正常時とで、それぞれ異なる３通りの電圧となるように設定されている。尚、スイッチング手段がオフされているときの接続部電圧は、正常時に最も高くなり、電気負荷の断線故障時には、電源電圧をプルアップ抵抗とプルダウン抵抗とで分圧した電圧となり、電気負荷の基準電圧への短絡故障時には、基準電圧となる。
【００１５】
そして更に、この異常検出装置では、故障判別検出手段が、スイッチング手段がオフされているときの前記接続部電圧に基づいて、電気負荷の断線故障と、電気負荷の上記他端側の基準電圧への短絡故障（前述のグランドショートに相当し、以下単に、基準電圧への短絡故障ともいう）とを区別して検出する。
【００１６】
尚、前述したように、電気負荷の断線故障とは、電気負荷自体の断線だけでなく、電気負荷と電子制御装置における接続部との間の配線や電源電圧から電気負荷への配線の断線も含んでいる。また、電気負荷の基準電圧への短絡故障とは、電気負荷の電子制御装置側（電源電圧側とは反対側）の端子や、電気負荷と電子制御装置の接続部とを結ぶ配線や、その電子制御装置の接続部が、基準電圧にショートすることである。
【００１７】
このような請求項１の異常検出装置によれば、通電駆動用のスイッチング手段をオフさせている状態で、電気負荷の断線故障と基準電圧への短絡故障とを区別して検出することができる。このため、本異常検出装置を電子制御装置に用いれば、通電駆動用のスイッチング手段をオフさせている場合に、電気負荷の断線故障と基準電圧への短絡故障とを事前に区別して検出し、その各故障毎に応じた異なる内容のフェイルセーフ処理を行うことができるため、その電子制御装置の信頼性を大幅に高めることができる。
【００１８】
ところで、故障判別検出手段は、例えば請求項２に記載のように、電源電圧よりも低く且つ基準電圧よりも高い第１の判定電圧と接続部電圧とを大小比較する第１の比較器と、第１の判定電圧よりも低く且つ基準電圧よりも高い第２の判定電圧と接続部電圧とを大小比較する第２の比較器とを備え、スイッチング手段がオフされているときの前記第１及び第２の比較器の出力信号に基づいて、電気負荷の断線故障と基準電圧への短絡故障とを区別して検出するように構成することができる。
【００１９】
より具体的には、請求項３に記載のように、故障判別検出手段は、スイッチング手段がオフされているときに、第１の比較器の出力信号が「接続部電圧≦第１の判定電圧」であることを表し、且つ、第２の比較器の出力信号が「接続部電圧＞第２の判定電圧」であることを表しているならば、電気負荷の断線故障と判定し、第２の比較器の出力信号が「接続部電圧≦第２の判定電圧」であることを表しているならば、電気負荷の基準電圧への短絡故障と判定する、というように構成することができる。
【００２０】
そして、請求項２，３の異常検出装置によれば、故障判別検出手段を、２つの比較器を主要部として安価に構成することができる。
また、この場合、請求項４に記載のように、第１の判定電圧と第２の判定電圧とを、電源電圧を抵抗で分圧することにより生成するように構成すれば、電源電圧が変動しても、それに応じて第１及び第２の判定電圧も変化することとなるため、電気負荷の断線故障と基準電圧への短絡故障とを、電源電圧の変動に影響されずに正確に検出することができるようになり有利である。
【００２１】
一方、故障判別検出手段は、比較器を用いずに、例えば請求項５に記載の如く構成することもできる。
即ち、故障判別検出手段は、スイッチング手段がオフされているときに、接続部電圧と電源電圧とを検出して、その検出した電源電圧から、該電源電圧よりも低く且つ基準電圧よりも高い第１の判定電圧と、該第１の判定電圧よりも低く且つ基準電圧よりも高い第２の判定電圧とを設定し、更に、前記検出した接続部電圧が第１の判定電圧以下で且つ第２の判定電圧以上であれば、電気負荷の断線故障と判定し、前記検出した接続部電圧が第２の判定電圧よりも低ければ、電気負荷の基準電圧への短絡故障と判定するように構成しても良い。尚、検出した接続部電圧が第１の判定電圧よりも高ければ、正常と判定すれば良い。
【００２２】
そして、このように構成しても、請求項４の装置と同様に、電源電圧の変動に応じて第１及び第２の判定電圧が変化することとなるため、電気負荷の断線故障と基準電圧への短絡故障とを、電源電圧の変動に影響されずに正確に検出することができる。
【００２３】
次に、請求項６に記載の異常検出装置では、請求項１の異常検出装置において、故障判別検出手段は、スイッチング手段がオフされているときに、接続部電圧と電源電圧とを検出して、その検出した電源電圧と接続部電圧とから、電気負荷に印加されている印加電圧を算出し、更に、その算出した印加電圧が、電気負荷の可動部が動作可能な電圧以上であると判定した場合に、電気負荷の基準電圧への短絡故障と判定するように構成されている。
【００２４】
このような請求項６に記載の異常検出装置によれば、電気負荷の電子制御装置側が基準電圧に完全に短絡した場合だけでなく、その完全な短絡に至る前の段階であって、電気負荷の電子制御装置側が基準電圧に、ある抵抗を持って接続されているレアショートの状態（即ち、電気負荷の電子制御装置側から基準電圧へ電流がリークしている段階の異常であり、以下、リーク異常という）が発生して、スイッチング手段がオフされているにも拘わらず電気負荷の可動部が動いてしまう場合にも、そのリーク異常を基準電圧への短絡故障として検出することができる。よって、この異常検出装置によれば、電子制御装置の信頼性を一層高めることができる。
【００２５】
尚、この場合、電気負荷の断線故障については、例えば請求項５と同様の手法で判定するように構成することができる。また、請求項２，３と同様に、２つの比較器を設け、その２の比較器の出力信号に基づいて、電気負荷の断線故障を判定するように構成しても良い。
【００２６】
また、請求項７に記載の異常検出装置では、請求項１又は請求項６の異常検出装置において、故障判別検出手段は、スイッチング手段がオフされているときに、接続部電圧と電源電圧とを検出して、その検出した接続部電圧及び電源電圧と、前記プルアップ抵抗及びプルダウン抵抗の各抵抗値とに基づき、電源電圧から電気負荷を介して接続部へ至る経路の抵抗、又は電気負荷の上記他端側（電源電圧側とは反対側）と接続部との間の抵抗を算出し、その算出した抵抗が所定値以上であると判定した場合に、電気負荷の断線故障と判定するように構成されている。
【００２７】
このような請求項７に記載の異常検出装置によれば、電気負荷の完全な断線故障が起こる前の段階であって、電源電圧と電気負荷の一端側との間の接触抵抗又は電気負荷の他端側と接続部との間の接触抵抗が大きくなった、という接触不良が起きた場合にも、断線故障として判定することができる。よって、この異常検出装置によれば、電子制御装置の信頼性を一層高めることができる。
【００２８】
尚、請求項１に従属する請求項７の異常検出装置の場合、基準電圧への短絡故障については、例えば請求項５と同様の手法で判定することができ、また、請求項３における第２の比較器と同様の比較器を設け、その比較器の出力信号が「接続部電圧≦所定の判定電圧」であることを表しているならば基準電圧への短絡故障と判定するように構成することもできる。
【００２９】
ところで、請求項５〜７の異常検出装置において、電源電圧と接続部電圧とを検出するためには、一般にＡ／Ｄ変換器を用いることとなるが、電源電圧が、そのＡ／Ｄ変換器の動作用電圧よりも高い場合には、電源電圧は元より、検出したい接続部電圧の変化範囲がＡ／Ｄ変換器にて検出可能なダイナミックレンジの上限値（即ち、上記動作用電圧）を超えてしまい、正確な電圧検出ができなくなる。尚、プルダウン抵抗の抵抗値を小さく設定すれば、接続部電圧を下げることができるが、プルダウン抵抗の抵抗値をあまり小さくすると、そのプルダウン抵抗を介して電気負荷に比較的大きな電流が常時流れることとなるため、好ましくない。
【００３０】
そこで、請求項８に記載のように、プルダウン抵抗を、互いに直列に接続された少なくとも２つの抵抗とし、故障判別検出手段は、その２つの抵抗同士の接続点の電圧をＡ／Ｄ変換器により接続部電圧として検出すると共に、電源電圧を分圧用抵抗によって分圧した電圧をＡ／Ｄ変換器により電源電圧として検出するように構成すれば、電源電圧と、検出したい接続部電圧の変化範囲とをＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジに収めることができ、それらを正確に検出することができるようになる。また、プルダウン抵抗の抵抗値（即ち、直列な抵抗の合計の抵抗値）は大きく設定することができるため、そのプルダウン抵抗を介して電気負荷に問題となるような大きな電流が流れてしまうことも回避することができる。
【００３１】
一方、請求項９に記載の異常検出装置では、請求項２，３の異常検出装置において、前記第２の比較器には、電気負荷の可動部が動作する該電気負荷への印加電圧の最低値だけ電源電圧から降下した電圧が、前記第２の判定電圧として入力されるように構成されている。
【００３２】
そして、このような請求項９の異常検出装置によれば、請求項６の異常検出装置と同様の効果を得ることができる。
つまり、スイッチング手段がオフされているときの第２の比較器の出力信号が「接続部電圧≦第２の判定電圧」であることを表している場合に、電気負荷の基準電圧への短絡故障と判定するように構成すれば、電気負荷の電子制御装置側が基準電圧に完全に短絡した場合だけでなく、その前の段階であるリーク異常が発生して、スイッチング手段がオフされているにも拘わらず電気負荷の可動部が動いてしまう場合にも、そのリーク異常を基準電圧への短絡故障として検出することができ、延いては、電子制御装置の信頼性を一層高めることができる。
【００３３】
尚、請求項９の異常検出装置において、第２の判定電圧を生成する手段としては、請求項１０に記載のように、ツェナー電圧が前記印加電圧の最低値であると共に、カソードが電源電圧に接続されたツェナーダイオードと、そのツェナーダイオードのアノードと基準電圧との間に接続された電流制限用抵抗とから構成することができる。つまり、この構成の場合、ツェナーダイオードのアノードと電流制限用抵抗との接続点に、第２の判定電圧（即ち、前記印加電圧の最低値だけ電源電圧から降下した電圧）が発生することとなる。そして、このように構成すれば、第２の判定電圧を生成するための回路を非常に簡単なものにすることができる。
【００３４】
一方、請求項１１に記載の電子制御装置は、電源電圧に一端が接続された電気負荷の他端側が接続される接続部と、該接続部と電源電圧よりも低い基準電圧との間に直列に設けられ、オンすることで電気負荷に電流を流すスイッチング手段と、該スイッチング手段をオン／オフさせる駆動制御手段と、請求項１〜１０の何れか１項に記載の異常検出装置とを備えており、その異常検出装置によって電気負荷の断線故障が検出された場合と基準電圧への短絡故障が検出された場合とで、異なる内容のフェイルセーフ処理を行うようになっている。
【００３５】
このような電子制御装置によれば、通電駆動用のスイッチング手段をオフさせている場合に、電気負荷の断線故障と基準電圧への短絡故障とを区別して検出し、その各故障毎に応じた適切なフェイルセーフ処理を行うため、非常に高い信頼性を達成することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施形態の電子制御装置について、図面を用いて説明する。
まず図１は、第１実施形態の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）１０の構成を表す回路図であり、図２は、そのＥＣＵ１０が用いられる車両用ディーゼルエンジン１の燃料噴射システムの概略構成図である。
【００３７】
本第１実施形態のＥＣＵ１０は、図２に示すようなディーゼルエンジン１への燃料噴射を制御するものであり、エアフロメータ３や水温センサ（図示省略）等の各種センサの信号からエンジン１の運転状態を検出すると共に、その運転状態に基づいて、コモンレール４に燃料を圧送する高圧ポンプ５、コモンレール４に蓄積された高圧燃料を各気筒に噴射するインジェクタ６、及び排気管の触媒７よりも上流側に設けられた燃料添加弁８等の各種電気負荷を駆動する。つまり、このディーゼルエンジン１では、排気ガス規制への対応として、触媒（詳しくは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒）７の再生のために排気管にインジェクタ６と同様の電磁弁である燃料添加弁８が設けられており、その燃料添加弁８を所定条件が成立したときに開弁して排気管に燃料を噴射することで、触媒７に溜まったＮＯｘを燃やして還元するようにしている。そして、ここでは、ＥＣＵ１０が駆動する各種電気負荷のうち、上記燃料添加弁８を駆動する部分について説明する。
【００３８】
図１に示すように、ＥＣＵ１０の外部では、通電駆動対象の電気負荷Ｌ（ここでは燃料添加弁８であり、詳しくは、その燃料添加弁８の通電部としてのコイル）の一端が、電源電圧としてのバッテリ電圧（車載バッテリのプラス端子の電圧）ＶＢに接続されている。
【００３９】
そして、ＥＣＵ１０は、電気負荷Ｌのバッテリ電圧ＶＢ側とは反対側の端部が車両内配線（いわゆるワイヤハーネス）１２を介して接続される接続部としての出力端子１３と、その出力端子１３にドレインが接続されると共に、基準電圧としてのグランド（＝０Ｖ）にソースが接続されたスイッチング手段としてのＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（以下単に、ＦＥＴという）１５と、ＣＰＵ１７と、ＣＰＵ１７からＦＥＴ１５をオン／オフさせるために出力される駆動信号ＳＤを、ＦＥＴ１５のゲートに供給する抵抗１８と、その抵抗１８のＣＰＵ１７側をグランドにプルダウンする抵抗１９とを備えている。
【００４０】
このため、ＣＰＵ１７からの駆動信号ＳＤがアクティブレベルとしてのハイレベルになると、ＦＥＴ１７がオンして電気負荷Ｌに電流が流れ、その結果、燃料添加弁８が開弁して（詳しくは、燃料添加弁８の可動部としての弁体が噴射口を開く方向に動いて）、排気管に燃料が噴射されることとなる。
【００４１】
また更に、ＥＣＵ１０には、電気負荷Ｌの断線故障とグランドショート（電気負荷Ｌのバッテリ電圧ＶＢ側とは反対側がグランドにショートする故障）とを検出するために、一端が出力端子１３に接続され、他端がバッテリ電圧ＶＢに接続されたプルアップ抵抗Ｒｕと、一端が出力端子１３に接続され、他端がグランドに接続されたプルダウン抵抗Ｒｄと、第１の比較器２１及び第２の比較器２２と、一端が出力端子１３に接続され、他端が２つの比較器２１，２２の反転入力端子（−端子）に共通接続された抵抗２０と、バッテリ電圧ＶＢとグランドとの間に直列に接続された３つの抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、比較器２１の出力端子を一定電圧ＶＣ（本実施形態では５Ｖ）にプルアップする抵抗２３と、比較器２２の出力端子を上記一定電圧ＶＣにプルアップする抵抗２４と、２つの比較器２１，２２の反転入力端子にアノードが共通接続され、カソードがバッテリ電圧ＶＢに接続された入力保護用のダイオード２５とが備えられている。尚、上記一定電圧ＶＣは、ＣＰＵ１７の動作用電圧であり、本ＥＣＵ１０内の電源回路（図示省略）によってバッテリ電圧ＶＢから生成される。
【００４２】
そして、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点に生じる電圧が、第１の判定電圧Ｖｔｈ１として、比較器２１の非反転入力端子（＋端子）に入力され、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との接続点に生じる電圧が、第２の判定電圧Ｖｔｈ２（＜Ｖｔｈ１）として、比較器２２の非反転入力端子に入力されている。
【００４３】
