JP2008218586A - 異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 負荷駆動素子の異常診断を精度よく行うことができる異常診断装置を提供する。
【解決手段】 負荷を駆動するＩＰＤ１１を制御するマイコン１０であって、ＩＰＤ１１に供給されるバッテリ電圧を測定する手段と、ＩＰＤ１１に診断信号を出力し、ＩＰＤの出力をモニタしたモニタ信号を取り込みＩＰＤ１１の出力を診断する診断タイミングを、バッテリ電圧に応じて変更する手段とを有するマイコン１０で構成している。従って、ＩＰＤ１１の異常診断を精度よく行うことができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＩＰＤ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ）等の負荷駆動素子の異常診断装置に関する。

車両に搭載されたマイコンは、ソレノイドバルブを制御して油圧回路をオン、オフし、トランスミッションの変速を行う。マイコン１０と、ソレノイド等のトランス負荷１２との間には、図１に示すようにＩＰＤ１１等の負荷駆動素子を配置し、マイコン１０からの制御信号に基づいてＩＰＤ１１が駆動信号を出力し、トランス負荷１２を駆動するようになっている。ＩＰＤ１１はインテリジェント・パワー・デバイスの略称で、トランス負荷１２に駆動信号を出力する出力端子の状態をモニタし、モニタした信号をマイコン１０に出力することができるようになっている。トランス負荷１２の出力側には、図１に示すようにトランスミッション１５の変速を行う油圧回路１６が接続されている。

しかしながら、ＩＰＤ１１には、ＩＰＤ１１のスイッチング時間遅れ、診断出力の遅れ等が生じることが知られている。このため、マイコン１０で動作するソフトウェアは、スイッチング時間遅れと診断出力の遅れ時間に、マージンの時間を加味した時間で、モニタ信号の診断を行い、ＩＰＤ１１から出力される駆動信号の正常、異常を判定しなければならない。

特許文献１は、駆動信号を０〜１００％のすべての範囲にわたってデューティ制御が可能な電磁ソレノイド制御装置を提供するために、駆動信号生成手段が駆動信号を生成すると共に、デューティ信号生成手段が、駆動信号の有効期間を規定するためのデューティ信号を征し得し、これらの駆動信号及びデューティ信号に基づいて、電磁ソレノイドを駆動している。
特開平１１−２９７５２９号公報

図２（Ａ）には、マイコン１０からＩＰＤ１１に出力する信号のオンデューティを１０％とした診断信号Ｓと、このオンデューティ１０％の診断信号に基づいて、ＩＰＤ１１の出力状態をモニタしたモニタ信号Ｕ，Ｕ’を示す。モニタ信号Ｕ，Ｕ’は、ＩＰＤからマイコン１０に出力される信号である。モニタ信号Ｕは、遅延時間が最小の５％の場合を示し、モニタ信号Ｕ’は、遅延時間が最大の２０％の場合を示している。これらの信号の遅延時間は、診断信号Ｓのデューティ１００％を基準に遅延時間を表示している。

モニタ信号Ｕとモニタ信号Ｕ’には、これらの信号が共にオン（ローレベル）となるタイミングが存在しない。従って、マイコン１０がモニタ信号の状態を測定するときに、モニタ信号Ｕと、モニタ信号Ｕ’の両方を測定可能な判定タイミングは存在しない。従って、診断信号Ｓのオンデューティを１０％に設定すると、モニタ信号の遅延時間によっては、モニタ信号の信号レベルを測定することができないという問題が生じる。

図２（Ｂ）には、マイコン１０からＩＰＤ１１に出力する信号のオンデューティを２０％とした診断信号Ｓと、このオンデューティ２０％の診断信号に基づいて、ＩＰＤ１１の出力状態をモニタしたモニタ信号Ｕ，Ｕ’を示す。
図２（Ｂ）に示すようにモニタ信号Ｕ，Ｕ’には、両方の信号がオン（ローレベル）となるタイミングが存在する。従って、診断信号のオンデューティ幅を広げることで、モニタ信号の遅延時間によらずモニタ信号の状態を判定することができるようになる。

しかしながら、診断信号のオンデューティが大きくなれば、ノイズ等の影響を受けやすくなり、ＩＰＤ出力端子の診断精度が低下するという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、負荷駆動素子の異常診断を精度よく行うことができる異常診断装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明の異常診断装置は、負荷を駆動する負荷駆動素子の異常診断装置であって、前記負荷駆動素子に供給される電源電圧を測定する測定手段と、前記負荷駆動素子の出力をモニタしたモニタ信号を診断する診断タイミングを、前記電源電圧に応じて変更する制御手段と、を有する構成としている。
このように本発明は、負荷駆動素子のモニタ信号の出力タイミングが、電源電圧に応じて変化する場合に、この電源電圧を測定し、測定した電源電圧に基づいてモニタ信号の診断タイミングを設定することで、負荷駆動素子の異常診断を精度よく行うことができる。

