JP2012148294A - Device and method for preventing short-circuit fault - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ECU(Electronic Control Unit)等の電子機器に適用して好適な短絡故障防止装置、短絡故障防止方法に関する。 The present invention relates to a short-circuit fault prevention device and a short-circuit fault prevention method suitable for application to electronic equipment such as an ECU (Electronic Control Unit).
従来から、ECUその他の電子機器内部の配線接続や、電子機器相互間の配線接続においては、メッキ面を有する端子と、リフローや手作業によるはんだ付け等の適宜の手段によるはんだが用いられている。一般にメッキやはんだは、一部の材質を除き、表面からヒゲ状の金属結晶が発生し成長する特性を有している。この金属結晶はウィスカと呼ばれるものであり、このウィスカが成長すると、端子間又は配線間の短絡故障を招き、機器の誤動作や故障を招くことが懸念される。 Conventionally, in wiring connection inside an ECU or other electronic devices, or wiring connection between electronic devices, a terminal having a plated surface and solder by appropriate means such as reflow or manual soldering have been used. . In general, plating and solder have the property that, except for some materials, a beard-like metal crystal is generated from the surface and grows. This metal crystal is called a whisker, and when this whisker grows, there is a concern that a short circuit failure may occur between terminals or between wirings, resulting in malfunction or failure of the device.
このウィスカは、周囲の温度や湿度等の環境や、はんだ内の残留応力、表面の酸化度合等の種々の条件により、発生するまでの時間や、成長する速度にバラツキがあり、経時的にどの程度の期間が経過すれば不具合が発生するかを予測することが一般に困難である。また、近年における、はんだの鉛フリー化に伴い、このウィスカは錫から針状に発生し成長しやすい傾向がある。このようなウィスカに起因する不具合を防止する試みとして、例えば以下の特許文献1に記載された技術が提案されている。
This whisker varies depending on the ambient temperature, humidity and other conditions, the residual stress in the solder, the surface oxidation degree, etc. It is generally difficult to predict whether a failure will occur after a certain period of time has passed. In addition, with recent lead-free soldering, this whisker tends to grow from a needle shape from tin. As an attempt to prevent such problems due to whiskers, for example, a technique described in
この従来技術においては、ウィスカが成長することが予測される箇所に、選択的に高電圧を付与可能なリレーを用いた回路を組み込んでおき、異常が発生した場合に、予測される箇所に高電圧を付与してウィスカを溶かして切断することが提案されている。 In this prior art, a circuit using a relay capable of selectively applying a high voltage is incorporated in a place where whisker is expected to grow, and when an abnormality occurs, the place where the whisker is expected to grow is high. It has been proposed to apply a voltage to melt and cut whiskers.
ところが、このような従来技術においては、ウィスカを除去するために、リレーシーケンスを用いた専用の回路が別途必要となるとともに、予測される箇所に高電位差を付与することによる他の電子部品への悪影響が懸念され、さらには、予測される箇所を事前に決定した上で、上述した回路を当初から組み込む必要が生じる。すなわち、上述した従来技術においては、より汎用性が高くコストアップを招かないウィスカに起因する不具合防止対策を提供することができていないという課題があった。 However, in such a conventional technique, in order to remove whiskers, a dedicated circuit using a relay sequence is separately required, and a high potential difference is applied to a predicted location to other electronic components. There is concern about an adverse effect, and further, it is necessary to incorporate the above-described circuit from the beginning after determining a predicted location in advance. That is, the above-described conventional technique has a problem that it is not possible to provide a countermeasure for preventing a problem caused by a whisker that is more versatile and does not cause an increase in cost.
本発明は、上記問題に鑑み、ウィスカに起因する、隣接する端子や配線の短絡故障を効果的に防止することができる短絡故障防止装置及び短絡故障防止方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the short circuit failure prevention apparatus and short circuit failure prevention method which can prevent the short circuit failure of the adjacent terminal and wiring resulting from a whisker effectively in view of the said problem.
上記の問題を解決するため、本発明による短絡故障防止装置は、
基板内に実装されて隣接端子距離が前記基板内の隣接する導体相互間の最小間隔未満である短絡検出用素子と、
当該短絡検出用素子の検出結果に基づいて短絡を検出する検出手段と、
前記検出手段が前記短絡を検出した場合に、前記基板に振動を付与する振動付与手段と、を含むことを特徴とする。
In order to solve the above problem, the short-circuit fault prevention device according to the present invention is:
A short-circuit detecting element mounted in a substrate and having an adjacent terminal distance less than a minimum distance between adjacent conductors in the substrate;
Detection means for detecting a short circuit based on the detection result of the short detection element;
Vibration applying means for applying vibration to the substrate when the detecting means detects the short circuit.