このため、比較器２１の出力信号（出力端子の電圧）ＣＰ１は、出力端子１３の電圧（接続部電圧に相当し、以下、端子電圧という）ＶＯが第１の判定電圧Ｖｔｈ１よりも高ければローレベル（＝０Ｖ）となり、端子電圧ＶＯが第１の判定電圧Ｖｔｈ１以下であればハイレベル（＝５Ｖ）となる。また、比較器２２の出力信号ＣＰ２は、端子電圧ＶＯが第２の判定電圧Ｖｔｈ２よりも高ければローレベルとなり、端子電圧ＶＯが第２の判定電圧Ｖｔｈ２以下であればハイレベルとなる。そして、このような比較器２１，２２の出力信号ＣＰ１，ＣＰ２が、ＣＰＵ１７にそれぞれ入力されている。
【００４４】
ここで、ＥＣＵ１０では、ＦＥＴ１５と並列なプルダウン抵抗Ｒｄに加えて、電気負荷Ｌと並列なプルアップ抵抗Ｒｕも設けているため、電気負荷Ｌのグランドショートが発生した場合には、ＦＥＴ１５がオフされているときの端子電圧ＶＯ（以下特に、オフ時端子電圧ＶＯという）がグランドと同じ０Ｖになるのに対して、電気負荷Ｌの断線故障が発生した場合には、オフ時端子電圧ＶＯが、バッテリ電圧ＶＢをプルアップ抵抗Ｒｕとプルダウン抵抗Ｒｄとで分圧した電圧となる。
【００４５】
そして、プルダウン抵抗Ｒｄの抵抗値は、電気負荷Ｌの制御性能に支障が無いように、その電気負荷Ｌの抵抗値（例えば１００Ωであり、以下、負荷抵抗という）に比べて十分に大きな値（例えば、数十倍以上大きな１０ｋΩ）に設定しているが、プルアップ抵抗Ｒｕの抵抗値もプルダウン抵抗Ｒｄの抵抗値と同じ値に設定することにより、電気負荷Ｌの断線故障が発生した場合には、オフ時端子電圧ＶＯがバッテリ電圧ＶＢの半分の電圧（＝ＶＢ／２）となるようにしている。
【００４６】
また、正常時には、抵抗Ｒｕ，Ｒｄの抵抗値に比べて負荷抵抗が十分小さいことから、オフ時端子電圧ＶＯは、ほぼバッテリ電圧ＶＢとなる。
このため、オフ時端子電圧ＶＯは、正常時にはほぼＶＢとなり、電気負荷Ｌの断線故障時にはＶＢ／２となり、電気負荷Ｌのグランドショート時には０Ｖとなる。よって、この３通りの電圧を判別することで、電気負荷Ｌの短絡故障とグランドショートとを区別して検出することができる。
【００４７】
そこで、本ＥＣＵ１０では、２つの比較器２１，２２の反転入力端子に端子電圧ＶＯを入力すると共に、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値を同じ値に設定することで、比較器２１の非反転入力端子に入力される第１の判定電圧Ｖｔｈ１がバッテリ電圧の２／３の電圧（＝ＶＢ×２／３＞ＶＢ／２）となり、比較器２２の非反転入力端子に入力される第２の判定電圧Ｖｔｈ２がバッテリ電圧ＶＢの１／３の電圧（＝ＶＢ／３＜ＶＢ／２）となるようにしている。
【００４８】
よって、２つの比較器２１，２２の出力信号ＣＰ１，ＣＰ２は、図３のように変化することとなる。
即ち、まず正常時には、２つの比較器２１，２２の出力信号ＣＰ１，ＣＰ２は、ＣＰＵ１７から出力される駆動信号ＳＤと同じレベルになる。これは、正常時には、駆動信号ＳＤがハイレベルになると、ＦＥＴ１５がオンして端子電圧ＶＯがほぼ０Ｖ（＜Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ１）となるため、２つの比較器２１，２２の出力信号ＣＰ１，ＣＰ２が共にハイレベルとなり、また、駆動信号ＳＤがローレベルになると、ＦＥＴ１５がオフして端子電圧ＶＯがほぼＶＢ（＞Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ２）となるため、２つの比較器２１，２２の出力信号ＣＰ１，ＣＰ２が共にローレベルとなるからである。
【００４９】
一方、駆動信号ＳＤがローレベルでＦＥＴ１５がオフされているときの状態として、電気負荷Ｌのグランドショートが発生した場合には、端子電圧ＶＯが０Ｖとなるため、２つの比較器２１，２２の出力信号ＣＰ１，ＣＰ２は、正常時のローレベルではなく、両方共にハイレベルとなる。また、電気負荷Ｌの断線故障が発生した場合には、端子電圧ＶＯが、第１の判定電圧Ｖｔｈ１以下で第２の判定電圧Ｖｔｈ２よりは高いＶＢ／２となるため、比較器２１の出力信号ＣＰ１はハイレベルで、比較器２２の出力信号ＣＰ２はローレベルとなる。
【００５０】
そこで、本ＥＣＵ１０では、ＣＰＵ１７が、図４の異常検出処理を一定時間毎に実行して、２つの比較器２１，２２の出力信号ＣＰ１，ＣＰ２の組み合わせから、電気負荷Ｌの断線故障とグランドショートとを区別して検出するようにしている。
【００５１】
つまり、ＣＰＵ１７が図４の異常検出処理を開始すると、まずＳ１１０にて、現在ＦＥＴ１５をオフさせているか否かを判定する。そして、ＦＥＴ１５をオンさせている場合には（Ｓ１１０：ＮＯ）、そのまま本異常検出処理を終了するが、ＦＥＴ１５をオフさせている場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、Ｓ１２０に進んで、比較器２２の出力信号ＣＰ２がハイレベルであるか否かを判定する。
【００５２】
そして、比較器２２の出力信号ＣＰ２がハイレベルであれば（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、オフ時端子電圧ＶＯが第２の判定電圧Ｖｔｈ２以下であることから、電気負荷Ｌのグランドショートが発生していると判定して、Ｓ１５０に移行し、グランドショートの発生を示すフラグ（以下、グランドショート検知フラグという）をセットして、その後、本異常検出処理を終了する。
【００５３】
また、上記Ｓ１２０にて、比較器２２の出力信号ＣＰ２がハイレベルではない（ローレベルである）と判定した場合には、Ｓ１３０に進んで、比較器２１の出力信号ＣＰ１がハイレベルであるか否かを判定する。
そして、比較器２１の出力信号ＣＰ１がハイレベルでなければ（Ｓ１３０：ＮＯ）、正常と判定して、そのまま本異常検出処理を終了するが、比較器２１の出力信号ＣＰ１がハイレベルであれば（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、オフ時端子電圧ＶＯが第１の判定電圧Ｖｔｈ１以下で且つ第２の判定電圧Ｖｔｈ２よりは高いことから、電気負荷Ｌの断線故障が発生していると判定して、Ｓ１４０に移行し、断線故障の発生を示すフラグ（以下、断線故障検知フラグという）をセットして、その後、本異常検出処理を終了する。
【００５４】
尚、上記Ｓ１２０で比較器２２の出力信号ＣＰ２がハイレベルであると判定した場合に、念のため、比較器２１の出力信号ＣＰ１もハイレベルであるか否かを判定して、その出力信号ＣＰ１がハイレベルであればＳ１５０へ移行して、比較器２１の出力信号ＣＰ１がハイレベルでなければ、本ＥＣＵ１０内の回路（特に比較器２１又は２２）が異常であると判定するようにしても良い。
【００５５】
そして更に、本ＥＣＵ１０において、ＣＰＵ１７は、上記Ｓ１４０で断線故障検知フラグがセットされた場合（即ち、断線故障を検出した場合）と、上記Ｓ１５０でグランドショート検知フラグがセットされた場合（即ち、グランドショートを検出した場合）とで、異なる内容のフェイルセーフ処理を行うようになっている。
【００５６】
具体的に説明すると、まず、電気負荷Ｌとしての燃料添加弁８は、グランドショート時（即ち、その燃料添加弁８のコイルのバッテリ電圧ＶＢ側とは反対側の端子や、その端子とＥＣＵ１０の出力端子１３とを結ぶ車両内配線１２や、ＥＣＵ１０の出力端子１３が、グランドにショートした時）には、開弁したままになるため、エンジン１の排気管内に燃料が流出したままになってしまうが、断線故障時には、排気ガスの浄化性能が悪化するものの、車両の走行性能自体には支障がない。
【００５７】
このため、グランドショートを検出した場合には、異常が発生したことを車両の運転者に警告ランプの点灯等によって報知した上、更に、最低限の待避走行が可能な程度だけエンジンを動作させ、また、断線故障を検出した場合には、異常が発生したことを車両の運転者に警告ランプの点灯等によって報知するだけで、エンジンの制御自体は正常時と変わらず行う、といった具合に、フェイルセーフ処理のレベルを変えるようにしている。尚、最低限の退避走行が可能な程度だけエンジンを動作させる処理としては、例えば、エンジンが動作可能な時間や、エンジンの出力又は回転数を制限する処理が考えられる。
【００５８】
以上のようなＥＣＵ１０によれば、ＦＥＴ１５をオフさせている状態で、電気負荷Ｌの断線故障とグランドショートとを事前に区別して検出することができ、しかも、断線故障を検出した場合とグランドショートを検出した場合とで、レベルの異なるフェイルセーフ処理をそれぞれ行うようにしているため、信頼性を非常に高めることができる。
【００５９】
また、上記ＥＣＵ１０では、オフ時端子電圧ＶＯのレベル判定を２つの比較器２１，２２によって行うようにしているため、異常検出のための回路構成を安価なものにすることができる。
そして更に、第１の判定電圧Ｖｔｈ１と第２の判定電圧Ｖｔｈ２とを、バッテリ電圧ＶＢを抵抗Ｒ１〜Ｒ３で分圧することにより生成しているため、断線故障とグランドショートとを、バッテリ電圧ＶＢの変動に影響されずに正確に検出することができる。各判定電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２がバッテリ電圧ＶＢに応じて変化するからである。
【００６０】
尚、上記第１実施形態では、ＣＰＵ１７が駆動制御手段に相当しているが、ＣＰＵ１７は故障判別検出手段の一部としても機能している。つまり、ＣＰＵ１７が実行する図４の異常検出処理と比較器２１，２２とが、故障判別検出手段に相当している。
【００６１】
一方、上記実施形態では、プルアップ抵抗Ｒｕとプルダウン抵抗Ｒｄとの抵抗値を同じ値に設定して、断線故障時のオフ時端子電圧ＶＯがＶＢ／２となるようにしたが、プルアップ抵抗Ｒｕとプルダウン抵抗Ｒｄとの各抵抗値は、正常、異常の他、断線故障とグランドショートとが判別できるならば、違った値でも良い。但し、プルアップ抵抗Ｒｕの抵抗値とプルダウン抵抗Ｒｄの抵抗値とを同じ値に設定した方が、正常時と断線故障時とグランドショート時との３通りのオフ時端子電圧ＶＯの各差を最も大きくすることができるため、正常と断線故障とグランドショートとを、より判別し易く有利である。
【００６２】
また、上記実施形態では、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値を同じ値に設定して、比較器２１，２２により端子電圧ＶＯと比較される第１の判定電圧Ｖｔｈ１と第２の判定電圧Ｖｔｈ２とが、バッテリ電圧ＶＢを３等分した各値（Ｖｔｈ１＝ＶＢ×２／３、Ｖｔｈ２＝ＶＢ／３）となるようにしたが、その２つの判定電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２（延いては、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値）も、正常と断線故障とグランドショートとが判別できるならば、違った値でも良い。つまり、第１の判定電圧Ｖｔｈ１は、正常時のオフ時端子電圧ＶＯよりも低く且つ断線故障時のオフ時端子電圧ＶＯよりも高い電圧であれば良く、第２の判定電圧Ｖｔｈ２は、断線故障時のオフ時端子電圧ＶＯよりも低く且つグランドショート時のオフ時端子電圧ＶＯよりも高い電圧であれば良い。
【００６３】
一方また、第１の判定電圧Ｖｔｈ１と第２の判定電圧Ｖｔｈ２は、バッテリ電圧ＶＢに依存しない固定の電圧とすることも可能である。
次に、第２実施形態のＥＣＵについて説明する。
まず図５は、第２実施形態のＥＣＵ３０の構成を表す回路図である。
【００６４】
本第２実施形態のＥＣＵ３０は、第１実施形態のＥＣＵ１０と比較すると、下記の（１）〜（４）の点が異なっている。尚、図５において、図１と同じものについては同一の符号を付しているため、説明は省略する。
（１）比較器２１，２２と、それに関連した抵抗Ｒ１〜Ｒ３，２０，２３，２４及びダイオード２５が設けられておらず、その代わりに、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）３３が設けられている。尚、Ａ／Ｄ変換器３３は、ＣＰＵ１７と同じ前述の一定電圧ＶＣ（＝５Ｖ）を受けて動作する。
【００６５】
（２）そして、Ａ／Ｄ変換器３３によりバッテリ電圧ＶＢを検出するために、そのバッテリ電圧ＶＢとグランドとの間に２つの抵抗Ｒ４，Ｒ５（分圧用抵抗に相当）が直列に接続されており、その抵抗Ｒ４，Ｒ５同士の接続点の電圧（即ち、バッテリ電圧ＶＢを抵抗Ｒ４，Ｒ５で分圧した電圧）Ｖｂｍが、Ａ／Ｄ変換器３３に入力されている。
【００６６】
また、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５との抵抗比は、バッテリ電圧ＶＢが予想される最大値（本実施形態では１２Ｖ系のバッテリを想定しており、例えば１６Ｖ）となった場合にでも、上記電圧ＶｂｍがＡ／Ｄ変換器３３にて識別可能な入力電圧のダイナミックレンジ（０〜５Ｖ）に収まるように、例えば３対１に設定している。
【００６７】
つまり、抵抗Ｒ４の抵抗値をｒ４とし、抵抗Ｒ５の抵抗値をｒ５とすると、「ｒ４／ｒ５＝３」としており、この設定により、Ａ／Ｄ変換器３３には、ＶＢ／４の電圧がＶｂｍとして入力される。尚、例えば、ｒ４＝３０ｋΩでｒ５＝１０ｋΩである。
【００６８】
（３）更に、本第２実施形態では、図１のプルダウン抵抗Ｒｄを、直列に接続された２つのプルダウン抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２に置き換えている。
そして、その抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２同士の接続点の電圧（即ち、端子電圧ＶＯを抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２で分圧した電圧）Ｖｏｍが、Ａ／Ｄ変換器３３に入力保護用の抵抗３１を介して入力されている。また、ＥＣＵ３０には、プルダウン抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２同士の接続点にアノードが接続され、カソードが一定電圧ＶＣに接続された入力保護用のダイオード３５も備えられている。
【００６９】
そして更に、プルアップ抵抗Ｒｕの抵抗値をｒｕとし、２つ直列のプルダウン抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２の各抵抗値をそれぞれｒｄ１，ｒｄ２とすると、それらの値は、負荷抵抗よりも十分に大きく、しかも、「ｒｕ／（ｒｄ１＋ｒｄ２）＝１」且つ「ｒｄ１／ｒｄ２＝３」となるように、例えば、ｒｕ＝４０ｋΩ，ｒｄ１＝３０ｋΩ，ｒｄ２＝１０ｋΩに設定されている。
【００７０】
つまり、第１実施形態と同様に、断線故障時のオフ時端子電圧ＶＯがＶＢ／２となるように、「ｒｕ／（ｒｄ１＋ｒｄ２）＝１」とし、また、端子電圧ＶＯが予想される最大値（即ち、バッテリ電圧ＶＢの最大値であり例えば１６Ｖ）となった場合にでも、上記電圧ＶｏｍがＡ／Ｄ変換器３３のダイナミックレンジ（０〜５Ｖ）に収まるように、「ｒｄ１／ｒｄ２＝３」としている。このため、Ａ／Ｄ変換器３３には、ＶＯ／４の電圧がＶｏｍとして入力される。
【００７１】
（４）本第２実施形態のＥＣＵ３０では、ＣＰＵ１７が、図４の異常検出処理に代えて、図６の異常検出処理を一定時間毎に実行することにより、電気負荷Ｌの断線故障とグランドショートとを区別して検出するようにしている。
そして、ＣＰＵ１７が図６の異常検出処理を開始すると、まずＳ２１０にて、現在ＦＥＴ１５をオフさせているか否かを判定し、ＦＥＴ１５をオンさせている場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、そのまま本異常検出処理を終了するが、ＦＥＴ１５をオフさせている場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、Ｓ２１５に進んで、Ａ／Ｄ変換器３３により、上記電圧Ｖｂｍをバッテリ電圧ＶＢとして検出すると共に、上記電圧Ｖｏｍを端子電圧（オフ時端子電圧）ＶＯとして検出する。尚、ここでは、電圧Ｖｂｍの検出値（Ａ／Ｄ変換値）を４倍した値を、バッテリ電圧ＶＢの検出値とし、同様に、電圧Ｖｏｍの検出値を４倍した値を、端子電圧ＶＯの検出値としている。