上記異常診断装置において、前記負荷駆動素子の周囲の温度を測定する温度測定手段を有し、前記制御手段は、前記電源電圧と前記温度とに応じて前記モニタタイミングを変更するとよい。
負荷駆動素子のモニタ信号の出力タイミングが、負荷駆動素子の周囲の温度に応じて変化する場合に、この周囲の温度を測定し、測定した温度に基づいてモニタ信号の診断タイミングを設定することで、負荷駆動素子の異常診断を精度よく行うことができる。

本発明の異常診断装置は、負荷を駆動する負荷駆動素子の異常診断装置であって、前記負荷駆動素子の出力をモニタしたモニタ信号を診断する診断タイミングを、診断結果が異常から正常に変わるまで一定時間ずつ遅延させて行き、最適な診断タイミングを学習する制御手段を有する構成としている。
従って、負荷駆動素子からのモニタ信号を診断する最適なタイミングを学習することができる。

上記異常診断装置において、前記制御手段は、前記診断タイミングを所定回遅延させても、前記モニタ結果が異常のままであった場合に、前記負荷駆動素子の出力異常と判定するとよい。
従って、負荷駆動素子を異常と判定することができる。

本発明によれば、負荷駆動素子の異常診断を精度よく行うことができる。

添付図面を参照しながら本実施例の最良の実施例を説明する。

まず、図３を参照しながら本実施例の構成を説明する。本実施例は、ＩＰＤ１１を介してトランス負荷１２を駆動制御するマイコン（本発明の異常診断装置に該当する）１０と、マイコン１０からの制御信号を入力し、制御信号に応じた駆動信号をトランス負荷１２に出力するＩＰＤ（本発明の負荷駆動素子に該当する）１１と、ＩＰＤ１１からの駆動信号に従って動作するトランス負荷１２と、トランスミッション１５の変速を行う油圧回路１６とを有している。また、マイコン１０は、分圧用抵抗１３を介してバッテリ電源に接続し、バッテリ電源の電圧を測定可能に構成されている。ＩＰＤ１１はバッテリ電源から電源の供給を受けて、制御信号に応じた駆動信号を生成してトランス負荷１２に出力する。なお、マイコン１０とＩＰＤ１１とは、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１内に設けられている。

本実施例ではトランス負荷１２として、通電によって電磁弁を開弁又は閉弁させるソレノイドを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、リレースイッチ等であってもよい。

マイコン１０は、図４に示すようにプログラムに従って各種の処理を行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）２１と、ＣＰＵ２１が行う処理プログラムなどを格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ２２と、ＣＰＵ２１の各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ２３と、データの入出力ポート（図中にはＩ／Ｏと表記する）２４とを備えている。

ＩＰＤ１１は、マイコン１０からの制御信号に基づいて、トランス負荷１２を駆動する駆動信号を出力する。また、マイコン１０から診断信号Ｓを入力して、診断信号Ｓに応じた信号をトランス負荷１２に出力すると共に、ＩＰＤ１１の出力端子から出力される信号をモニタリングし、モニタした信号をオープン、ショート等の異常検出用のモニタ信号としてマイコン１０に出力する。

本実施例は、マイコン１０において、ＩＰＤ１１に供給されるバッテリ電圧を測定し、測定したバッテリ電圧に基づいてＩＰＤ１１の出力信号をモニタしたモニタ信号の診断タイミングを決定する。
ＩＰＤ１１は、印加されているバッテリ電圧に比例して、モニタ信号をマイコン１０に返信する時間が遅くなる。また、車両に搭載されたバッテリの電圧は、負荷やオルタネータに応じて変動する。そこで、マイコン１０でＩＰＤ１１に供給されるバッテリ電圧を測定し、測定したバッテリ電圧に応じてモニタ信号の診断タイミングを変更することで、ＩＰＤ１１の動作診断を精度よく行うことができる。

バッテリ電圧は、分圧用抵抗１３を介してマイコン１０のＡＤポートに入力される。バッテリ電圧は、高電圧であるため、分圧用抵抗１３で分圧した電圧をマイコン１０のＡＤポートから入力する。ＡＤポートで入力した電圧は、アナログ信号からデジタル信号に変換されて、ＩＰＤ１１からのモニタ信号の診断タイミングの設定に利用される。

マイコン１０内のメモリ（例えば、ＲＯＭ２２）には、バッテリ電圧と、このバッテリ電圧に応じた最適な診断タイミング（％）とを記録したマップが格納されている。マイコン１０は、マップを参照して、バッテリ電圧から診断タイミング（％）を求める。診断タイミングは、マイコン１０からＩＰＤ１１に出力される診断信号Ｓの信号切り替わりタイミングを基準として決められるので、診断信号Ｓのデューティ（％）で求められる。

