JP2014201237A

JP2014201237A - 車両の制御システム

Info

Publication number: JP2014201237A
Application number: JP2013079883A
Authority: JP
Inventors: 敬加藤; Takashi Kato
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2014-10-27
Anticipated expiration: 2033-04-05
Also published as: JP6045967B2

Abstract

【課題】ＥＣＵの故障診断を適切な時期に行える車両の制御システムを提供する。【解決手段】リレードライバ２４は、メインＥＣＵ２、サブＥＣＵ３からの制御信号ａ，ｂを受信できていることを条件に、リレー２３をＯＮにしてモータ２１を駆動可能とする。メインＥＣＵ２、サブＥＣＵ３は、イグニッションスイッチ４がＯＦＦになってから、制御信号ａと制御信号ｂの一方をＯＮ、他方をＯＦＦにする操作を順次行なう。これにより、メインＥＣＵ２、サブＥＣＵ３は、モータドライバ２２に電力が供給されるか否かにより、自らの故障診断を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の制御システムに関する。

特許文献１の技術では、バッテリと車両の電装品とを継断するメインスイッチと内燃機関を始動させるイグニッションキースイッチと内燃機関の潤滑ポンプの吐出圧力からこの内燃機関の作動あるいは非作動を検出するダイアフラムスイッチを設けている。そして、メインスイッチのリセット後にダイアフラムスイッチを作動させると共に、イグニッションキースイッチがオフとなってから潤滑ポンプの吐出圧力低下遅れ時間に起因する規定時間ｔ_１が経過するまでダイアフラムスイッチ異常検出の作動を禁止している。

このように、車両の各種制御装置の自己故障診断は、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦになった際に行われている。これは、イグニッションスイッチがＯＦＦになった直後は、制御装置が終了処理を行っている最中であり、車両が走行することがないため、制御装置を、その操作状況にかかわらず制御しても問題がない時間帯であるためである。よって、この時間帯を利用して制御装置の自己故障診断が行われる。

特開平９−１４０３９号公報

車両の内燃機関においては、その内燃機関に接続されているインテークマニホールドにスロットルボディが連続していて、このスロットルボディ内にはスロットルバルブが設けられている。このスロットルバルブの開度の調整は当該スロットルバルブに連結されたモータの駆動により行う。そして、このモータの制御は、メインのＥＣＵ（Electronic Control Unit）とサブのＥＣＵとの両方で行うようにする場合がある。すなわち、メインのＥＣＵから特定の制御信号が出力され、サブのＥＣＵからも特定の制御信号が出力され、これらの両制御信号が揃っていることを条件に、スロットルバルブ動作用のモータが駆動可能となる場合である。

このようなメインＥＣＵ、サブＥＣＵは、正常に制御信号を出力できるか否かの故障診断を自ら行っている。このようなメインＥＣＵとサブＥＣＵのように２つの制御装置に対する故障診断処理は、イグニッションスイッチがＯＦＦになる際と同じように、起動処理を行っている最中であるため車両が走行することがないイグニッションスイッチがＯＮになった直後の時間帯を利用し、イグニッションスイッチがＯＮになった際とＯＦＦになった際の両方でそれぞれ行うことが考えられる。すなわち、イグニッションスイッチがＯＮ又はＯＦＦになった直後は、メインＥＣＵ、サブＥＣＵは動作中であっても、スロットルバルブ動作用のモータはＯＦＦになっていてもよい時間帯である。よって、この間を利用して、スロットルバルブ動作用のモータがＯＦＦの状態にあってはじめて行えるような、メインＥＣＵ、サブＥＣＵの故障診断を実行することが考えられる。また、この場合には、メインＥＣＵとサブＥＣＵからの制御信号がＯＮからＯＦＦ、又はＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミングを利用した故障診断処理を行うこともできる。