【００７２】
そして次に、Ｓ２２０にて、上記Ｓ２１５で検出したバッテリ電圧ＶＢ（＝Ｖｂｍ×４）を２／３倍した値を、第１の判定電圧Ｖｔｈ１として設定し、更に、上記Ｓ２１５で検出した端子電圧ＶＯが、その設定した第１の判定電圧Ｖｔｈ１（＝ＶＢ×２／３）よりも高いか否かを判定する。
【００７３】
このＳ２２０で「ＶＯ＞Ｖｔｈ１」と肯定判定した場合には、正常と判断して、そのまま本異常検出処理を終了するが、「ＶＯ＞Ｖｔｈ１」ではないと否定判定した場合（即ち、「ＶＯ≦Ｖｔｈ１」の場合）には、Ｓ２３０に進む。
そして、Ｓ２３０では、上記Ｓ２１５で検出したバッテリ電圧ＶＢを１／３倍した値を、第２の判定電圧Ｖｔｈ２として設定し、更に、上記Ｓ２１５で検出した端子電圧ＶＯが、その設定した第２の判定電圧Ｖｔｈ２（＝ＶＢ／３）よりも低いか否かを判定する。
【００７４】
このＳ２３０で「Ｖｔｈ２＞ＶＯ」と肯定判定した場合には、電気負荷Ｌのグランドショートが発生していると判定して、Ｓ２５０に移行し、グランドショート検知フラグをセットして、その後、本異常検出処理を終了する。
また、上記Ｓ２３０にて「Ｖｔｈ２＞ＶＯ」ではないと否定判定した場合（即ち、「Ｖｔｈ１≧ＶＯ≧Ｖｔｈ２」の場合）には、電気負荷Ｌの断線故障が発生していると判定して、Ｓ２４０に移行し、断線故障検知フラグをセットして、その後、本異常検出処理を終了する。
【００７５】
尚、本第２実施形態のＥＣＵ３０においても、ＣＰＵ１７は、第１実施形態と同様に、上記Ｓ２４０で断線故障検知フラグがセットされた場合と、上記Ｓ２５０でグランドショート検知フラグがセットされた場合とで、異なる内容のフェイルセーフ処理を行う。また、本第２実施形態では、ＣＰＵ１７が実行する図６の異常検出処理とＡ／Ｄ変換器３３とが、故障判別検出手段に相当している。
【００７６】
そして、以上のような本第２実施形態のＥＣＵ３０によっても、ＦＥＴ１５をオフさせている状態で、電気負荷Ｌの断線故障とグランドショートとを事前に区別して検出することができ、しかも、断線故障を検出した場合とグランドショートを検出した場合とで、その各場合に適した異なるフェイルセーフ処理をそれぞれ行うようにしているため、信頼性を非常に高めることができる。また、バッテリ電圧ＶＢの検出値に応じて判定電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２を設定しているため、第１実施形態と同様に、断線故障とグランドショートとをバッテリ電圧ＶＢの変動に影響されずに正確に検出することができる。
【００７７】
尚、上記第２実施形態において、プルダウン抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２の抵抗比（ｒｄ１／ｒｄ２）は、端子電圧ＶＯ＝ＶＢである場合の電圧ＶｏｍがＡ／Ｄ変換器３３のダイナミックレンジの最大値（＝５Ｖ）以下となる比に必ずしも設定する必要はなく、端子電圧ＶＯがバッテリ電圧ＶＢから第１の判定電圧Ｖｔｈ１までの間の所定電圧であるときの電圧Ｖｏｍが５Ｖ以下となる比に設定しても良い。そのようにしても、端子電圧ＶＯが第１の判定電圧Ｖｔｈ１より高いかそうでないかをＡ／Ｄ変換器３３を用いて識別できるからである。例えば、「ｒｄ１／ｒｄ２＝２」と設定しても、Ｖｏｍが５Ｖ以下に入る端子電圧ＶＯの値は１５Ｖ以下であり、この１５Ｖという値は、バッテリ電圧ＶＢが１６Ｖである場合の第１の判定電圧Ｖｔｈ１（＝１６×２／３＝１０．７Ｖ）よりも大きいため、Ａ／Ｄ変換器３３を用いて端子電圧ＶＯが第１の判定電圧Ｖｔｈ１よりも高いか否かを判別することができる。
【００７８】
そして、プルダウン抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２の抵抗値だけでなく、プルアップ抵抗Ｒｕの抵抗値も、正常と断線故障とグランドショートとが判別できるならば、電気負荷Ｌの駆動制御に支障が無い範囲で適宜設定することができる。また、第１の判定電圧Ｖｔｈ１及び第２の判定電圧Ｖｔｈについても、抵抗Ｒｕ，Ｒｄ１，Ｒｄ２抵抗値等に合わせて適宜設定すれば良い。また更に、第１の判定電圧Ｖｔｈ１と第２の判定電圧Ｖｔｈ２は、バッテリ電圧ＶＢに依存しない固定の電圧とすることも可能である。
【００７９】
次に、第３実施形態のＥＣＵについて説明する。
第３実施形態のＥＣＵは、第２実施形態のＥＣＵ３０（図５）と同じハードウェア構成を有しているが、その第２実施形態のＥＣＵ３０と比較すると、ＣＰＵ１７が、図６の異常検出処理に代えて、図７の異常検出処理を一定時間毎に実行するようになっている。
【００８０】
そして、ＣＰＵ１７が図７の異常検出処理を開始すると、まずＳ３１０にて、現在ＦＥＴ１５をオフさせているか否かを判定し、ＦＥＴ１５をオンさせている場合には（Ｓ３１０：ＮＯ）、そのまま本異常検出処理を終了するが、ＦＥＴ１５をオフさせている場合には（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、Ｓ３１５に進んで、Ａ／Ｄ変換器３３により、抵抗Ｒ４，Ｒ５同士の接続点の電圧Ｖｂｍをバッテリ電圧ＶＢとして検出すると共に、抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２同士の接続点の電圧Ｖｏｍを端子電圧（オフ時端子電圧）ＶＯとして検出する。尚、ここでは、第２実施形態と同様に、電圧Ｖｂｍの検出値を４倍した値を、バッテリ電圧ＶＢの検出値とし、電圧Ｖｏｍの検出値を４倍した値を、端子電圧ＶＯの検出値としている。
【００８１】
次に、Ｓ３２０にて、上記Ｓ３１５で検出したバッテリ電圧ＶＢと端子電圧ＶＯとの差（＝ＶＢ−ＶＯ）を、電気負荷Ｌに印加されている電圧（印加電圧）Ｖｓとして算出し、その算出した印加電圧Ｖｓが、電気負荷Ｌの可動部（本実施形態では、燃料添加弁８の弁体）が動作可能な最低電圧（例えば１０Ｖであり、以下、最低動作電圧という）以上であるか否かを判定する。
【００８２】
そして、このＳ３２０にて、印加電圧Ｖｓが最低動作電圧以上であると判定した場合には、電気負荷Ｌのグランドショートが発生していると判定して、Ｓ３５０に移行し、グランドショート検知フラグをセットして、その後、本異常検出処理を終了する。
【００８３】
また、上記Ｓ３２０にて、印加電圧Ｖｓが最低動作電圧以上ではないと判定した場合には、Ｓ３３０に進む。
Ｓ３３０では、上記Ｓ３１５で検出したバッテリ電圧ＶＢ及び端子電圧ＶＯと、プルアップ抵抗Ｒｕ及びプルダウン抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２の各抵抗値ｒｕ，ｒｄ１，ｒｄ２とに基づき、バッテリ電圧ＶＢから電気負荷Ｌを介して出力端子１３へ至る経路の抵抗ｒｋを算出し、更に、その算出した抵抗ｒｋが所定値（例えば、負荷抵抗の１０倍の値）以上であるか否かを判定する。
【００８４】
尚、抵抗ｒｋは、下記式１の関係から算出することができる。また、下記式１における「ｒｕ／／ｒｋ」は、ｒｕとｒｋとの並列抵抗値を表している。
ＶＢ×（ｒｄ１＋ｒｄ２）／（ｒｕ／／ｒｋ＋ｒｄ１＋ｒｄ２）＝ＶＯ …式１
そして、このＳ３３０にて、抵抗ｒｋが所定値以上ではないと判定した場合には、正常と判定して、そのまま本異常検出処理を終了するが、抵抗ｒｋが所定値以上であると判定した場合には、電気負荷Ｌの断線故障が発生していると判定して、Ｓ３４０に移行し、断線故障検知フラグをセットして、その後、本異常検出処理を終了する。
【００８５】
尚、本第３実施形態のＥＣＵにおいても、ＣＰＵ１７は、第１及び第２実施形態と同様に、断線故障検知フラグがセットされた場合と、グランドショート検知フラグがセットされた場合とで、異なる内容のフェイルセーフ処理を行う。また、本第３実施形態では、ＣＰＵ１７が実行する図７の異常検出処理とＡ／Ｄ変換器３３とが、故障判別検出手段に相当している。
【００８６】
以上のような本第３実施形態のＥＣＵによれば、第１及び第２実施形態のＥＣＵ１０，３０と同様の効果が得られる上に、Ｓ３２０の処理を行っているため、電気負荷ＬのＥＣＵ側（バッテリ電圧ＶＢ側とは反対側）が、グランドに完全にショートした場合だけでなく、ある抵抗を持ってグランドにショートしているレアショートの状態であって、電気負荷ＬのＥＣＵ側からグランドへのリーク電流が大きくなりＦＥＴ１５がオフされているにも拘わらず電気負荷Ｌの可動部が動いてしまう（この例では、燃料添加弁８が開弁してしまう）、というリーク電流大の異常をも、グランドショートとして検出することができる。そして更に、Ｓ３３０の処理を行っているため、電気負荷Ｌの完全な断線故障が起こっていなくても、バッテリ電圧ＶＢと電気負荷Ｌのバッテリ電圧ＶＢ側の端子との間の接触抵抗、又は、電気負荷Ｌのバッテリ電圧ＶＢ側とは反対側と出力端子１３との間の接触抵抗（詳しくは、電気負荷Ｌのバッテリ電圧ＶＢ側とは反対側の端子と配線１２との間の接触抵抗、又は、配線１２と出力端子１３との間の接触抵抗）が大きくなった、という接触不良が起きた場合にも、断線故障として検出することができる。よって、本第３実施形態のＥＣＵによれば、信頼性を一層高めることができる。
【００８７】
尚、上記第３実施形態において、電気負荷ＬのＥＣＵ側がグランドにレアショートしているものの、リーク電流はＳ３２０で肯定判定されるほど大きくはないという状況が発生した場合（つまり、リーク電流小の場合）、端子電圧ＶＯが正常時よりも下がるため、Ｓ３３０で算出される抵抗ｒｋの値が大きくなり、そのＳ３３０にて断線故障と判定してしまう可能性がある。しかし、この場合、そもそもＳ３２０では否定判定されており、電気負荷Ｌの可動部が動く訳ではないため、特に問題はない。
【００８８】
また、上記第３実施形態において、抵抗ｒｋの検出精度を上げるためには、抵抗Ｒｕ，Ｒｄ１，Ｒｄ２の抵抗値を、電気負荷Ｌの制御性能に支障が無い範囲で小さく設定すれば良い。
一方、図７のＳ３３０では、抵抗ｒｋに代えて、電気負荷Ｌのバッテリ電圧ＶＢ側とは反対側と出力端子１３との間の抵抗ｒｋ’（即ち、前述の抵抗ｒｋから負荷抵抗を引いた値）を算出し、その抵抗ｒｋ’が所定値以上であるか否かを判定するようにしても良い。尚、この場合、抵抗ｒｋ’は、電気負荷Ｌのバッテリ電圧ＶＢ側とは反対側と出力端子１３との間の接触抵抗（電気負荷Ｌのバッテリ電圧ＶＢ側とは反対側の端子と車両内配線１２との間の接触抵抗、又は、車両内配線１２と出力端子１３との間の接触抵抗）に相当するため、その接触抵抗を算出して所定値以上であるか否かを判定することとなる。
【００８９】
また、上記第３実施形態において、電気負荷Ｌの断線故障については、Ｓ３３０の処理に代えて、図６のＳ２２０及びＳ２３０と同様の処理で判定したり、グランドショートについては、Ｓ３２０の処理に代えて、図６のＳ２３０と同様の処理で判定するようにしても良い。
【００９０】
次に、第４実施形態のＥＣＵについて、図８を用いて説明する。
図８に示すように、本第４実施形態のＥＣＵ４０は、第１実施形態のＥＣＵ１０（図１）と比較して、比較器２２の非反転入力端子とバッテリ電圧ＶＢとの間に、カソードをバッテリ電圧ＶＢ側にして、ツェナーダイオード４１が接続されている点のみが異なっている。そして、ツェナーダイオード４１としては、そのツェナー電圧Ｖｚが、前述した電気負荷Ｌの最低動作電圧（この例では１０Ｖ）であるものを用いている。
【００９１】
このため、ツェナーダイオード４１のアノードと抵抗Ｒ３との接続点には、バッテリ電圧ＶＢから最低動作電圧だけ降下した電圧が発生することとなり、その電圧（＝ＶＢ−最低動作電圧）が、比較器２２の非反転入力端子に第２の判定電圧Ｖｔｈ２として入力される。また、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は同じであるため、比較器２１の非反転入力端子には、（ＶＢ−最低動作電圧／２）の電圧が第１の判定電圧Ｖｔｈ１（＞Ｖｔｈ２）として入力される。
【００９２】
尚、ＣＰＵ１７が断線故障とグランドショートとを検出するために実行する処理は、図４の異常検出処理と同じである。また、本第４実施形態では、抵抗Ｒ３が、ツェナーダイオード４１の電流制限用抵抗としての役割を果たしている。
このような第４実施形態のＥＣＵ４０によれば、グランドショートの検出に関して、第３実施形態のＥＣＵと同様の効果を得ることができる。
【００９３】
つまり、図４のＳ１２０にて比較器２２の出力信号ＣＰ２がハイレベルであると判定した場合には、ＦＥＴ１５がオフであるにも拘わらず、電気負荷Ｌへの印加電圧Ｖｓが最低動作電圧以上になっているということであるため、図７のＳ３２０の処理と同様に、完全なグランドショートだけでなく、電気負荷ＬのＥＣＵ側からグランドへのリーク電流が大きくなって電気負荷Ｌの可動部が動いてしまうリーク電流大の異常をも、グランドショートとして検出して、適切なフェイルセーフ処理を行うことができる。
【００９４】
尚、断線故障時のオフ時端子電圧ＶＯをＶＯＰとすると、抵抗Ｒｕ，Ｒｄ，Ｒ１〜Ｒ３の各抵抗値は、電源電圧ＶＢの変動によらず、Ｖｔｈ１＞ＶＯＰ＞Ｖｔｈ２（＝ＶＢ−Ｖｚ）の関係が成立するように設定すれば良い。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００９５】
例えば、上記各実施形態では、電気負荷Ｌが図２の燃料添加弁８である場合について説明したが、電気負荷Ｌとしては、燃料添加弁８以外でも良い。
そして、電気負荷Ｌが、例えば図２のインジェクタ６である場合には、ある１気筒のインジェクタ６の異常を検出した際に、その異常モード（断線故障又はグランドショート）に応じて、残りの他の気筒による待避走行レベルを変更するようなフェイルセーフ処理の切り替えを行うようにすれば良い。具体例を挙げると、ある１気筒のインジェクタ６についてグランドショートを検出した場合には、警告ランプの点灯等によって異常報知を行うと共に、他の気筒の正常なインジェクタを制御して最低限の待避走行が可能な程度だけエンジンを動作させ、また、ある１気筒のインジェクタ６について断線故障を検出した場合には、警告ランプの点灯等によって異常報知を行うと共に、他の気筒の正常なインジェクタにより出来るだけ正常時に近い状態となるようにエンジンを動作させる、といったフェイルセーフ処理の切り替えが考えられる。
【００９６】
一方、通電駆動用のスイッチング手段としては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限るものではなく、例えばＮＰＮトランジスタなどでも良い。
また、上記各実施形態では、断線故障よりもグランドショートの方が、制御系への影響度が大きい重要な故障であったが、例えば電気負荷Ｌがノーマルオープン型の電磁弁である場合など、システムによっては、グランドショートよりも断線故障の方を重要な故障として扱うべき場合もあり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のＥＣＵの構成を表す回路図である。
【図２】ディーゼルエンジンの燃料噴射システムの概略構成図である。
【図３】第１実施形態のＥＣＵに設けられた２つの比較器の出力信号ＣＰ１，ＣＰ２の変化状態を表すタイムチャートである。
【図４】第１実施形態のＥＣＵにおけるマイコンが実行する異常検出処理を表すフローチャートである。
【図５】第２実施形態のＥＣＵの構成を表す回路図である。
【図６】第２実施形態のＥＣＵにおけるマイコンが実行する異常検出処理を表すフローチャートである。
【図７】第３実施形態のＥＣＵにおけるマイコンが実行する異常検出処理を表すフローチャートである。
