CN104210367A

CN104210367A - 电子控制装置

Info

Publication number: CN104210367A
Application number: CN201410227933.4A
Authority: CN
Inventors: 岩上直记
Original assignee: Nidec Elesys Corp
Current assignee: Nidec Elesys Corp
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2034-05-27
Also published as: JP6244110B2; US9090237B2; JP2014234061A; US20140358365A1; CN104210367B

Abstract

本发明提供一种电子控制装置，该电子控制装置不需要用于电流检测的专用电路，并且，实现了具有电阻成分的短路的情况下的短路检测性能的提高。电子控制装置50具有控制部51，在外部负载12(电动伺服电机)处于未驱动时，控制部51将故障安全继电器53切断规定时间，根据施加于第1连线(正极电源线56)的第1电压与施加于第2连线(负载电源线57)的第2电压之差，进行第2连线的短路故障的诊断。

Description

电子控制装置

技术领域

本发明涉及电子控制装置，其例如适合用于搭载在具有再生制动功能的车辆中的电动助力制动系统。

背景技术

在具有再生制动功能的车辆中，驱动电机兼用作车辆行驶用电动机和再生用发电机，其在减速时将减速能量转换为电力，生成再生制动力。具体而言，在驾驶员的脚从油门踏板离开的瞬间，开始电力回收，在踩下制动踏板时，加强基于驱动电机的减速，由此，生成更多的电力来对车载电池进行充电。此外，在车辆中，为了实现再生制动功能，具有电动助力制动系统，该电动助力制动系统与驱动用ECU协作，负责再生控制的一部分。

如具有上述再生制动功能的电动助力制动系统那样，具有电机负载的电子控制装置中，在与车载电池的B+端子连接的负载电源线上，设置有用于去除脉动的、一端接地的电解电容器。同样，在负载电源线上，连接有在紧急时切断来自车载电池的电力的故障安全继电器，通过该故障安全继电器的工作，能够使电机负载从车载电池分离，其结果是，保护负载电路，避免过电流等的异常。

在此，在上述电子控制装置中，已知有在负载电源线的任意部位产生的接地故障。此处所谓负载电源线是指，从故障安全继电器的下游到电机负载的电源线。当在该负载电源线的任意部位产生接地故障时，在负载电源线的任意部位与接地的车体之间设定有一定的电阻成分。过去，已知有通过利用分流电阻、霍尔元件等专用的电流检测器监视流过该接地部位的电流来进行检测的方法(例如，参照专利文献1)。或者，已知有通过监视接地部位的电压下降来进行检测的方法。

专利文献1：日本特开2000-108887号公报

发明内容

但是，根据电流检测器的接地检测方法，需要具有电流检测功能的专用电路，从成本和部件安装密度的观点出发是不利的。此外，根据监视接地部位的电压的方法，在由于具有一定的电阻成分的接地而使电压不会下降到检测阈值的情况下，检测性能下降。

本发明是为了解决上述问题而完成的，目的在于提供一种电子控制装置，该电子控制装置不需要用于电流检测的专用电路，并实现了具有电阻成分的短路的检测性能的提高。

第1方面的发明是一种电子控制装置，其特征在于，该电子控制装置具有：用于切断对负载(例如，作为图2的外部负载12的电动伺服电机)的电力供给的故障安全继电器(例如，图2的FSR53)，所述故障安全继电器经由第1连线(例如，图2的正极电源线56)与车载电池连接，并且经由第2连线(例如，图2的负载电源线57)与负载连接；电容性元件(例如，图2的电解电容器54)，其一端与所述第2连线连接，另一端接地；以及控制部(例如，图2的控制部51)，其隔着所述故障安全继电器，监视所述第1连线与所述第2连线各自的电压，所述控制部在与所述第2连线连接的负载未被驱动时，根据将所述故障安全继电器切断规定时间时的所述第1连线的第1电压与所述第2连线的第2电压之差，进行在所述第2连线的任意部位产生的短路故障的诊断。

第2方面的发明的特征在于，在第1方面所记载的电子控制装置中，所述控制部在检测出所述短路故障的情况下，切断所述故障安全继电器，在没有检测出所述短路故障的情况下，解除所述故障安全继电器的所述规定时间的切断。