しかし、イグニッションスイッチがＯＮとなった直後は、車両の制御系の電圧が不安定になりやすい。すなわち、イグニッションスイッチがＯＮになることにより、車両の各部、特に、始動用のモータで内燃機関を回転させる（クランキング）ために、急に大きな電力が必要となるからである。
このように、イグニッションスイッチがＯＮとなった直後は、車両の制御系の動作が不安定になりかねず、メインＥＣＵ、サブＥＣＵが故障診断処理を行うのには適さないという問題がある。
そこで、本発明は、制御装置の故障診断を適切な時期に行える車両の制御システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の一形態は、イグニッションスイッチにより始動、停止される車両の駆動に関する装置を制御する少なくとも２つ以上の制御装置と、前記各制御装置の故障の有無を判断する故障診断手段と、を備え、前記各制御装置は、同じ前記駆動装置を制御対象としていて、それぞれが前記駆動装置の駆動を指示する信号を出力していることを条件に前記駆動装置は駆動し、前記イグニッションスイッチによる前記内燃機関の停止後に、当該各制御装置のうち、ある制御装置から前記信号が出力して他の制御装置からは前記信号を出力しないことを、当該信号を出力する当該制御装置を順次変えて行い、前記故障診断手段は、前記各制御装置を順次変えて前記信号の出力を行ったときに、前記駆動装置が駆動されるか否かにより故障の有無を判断することを特徴とする車両の制御システムである。
本発明によれば、各制御装置から故障により不必要な制御信号が出力されていないかどうか適正に判定することにより、イグニッションスイッチによる内燃機関の停止後に各制御装置の故障診断を行なえるので、制御系の電圧が安定している適切な時期に各制御装置の故障診断が可能となる。

この場合に、前記故障診断手段は、前記内燃機関の始動中には、前記各制御装置のいずれからも前記駆動装置の駆動を指示する信号が出力されているときに、当該各制御装置は正常と判断するようにしてもよい。
本発明によれば、各制御装置から必要な制御信号が出力されているか否か適正に判定することができる。

本発明によれば、制御装置の故障診断を適切な時期に行える車両の制御システムを提供することができる。

図１は、本発明の一実施の形態である車両の制御システムの回路図である。図２は、本発明の一実施の形態である車両の制御システムの動作を説明するタイミングチャートである。図３は、図２に対する比較例となるタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、本実施形態にかかる車両の制御システム１の回路図である。この車両の制御システム１は車両に搭載されている。符号１１は、当該車両の内燃機関である。この内燃機関１１は、その上部に吸気ポート１２、吸気バルブ１３、排気ポート１４、排気バルブ１５を備えている。吸気ポート１２には、インテークマニホールド１６が接続されている。インテークマニホールド１６にはインジェクタ１７が設けられている。さらに、インテークマニホールド１６には、スロットルボディ１８が接続されていて、スロットルボディ１８内には内燃機関１１への吸気量を調整するスロットルバルブ１９が設けられている。

このスロットルバルブ１９は、モータ２１により駆動される。すなわち、モータ２１は内燃機関１１の駆動に関する装置の１つとなる。このモータ２１にはモータドライバ２２が接続され、モータ２１はモータドライバ２２により駆動される。リレー２３はモータドライバ２２への給電のＯＮ、ＯＦＦを切り替える装置となる。リレードライバ２４はリレー２３を駆動する。すなわち、リレー２３は、接点２５と、接点２５の駆動用のコイル２６とを備えている。接点２５の一端側はライン２７を介して車両のバッテリ２８側に接続され、他端側はライン２９を介してモータドライバ２２に接続されている。コイル２６の一端側はライン２７を介してバッテリ２８側に接続されていて、他端側はライン３２を介してリレードライバ２４に接続されている。

また、本実施形態では、いずれも制御装置となるメインＥＣＵ（Electronic Control Unit）２と、サブＥＣＵ３とを備えている。メインＥＣＵ２は、モータドライバ２２、リレードライバ２４等の制御に関わり、少なくとも内燃機関１１の制御においては中心的な役割を果たす。また、サブＥＣＵ３は、リレードライバ２４等の制御に関わり、内燃機関１１の制御において補助的な役割を果たす。
イグニッションスイッチ４は、運転者が図示しないキーを操作することにより、イグニッションＯＮ、イグニッションＯＦＦの切り替えを行うことができる。イグニッションスイッチ４によるイグニッションＯＮ、イグニッションＯＦＦによって、内燃機関１１は始動、停止する。