【図８】第４実施形態のＥＣＵの構成を表す回路図である。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン、３…エアフロメータ、４…コモンレール、５…高圧ポンプ、６…インジェクタ、７…触媒、８…燃料添加弁、１０，３０，４０…ＥＣＵ（電子制御装置）、Ｌ…電気負荷、１２…車両内配線、１３…出力端子、１５…ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、１７…ＣＰＵ、Ｒｕ，Ｒｄ，Ｒｄ１，Ｒｄ２，Ｒ１〜Ｒ５，１８，１９，２０，２３，２４，３１…抵抗、２１，２２…比較器、２５，３５…ダイオード、３３…Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）、４１…ツェナーダイオード[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a device for controlling an electric load, and more particularly to a technique for detecting an abnormality in the electric load.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in an electronic control device for controlling an engine of a vehicle, an N-channel MOSFET is used as a switching means for driving an injector (electromagnetic fuel injection valve) in terms of performance such as low on-resistance and high responsiveness. Have been. That is, one end of the coil of the injector is connected to a battery voltage (normally 12 V) as a power supply voltage, and an N-channel MOSFET is provided in series between the other end of the coil and ground (ground potential = 0 V). When the MOSFET is turned on, a current flows in the coil, and accordingly, a valve element as a movable portion of the injector moves in a direction to open an injection port to inject fuel.
[0003]
In this type of low-side drive device, as a method for detecting an abnormality such as disconnection or short-circuit of an electric load, there are two methods for dividing the voltage of the drain between the drain of the N-channel MOSFET and the ground. A series resistor is connected, and the divided voltage by the resistor is compared with the ON threshold value and the OFF threshold value (> ON threshold value) by two comparators. If the divided voltage is lower than the ON threshold, it is determined that the electric load has a disconnection fault. If the divided voltage when the MOSFET is turned on is higher than the OFF threshold, both ends of the electric load are short-circuited (that is, the MOSFET is turned off). (See, for example, Patent Document 1). The disconnection failure of the electric load includes not only the disconnection of the electric load itself, but also the disconnection of the wiring between the electric load and the electronic control unit and the wiring from the power supply voltage to the electric load.
[0004]
On the other hand, although it is not a low-side drive mode, it incorporates an energizing drive MOSFET used in the high-side drive mode and detects a no-load abnormality in which no current flows through the MOSFET, or an abnormal heat generation of the MOSFET. In the high-side drive type device using an IPS (intelligent power switch) that outputs an abnormal signal when detecting an abnormal heat generation and forcibly turns off a MOSFET when an abnormal heat generation is detected, an IPS abnormality is detected. From the voltage at the output terminal to the electric load when outputting a signal (specifically, the output terminal connected to the opposite side of the electric load from the ground), the disconnection failure of the electric load and the short circuit to the ground There is a technique for detecting a failure by distinguishing it from a failure (for example, see Patent Document 2). In other words, according to Patent Document 2, when the MOSFET is turned on and an abnormal signal is output from the IPS, if the output terminal is at a high level, it is determined that a disconnection failure of the electric load has occurred, and if the output terminal is at a low level, It is determined that the side of the electric load opposite to the ground is short-circuited to the ground.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-161532 (FIGS. 2 to 4)
[Patent Document 2]
JP-A-9-15104 (page 3, FIG. 2, FIG. 3)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, for example, in a vehicle, since the body is in a ground state, the electronic control device side of the electric load (specifically, a terminal on the electronic control device side of the electric load, a wiring connecting the electric load and the electronic control device, , The output terminal of the electronic control unit to which the wiring is connected) is relatively likely to be short-circuited to the ground.
[0007]
Here, in the high-side drive mode in which the switching means for energizing drive is provided on the upstream side of the electric load, one end of the electric load is originally connected to the ground, so the opposite side of the electronic control device is short-circuited to the ground. In this case, no current flows through the electric load. This phenomenon is the same as the case where disconnection of the electric load occurs. That is, in the case of the high-side drive mode, there is no difference in the state of the electric load between the case where the disconnection failure of the electric load occurs and the case where the short-circuit failure of the electric load to the ground of the electronic control device occurs. .
[0008]
On the other hand, in the low-side drive mode in which the switching means for energizing drive is provided on the downstream side of the electric load, when the electronic control device side of the electric load is short-circuited to the ground, the current continues to flow through the electric load. The operation state is completely different from that at the time of the disconnection failure of the electric load.
[0009]
For example, in the electronic control device for controlling the driving of the injector, when a disconnection failure occurs in the coil of the injector, fuel cannot be injected from the injector. In the case where the side opposite to the side is short-circuited to the ground, fuel remains flowing out of the injector.
[0010]
For this reason, in the electronic control device of the low-side drive mode, when the switching means for the energization drive is turned off, the disconnection failure of the electric load and the short-circuit failure of the electric load to the ground of the electronic control device (hereinafter simply referred to as simply). , And ground short of an electric load) in advance, and there is a demand to perform fail-safe processing of different contents corresponding to each failure. In particular, it is too late to detect that the current continues to flow through the electric load when the switching means is turned on.
[0011]
However, the above-mentioned conventional technology cannot satisfy the demand.
That is, according to the technology described in Patent Document 1, even when a ground short circuit occurs in the electric load, the divided voltage when the MOSFET for energization driving is turned off is set to the ON threshold value as in the case of the disconnection failure. Therefore, the ground short-circuit and the disconnection failure cannot be detected separately.
[0012]
Further, the technique described in Patent Document 2 can detect only a ground short circuit of an electric load in a high-side drive mode, and the ground short circuit can be detected only when a current-supplying MOSFET is turned on. Things.