診断タイミングを求めると、マイコン１０は、この診断タイミングをもとに、診断信号Ｓのオフデューティが最小となるように診断信号Ｓのデューティを設定する。本実施例では、診断タイミングを表すデューティ（％）に２（％）が加算され、診断信号Ｓのデューティが決定される。
図５（Ａ）に、検出したバッテリ電圧（＋Ｂ）が１６Ｖの場合の診断タイミング（％）と、診断信号のオフデューティ（％）とを示し、図５（Ｂ）に、バッテリ電圧（＋Ｂ）が８Ｖの場合の診断タイミングと、診断信号のオフデューティ（％）とを示す。
本実施例では、バッテリ電圧が１６Ｖの場合、診断タイミングを診断信号のデューティ比２０％のタイミングとし、これにマージン（２％）を加えたデューティ比（２２％）を診断信号Ｓのデューティ比としている。
また、バッテリ電圧が８Ｖの場合、診断タイミングを診断信号Ｓのディーティ比１０％のタイミングとし、これにマージン（２％）を加えたディーティ比（１２％）を診断信号Ｓのデューティ比としている。

図６に示すフローチャートを参照しながら本実施例の処理手順を説明する。
マイコン１０は、トランス負荷１２の駆動要求があると（ステップＳ１／ＹＥＳ）、ＡＤポートからバッテリ電圧を入力する（ステップＳ２）。
バッテリ電圧は、図３に示す分圧用抵抗１３で分圧されてマイコン１０のＡＤポートに入力される。マイコン１０は、ＡＤポートから入力した電圧をもとにバッテリ電圧を検出する。
次にマイコン１０は、検出したバッテリ電圧をもとにマップを参照して、ＩＰＤ１から出力されるモニタ信号の最適な診断タイミングを求める（ステップＳ３）。ＩＰＤ１１は、ＩＰＤ１１に供給されるバッテリ電圧に比例して、モニタ信号をマイコンに返信する時間が遅くなる。マップには、このバッテリ電圧と、最適な診断タイミングとが記録されている。

マイコン１０は、最適な診断タイミングを求めると、この最適な診断タイミング（％）に所定マージンを加算して、出力デューティが最小となる時間を求める（ステップＳ４）。

なお、上述した実施例では、バッテリ電圧を測定し、測定したバッテリ電圧に応じてＩＰＤ１１からのモニタ信号の診断タイミングを決定していた。これ以外に、ＩＰＤ１１やＩＰＤ１１の周囲の温度によっても、ＩＰＤ１１がモニタ信号をマイコン１０に返信するタイミングに遅延が生じる。このため、図７に示すようにＩＰＤ１１の周囲に温度を測定する温度センサ１４を設けて、マイコン１０はこの温度センサ１４の測定温度と、バッテリ電圧とに応じてモニタ信号の診断タイミングを設定するとよい。

本実施例は、モニタ信号の診断タイミングを学習する。学習した診断タイミングはメモリに格納する。メモリには、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性メモリを用いるとよい。ＳＲＡＭ（Ｓｔａｎｄ ｂｙ ＲＡＭ）を用いることもできる。また、学習を行うタイミングは、マイコン１０の出荷前に学習しておいてもよいし、イグニッションスイッチがオンした直後や、バッテリ電源がオンした直後に行ってもよい。

図８に示すフローチャートを参照しながらマイコン１０の学習の手順を説明する。
イグニッションスイッチがオンされると（ステップＳ１１）、マイコン１０は、診断タイミングｔ％を初期値の２％に設定する。診断信号Ｓのデューティは、診断タイミングｔ％にマージンの２％を加算した４％に設定される。次に、マイコン１０は、設定した診断タイミングｔ％が診断信号Ｓのデューティの１０％を超えているか否かを判定する（ステップＳ１３）。診断タイミングｔ％が診断信号Ｓのデューティ１０％を超えていない場合には（ステップＳ１３／ＹＥＳ）、診断信号ＳをＩＰＤ１１に出力して、ＩＰＤ１１から出力されるモニタ信号を、設定した診断タイミングで診断する。診断の結果、ＩＰＤ１１の出力異常を検出すると（ステップＳ１４／ＹＥＳ）、診断タイミングｔ％のデューティを１％加算し（ステップＳ１７）、ステップＳ１３、Ｓ１４の処理を繰り返す。

設定された診断タイミングｔ％で、ＩＰＤ１１から出力されるモニタ信号の診断を行い、診断結果が正常であった場合には（ステップＳ１４／ＮＯ）、この診断タイミングを学習結果としてメモリに書き込む（ステップＳ１５）。また、診断タイミングに所定のマージン（２％）を加算して、出力デューティ最小時間を設定する（ステップＳ１６）。