なお、上記課題を解決するため、
本発明に係る短絡故障防止方法は、
ウィスカの所定限度を超えた成長を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて前記成長が検出された場合に、前記ウィスカが属する部品に振動を付与する前記振動付与ステップと、を含むことを特徴とする。
In order to solve the above problems,
The short circuit failure prevention method according to the present invention is:
A detection step for detecting growth exceeding a predetermined limit of the whisker;
The vibration applying step of applying vibration to a component to which the whisker belongs when the growth is detected in the detecting step.
本発明によれば、ウィスカに起因する、短絡故障を効果的に防止することができる短絡故障防止装置及び短絡故障防止方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the short circuit failure prevention apparatus and short circuit failure prevention method which can prevent the short circuit failure resulting from a whisker effectively can be provided.
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように、本発明に係る実施例の短絡故障防止装置1は、短絡検出用素子2と、図示しないエンジンに直載される直載ECU3と、EFIECU4(Electronic Fuel Injection Electronic Control Unit)と、アクチュエータ5とから構成されるものである。直載ECU3と、EFIECU4とは例えばCAN(Controller Area Network)等の通信規格により相互に接続される。
As shown in FIG. 1, a short circuit
直載ECU3は、例えばCPU、ROM、RAM、EEPROMおよびそれらを接続するデータバスから構成され、上述した短絡検出用素子2を含む閉回路をA/W設計上含んでおり、ROMに格納されたプログラムに従い、CPUが以下の処理を行って、短絡検出用素子2の隣接する端子間の短絡を検出する検出手段3aを構成するものである。
The
EFIECU4は、これも例えばCPU、ROM、RAM、EEPRONおよびそれらを接続するデータバスから構成され、ROMに格納されたプログラムに従い、CPUが以下に述べる所定の処理を行って、検出手段3aが短絡を検出した場合に振動を発生する振動付与手段4aを構成するものである。 The EFIECU 4 is also composed of, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an EEPRON, and a data bus connecting them, and according to a program stored in the ROM, the CPU performs predetermined processing described below, and the detection means 3a is short-circuited. It constitutes a vibration applying means 4a that generates a vibration when detected.
アクチュエータ5はここでは、エンジンであり、図示しないシリンダブロック内に内蔵される複数のピストンを含み、これらのピストンは対応する複数のコネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結され、複数のコネクティングロッドはクランクシャフトに連結されている。
Here, the
EFIECU4の振動付与手段4aは、シリンダブロックの頂部に位置するシリンダヘッドに内蔵されたインテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブリフト量を制御し、バルブタイミングを制御する。さらに、振動付与手段4aは、バルブタイミング及びバルブリフト量をノッキングが発生する所定値に変更する。典型的には所定値は、インテークバルブのバルブタイミングを通常の動作領域よりも遅角側に移行させた値であり、バルブリフト量を通常時の動作領域よりも小さくした値であって、ノッキング領域に属するものである。
The vibration applying means 4a of the
なお、ノッキングとは、シリンダブロックとピストンとの間に構成される燃焼室において、スパークプラグの点火によらない燃焼が発生してエンジンが金属製の打撃音又は打撃的な振動を発生する現象全般を指す。 Knocking is a phenomenon in which combustion occurs not by ignition of the spark plug in the combustion chamber formed between the cylinder block and the piston, and the engine generates a metal hitting sound or striking vibration in general. Point to.