The present invention has been made in view of such a problem, and in an electronic control device of a low-side drive type, a disconnection failure of an electric load and a ground short-circuit are separately detected in a state where a switching unit for energization drive is turned off. It is intended to be.
[0013]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
In order to achieve the above object, the abnormality detecting device according to claim 1, wherein a connection part to which the other end of the electric load having one end connected to the power supply voltage is connected, and a reference voltage lower than the connection part and the power supply voltage And an electric control device provided with a switching means for energizing drive for supplying a current to the electric load when turned on, and a drive control means for turning on / off the switching means. This is used to detect an abnormality.
[0014]
In this abnormality detection device, a pull-up resistor having one end connected to the connection portion and the other end connected to a power supply voltage, and a pull-down resistor having one end connected to the connection portion and the other end connected to a reference voltage. And a resistance value of each of the resistors is such that a connection portion voltage (voltage of the connection portion) when the switching means is turned off is changed when a disconnection failure of the electric load occurs and the other end of the electric load. (That is, on the side opposite to the power supply voltage side and on the electronic control unit side), three different voltages are set for a short-circuit failure to the reference voltage and for a normal time when neither of them is normal. I have. Note that the connection voltage when the switching means is off is the highest in a normal state, and is a voltage obtained by dividing the power supply voltage by a pull-up resistor and a pull-down resistor in the event of a disconnection failure of the electric load. In the event of a short circuit fault to a voltage, the reference voltage is used.
[0015]
Further, in this abnormality detection device, the failure determination detection means is configured to perform the disconnection failure of the electric load and the reference voltage on the other end side of the electric load based on the connection portion voltage when the switching means is turned off. (This corresponds to the above-mentioned ground short-circuit, and is also simply referred to as short-circuit fault to the reference voltage).
[0016]
As described above, the disconnection failure of the electric load means not only the disconnection of the electric load itself, but also the disconnection of the wiring between the electric load and the connection portion in the electronic control unit or the disconnection of the wiring from the power supply voltage to the electric load. Contains. In addition, a short-circuit failure of the electric load to the reference voltage means a terminal of the electric load on the electronic control device side (opposite side of the power supply voltage side), a wiring connecting the electric load and the connection portion of the electronic control device, The connection of the electronic control unit is short-circuited to the reference voltage.
[0017]
According to the abnormality detection device of the first aspect, it is possible to distinguish and detect a disconnection failure of the electric load and a short-circuit failure to the reference voltage in a state in which the switching means for energization driving is turned off. For this reason, if this abnormality detection device is used in an electronic control unit, when the switching means for energization drive is turned off, the disconnection failure of the electric load and the short-circuit failure to the reference voltage are distinguished and detected in advance, Since fail-safe processing having different contents according to each failure can be performed, the reliability of the electronic control device can be greatly improved.
[0018]
Incidentally, the failure determination detecting means includes, for example, a first comparator for comparing the first determination voltage lower than the power supply voltage and higher than the reference voltage with the connection portion voltage, as described in claim 2, A second comparator for comparing the connection voltage with a second determination voltage lower than the first determination voltage and higher than the reference voltage; and a second comparator for comparing the first and the second voltages when the switching means is turned off. Based on the output signal of the second comparator, it can be configured to distinguish and detect a disconnection fault of the electric load and a short-circuit fault to the reference voltage.
[0019]
More specifically, as set forth in claim 3, when the switching means is turned off, the failure determination detecting means determines that the output signal of the first comparator is “connection voltage ≦ first determination voltage”. And the output signal of the second comparator indicates "connection voltage> second determination voltage", it is determined that the electric load has a disconnection failure, and the second If the output signal of the comparator indicates that “connection voltage ≦ second determination voltage”, it can be determined that a short-circuit failure of the electric load to the reference voltage is determined.
[0020]
According to the abnormality detection device of the second and third aspects, the failure determination detection means can be configured at low cost by using two comparators as main parts.
Further, in this case, if the first determination voltage and the second determination voltage are configured to be generated by dividing the power supply voltage with a resistor, the power supply voltage may fluctuate. However, since the first and second determination voltages also change accordingly, the disconnection failure of the electric load and the short-circuit failure to the reference voltage are accurately detected without being affected by the fluctuation of the power supply voltage. It can be advantageous.
[0021]
On the other hand, the failure determination detecting means may be configured, for example, as described in claim 5 without using a comparator.
That is, the failure determination detecting means detects the connection voltage and the power supply voltage when the switching means is turned off, and determines from the detected power supply voltage a second voltage lower than the power supply voltage and higher than the reference voltage. 1 and a second determination voltage lower than the first determination voltage and higher than the reference voltage, and the detected connection voltage is equal to or less than the first determination voltage and equal to or less than the second determination voltage. If the voltage is equal to or higher than the determination voltage, it is determined that a disconnection failure of the electric load has occurred, and if the detected connection voltage is lower than the second determination voltage, it is determined that a short-circuit failure of the electric load to the reference voltage has occurred. May be. If the detected connection voltage is higher than the first determination voltage, it can be determined as normal.
[0022]
Even with this configuration, the first and second determination voltages change in accordance with the fluctuation of the power supply voltage, similarly to the apparatus of claim 4, so that the disconnection failure of the electric load and the reference voltage Can be accurately detected without being affected by fluctuations in the power supply voltage.
[0023]
Next, in the abnormality detection device according to claim 6, in the abnormality detection device according to claim 1, the failure determination detection means detects the connection voltage and the power supply voltage when the switching means is turned off. Calculating an applied voltage applied to the electric load from the detected power supply voltage and the connection voltage, and further determining that the calculated applied voltage is equal to or higher than a voltage at which the movable portion of the electric load can operate. In this case, it is configured that it is determined that a short-circuit failure of the electric load to the reference voltage has occurred.
[0024]
According to the abnormality detection device of the sixth aspect, not only when the electronic control device side of the electric load is completely short-circuited to the reference voltage but also before the complete short-circuit, The state of a rare short circuit in which the electronic control device side is connected to the reference voltage with a certain resistance (that is, an abnormality in a stage where current is leaking from the electronic control device side of the electric load to the reference voltage, In the case where the movable portion of the electric load moves even though the switching means is turned off due to occurrence of a leakage abnormality), the leakage abnormality can be detected as a short-circuit failure to the reference voltage. Therefore, according to this abnormality detection device, the reliability of the electronic control device can be further improved.
[0025]
In this case, the disconnection failure of the electric load can be determined, for example, by the same method as in claim 5. Further, similarly to the second and third aspects, two comparators may be provided, and the disconnection failure of the electric load may be determined based on the output signal of the two comparators.
[0026]
Further, in the abnormality detection device according to claim 7, in the abnormality detection device according to claim 1 or 6, the failure determination detection means detects the connection voltage and the power supply voltage when the switching means is turned off. Based on the detected connection voltage and power supply voltage and the respective resistance values of the pull-up resistor and the pull-down resistor, the resistance of the path from the power supply voltage to the connection via the electric load, or the electric load of the electric load. The resistance between the other end (the side opposite to the power supply voltage side) and the connection portion is calculated, and when it is determined that the calculated resistance is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the electrical load is disconnected. Is configured.
[0027]
According to the abnormality detection device of the seventh aspect, it is a stage before the complete disconnection failure of the electric load occurs, and the contact resistance or the electric load of the electric load between the power supply voltage and one end of the electric load is generated. Even if a contact failure occurs, such as an increase in contact resistance between the other end and the connection portion, it can be determined as a disconnection failure. Therefore, according to this abnormality detection device, the reliability of the electronic control device can be further improved.
[0028]
In the case of the abnormality detection device according to claim 7 dependent on claim 1, the short-circuit failure to the reference voltage can be determined by, for example, the same method as in claim 5, and the second in claim 3. A comparator similar to the above-described comparator is provided, and if the output signal of the comparator indicates that “connection voltage ≦ predetermined determination voltage”, it is determined that a short-circuit fault to the reference voltage has occurred. You can also.
[0029]
By the way, in the abnormality detection device according to claims 5 to 7, an A / D converter is generally used to detect the power supply voltage and the connection portion voltage. If the operating voltage is higher than the operating voltage, the change range of the connection voltage to be detected is not limited to the upper limit of the dynamic range (that is, the operating voltage) that can be detected by the A / D converter. It will exceed it, and accurate voltage detection will not be possible. If the resistance value of the pull-down resistor is set to a small value, the connection voltage can be reduced. However, if the resistance value of the pull-down resistor is too small, a relatively large current always flows through the electric load through the pull-down resistor. Is not preferred.
[0030]
Therefore, the pull-down resistor is at least two resistors connected in series with each other, and the failure determination detecting means uses an A / D converter to convert the voltage at the connection point between the two resistors. If the voltage is detected as the connection voltage and the voltage obtained by dividing the power supply voltage by the voltage dividing resistor is detected as the power supply voltage by the A / D converter, the power supply voltage and the change range of the connection voltage to be detected can be reduced. In the dynamic range of the A / D converter, and they can be accurately detected. Further, since the resistance value of the pull-down resistor (that is, the total resistance value of the series resistors) can be set large, a large current that may cause a problem in an electric load may flow through the pull-down resistor. Can be avoided.
[0031]
On the other hand, in the abnormality detection device according to the ninth aspect, in the abnormality detection device according to the second or third aspect, the second comparator includes a minimum voltage applied to the electric load on which the movable portion of the electric load operates. A voltage that is lower than the power supply voltage by a value is configured to be input as the second determination voltage.
[0032]
According to the abnormality detecting device of the ninth aspect, the same effect as that of the abnormality detecting device of the sixth aspect can be obtained.
In other words, if the output signal of the second comparator when the switching means is off indicates that “connection voltage ≦ second determination voltage”, a short-circuit fault of the electric load to the reference voltage When the electronic control unit side of the electric load is completely short-circuited to the reference voltage, it is possible to determine whether or not the switching means is turned off due to the occurrence of a leak abnormality at the previous stage. Regardless, even when the movable part of the electric load moves, the leak abnormality can be detected as a short-circuit failure to the reference voltage, and the reliability of the electronic control device can be further enhanced.
[0033]
In the abnormality detecting device according to the ninth aspect, as means for generating the second determination voltage, as described in the tenth aspect, the Zener voltage is the minimum value of the applied voltage and the cathode is set to the power supply voltage. It can be composed of a connected zener diode and a current limiting resistor connected between the anode of the zener diode and the reference voltage. That is, in the case of this configuration, a second determination voltage (that is, a voltage that is lower than the power supply voltage by the minimum value of the applied voltage) is generated at a connection point between the anode of the Zener diode and the current limiting resistor. . With this configuration, a circuit for generating the second determination voltage can be made very simple.
[0034]
On the other hand, the electronic control device according to claim 11 is configured such that an electric load, one end of which is connected to a power supply voltage, is connected in series with the other end of the electric load, and the connection part is connected in series with a reference voltage lower than the power supply voltage. And switching control means for turning on / off the switching means, and a malfunction detecting device according to any one of claims 1 to 10. A fail-safe process having different contents is performed depending on whether the abnormality detection device detects a disconnection failure of the electric load or a short-circuit failure to the reference voltage.
[0035]
According to such an electronic control device, when the switching means for energization driving is turned off, the disconnection failure of the electric load and the short-circuit failure to the reference voltage are detected separately, and the failure is determined in accordance with each failure. Very high reliability can be achieved because of the proper fail-safe processing.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an electronic control unit according to an embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration of an electronic control unit (hereinafter, referred to as an ECU) 10 according to a first embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration of a fuel injection system of a vehicle diesel engine 1 using the ECU 10. FIG.
[0037]
The ECU 10 of the first embodiment controls the fuel injection into the diesel engine 1 as shown in FIG. 2, and operates the engine 1 based on signals from various sensors such as an air flow meter 3 and a water temperature sensor (not shown). A high-pressure pump 5 for pumping fuel to the common rail 4, an injector 6 for injecting high-pressure fuel stored in the common rail 4 into each cylinder, and a catalyst 7 in an exhaust pipe based on the operating state. Various electric loads such as the fuel addition valve 8 provided on the side are driven. In other words, in the diesel engine 1, in order to comply with the exhaust gas regulation, a fuel addition valve 8, which is an electromagnetic valve similar to the injector 6, is provided in the exhaust pipe for regeneration of a catalyst (specifically, a NOx storage reduction catalyst) 7. The fuel addition valve 8 is opened when a predetermined condition is satisfied, and the fuel is injected into the exhaust pipe to burn and reduce NOx accumulated in the catalyst 7. Here, of the various electric loads driven by the ECU 10, a portion that drives the fuel addition valve 8 will be described.
[0038]
As shown in FIG. 1, outside the ECU 10, one end of an electric load L to be energized and driven (here, the fuel addition valve 8, more specifically, a coil as an energizing part of the fuel addition valve 8) is connected to a power supply voltage. (The positive terminal voltage of the vehicle-mounted battery) VB.
[0039]
The ECU 10 connects the output terminal 13 as a connection portion to which the end of the electric load L on the side opposite to the battery voltage VB side is connected via an in-vehicle wiring (a so-called wire harness) 12. An N-channel MOSFET (hereinafter simply referred to as an FET) 15 as a switching means having a drain connected and a source connected to ground (= 0V) as a reference voltage, a CPU 17, and the CPU 17 turning on / off the FET 15. A resistor 18 for supplying a drive signal SD output for this purpose to the gate of the FET 15 and a resistor 19 for pulling down the CPU 17 side of the resistor 18 to the ground are provided.
[0040]
Therefore, when the drive signal SD from the CPU 17 becomes a high level as an active level, the FET 17 is turned on and a current flows to the electric load L, and as a result, the fuel addition valve 8 is opened (specifically, the fuel addition valve 8 is opened). The valve body as the movable part of the valve 8 moves in a direction to open the injection port), and the fuel is injected into the exhaust pipe.