第3方面的发明的特征在于，在第1方面或第2方面所记载的电子控制装置中，所述控制部按照固定周期以规定次数进行所述短路故障的诊断，在连续规定次数检测出所述短路故障的情况下，确定所述检测的结果并向外部报告。

第4方面的发明的特征在于，在第3方面所记载的电子控制装置中，所述控制部根据所述故障安全继电器的切断前与切断后的所述第1连线的电压的变动幅度，禁止所述短路故障的诊断。

根据第1方面的发明，控制部在负载处于未驱动时，将故障安全继电器切断规定时间，根据第1连线的第1电压与第2连线的第2电压之差，进行第2连线的短路故障的诊断。因此，在产生接地时，能够借助电容性元件使第2连线的第2电压以一定的斜率下降，能够根据该电压(第2电压)与第1电压之间的差分，进行短路的故障诊断。此时，电容性元件使用现有的硬件，并用软件实现诊断，因此，不需要用于电流检测的专用电路，所以，能够降低成本，有利于部件安装密度的削减。此外，在负载处于未驱动时执行故障诊断，因此诊断处理不会给负载的动作带来影响。

根据第2方面的发明，在通过诊断检测出短路故障的情况下切断故障安全继电器，因此，能够进行与第2连线连接的负载和装置内部的电路保护。

根据第3方面的发明，按照固定周期以规定次数来进行短路故障的诊断，在连续检测出短路故障达规定次数的情况下确定结果，因此，能够进行可靠性高的短路故障的诊断。

根据第4方面的发明，当在故障安全继电器处于切断中，车载电池的电压发生变动的情况下，根据其变动幅度而临时禁止短路故障的诊断，因此，提高了故障诊断的可靠性。

附图说明

图1是示意性示出搭载有本实施方式的电子控制装置的车辆的概略结构的图。

图2是示出本发明的实施方式的电子控制装置的结构的框图。

图3是示出本发明的实施方式的电子控制装置的诊断预处理的动作的流程图。

图4是示出本发明的实施方式的电子控制装置的诊断处理的动作的流程图。

图5是示出本发明的实施方式的电子控制装置的动作的时序图。

标号说明

1…车辆，12…外部负载(电动伺服电机)，40…车载电池，50…电子控制装置(电动助力制动用ECU)，51…控制部，52…故障安全继电器(FSR)驱动电路，53…故障安全继电器(FSR)，54…电容性元件(电解电容器)，55…负载驱动电路，56…正极电源线，57…负载电源线，60…驱动用ECU，70…驱动用电池，80…显示器

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行详细说明。

(实施方式的结构)

图1示意性示出搭载有本实施方式的电子控制装置(电动助力制动用ECU)的车辆1的概略结构。如图1所示，车辆1具有配设在车辆前方的左右一对前轮2和配设在车辆后方的左右一对后轮3。在与左右前轮2联结的前轮车轴4上，以能够传递扭矩的方式联结有驱动电机5。此外，设置在前轮车轴4的差动机构被省略图示。

驱动电机5与较大容量的驱动用电池70连接。由驱动用ECU60控制为：将驱动用电池70的电力提供给驱动电机，并且，将基于驱动电机5的发电电力提供给驱动用电池70(充电)。由此，驱动电机5兼用作车辆行驶用电动机和再生用发电机，在减速时将减速能量转换为电力，生成再生制动力。具体地，在驾驶员的脚从油门踏板离开的瞬间开始电力的回收，在踩下制动踏板11时，加强基于驱动电机的减速，由此，生成更多电力，对驱动用电池70进行充电。

驱动用ECU60通过内置的CPU来进行组合了再生制动和油压制动的再生协作控制。此外，在电动车辆的情况下，可以直接设为该结构，或者也可以设置驱动后轮3的后轮用的驱动电机，但是在混合动力车辆的情况下，使前轮车轴4与由图的双点划线表示的发动机(内燃机)E的输出轴联结。在图中的发动机E的情况下，是前轮驱动的例子，不过也可以设为四轮驱动。

在前轮2和后轮3的各车轮上，设置有公知的盘式制动器，该盘式制动器由与车轮(前轮2/后轮3)一体的盘片2a/3a和具有轮缸2b/3b的卡钳构成。轮缸2b/3b经由公知的制动配管与制动液压产生装置8连接。在制动液压产生装置8的下游，配置有省略了图示的VSA(Vehicle Stability Assist：车辆稳定性辅助)系统，该VSA系统对各个车轮增加/减少制动压力。