短絡検出用素子2は、図2に示すように、例えば絶縁性の合成樹脂により構成された筐体から左右方向に突出する複数の端子21〜24を含んでいる。なお、筐体内に内部回路は有していない。短絡検出用素子2は、図3に示すように、上述した直載ECU3を構成するECU基板31(基板)の例えば、左下に配置する。
As illustrated in FIG. 2, the short-
図3に示すようにECU基板31には、制御用素子32〜35が実装されている。本実施例においては、図2に示す、短絡検出用素子2の含む隣接する端子を、直載ECU3(基板)内の隣接する導体、つまり制御用素子32〜35が含む端子と同じ材質とする。
As shown in FIG. 3,
また、図3に示した制御用素子32〜35が含む隣接する導体の材質が複数種類存在する場合には、図2に示す、短絡検出用素子2が含む隣接する端子毎(例えば端子21と22、及び、端子23と24)に複数種類の材質に対応させる。例えば、材質が材質A、Bの二種類である場合には、端子21、22と材質Aとし、端子23、24を材質Bとする。
Further, when there are a plurality of types of adjacent conductor materials included in the
さらに、本実施例では、図2に示す、短絡検出用素子2の端子21と端子22との間の距離、つまり、隣接端子距離dは、直載ECU3のECU基板31内の隣接する導体相互間の最小間隔未満としている。すなわち、上述した制御用素子32〜35が含む隣接する端子の距離のうち最小値よりも隣接端子距離dを小さく設定している。
Further, in this embodiment, the distance between the
短絡検出用素子2は、図4左に示すように、端子の表面にウィスカWhが発生し、図4中央に示すように成長し、さらに、図4右に示すように隣接する相手側の端子に到達する過程で、隣接する端子相互間をウィスカWhが短絡した場合にオンを検出結果として出力するスイッチとして機能する。前述した直載ECU3の検出手段3aは、この短絡検出用素子2の検出結果がオンである場合に、短絡が発生したと検出する。
In the short-
すなわち、本実施例の短絡故障防止装置1においては、ECU基板31内に実装されて隣接端子距離dがECU基板31内の隣接する導体相互間の最小間隔未満である短絡検出用素子2と、短絡検出用素子2の検出結果に基づいて短絡を検出する検出手段3aと、検出手段3aが短絡を検出した場合に、ECU基板31に振動を付与する振動付与手段4aと、を含んで構成される。
That is, in the short-circuit
以上述べた制御内容を実現するECUの処理内容を、図5のフローチャートを用いて説明する。ステップS1において、検出手段3aは、短絡検出用素子2の検出結果としての出力を検出し、ステップS2において、検出手段3aは、出力がオンとなって短絡が発生したか否かを判定する。
The processing contents of the ECU that realizes the control contents described above will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S1, the detection means 3a detects the output as the detection result of the short-
ステップS2において否定と判定される場合には、ステップS1の手前に戻り、肯定と判定される場合には、ステップS3にすすむ。 If it is determined negative in step S2, the process returns to the step before step S1, and if it is determined positive, the process proceeds to step S3.
ステップS3において、振動付与手段4aは、アクチュエータ5に対してノッキングを発生させる動作指令を出力し、ステップS4において、アクチュエータ5がノッキングを発生させて、ECU基板31に振動を付与する。
In step S3, the vibration applying unit 4a outputs an operation command for causing knocking to the
ステップS1、S2において、ウィスカの所定限度を超えた成長を検出する検出ステップが実行され、ステップS3、S4において、ウィスカの所定限度を超えた成長が検出された場合に、ウィスカが属する部品つまりECU基板31に前記振動を付与する振動付与ステップが実行され、本発明の短絡故障防止方法が実行される。
In steps S1 and S2, a detection step for detecting growth exceeding the predetermined limit of the whisker is executed. In steps S3 and S4, if growth exceeding the predetermined limit of the whisker is detected, the part to which the whisker belongs, that is, the ECU A vibration applying step for applying the vibration to the
以上述べた制御内容及び処理内容により実現される本実施例によれば、以下のような作用効果を得ることができる。 According to the present embodiment realized by the control content and the processing content described above, the following operational effects can be obtained.