[0041]
Further, one end of the ECU 10 is connected to the output terminal 13 in order to detect a disconnection failure of the electric load L and a ground short (a failure in which the opposite side of the electric load L from the battery voltage VB side is short-circuited to the ground). A pull-up resistor Ru having the other end connected to the battery voltage VB, a pull-down resistor Rd having one end connected to the output terminal 13 and the other end connected to ground, a first comparator 21 and a second comparator And a resistor 20 having one end connected to the output terminal 13 and the other end commonly connected to the inverting input terminals (-terminals) of the two comparators 21 and 22, and a series connection between the battery voltage VB and the ground. , A resistor 23 that pulls up the output terminal of the comparator 21 to a constant voltage VC (5 V in this embodiment), and a resistor 23 that connects the output terminal of the comparator 22 to the constant voltage VC. A resistor 24 to pull up, the anode is commonly connected to the inverting input terminal of the two comparators 21 and 22, a cathode and a diode 25 for input protection, which is connected to the battery voltage VB is provided. The constant voltage VC is a voltage for operating the CPU 17, and is generated from a battery voltage VB by a power supply circuit (not shown) in the ECU 10.
[0042]
Then, a voltage generated at a connection point between the resistors R1 and R2 is input to the non-inverting input terminal (+ terminal) of the comparator 21 as a first determination voltage Vth1, and is applied to a connection point between the resistors R2 and R3. The generated voltage is input to the non-inverting input terminal of the comparator 22 as the second determination voltage Vth2 (<Vth1).
[0043]
Therefore, the output signal (voltage of the output terminal) CP1 of the comparator 21 is low if the voltage VO of the output terminal 13 (corresponding to a connection voltage, hereinafter referred to as a terminal voltage) is higher than the first determination voltage Vth1. Level (= 0V), and becomes high level (= 5V) if the terminal voltage VO is equal to or lower than the first determination voltage Vth1. The output signal CP2 of the comparator 22 goes low when the terminal voltage VO is higher than the second judgment voltage Vth2, and goes high when the terminal voltage VO is lower than the second judgment voltage Vth2. The output signals CP1 and CP2 of the comparators 21 and 22 are input to the CPU 17, respectively.
[0044]
Here, in the ECU 10, in addition to the pull-down resistor Rd in parallel with the FET 15 and the pull-up resistor Ru in parallel with the electric load L, the FET 15 is turned off when a ground short circuit occurs in the electric load L. Terminal voltage VO (hereinafter, referred to as an off-state terminal voltage VO) becomes 0 V, which is the same as the ground, whereas if a disconnection failure of the electric load L occurs, the off-state terminal voltage VO becomes A voltage obtained by dividing the battery voltage VB by the pull-up resistor Ru and the pull-down resistor Rd.
[0045]
The resistance value of the pull-down resistor Rd is sufficiently larger than the resistance value of the electric load L (for example, 100Ω, hereinafter referred to as load resistance) so as not to hinder the control performance of the electric load L. For example, the resistance is set to 10 kΩ, which is several tens of times or more, but by setting the resistance value of the pull-up resistor Ru to the same value as the resistance value of the pull-down resistor Rd, a disconnection failure of the electric load L occurs. Is such that the terminal voltage VO at the time of off is half the voltage of the battery voltage VB (= VB / 2).
[0046]
In a normal state, since the load resistance is sufficiently smaller than the resistance values of the resistors Ru and Rd, the off-state terminal voltage VO is substantially equal to the battery voltage VB.
For this reason, the terminal voltage VO at the time of off becomes approximately VB in a normal state, becomes VB / 2 at the time of a disconnection failure of the electric load L, and becomes 0 V at the time of a ground short of the electric load L. Therefore, by determining these three voltages, a short circuit fault of the electric load L and a ground short circuit can be distinguished and detected.
[0047]
Therefore, in the ECU 10, the terminal voltage VO is input to the inverting input terminals of the two comparators 21 and 22, and the resistance values of the resistors R1 to R3 are set to the same value. Becomes the voltage (= VB × 2/3> VB / 2) of the battery voltage, and the second determination voltage input to the non-inverting input terminal of the comparator 22 Vth2 is set to be 1/3 of the battery voltage VB (= VB / 3 <VB / 2).
[0048]
Therefore, the output signals CP1 and CP2 of the two comparators 21 and 22 change as shown in FIG.
That is, first, in a normal state, the output signals CP1 and CP2 of the two comparators 21 and 22 have the same level as the drive signal SD output from the CPU 17. In normal operation, when the drive signal SD goes high, the FET 15 turns on and the terminal voltage VO becomes almost 0 V (<Vth2 <Vth1). When both become high level, and when the drive signal SD becomes low level, the FET 15 is turned off and the terminal voltage VO becomes almost VB (>Vth1> Vth2), so that the output signals CP1 and CP2 of the two comparators 21 and 22 are output. Are both low level.
[0049]
On the other hand, when the drive signal SD is at the low level and the FET 15 is turned off and the ground short circuit of the electric load L occurs, the terminal voltage VO becomes 0 V, so that the two comparators 21 and 22 The output signals CP1 and CP2 are not at a low level in a normal state, but are both at a high level. Further, when a disconnection failure of the electric load L occurs, the terminal voltage VO becomes VB / 2 which is equal to or lower than the first determination voltage Vth1 and higher than the second determination voltage Vth2. CP1 is at a high level, and the output signal CP2 of the comparator 22 is at a low level.
[0050]
Therefore, in the ECU 10, the CPU 17 executes the abnormality detection process of FIG. 4 at regular intervals, and determines a disconnection failure of the electric load L and a ground short circuit based on a combination of the output signals CP1 and CP2 of the two comparators 21 and 22. Are detected separately.
[0051]
That is, when the CPU 17 starts the abnormality detection processing of FIG. 4, first, in S110, it is determined whether or not the FET 15 is currently turned off. When the FET 15 is turned on (S110: NO), the abnormality detection processing is terminated as it is. When the FET 15 is turned off (S110: YES), the process proceeds to S120 and the comparator 22 Is determined whether the output signal CP2 is at a high level.
[0052]
If the output signal CP2 of the comparator 22 is at a high level (S120: YES), the off-state terminal voltage VO is equal to or lower than the second determination voltage Vth2. Then, the process proceeds to S150, in which a flag indicating the occurrence of a ground short (hereinafter referred to as a ground short detection flag) is set, and thereafter, the abnormality detection processing ends.
[0053]
If it is determined in S120 that the output signal CP2 of the comparator 22 is not at the high level (it is at the low level), the process proceeds to S130 to determine whether the output signal CP1 of the comparator 21 is at the high level. Determine whether or not.
If the output signal CP1 of the comparator 21 is not at the high level (S130: NO), it is determined to be normal, and the abnormality detection processing is terminated as it is, but if the output signal CP1 of the comparator 21 is at the high level. (S130: YES), since the OFF terminal voltage VO is equal to or lower than the first determination voltage Vth1 and higher than the second determination voltage Vth2, it is determined that the disconnection failure of the electric load L has occurred, and S140 is performed. Then, a flag indicating the occurrence of a disconnection failure (hereinafter, referred to as a disconnection failure detection flag) is set, and thereafter, the abnormality detection processing ends.
[0054]
If it is determined in S120 that the output signal CP2 of the comparator 22 is at the high level, it is determined whether or not the output signal CP1 of the comparator 21 is also at the high level. If CP1 is at the high level, the process proceeds to S150, and if the output signal CP1 of the comparator 21 is not at the high level, it is determined that the circuit in the ECU 10 (particularly, the comparator 21 or 22) is abnormal. Is also good.
[0055]
Further, in the ECU 10, the CPU 17 determines whether the disconnection failure detection flag has been set in S140 (that is, if a disconnection failure has been detected), or if the ground short detection flag has been set in S150 (that is, the ground). (When a short circuit is detected), fail-safe processing of different contents is performed.
[0056]
Specifically, first, the fuel addition valve 8 serving as the electric load L is connected when the ground is short-circuited (that is, the terminal of the coil of the fuel addition valve 8 on the side opposite to the battery voltage VB side, or the terminal thereof and the ECU 10). When the vehicle wiring 12 connecting to the output terminal 13 and the output terminal 13 of the ECU 10 are short-circuited to the ground), the valve remains open, so that fuel flows out into the exhaust pipe of the engine 1. However, at the time of a disconnection failure, although the purification performance of the exhaust gas deteriorates, the running performance of the vehicle itself does not hinder.
[0057]
For this reason, when a ground short is detected, the occurrence of an abnormality is notified to the driver of the vehicle by turning on a warning lamp or the like, and further, the engine is operated to the extent that the minimum evacuation traveling is possible, In addition, when a disconnection failure is detected, the driver is notified of the occurrence of the abnormality by simply turning on a warning lamp or the like, and control of the engine itself is performed as in normal operation. The level of safe processing is changed. In addition, as a process of operating the engine only to the extent that the minimum limp-home running is possible, for example, a process of limiting the time during which the engine can be operated, and the output or rotation speed of the engine can be considered.
[0058]
According to the ECU 10 as described above, the disconnection failure of the electric load L and the ground short can be distinguished and detected in advance while the FET 15 is turned off. , The fail-safe processing at different levels is performed respectively, so that the reliability can be greatly improved.
[0059]
Further, in the ECU 10, the level determination of the off-time terminal voltage VO is performed by the two comparators 21 and 22, so that the circuit configuration for abnormality detection can be made inexpensive.
Further, since the first determination voltage Vth1 and the second determination voltage Vth2 are generated by dividing the battery voltage VB by the resistors R1 to R3, the disconnection failure and the ground short-circuit are reduced. Accurate detection can be made without being affected by fluctuations. This is because each of the determination voltages Vth1 and Vth2 changes according to the battery voltage VB.
[0060]
In the first embodiment, the CPU 17 corresponds to the drive control unit, but the CPU 17 also functions as a part of the failure determination detection unit. In other words, the abnormality detection processing of FIG. 4 executed by the CPU 17 and the comparators 21 and 22 correspond to failure determination detection means.
[0061]
On the other hand, in the above embodiment, the resistance values of the pull-up resistor Ru and the pull-down resistor Rd are set to the same value so that the off-state terminal voltage VO at the time of a disconnection fault becomes VB / 2. The resistance values of Ru and the pull-down resistor Rd may be different values as long as a disconnection failure and a ground short can be determined in addition to normal or abnormal. However, when the resistance value of the pull-up resistor Ru and the resistance value of the pull-down resistor Rd are set to the same value, it is possible to reduce the difference between the three types of the terminal voltage VO at the time of normal operation, at the time of disconnection fault, and at the time of ground short. Since the maximum value can be obtained, it is advantageous that the normal state, the disconnection failure, and the ground short circuit can be easily distinguished.
[0062]
Further, in the above embodiment, the resistance values of the resistors R1 to R3 are set to the same value, and the first determination voltage Vth1 and the second determination voltage Vth2, which are compared with the terminal voltage VO by the comparators 21 and 22, respectively. , The battery voltage VB is divided into three equal values (Vth1 = VB × 2/3, Vth2 = VB / 3), but the two determination voltages Vth1 and Vth2 (and thus the resistors R1 to R3) May be different values as long as normal, disconnection failure, and ground short can be distinguished. That is, the first determination voltage Vth1 may be lower than the off-state terminal voltage VO in a normal state and higher than the off-state terminal voltage VO during a disconnection failure, and the second determination voltage Vth2 may be a disconnection failure. Any voltage may be used as long as the voltage is lower than the terminal voltage VO at the time of off and higher than the terminal voltage VO at the time of ground short.
[0063]
On the other hand, the first determination voltage Vth1 and the second determination voltage Vth2 can be fixed voltages independent of the battery voltage VB.
Next, an ECU according to a second embodiment will be described.
First, FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration of an ECU 30 according to the second embodiment.
[0064]
The ECU 30 of the second embodiment differs from the ECU 10 of the first embodiment in the following points (1) to (4). In FIG. 5, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
(1) The comparators 21 and 22 and the associated resistors R1 to R3, 20, 23 and 24 and the diode 25 are not provided, but an A / D converter (ADC) 33 is provided instead. I have. The A / D converter 33 operates by receiving the same constant voltage VC (= 5 V) as the CPU 17.
[0065]
(2) Then, in order to detect the battery voltage VB by the A / D converter 33, two resistors R4 and R5 (corresponding to voltage dividing resistors) are connected in series between the battery voltage VB and the ground. The voltage Vbm at the connection point between the resistors R4 and R5 (that is, the voltage obtained by dividing the battery voltage VB by the resistors R4 and R5) Vbm is input to the A / D converter 33.
[0066]
Further, even when the battery voltage VB reaches the expected maximum value (in the present embodiment, a 12V system battery is assumed, for example, 16V), the resistance ratio between the resistor R4 and the resistor R5 is set to the voltage Vbm. Is set to, for example, 3 to 1 so that is within the dynamic range (0 to 5 V) of the input voltage that can be identified by the A / D converter 33.
[0067]
That is, assuming that the resistance value of the resistor R4 is r4 and the resistance value of the resistor R5 is r5, "r4 / r5 = 3". With this setting, the voltage of VB / 4 is applied to the A / D converter 33. Vbm. Note that, for example, r4 = 30 kΩ and r5 = 10 kΩ.
[0068]
(3) Further, in the second embodiment, the pull-down resistor Rd in FIG. 1 is replaced with two pull-down resistors Rd1 and Rd2 connected in series.
The voltage Vom at the connection point between the resistors Rd1 and Rd2 (that is, the voltage obtained by dividing the terminal voltage VO by the resistors Rd1 and Rd2) is input to the A / D converter 33 via the input protection resistor 31. Have been. The ECU 30 also includes an input protection diode 35 whose anode is connected to the connection point between the pull-down resistors Rd1 and Rd2 and whose cathode is connected to a constant voltage VC.