此外，在制动踏板11上，设置有对作为制动踏板11的位置的踏板位置进行检测的踏板位置传感器11a。踏板位置传感器11a可以将驾驶者没有踩下制动踏板的状态设为初始状态(踏板位置＝0)，并检测作为驾驶者的踩下量的踏板操作量(制动操作量)。该踏板位置传感器11a的各检测信号被提供给电动助力制动用ECU(以下，简单称作ECU50)。

电动助力制动系统10包含ECU50，为了实现再生制动功能，与驱动用ECU60协作而负责再生控制的一部分。ECU50通过踏板位置传感器11a检测制动踏板11的操作量，根据该检测值，驱动制动液压产生装置8具有的电机驱动缸(省略图示)，产生制动液压。因此，制动液压产生装置8包含电动伺服电机(以下，称作外部负载12)。ECU50由车载电池40提供电力。ECU50作为“控制部”发挥如下功能：在与后述的第2连线(图2的负载电源线57)连接的外部负载12处于未驱动时，根据将故障安全继电器(图2的FSR(53))切断规定时间时的第1连线(图2的正极电源线56)的第1电压与第2连线的第2电压之差，诊断在第2连线的任意部位产生的短路故障。详细情况将在后面描述。

图2是示出图1所示的ECU50的内部电路结构的框图。如图2所示，ECU50构成为包含控制部51、故障安全继电器驱动电路(以下，称作FSR驱动电路52)、故障安全继电器(以下，称作FSR53)、电解电容器54(电容性元件)和负载驱动电路55。

FSR53被设置为用于紧急时的电源切断，其一端与车载电池40的BATT+端子所连接的正极电源线56连接，另一端与负载电源线57连接。此外，电解电容器54主要用于进行平滑，其一端与负载电源线57连接，另一端接地。

控制部51监视FSR53两端的正极电源线56和负载电源线57的各自的电压。具体地，在与负载电源线57连接的驱动电机等的外部负载处于未驱动时，控制部51根据将FSR53切断规定时间时的正极电源线56的第1电压(BATT电压:电池电压)与负载电源线57的第2电压(MOT_SRC电压)之差，诊断在负载电源线57的任意部位产生的短路故障。此处，在负载电源线57的任意部位产生的短路故障例如是：在ECU50内产生的接地故障A，其具有阻抗Sz；由被作为外部负载12来连接的电动伺服电机的各相线中的任意一个产生的接地故障B，其具有阻抗Sz。

因此，控制部51构成为包含运算控制部51a和输入/输出控制部51b。运算控制部51a利用对程序分配的RAM等来管理诊断执行定时器(DT)、诊断执行标志位(DF)、失败计数器(FC)和电池电压前次值(BBR)。此外，在与负载电源线57连接的驱动电机处于未驱动时，运算控制部51a根据将FSR53切断规定时间切断时的正极电源线56的第1电压与负载电源线57的第2电压之差，诊断在负载电源线57的任意部位产生的短路故障。因此，运算控制部51a通过输入/输出控制部51b进行FSR驱动电路52的控制，并且，通过输入/输出控制部51b进行第1电压(电池电压)和第2电压(MOT_SRC电压)的取入。

负载驱动电路55是对作为外部负载12的电动伺服电机进行驱动的例如3相桥电路。负载驱动电路55例如包含6个半导体开关元件，并与正极电源线57连接。此外，3相桥电路例如可以由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)等FET以外的多个开关晶体管构成。此外，外部负载12除了包含电动伺服电机以外，还包含制动液压产生装置8具有的电磁阀。

此外，输入/输出控制部51b还与车辆仪表等的显示器80连接。运算控制部51a在固定周期内进行规定次数的短路故障的诊断，在连续检测出短路故障达规定次数的情况下，确定检测的结果并报告给外部，此时，报告给显示器80。

(实施方式的动作)

以下，参照图3、图4的流程图，对图1、图2所示的本实施方式的ECU50的诊断处理动作进行详细说明。图3示出了诊断预处理的动作，图4示出了诊断处理的动作。

如图3所示，控制部51(运算控制部51a)在诊断处理之前，对内部的计数器、标志位、寄存器类进行初始设定。此处，对诊断执行定时器DT设定初始值“0”，对诊断执行标志位DF设定默认值“0”，对失败计数器FC设定初始值“0”，对电池电压前次值BBR设定初始值“0”，对规定值1设定100[ms]，对规定值2设定5[次](步骤S100)。即，设诊断周期为100[ms]，在连续5次检测出短路故障的情况下，运算控制部51a确定为由负载电源线57的接地故障造成的异常。