イグニッションスイッチ４の先には、メインＥＣＵ２とサブＥＣＵ３にバッテリ２８の電力を供給するライン３０が接続されている。このライン３０にはスイッチ３１が介装されている。スイッチ３１は、バッテリ２８の電力で駆動し、イグニッションＯＮとなったことを検知すると、バッテリ２８の電力を、ライン３０を介してメインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３に供給する。また、スイッチ３１は、メインＥＣＵ２の指示によってＯＦＦする。さらに、イグニッションスイッチ４のバッテリ２８側とは反対側の端子側にはライン３５が接続され、このライン３５の先はメインＥＣＵ２に接続されている。これにより、メインＥＣＵ２はライン３５の電位の検出によりイグニッションスイッチ４のＯＮ，ＯＦＦを検出することができる。

また、ライン５により、ライン２９とメインＥＣＵ２とは接続され、メインＥＣＵ２は、ライン２９を介したバッテリ２８からモータドライバ２２への電力供給の有無を検出することができる。また、メインＥＣＵ２とサブＥＣＵ３とは互いに通信を行うことができる。なお、各部の通信には、ＣＡＮ（Controller Area Network）等が使用される。

メインＥＣＵ２は、リレードライバ２４に制御信号ａを出力可能であり、サブＥＣＵ３は、リレードライバ２４に制御信号ｂを出力可能である。リレードライバ２４は、メインＥＣＵ２からの制御信号ａ及びサブＥＣＵ３からの制御信号ｂがともに受信されていることを条件に、リレー２３のコイル２６に通電して接点２５を閉じ、モータドライバ２２への給電を行う。よって、制御信号ａ及び制御信号ｂの両方がリレードライバ２４で受信されている場合に限り、モータ２１は駆動可能となる。また、メインＥＣＵ２は、予め定められた制御信号をモータドライバ２２に出力することにより、モータ２１の駆動を様々に制御することができる。

次に、車両の制御システム１が実行する処理の内容について説明する。図２は、車両の制御システム１が実行する処理を説明するタイミングチャートである。図２においては、メインＥＣＵ２が出力する「制御信号ａ」、サブＥＣＵ３が出力する「制御信号ｂ」、メインＥＣＵ２が検出する、リレー２３を介してのモータドライバ２２への「電力供給」、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３が実行する処理の内容（モード）を示す「処理内容」の各タイミングが示されている。

まず、運転者が図示しないキー操作によりイグニッションスイッチ４をＯＮにすると（イグニッションＯＮ）、スイッチ３１がＯＮになって、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３にバッテリ２８から電力が供給され、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３が動作を開始する。ここから、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３の「スタートモード」が開始する。スタートモードでは、まず、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３は、それぞれ必要なレジスタの設定（レジスタ設定処理）を行う。次に、スタートモードでは、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３が必要なイニシャル処理を実行する。ここまでがスタートモードでの処理である。

メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３は、イグニッションＯＮ後に、モータ２１の駆動を許可する制御信号ａ，制御信号ｂをそれぞれリレードライバ２４に出力する。この制御信号ａ，制御信号ｂは、イニシャル処理が終了してスタートモードが完了するまでには、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３からそれぞれリレードライバ２４に出力開始する。
スタートモード後は「走行モード」となり、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３からそれぞれ制御信号ａ，制御信号ｂが正常に出力されていれば、リレードライバ２４がリレー２３の接点２５を閉じて、モータドライバ２２には電力が供給され、モータ２１が駆動可能となる。よって、運転者は車両を運転して走行可能となるのが、走行モードである。

このように、走行モードに移行すると、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３は、「制御信号ａ，ｂのＯＦＦ故障検知モード」に移行する。すなわち、走行モードに移行後は、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３がそれぞれ正常に制御信号ａ，制御信号ｂを出力していれば、図２に示す「電力供給」、すなわち、モータドライバ２２への電力供給はＯＮになる。これを、図２中では「正常の場合」として実線で示している。しかし、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３の少なくとも一方が故障していて、制御信号ａ，制御信号ｂの少なくとも一方の出力がなければ、図２に示す「電力供給」はＯＦＦになる。この場合を、図２中では「故障の場合」として破線で示している。このように、「制御信号ａ，ｂのＯＦＦ故障検知モード」は、制御信号ａ，ｂをそれぞれ出力すべき際に、制御信号ａ又は制御信号ｂがＯＦＦになっているようなメインＥＣＵ２又はサブＥＣＵ３の故障を検知するモードである。この故障の有無の判断は、メインＥＣＵ２が行なう。よって、この例では、メインＥＣＵ２が故障診断手段となる。また、その判断はメインＥＣＵ２からサブＥＣＵ３にも伝えられる。