[0069]
Further, assuming that the pull-up resistor Ru has a resistance value of ru and the two series pull-down resistors Rd1 and Rd2 have respective resistance values of rd1 and rd2, these values are sufficiently larger than the load resistance, and For example, ru = 40 kΩ, rd1 = 30 kΩ, and rd2 = 10 kΩ so that “ru / (rd1 + rd2) = 1” and “rd1 / rd2 = 3”.
[0070]
That is, as in the first embodiment, “ru / (rd1 + rd2) = 1” is set so that the off-time terminal voltage VO at the time of the disconnection failure becomes VB / 2, and the terminal voltage VO is the expected maximum value. (Ie, the maximum value of the battery voltage VB, for example, 16 V), “rd1 / rd2 = 3” so that the voltage Vom falls within the dynamic range (0 to 5 V) of the A / D converter 33. " For this reason, the voltage of VO / 4 is input to the A / D converter 33 as Vom.
[0071]
(4) In the ECU 30 of the second embodiment, the CPU 17 executes the abnormality detection processing of FIG. 6 at regular intervals instead of the abnormality detection processing of FIG. Are detected separately.
When the CPU 17 starts the abnormality detection processing of FIG. 6, it is first determined in S210 whether or not the FET 15 is currently turned off. If the FET 15 is turned on (S210: NO), this abnormality is directly performed. Although the detection process is terminated, when the FET 15 is turned off (S210: YES), the process proceeds to S215, where the A / D converter 33 detects the voltage Vbm as the battery voltage VB, and simultaneously detects the voltage Vom. Is detected as a terminal voltage (terminal voltage at OFF) VO. Here, a value obtained by quadrupling the detection value (A / D conversion value) of the voltage Vbm is set as a detection value of the battery voltage VB, and a value obtained by quadrupling the detection value of the voltage Vom is similarly set to the terminal voltage VO. Is the detected value.
[0072]
Then, in S220, a value obtained by multiplying the battery voltage VB (= Vbm × 4) detected in S215 by 2/3 is set as the first determination voltage Vth1, and the terminal voltage detected in S215 is further determined. It is determined whether VO is higher than the set first determination voltage Vth1 (= VB × Ｂ).
[0073]
If an affirmative determination is made in this S220 that "VO>Vth1", it is determined to be normal, and the abnormality detection processing is terminated as it is, but a negative determination is made that "VO>Vth1" is not satisfied (that is, "VO≤Vth1"). Vth1 ”), the process proceeds to S230.
Then, in S230, a value obtained by multiplying the battery voltage VB detected in S215 by 1/3 is set as the second determination voltage Vth2, and further, the terminal voltage VO detected in S215 is changed to the set second voltage. It is determined whether the voltage is lower than the determination voltage Vth2 (= VB / 3).
[0074]
If an affirmative determination is made in step S230 that "Vth2>VO", it is determined that a ground short circuit has occurred in the electric load L, and the flow shifts to step S250, where a ground short detection flag is set. The detection processing ends.
If a negative determination is made that “Vth2> VO” is not satisfied in S230 (that is, “Vth1 ≧ VO ≧ Vth2”), it is determined that a disconnection failure of the electric load L has occurred, and The process proceeds to S240, where a disconnection failure detection flag is set, and thereafter, the abnormality detection processing ends.
[0075]
In the ECU 30 of the second embodiment, as in the first embodiment, the CPU 17 determines whether the disconnection failure detection flag is set in S240 or the case where the ground short detection flag is set in S250. Then, fail-safe processing of different contents is performed. In the second embodiment, the abnormality detection processing of FIG. 6 executed by the CPU 17 and the A / D converter 33 correspond to a failure determination detection unit.
[0076]
The ECU 30 according to the second embodiment as described above can also detect the disconnection failure of the electric load L and the ground short circuit in advance while the FET 15 is turned off, and furthermore, can detect the disconnection failure. Since different fail-safe processes suitable for each case are detected and ground short-circuits are detected, reliability can be greatly improved. Further, since the determination voltages Vth1 and Vth2 are set according to the detected value of the battery voltage VB, the disconnection failure and the ground short-circuit can be accurately performed without being affected by the fluctuation of the battery voltage VB, as in the first embodiment. Can be detected.
[0077]
In the second embodiment, the resistance ratio (rd1 / rd2) of the pull-down resistors Rd1 and Rd2 is such that the voltage Vom when the terminal voltage VO = VB is equal to the maximum value of the dynamic range of the A / D converter 33 (= 5V) or less, it is not necessary to set the ratio so that the voltage Vom when the terminal voltage VO is a predetermined voltage between the battery voltage VB and the first determination voltage Vth1 is 5 V or less. Is also good. Even in such a case, whether the terminal voltage VO is higher than the first determination voltage Vth1 or not can be identified by using the A / D converter 33. For example, even if “rd1 / rd2 = 2” is set, the value of the terminal voltage VO at which Vom enters 5 V or less is 15 V or less, and the value of 15 V is the first value when the battery voltage VB is 16 V. Since it is higher than the judgment voltage Vth1 (= 16 × 2/3 = 10.7V), it is possible to determine whether or not the terminal voltage VO is higher than the first judgment voltage Vth1 using the A / D converter 33. it can.
[0078]
Then, not only the resistance values of the pull-down resistors Rd1 and Rd2 but also the resistance value of the pull-up resistor Ru can be appropriately determined as long as normal, disconnection failure, and ground short-circuit can be determined within a range that does not hinder the drive control of the electric load L. Can be set. Further, the first determination voltage Vth1 and the second determination voltage Vth may be appropriately set in accordance with the resistance values of the resistors Ru, Rd1, Rd2, and the like. Further, the first determination voltage Vth1 and the second determination voltage Vth2 can be fixed voltages independent of the battery voltage VB.
[0079]
Next, an ECU according to a third embodiment will be described.
The ECU of the third embodiment has the same hardware configuration as the ECU 30 of the second embodiment (FIG. 5). However, when compared with the ECU 30 of the second embodiment, the CPU 17 performs the abnormality detection process of FIG. Instead, the abnormality detection processing of FIG. 7 is executed at regular intervals.
[0080]
When the CPU 17 starts the abnormality detection processing of FIG. 7, it is first determined in S310 whether or not the FET 15 is currently turned off. If the FET 15 is turned on (S310: NO), this abnormality is directly performed. The detection process ends, but if the FET 15 is turned off (S310: YES), the process proceeds to S315, where the A / D converter 33 changes the voltage Vbm at the connection point between the resistors R4 and R5 to the battery voltage VBm. And the voltage Vom at the connection point between the resistors Rd1 and Rd2 is detected as a terminal voltage (terminal voltage at OFF) VO. Here, as in the second embodiment, a value obtained by quadrupling the detection value of the voltage Vbm is set as a detection value of the battery voltage VB, and a value obtained by quadrupling the detection value of the voltage Vom is set as the detection value of the terminal voltage VO. Value.
[0081]
Next, in S320, the difference (= VB-VO) between the battery voltage VB and the terminal voltage VO detected in S315 is calculated as the voltage (applied voltage) Vs applied to the electric load L, and the calculation is performed. Whether or not the applied voltage Vs is equal to or higher than a minimum voltage (for example, 10 V; hereinafter, referred to as a minimum operating voltage) at which a movable portion of the electric load L (in this embodiment, the valve element of the fuel addition valve 8) can operate. Is determined.
[0082]
If it is determined in step S320 that the applied voltage Vs is equal to or higher than the minimum operating voltage, it is determined that a ground short has occurred in the electric load L, and the process proceeds to step S350, where the ground short detection flag is set. Is set, and then the abnormality detection processing ends.
[0083]
If it is determined in S320 that the applied voltage Vs is not higher than the minimum operating voltage, the process proceeds to S330.
In S330, based on the battery voltage VB and the terminal voltage VO detected in S315, and the respective resistance values ru, rd1, and rd2 of the pull-up resistors Ru and pull-down resistors Rd1 and Rd2, the battery voltage VB is applied via the electric load L. The resistance rk of the path leading to the output terminal 13 is calculated, and it is further determined whether or not the calculated resistance rk is equal to or more than a predetermined value (for example, ten times the load resistance).
[0084]
Incidentally, the resistance rk can be calculated from the relationship of the following equation 1. Further, “ru // rk” in the following equation 1 represents a parallel resistance value of ru and rk.
VB × (rd1 + rd2) / (ru // rk + rd1 + rd2) = VO (1)
When it is determined in step S330 that the resistance rk is not equal to or greater than the predetermined value, it is determined that the resistance rk is normal, and the abnormality detection process is terminated. In step S340, it is determined that a disconnection failure of the electric load L has occurred, and the process proceeds to S340, where a disconnection failure detection flag is set, and then the abnormality detection processing ends.
[0085]
In the ECU of the third embodiment, as in the first and second embodiments, the CPU 17 differs between the case where the disconnection failure detection flag is set and the case where the ground short detection flag is set. Perform failsafe processing of the content. In the third embodiment, the abnormality detection processing of FIG. 7 executed by the CPU 17 and the A / D converter 33 correspond to a failure determination detection unit.
[0086]
According to the above-described ECU of the third embodiment, the same effects as those of the ECUs 10 and 30 of the first and second embodiments can be obtained. Side (the side opposite to the battery voltage VB side) is not only when completely short-circuited to the ground, but also in a rare short-circuit state where it is short-circuited to the ground with a certain resistance. The leakage current to the ground increases, and the movable portion of the electric load L moves even though the FET 15 is turned off (in this example, the fuel addition valve 8 is opened). An abnormality can also be detected as a ground short. Further, since the process of S330 is performed, even if a complete disconnection failure of the electric load L has not occurred, the contact resistance between the battery voltage VB and the terminal of the electric load L on the battery voltage VB side, or The contact resistance between the output terminal 13 and the opposite side of the electric load L from the battery voltage VB side (specifically, the contact resistance between the wiring 12 and the terminal of the electric load L opposite to the battery voltage VB side, Alternatively, even when a contact failure such as an increase in contact resistance between the wiring 12 and the output terminal 13 occurs, it can be detected as a disconnection failure. Therefore, according to the ECU of the third embodiment, the reliability can be further improved.
[0087]
In the third embodiment, when the ECU side of the electric load L is rarely short-circuited to the ground, but the leakage current is not large enough to be affirmatively determined in S320 (that is, when the leakage current is small). In this case, since the terminal voltage VO is lower than in the normal state, the value of the resistance rk calculated in S330 increases, and there is a possibility that the disconnection failure is determined in S330. However, in this case, a negative determination is made in S320, and the movable portion of the electric load L does not necessarily move.
[0088]
In the third embodiment, in order to increase the detection accuracy of the resistor rk, the resistance values of the resistors Ru, Rd1, and Rd2 may be set to be small as long as the control performance of the electric load L is not hindered.
On the other hand, in S330 of FIG. 7, instead of the resistance rk, the resistance rk ′ between the output terminal 13 and the opposite side of the electric load L from the battery voltage VB side (that is, the load resistance is subtracted from the resistance rk described above). Value), and whether or not the resistance rk ′ is equal to or more than a predetermined value may be determined. In this case, the resistance rk ′ is determined by the contact resistance between the output terminal 13 and the opposite side of the electric load L from the battery voltage VB side (the terminal opposite to the battery voltage VB side of the electric load L and the vehicle interior). (The contact resistance between the wiring 12 and the contact resistance between the wiring 12 in the vehicle and the output terminal 13), the contact resistance is calculated to determine whether or not the contact resistance is equal to or more than a predetermined value. It becomes.
[0089]
In the third embodiment, the disconnection failure of the electric load L is determined by the same processing as S220 and S230 in FIG. 6 instead of the processing of S330, and the ground short-circuit is replaced by the processing of S320. Thus, the determination may be made in the same process as in S230 of FIG.
[0090]
Next, an ECU according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8, the ECU 40 of the fourth embodiment is different from the ECU 10 of the first embodiment (FIG. 1) in that a cathode is provided between the non-inverting input terminal of the comparator 22 and the battery voltage VB. The only difference is that the Zener diode 41 is connected on the battery voltage VB side. And, as the Zener diode 41, one whose Zener voltage Vz is the above-mentioned minimum operating voltage of the electric load L (10 V in this example) is used.
[0091]
Therefore, a voltage lower than the battery voltage VB by the minimum operating voltage is generated at the connection point between the anode of the Zener diode 41 and the resistor R3, and the voltage (= VB-minimum operating voltage) is calculated by the comparator 22. As the second determination voltage Vth2. Further, since the resistance values of the resistors R1 and R2 are the same, the voltage of (VB-minimum operating voltage / 2) is input to the non-inverting input terminal of the comparator 21 as the first determination voltage Vth1 (> Vth2). Is done.
[0092]
The processing executed by the CPU 17 to detect a disconnection failure and a ground short is the same as the abnormality detection processing in FIG. In the fourth embodiment, the resistor R3 functions as a current limiting resistor for the Zener diode 41.
According to the ECU 40 of the fourth embodiment, the same effect as that of the ECU of the third embodiment can be obtained with respect to detection of a ground short.
[0093]
That is, when it is determined in S120 in FIG. 4 that the output signal CP2 of the comparator 22 is at the high level, the voltage Vs applied to the electric load L is equal to or higher than the minimum operating voltage even though the FET 15 is off. 7, the leakage current from the ECU side of the electric load L to the ground increases as well as the complete ground short-circuit, similar to the processing of S320 in FIG. An abnormality of a large leak current, which causes movement, can be detected as a ground short and appropriate fail-safe processing can be performed.
[0094]
Assuming that the OFF terminal voltage VO at the time of the disconnection failure is VOP, the resistance values of the resistors Ru, Rd, R1 to R3 are Vth1>VOP> Vth2 (= VB−Vz) regardless of the fluctuation of the power supply voltage VB. May be set so that the following relationship is established.
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention can take various forms.
[0095]
For example, in each of the above embodiments, the case where the electric load L is the fuel addition valve 8 in FIG. 2 has been described, but the electric load L may be other than the fuel addition valve 8.