如图4所示，为了执行诊断处理，运算控制部51a开始诊断执行定时器DT的时间计时(步骤S101)。运算控制部51a将规定值100[ms]与时间计时值进行比较(步骤S102)。如果时间计时值为规定值1以上(步骤S102：“是”)，则进一步判定外部负载12是否进行驱动(步骤S103)。如果时间计时值小于规定值1(步骤S102：“否”)，则运算控制部51a将诊断执行标志位DF设为关闭(OFF)并维持切断信号的解除状态，控制FSR驱动电路52，解除向FSR53提供的切断信号(步骤S115)。

运算控制部51a判别驱动电机的驱动状态(步骤S103)。运算控制部51a在外部负载12处于驱动时(步骤S103：“否”)，为了临时停止诊断处理，将诊断标志位DF设为关闭(OFF)，解除对FSR53的切断信号，并清除失败计数器FC(步骤S114)。

接下来，运算控制部51a判定诊断执行标志位DF是否为开启(ON)(步骤S104)。如果诊断执行标志位DF不是开启(步骤S104：“否”)，则运算控制部51a在FSR53切断前将电池电压的测定值设定在前次值寄存器BBR中(步骤S112)，将诊断标志位DF设为开启，经由输入/输出控制部51b输出切断信号，以切断FSR53。如果诊断执行标志位DF是开启(步骤S104：“是”)，则运算控制部51a通过将电池电压与前次值+阈值1进行比较，来监视基于交流发电机发电的电池电压的上升(步骤S105)。

在步骤S105中，如果电池电压超过(前次值+阈值1)(步骤S105：“否”)，则运算控制部51a为了防止误检测出短路故障，禁止运算控制部51a的诊断处理，将诊断执行标志位(DF)设为关闭，由此禁止诊断处理，并且，解除FSR切断信号，并清除失败计数器FC(步骤S111)。这是用于如下情况的处理：由于电池电压上升，看上去MOT_SRC电压低于电池电压，因此，根据FSR53切断前后的电池电压的变动幅度而临时禁止诊断处理。

另一方面，如果电池电压为前次值+阈值1以下(步骤S105：“是”)，则运算控制部51a进一步对从电池电压减去负载电源线57的MOT_SRC电压而得到的值与阈值2进行比较(步骤S106)。此处，如果从电池电压减去负载电源线57的MOT_SRC电压而得到的值为阈值2以上(步骤S106：“是”)，则运算控制部51a对失败计数器(FC)进行计数而反复进行诊断处理(步骤S107)，如果小于阈值2(步骤S106：“否”)，则清除失败计数器FC(步骤S110)。

进而，运算控制部51a清除诊断执行定时器(DT)，将诊断执行标志位(DF)设为关闭，解除FSR切断信号(步骤S116)，反复进行诊断处理。

当在步骤S107中失败计数器FC被更新时，运算控制部51a将失败计数器FC的值与规定值“5“进行比较(步骤S108)。此处，在失败计数器FC超过规定值2的情况下(步骤S108：“是”)，执行异常确定处理，结束诊断处理(步骤S109)。此处，异常确定处理是指如下处理：通过输入/输出控制部51b，由FSR驱动电路52切断FSR53，在显示器80中报告短路故障。失败计数器FC在小于规定值2的情况下(步骤S108：“否”)，运算处理部51a清除诊断执行定时器(DT)，将诊断执行标志位(DF)设为关闭，进而解除FSR切断信号(步骤S116)，反复进行诊断处理。

在负载电源线57没有发生接地故障的情况下，在MOT_SRC电压相对于电池电压没有下降而发生接地故障的情况下，MOT_SRC电压下降由将FSR53设为关闭的时间、接地电流和电解电容器54的容量决定的电压量。通过运算处理部51a的诊断处理检测该电压的下降，借助失败计数器FC，反复进行运算控制部51a的诊断处理达规定的次数，由此确定接地故障造成的异常。