また、ステップＳ１７で設定した診断タイミングｔ％が、診断信号Ｓのデューティ１０％を超えていた場合には（ステップＳ１３／ＮＯ）、ＩＰＤ１１の異常と判定する（ステップＳ１８）。従って、ＩＰＤ１１の異常を検出することができる。

図９を参照しながらさらに説明する。図９（Ａ）には、診断タイミングｔ％を初期値の２％に設定して、ＩＰＤ１１から出力されるモニタ信号を診断した状態が示されている。このときは、診断信号ＳがＬレベルで、モニタ信号ＵがＨレベルであるので診断結果はＮＧとなる。次に、マイコン１０は、図９（Ｂ）に示すように診断タイミングを２＋１＝３％に設定して、ＩＰＤ１１から出力されるモニタ信号を診断する。このときも診断信号ＳがＬレベルで、モニタ信号ＵがＨレベルであるので診断結果はＮＧとなる。次に、マイコン１０は、図９（Ｃ）に示すように診断タイミングを３＋１＝４％に設定して、ＩＰＤ１１から出力されるモニタ信号を診断する。このときは診断信号ＳがＬレベルで、モニタ信号ＵがＬレベルであるので診断結果がＯＫとなる。

このようにして本実施例では、ＩＰＤ１１から出力されるモニタ信号を診断する最適なタイミングを学習することができる。

なお、上述した２つの実施例では、診断信号Ｓの出力から所定時間を経過した後に、モニタ信号の診断タイミングを設定していた。これらの方法以外に、図１０に示すようにマイコン１０からＩＰＤ１１に出力される診断信号Ｓの出力を切り換えた直後に、ＩＰＤ１１の出力信号をモニタしたモニタ信号の状態を判定してもよい。診断信号Ｓの出力を切り換えた直後は、ＩＰＤ１１のモニタ信号は、診断出力遅れによって診断信号Ｓを反映した信号にはなっていない。このため、診断信号Ｓの信号レベルと、モニタ信号の信号レベルとが一致していなければ、ＩＰＤ１１の出力は正常な状態であると判定することができる。

また、上述した２つの実施例では、負荷駆動素子としてＩＰＤを例に説明していたが、負荷駆動素子はＩＰＤに限定されるものではない。例えば、図１１に示すような構成の負荷駆動素子であってもよい。図１１に示す負荷駆動素子は、マイコン１０によってトランジスタ３１をオンさせて、負荷にバッテリ電源を供給している。また、トランジスタ３１の出力端子の状態をトランジスタ３２でモニタし、モニタ結果をマイコン１０に返信している。
また、上述した実施例のような構成を採用することにより、油圧回路への電流精度が向上するため、油圧回路における油圧の制御精度が向上する。

上述した実施例は、本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

従来の負荷駆動素子とその制御装置の構成を示すブロック図である。 従来技術の課題を示す図である。 本発明の負荷駆動素子と、その制御装置の構成を示すブロック図である。 マイコンの構成を示す図である。 （Ａ）はバッテリ電圧１６Ｖの場合の診断信号と診断タイミングとを示す図であり、（Ｂ）はバッテリ電圧８Ｖの場合の診断信号と診断タイミングとを示す図である。 実施例１のマイコンの処理手順を示すフローチャートである。 温度センサを設けた装置構成を示す図である。 実施例２のマイコンの処理手順を示すフローチャートである。 マイコンによる診断タイミングの設定と、診断結果とを示す図である。 ＩＰＤ出力の他の診断方法を示す図である。 負荷駆動素子の他の構成を示す図である。

符号の説明

１ ＥＣＵ
１０ マイコン
１１ ＩＰＤ
１２ 負荷
１３ 分圧用抵抗
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ Ｉ／Ｏ

Claims (4)

1. 負荷を駆動する負荷駆動素子の異常診断装置であって、
   前記負荷駆動素子に供給される電源電圧を測定する測定手段と、
   前記負荷駆動素子の出力をモニタしたモニタ信号を診断する診断タイミングを、前記電源電圧に応じて変更する制御手段と、
   を有することを特徴とする異常診断装置。
2. 前記負荷駆動素子の周囲の温度を測定する温度測定手段を有し、
   前記制御手段は、前記電源電圧と前記温度とに応じて前記モニタタイミングを変更することを特徴とする請求項１記載の異常診断装置。
3. 負荷を駆動する負荷駆動素子の異常診断装置であって、
   前記負荷駆動素子の出力をモニタしたモニタ信号を診断する診断タイミングを、診断結果が異常から正常に変わるまで一定時間ずつ遅延させて行き、最適な診断タイミングを学習する制御手段を有することを特徴とする異常診断装置。
4. 前記制御手段は、前記診断タイミングを所定回遅延させても前記モニタ結果が異常のままであった場合に、前記負荷駆動素子の出力異常と判定することを特徴とする請求項３記載の異常診断装置。

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