When the electric load L is, for example, the injector 6 of FIG. 2, when the abnormality of the injector 6 of a certain cylinder is detected, the remaining load is determined according to the abnormality mode (disconnection failure or ground short). Fail-safe processing may be switched to change the limp-home running level of the cylinder. As a specific example, when a ground short is detected with respect to the injector 6 of a certain cylinder, the abnormality is notified by turning on a warning lamp or the like, and the normal injector of the other cylinder is controlled to perform the minimum evacuation traveling. When the engine is operated as much as possible, and when a disconnection failure is detected in the injector 6 of a certain cylinder, the abnormality is notified by turning on a warning lamp or the like, and the normal injector of another cylinder is used as much as possible. Switching of the fail-safe processing, such as operating the engine to be in a state close to the normal state, is conceivable.
[0096]
On the other hand, the switching means for energization drive is not limited to the N-channel MOSFET, but may be, for example, an NPN transistor.
Further, in each of the above embodiments, the ground short is an important failure having a greater influence on the control system than the disconnection failure, but, for example, when the electric load L is a normally open solenoid valve, In some systems, a disconnection fault may be treated as a more important fault than a ground short.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration of an ECU according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a fuel injection system of a diesel engine.
FIG. 3 is a time chart showing a change state of output signals CP1 and CP2 of two comparators provided in the ECU of the first embodiment.
FIG. 4 is a flowchart illustrating abnormality detection processing executed by a microcomputer in the ECU of the first embodiment.
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration of an ECU according to a second embodiment.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an abnormality detection process performed by a microcomputer in the ECU according to the second embodiment.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an abnormality detection process executed by a microcomputer in an ECU according to a third embodiment.
FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a configuration of an ECU according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diesel engine, 3 ... Air flow meter, 4 ... Common rail, 5 ... High pressure pump, 6 ... Injector, 7 ... Catalyst, 8 ... Fuel addition valve, 10, 30, 40 ... ECU (electronic control unit), L ... Electrical load , 12 ... wiring inside the vehicle, 13 ... output terminal, 15 ... N-channel MOSFET, 17 ... CPU, Ru, Rd, Rd1, Rd2, R1 to R5, 18, 19, 20, 23, 24, 31 ... resistance, 21 22 comparator, 25, 35 diode, 33 A / D converter (ADC), 41 Zener diode

Claims (11)

電源電圧に一端が接続された電気負荷の他端側が接続される接続部と、該接続部と前記電源電圧よりも低い基準電圧との間に直列に設けられ、オンすることで前記電気負荷に電流を流すスイッチング手段と、該スイッチング手段をオン／オフさせる駆動制御手段とを備えた電子制御装置において、前記電気負荷の異常を検出するために用いられる異常検出装置であって、
前記接続部に一端が接続され、他端が前記電源電圧に接続されたプルアップ抵抗と、前記接続部に一端が接続され、他端が前記基準電圧に接続されたプルダウン抵抗とを備えると共に、
前記各抵抗の抵抗値は、前記スイッチング手段がオフされているときの前記接続部の電圧（以下、接続部電圧という）が、前記電気負荷の断線故障時と、前記電気負荷の他端側の前記基準電圧への短絡故障時と、その何れでもない正常時とで、それぞれ異なる３通りの電圧となるように設定されており、
更に、前記スイッチング手段がオフされているときの前記接続部電圧に基づいて、前記電気負荷の断線故障と、前記電気負荷の他端側の前記基準電圧への短絡故障とを区別して検出する故障判別検出手段を備えていること、
を特徴とする異常検出装置。A connection part to which the other end of the electric load whose one end is connected to the power supply voltage is connected in series between the connection part and a reference voltage lower than the power supply voltage. An electronic control unit comprising: a switching unit for flowing a current; and a drive control unit for turning on / off the switching unit, wherein the abnormality detection device is used for detecting an abnormality of the electric load,
One end is connected to the connection portion, and the other end includes a pull-up resistor connected to the power supply voltage, and the connection portion has one end connected to the reference voltage and a pull-down resistor connected to the other end.
The resistance value of each of the resistors is such that the voltage of the connection portion when the switching means is turned off (hereinafter, referred to as a connection portion voltage) is determined when the disconnection failure of the electric load occurs and the voltage at the other end of the electric load. In the case of a short-circuit fault to the reference voltage, and in the normal case of none of them, the three different voltages are set,
Further, a fault for distinguishing and detecting a disconnection fault of the electric load and a short-circuit fault to the reference voltage at the other end of the electric load based on the connection voltage when the switching unit is turned off. Having a discrimination detection means,
An abnormality detection device characterized by the above-mentioned. 請求項１に記載の異常検出装置において、
前記故障判別検出手段は、
前記電源電圧よりも低く且つ前記基準電圧よりも高い第１の判定電圧と前記接続部電圧とを大小比較する第１の比較器と、
前記第１の判定電圧よりも低く且つ前記基準電圧よりも高い第２の判定電圧と前記接続部電圧とを大小比較する第２の比較器とを備え、
前記スイッチング手段がオフされているときの前記２つの比較器の出力信号に基づいて、前記電気負荷の断線故障と前記短絡故障とを区別して検出すること、
を特徴とする異常検出装置。The abnormality detection device according to claim 1,
The failure determination detection means,
A first comparator for comparing the first determination voltage lower than the power supply voltage and higher than the reference voltage with the connection portion voltage,
A second comparator that compares a second determination voltage lower than the first determination voltage and higher than the reference voltage with the connection portion voltage,
Based on the output signals of the two comparators when the switching unit is turned off, the disconnection failure of the electric load and the short-circuit failure are detected separately.
An abnormality detection device characterized by the above-mentioned. 請求項２に記載の異常検出装置において、
前記故障判別検出手段は、
前記スイッチング手段がオフされているときに、
前記第１の比較器の出力信号が、前記接続部電圧が前記第１の判定電圧以下であることを表し、且つ、前記第２の比較器の出力信号が、前記接続部電圧が前記第２の判定電圧よりも高いことを表しているならば、前記電気負荷の断線故障と判定し、
前記第２の比較器の出力信号が、前記接続部電圧が前記第２の判定電圧以下であることを表しているならば、前記短絡故障と判定すること、
を特徴とする異常検出装置。The abnormality detection device according to claim 2,
The failure determination detection means,
When the switching means is off,
The output signal of the first comparator indicates that the connection voltage is equal to or lower than the first determination voltage, and the output signal of the second comparator indicates that the connection voltage is equal to the second determination voltage. If it indicates that the voltage is higher than the determination voltage, it is determined that the electrical load is broken,
If the output signal of the second comparator indicates that the connection voltage is equal to or less than the second determination voltage, determining that the short circuit has occurred;
An abnormality detection device characterized by the above-mentioned. 請求項２又は請求項３に記載の異常検出装置において、
前記第１の判定電圧と前記第２の判定電圧は、前記電源電圧を抵抗で分圧することにより生成されること、
を特徴とする異常検出装置。In the abnormality detection device according to claim 2 or 3,
The first determination voltage and the second determination voltage are generated by dividing the power supply voltage with a resistor;
An abnormality detection device characterized by the above-mentioned. 請求項１に記載の異常検出装置において、
前記故障判別検出手段は、
前記スイッチング手段がオフされているときに、前記接続部電圧と前記電源電圧とを検出して、その検出した電源電圧から、該電源電圧よりも低く且つ前記基準電圧よりも高い第１の判定電圧と、該第１の判定電圧よりも低く且つ前記基準電圧よりも高い第２の判定電圧とを設定し、
更に、前記検出した接続部電圧が前記第１の判定電圧以下で且つ前記第２の判定電圧以上であれば、前記電気負荷の断線故障と判定し、前記検出した接続部電圧が前記第２の判定電圧よりも低ければ、前記短絡故障と判定すること、
を特徴とする異常検出装置。The abnormality detection device according to claim 1,
The failure determination detection means,
When the switching means is turned off, the connection voltage and the power supply voltage are detected, and a first determination voltage lower than the power supply voltage and higher than the reference voltage is detected from the detected power supply voltage. And a second determination voltage lower than the first determination voltage and higher than the reference voltage,
Furthermore, if the detected connection voltage is equal to or lower than the first determination voltage and equal to or higher than the second determination voltage, it is determined that the electric load has a disconnection failure, and the detected connection voltage is equal to the second connection voltage. If it is lower than the determination voltage, it is determined that the short-circuit failure,
An abnormality detection device characterized by the above-mentioned. 請求項１に記載の異常検出装置において、
前記故障判別検出手段は、
前記スイッチング手段がオフされているときに、前記接続部電圧と前記電源電圧とを検出して、その検出した電源電圧と前記接続部電圧とから、前記電気負荷に印加されている電圧（以下、印加電圧という）を算出し、
更に、前記算出した印加電圧が、前記電気負荷の可動部が動作可能な電圧以上であると判定した場合に、前記短絡故障と判定すること、
を特徴とする異常検出装置。The abnormality detection device according to claim 1,
The failure determination detection means,
When the switching unit is turned off, the connection unit voltage and the power supply voltage are detected, and the detected power supply voltage and the connection unit voltage are used to detect a voltage applied to the electric load (hereinafter, referred to as a voltage applied to the electric load). Applied voltage)
Furthermore, when it is determined that the calculated applied voltage is equal to or higher than a voltage at which the movable portion of the electric load can operate, it is determined that the short-circuit fault has occurred.
An abnormality detection device characterized by the above-mentioned. 請求項１又は請求項６に記載の異常検出装置において、
前記故障判別検出手段は、
前記スイッチング手段がオフされているときに、前記接続部電圧と前記電源電圧とを検出して、その検出した接続部電圧及び電源電圧と、前記プルアップ抵抗及び前記プルダウン抵抗の各抵抗値とに基づき、前記電源電圧から前記電気負荷を介して前記接続部へ至る経路の抵抗、又は前記電気負荷の他端側と前記接続部との間の抵抗を算出し、その算出した抵抗が所定値以上であると判定した場合に、前記電気負荷の断線故障と判定すること、
を特徴とする異常検出装置。The abnormality detection device according to claim 1 or 6,
The failure determination detection means,
When the switching means is off, the connection part voltage and the power supply voltage are detected, and the detected connection part voltage and the power supply voltage, and the respective resistance values of the pull-up resistor and the pull-down resistor are detected. Based on the resistance of the path from the power supply voltage to the connection portion via the electric load, or the resistance between the other end of the electric load and the connection portion, the calculated resistance is a predetermined value or more When it is determined that the disconnection failure of the electrical load,
An abnormality detection device characterized by the above-mentioned. 請求項５ないし請求項７の何れか１項に記載の異常検出装置において、
前記プルダウン抵抗は、直列に接続された少なくとも２つの抵抗からなり、
前記故障判別検出手段は、
前記２つの抵抗同士の接続点の電圧をＡ／Ｄ変換器により前記接続部電圧として検出すると共に、前記電源電圧を分圧用抵抗によって分圧した電圧をＡ／Ｄ変換器により前記電源電圧として検出すること、
を特徴とする異常検出装置。The abnormality detection device according to any one of claims 5 to 7,
The pull-down resistor comprises at least two resistors connected in series;
The failure determination detection means,
The voltage at the connection point between the two resistors is detected by the A / D converter as the connection voltage, and the voltage obtained by dividing the power supply voltage by the voltage dividing resistor is detected as the power supply voltage by the A / D converter. To do,
An abnormality detection device characterized by the above-mentioned. 請求項２又は請求項３に記載の異常検出装置において、
前記第２の比較器には、前記電気負荷の可動部が動作する該電気負荷への印加電圧の最低値だけ前記電源電圧から降下した電圧が、前記第２の判定電圧として入力されるように構成されていること、
を特徴とする異常検出装置。In the abnormality detection device according to claim 2 or 3,
In the second comparator, a voltage dropped from the power supply voltage by a minimum value of a voltage applied to the electric load on which the movable portion of the electric load operates is input as the second determination voltage. Being configured,
An abnormality detection device characterized by the above-mentioned. 請求項９に記載の異常検出装置において、
前記第２の判定電圧を生成する手段は、
ツェナー電圧が前記印加電圧の最低値であり、カソードが前記電源電圧に接続されたツェナーダイオードと、
該ツェナーダイオードのアノードと前記基準電圧との間に接続された電流制限用抵抗とからなり、
前記ツェナーダイオードのアノードと前記電流制限用抵抗との接続点に前記第２の判定電圧を発生させること、
を特徴とする異常検出装置。The abnormality detection device according to claim 9,
The means for generating the second determination voltage includes:
A zener voltage having a minimum value of the applied voltage, a cathode having a cathode connected to the power supply voltage,
A current limiting resistor connected between the anode of the Zener diode and the reference voltage,
Generating the second determination voltage at a connection point between the anode of the Zener diode and the current limiting resistor;
An abnormality detection device characterized by the above-mentioned. 電源電圧に一端が接続された電気負荷の他端側が接続される接続部と、
該接続部と前記電源電圧よりも低い基準電圧との間に直列に設けられ、オンすることで前記電気負荷に電流を流すスイッチング手段と、
該スイッチング手段をオン／オフさせる駆動制御手段と、
請求項１ないし請求項１０の何れか１項に記載の異常検出装置と、
を備えた電子制御装置であって、
前記異常検出装置により前記電気負荷の断線故障が検出された場合と前記短絡故障が検出された場合とで、異なる内容のフェイルセーフ処理を行うこと、
を特徴とする電子制御装置。A connection portion to which the other end of the electric load whose one end is connected to the power supply voltage is connected;
A switching unit that is provided in series between the connection unit and a reference voltage lower than the power supply voltage, and that turns on to flow a current to the electric load;
Drive control means for turning on / off the switching means;
An abnormality detection device according to any one of claims 1 to 10,
An electronic control device comprising:
When the disconnection failure of the electric load is detected by the abnormality detection device and when the short-circuit failure is detected, fail-safe processing having different contents is performed.
An electronic control device characterized by the above-mentioned.
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