走行モードで、運転者が図示しないキー操作によりイグニッションスイッチ４をＯＦＦにすると（イグニッションＯＦＦ）、当該イグニッションＯＦＦをメインＥＣＵ２が検知し、サブＥＣＵ３にも通知する。そして、これ以後は、「キーＯＦＦモード」となる。キーＯＦＦモードでは、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３は、その動作を停止するために、それぞれ必要な設定を保存する処理（設定保存処理）を行う。この設定保存処理の間も、「制御信号ａ，ｂのＯＦＦ故障検知モード」は継続する。よって、正常に動作している限り、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３からは、この間も、それぞれ制御信号ａ，制御信号ｂが出力される。

「設定保存処理」後は、「制御信号ａのＯＮ故障検知モード」に移行する。このモードでは、故障診断に必要な処理として、メインＥＣＵ２は、制御信号ａの出力をＯＦＦにし、サブＥＣＵ３は制御信号ｂの出力をＯＮにする。この場合は、制御信号ａ及び制御信号ｂの両方が揃わないので、モータドライバ２２への電力供給は行われず、モータ２１の駆動はできない。よって、図２の「電力供給」はＯＦＦになる。このように、メインＥＣＵ２が正常に動作していれば、本モードでは制御信号ａはＯＦＦで、「電力供給」もＯＦＦである。その場合を、図２中では「正常の場合」として実線で示している。

一方、メインＥＣＵ２が故障していて、「制御信号ａのＯＮ故障検知モード」では制御信号ａの出力が本来はＯＦＦであるにもかかわらず、ＯＮになっていた場合は、「電力供給」がＯＮになる。この場合を、図２中では、「故障の場合」として破線で示している。
このように、「制御信号ａのＯＮ故障検知モード」は、制御信号ａを本来ＯＦＦにしているときに、制御信号ａがＯＮになってしまうメインＥＣＵ２の故障を検知するモードである。この故障の判断は、メインＥＣＵ２が行う。よって、メインＥＣＵ２が故障診断手段となる。

「制御信号ａのＯＮ故障検知モード」後は、「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」に移行する。このモードでは、故障診断に必要な処理として、メインＥＣＵ２は、制御信号ａの出力をＯＮにし、サブＥＣＵ３は制御信号ｂの出力をＯＦＦにする。この場合も、制御信号ａ及び制御信号ｂの両方が揃わないので、モータドライバ２２への電力供給は行われず、モータ２１の駆動はできない。よって、図２の「電力供給」はＯＦＦになる。このように、メインＥＣＵ２が正常に動作していれば、本モードでは制御信号ｂはＯＦＦで、「電力供給」もＯＦＦである。その場合を、図２中では「正常の場合」として示している。

一方、サブＥＣＵ３が故障していて、「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」では制御信号ｂの出力が本来はＯＦＦであるにもかかわらず、ＯＮになっていた場合は、「電力供給」がＯＮになる。この場合を、図２中では、「故障の場合」として示している。
このように、「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」は、制御信号ｂを本来ＯＦＦにしているときに、制御信号ｂがＯＮになっているサブＥＣＵ３の故障を検知するモードである。この故障の判断は、メインＥＣＵ２が行なう。よって、メインＥＣＵ２が故障診断手段となる。そして、この判断は、メインＥＣＵ２からサブＥＣＵ３に伝えられる。

以上のように、「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」まで終了することにより、キーＯＦＦモードは終了し、メインＥＣＵ２は、スイッチ３１をＯＦＦにすることにより、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３への電力供給を停止することが可能となる。

なお、「制御信号ａ，ｂのＯＦＦ故障検知モード」、「制御信号ａのＯＮ故障検知モード」及び「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」において、図２に破線で示すような「故障の場合」を検知したときは、メインＥＣＵ２は次のような処理を行う。すなわち、メインＥＣＵ２は、例えば、インパネ等に設けられた予め定められている図示しないＬＥＤを点滅させる等して運転者に知らせ、運転者に修理を促すようにする。