图5以时序图示出本实施方式的ECU50的动作。根据图5，控制部51在开始诊断处理时，在驱动电机(外部负载)处于未驱动时，例如按照2[ms]的固定期间，向FSR驱动电路52输出FSR驱动信号(切断)，以切断FSR53(图5的(a)、图5的(d))。进而，在经过固定时间(2[ms])后，监视电池电压与负载电源线57的MOT_SRC电压，解除对FSR驱动电路52的切断信号。

进而，在负载电源线57没有发生接地故障的情况下，在MOT_SRC电压相对于电池电压没有下降而发生接地故障的情况下，MOT_SRC电压下降由将FSR53设为关闭的时间、接地电流和电解电容器54的容量决定的电压量(图5的(e)、图5的(f))。控制部51通过规定次数即5次的诊断处理来检测该电压的下降，诊断出接地故障造成的异常(图5的(b)、图5的(c))。

此外，还包含如下处理：在FSR53处于切断中且电池电压因交流发电机发电而上升的情况下，为了防止因MOT_SRC电压低于电池电压而误判定为接地故障，根据FSR53切断前后的电池电压的变动幅度，临时禁止诊断处理。此外，诊断周期设为对驱动电机的正常动作没有影响、例如在1[S]期间内1次的频度等，在负载电源线57能够容许过电流等的范围内，为了确定异常而反复进行诊断处理。

(实施方式的效果)

如上所述，根据本实施方式的ECU50，在作为外部负载的驱动电机处于未驱动时，控制部51将FSR53切断规定时间，根据第1连线(正极电源线56)的第1电压与第2连线(负载电源线57)的第2电压之差，进行第2连线的短路故障的诊断。因此，例如，在产生接地时，能够借助电容性元件(电解电容器54)，使施加于第2连线的第2电压以一定的斜率下降，能够根据该电压(第2电压)与第1连线的第1电压的差分来进行故障诊断。此时，作为电容性元件，能够使用现有的脉动去除用的电解电容器54，并且，用软件来实现诊断，由此，不需要用于电流检测的专用电路，从而能够降低成本，有利于部件安装密度的削减。此外，在外部负载处于未驱动时执行故障诊断，因此诊断不会对外部负载12的动作带来影响。

此外，根据本实施方式的ECU50，控制部51在通过诊断而检测出短路故障的情况下切断FSR53，能够进行与第2连线连接的负载和装置内部的电路保护。此外，按照固定周期以规定次数进行短路故障的诊断，在连续检测出短路故障达规定次数的情况下确定结果，因此，能够进行可靠性高的短路故障的诊断。此外，在FSR53切断中，即使在车载电池40的电压因交流发电机发电而变动的情况下，也根据其变动幅度而临时禁止短路故障的诊断，因此提高了故障诊断的可靠性。

(变形例)

此外，根据本实施方式的ECU50，仅例示了驱动外部负载12(电动伺服电机)的情况，但是，控制电磁阀的情况也相同，在该情况下，通过在负载电源线57能够容许的范围内选择诊断周期，能够在不对外部负载带来影响的情况下实现诊断处理。此外，根据本实施方式的ECU50，仅例示了针对接地故障的诊断处理，但是也同样能够应用于短路故障。

Claims

1.一种电子控制装置，其特征在于，具有：

用于切断对负载的电力供给的故障安全继电器，其经由第1连线与车载电池连接，并且经由第2连线与负载连接；

电容性元件，其一端与所述第2连线连接，另一端接地；以及

控制部，其隔着所述故障安全继电器监视所述第1连线和所述第2连线各自的电压，

所述控制部在与所述第2连线连接的负载未被驱动时，根据将所述故障安全继电器切断规定时间时的所述第1连线的第1电压与所述第2连线的第2电压之差，诊断在所述第2连线的任意部位产生的短路故障。

2.根据权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，

所述控制部在检测出所述短路故障的情况下，切断所述故障安全继电器，在没有检测出所述短路故障的情况下，解除所述故障安全继电器的所述规定时间的切断。

3.根据权利要求1或者2所述的电子控制装置，其特征在于，

所述控制部按照固定周期以规定次数进行所述短路故障的诊断，在连续规定次数检测出所述短路故障的情况下，确定所述检测的结果并向外部报告。

4.根据权利要求3所述的电子控制装置，其特征在于，

所述控制部根据所述故障安全继电器的切断前与切断后的所述第1连线的电压的变动幅度，禁止所述短路故障的诊断。