すなわち、隣接端子距離dがECU基板31内の隣接する導体相互間の最小間隔未満である短絡検出用素子2をECU基板31内に実装して、直載ECU3の検出手段3aが短絡検出用素子2の検出結果に基づいてウィスカの発生及び成長に起因する端子相互間の短絡を検出することにより、ウィスカの所定限度を超えた成長をより正確に検出することができる。
That is, the short-
つまり、ECU基板31内の制御用素子32〜35が含む隣接する端子相互間においても発生していると想定されるウィスカが、対向する端子に到達する前に、短絡検出用素子2の短絡に基づいて、ウィスカが所定限度を超えて成長していることを検出することができる。
That is, whiskers that are assumed to be generated between adjacent terminals included in the
この事前的かつ正確なウィスカの成長の検出に基づいて、振動付与手段4aがエンジンのノッキング現象を利用して、ECU基板31に振動を付与し、この振動により、短絡検出用素子2及び制御用素子32〜35に発生している全てのウィスカを切損させ、落下させることができる。これにより、制御用素子32〜35においては、短絡による不具合をより効果的かつ確実に防止することができる。
Based on this advance and accurate whisker growth detection, the vibration applying means 4a applies a vibration to the
また、短絡検出用素子2の含む隣接する端子を、ECU基板31内の隣接する導体と同じ材質とすることにより、短絡検出用素子2内でのウィスカの発生、成長度合を、制御用素子32〜35内のウィスカに近似させて、上述したウィスカが所定限度を超えて成長していることを検出するにあたっての精度をより高めることができる。
Further, the adjacent terminal included in the short-
さらに、ECU基板31内において隣接する導体の材質が複数種類存在する場合には、短絡検出用素子2の含む隣接する端子毎に複数種類の材質に対応させることによっても、上述したウィスカが所定限度を超えて成長していることを検出するにあたっての精度をより高めることができる。
Further, when there are a plurality of types of adjacent conductor materials in the
また、本実施例においては、既存の振動源であるエンジンを利用するものとし、ウィスカを除去するためのリレーシーケンスを用いた専用回路を不要なものとし、ウィスカの発生が予測される箇所に高電位差を付与することも不要なものとして、他の電子部品への悪影響が発生することも防止できる。さらに本実施例においては、ウィスカの発生が予測される箇所を事前に決定する必要もないため、より汎用性が高くコストアップを招かない不具合防止対策を提供することができる。 Further, in this embodiment, an engine that is an existing vibration source is used, a dedicated circuit using a relay sequence for removing the whisker is unnecessary, and a place where the occurrence of whisker is predicted is high. Since it is unnecessary to apply a potential difference, it is possible to prevent adverse effects on other electronic components. Furthermore, in this embodiment, since it is not necessary to determine in advance the location where whisker generation is predicted, it is possible to provide countermeasures for preventing problems that are more versatile and do not increase costs.
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions are made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. be able to.
例えば、上述した実施例においては、振動源をエンジンとし、バルブリフト量やバルブタイミングの変更に基づくノッキングを用いているが、これに換えて、振動源をトランスミッションとし、シフト位置の適宜の変更に基づく変速ショックを用いることもできる。あるいは、エアコンのコンプレッサ等を振動源として用いることもできる。 For example, in the embodiment described above, the vibration source is an engine and knocking based on changes in valve lift and valve timing is used. Instead, the vibration source is a transmission and the shift position is appropriately changed. It is also possible to use a shift shock based on the Alternatively, an air conditioner compressor or the like can be used as a vibration source.
本発明によれば、ウィスカに起因する、短絡故障の前兆となる事象を比較的軽微な構成の追加によって正確に検出して、ウィスカの成長に起因する短絡故障をより効果的に防止することができる短絡故障防止装置及び短絡故障防止方法を提供することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。 According to the present invention, it is possible to more accurately prevent a short-circuit failure caused by whisker growth by accurately detecting an event that is a precursor of a short-circuit failure due to a whisker by adding a relatively minor configuration. Since a short circuit failure prevention device and a short circuit failure prevention method that can be provided can be provided, the present invention is useful when applied to various vehicles such as passenger cars, trucks, and buses.
1 短絡故障防止装置
2 短絡検出用素子
21 端子(材質A)
22 端子(材質A)
23 端子(材質B)
24 端子(材質B)
3 直載ECU
3a 検出手段
31 ECU基板(基板)
32〜35 制御用素子
4 EFIECU
4a 振動付与手段
5 アクチュエータ(エンジン)
1 Short-circuit
22 Terminal (Material A)
23 Terminal (Material B)
24 Terminal (Material B)
3 Direct mounting ECU
3a Detection means 31 ECU board (board)
32-35
4a Vibration imparting means 5 Actuator (engine)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012016238A1 (en) * | 2012-08-16 | 2014-03-06 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Method for eliminating electrical short circuits |
JP2016151563A (en) * | 2015-02-19 | 2016-08-22 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
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2011
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US9211851B2 (en) | 2012-08-16 | 2015-12-15 | GM Global Technology Operations LLC | Method for eliminating electrical short circuits |
DE102012016238B4 (en) * | 2012-08-16 | 2020-01-02 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Electrical short circuit removal method and diagnostic tool |
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