以上説明した図２の処理の作用効果について、比較例と比較しつつ説明する。図３は、図２の比較例となる、車両の制御システム１が実行する処理を説明するタイミングチャートである。図３の比較例の処理が、前述の図２の本実施例の処理と異なるのは、「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」を、イグニッションＯＮ後のスタートモード中のレジスタ設定処理とイニシャル処理との間に実行している点である。そして、図２の例とは異なり、イグニッションＯＦＦ後のキーＯＦＦモード中には「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」を実行していない。また、この場合の「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」においては、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３は、イニシャル処理の一部も実行している。その他の処理内容は図２を参照して説明した本実施形態のものと同様であり、本実施形態と共通の技術内容には同様の用語を用い、詳細な説明は省略する。

すなわち、図２の実施形態の例では、イグニッションＯＦＦをトリガとして「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」を実行しているのに対して、図３の比較例では、イグニッションＯＮをトリガとして、その直後のスタートモード中に「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」を実行している。
図２の実施形態、図３の比較例において、「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」及び「制御信号ａのＯＮ故障検知モード」をイグニッションＯＦＦ又はイグニッションＯＮの直後に実行しているのは、メインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３は動作しているが、モータ２１は駆動しなくてもよい時間帯であるため、モータ２１を停止したまま実行する「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」及び「制御信号ａのＯＮ故障検知モード」を行うことができるためである。

しかしながら、運転者が図示しないキーを操作して、イグニッションＯＮとなると、車両の各部、特に、内燃機関１１を図示しない始動モータでクランキングするために大きな電力をバッテリ２８から供給することが必要となる。そのためイグニッションＯＮの直後には、図１に示すメインＥＣＵ２及びサブＥＣＵ３からなる制御系の電圧が不安定になる可能性がある。これらの理由により、イグニッションＯＮ後のスタートモード中は、「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」（「制御信号ａのＯＮ故障検知モード」も同様）を実行するのには適さない時期であるといえる。制御信号ａ，ｂの出力が不安定化する恐れがあるためである。

そこで、図３の比較例に対して、図２の実施形態のように、「制御信号ａのＯＮ故障検知モード」及び「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」を、イグニッションＯＦＦの後に実行するようにすれば、これらの処理を安定して実行することが可能となる。
また、図３の比較例に対して、図２の実施形態のように、「制御信号ａのＯＮ故障検知モード」及び「制御信号ｂのＯＮ故障検知モード」を、イグニッションＯＦＦの後に実行するようにすれば、イグニッションＯＮ後に素早く内燃機関１１を始動することも可能となる。
さらに、本実施形態によれば、リレー２３の作動回数を最小限に抑えてメインＥＣＵ２とサブＥＣＵ３の故障判定をすることができるため、リレー２３の耐久性を向上させることができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれることは言うまでもない。例えば、前述の例では、リレードライバ２４を制御する２つの制御装置であるメインＥＣＵ２とサブＥＣＵ３の故障検知を行っているが、車両の駆動に関する装置となる他の装置をそれぞれ制御する複数の制御回路等の故障検知を行うようにしてもよい。例えば、インジェクタ１７から燃料を噴射させる燃料ポンプを駆動する回路や、各種センサで各種物理量を検出する回路を制御するための複数の制御回路等である。また、前述の実施形態は、通常のガソリンエンジンを使用する車両の例を示したが、本発明をディーゼル車やハイブリッド車等に適用してもよい。

１車両の制御システム
２メインＥＣＵ（制御装置）、故障診断手段
３サブＥＣＵ（制御装置）
４イグニッションスイッチ
１１内燃機関
２４リレードライバ（車両の駆動に関する装置）

Claims

イグニッションスイッチにより始動、停止される車両の駆動に関する装置を制御する少なくとも２つ以上の制御装置と、
前記各制御装置の故障の有無を判断する故障診断手段と、
を備え、
前記各制御装置は、同じ前記駆動装置を制御対象としていて、それぞれが前記駆動装置の駆動を指示する信号を出力していることを条件に前記駆動装置は駆動し、前記イグニッションスイッチによる前記内燃機関の停止後に、当該各制御装置のうち、ある制御装置から前記信号が出力して他の制御装置からは前記信号を出力しないことを、当該信号を出力する当該制御装置を順次変えて行い、
前記故障診断手段は、前記各制御装置を順次変えて前記信号の出力を行ったときに、前記駆動装置が駆動されるか否かにより故障の有無を判断することを特徴とする車両の制御システム。
前記故障診断手段は、前記内燃機関の始動中には、前記各制御装置のいずれからも前記駆動装置の駆動を指示する信号が出力されているときに、当該各制御装置は正常と判断することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御システム。