JP2020012384A - Electronic control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子制御装置に関し、特に車両の電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device, and more particularly to an electronic control device for a vehicle.
車両の電子制御装置では、各種弁、燃料噴射装置、内燃機関等に備え付けられたアクチュエータを動作させる目的で、アクチュエータに対しての通電、非通電をFET(電界効果トランジスタ:Field Effect Transistor)でコントロールするアクチュエータ駆動回路が採用されている。このようなアクチュエータ駆動回路において、回路故障が発生すると、アクチュエータを所望の通り動作できなくなるので、アクチュエータ駆動回路における電気的故障、例えば電気結線の断線、天絡(電源側にショート)、地絡(アース側にショート)等の故障を検出する回路故障検出部を備える場合がある。 2. Description of the Related Art In an electronic control unit of a vehicle, energization and non-energization of an actuator are controlled by an FET (Field Effect Transistor) in order to operate an actuator provided in various valves, a fuel injection device, an internal combustion engine, and the like. Actuator drive circuit is employed. In such an actuator drive circuit, if a circuit failure occurs, the actuator cannot operate as desired. Therefore, an electrical failure in the actuator drive circuit, for example, disconnection of an electrical connection, short to power (short circuit to the power supply side), or ground fault ( There is a case where a circuit failure detection unit for detecting a failure such as a short circuit on the ground side is provided.
しかし、このようなアクチュエータ駆動回路に備わる回路故障検出部は、回路故障の検出可否がFETのオン/オフ状態に左右されている。例えば、FETをオンにしてアクチュエータに通電するときに、流れる電流を測定し、測定した電流が過電流であれば天絡故障を検出することができるが、FETをオフにするときに電流が流れないので、回路故障の検出ができなくなる。このため、FETをオンにする機会が少ないアクチュエータの場合(言い換えれば、アクチュエータへの通電が少ない場合)、上述の天絡故障等の回路故障を早期に検出することが困難になる。回路故障の早期検出が困難になると、回路故障によってアクチュエータの機能異常を引き起こし、アクチュエータが動作を行えなくなる問題が生じる。 However, in the circuit failure detection unit provided in such an actuator drive circuit, whether or not a circuit failure can be detected depends on the on / off state of the FET. For example, when the FET is turned on and the actuator is energized, the flowing current is measured, and if the measured current is an overcurrent, a short-to-power fault can be detected. Since there is no circuit failure, it becomes impossible to detect a circuit failure. For this reason, in the case of an actuator having a small chance of turning on the FET (in other words, in a case where the energization to the actuator is small), it is difficult to early detect a circuit failure such as the above-described short-to-power fault. If early detection of a circuit failure becomes difficult, the function failure of the actuator is caused by the circuit failure, and there is a problem that the actuator cannot operate.
このような問題を解決するために、アクチュエータ周辺に配置された各センサを利用し、センサによって検出された結果に基づいて回路故障を検出する方法が検討されている。例えば下記特許文献1には、車両の運転性能や排気性能に悪影響が出ないタイミングでFETのオン/オフ状態を回路故障検出用に制御することで、回路故障を早期に検出する方法が開示されている。 In order to solve such a problem, a method of using each sensor arranged around the actuator and detecting a circuit failure based on a result detected by the sensor has been studied. For example, Patent Literature 1 below discloses a method of detecting a circuit failure at an early stage by controlling the ON / OFF state of the FET for detecting a circuit failure at a timing at which the driving performance and the exhaust performance of the vehicle are not adversely affected. ing.
しかしながら、アクチュエータによっては、車両の運転性能や排気性能に悪影響が出ないタイミングでFETを制御できる機会が少ないもの、全く無いものもあり得る。その結果、特許文献1に開示された方法を用いても、上述の問題を根本的に解決できない。 However, depending on the actuator, there may be few opportunities to control the FET at a timing when the driving performance and exhaust performance of the vehicle are not adversely affected, or there may be no actuator at all. As a result, even if the method disclosed in Patent Document 1 is used, the above problem cannot be fundamentally solved.
本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、アクチュエータへの通電が少ない場合であっても、アクチュエータ駆動回路の故障を早期に検出できる電子制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such a technical problem, and provides an electronic control device that can detect a failure in an actuator drive circuit at an early stage even when the power to the actuator is small. With the goal.
本発明に係る電子制御装置は、アクチュエータへの通電と非通電とを切り替えるアクチュエータ駆動回路と、前記アクチュエータ及び前記アクチュエータ駆動回路を制御する中央演算装置と、を備え、前記中央演算装置は、前記アクチュエータの機能異常を検出するアクチュエータ機能異常検出部を備え、前記アクチュエータ機能異常検出部により前記アクチュエータの機能異常を検出した場合に、前記アクチュエータへの通電と非通電とを切り替えるように前記アクチュエータ駆動回路を制御する。 An electronic control device according to the present invention includes: an actuator drive circuit that switches between energization and non-energization of an actuator; and a central processing unit that controls the actuator and the actuator drive circuit. An actuator function abnormality detection unit that detects a function abnormality of the actuator, and when the actuator function abnormality detection unit detects a function abnormality of the actuator, the actuator drive circuit switches between energization and non-energization of the actuator. Control.
本発明によれば、アクチュエータ機能異常検出部によりアクチュエータの機能異常を検出した場合に、中央演算装置はアクチュエータへの通電と非通電とを切り替えるようにアクチュエータ駆動回路を制御することで、アクチュエータへの通電機会を増やすことができる。このため、アクチュエータへの通電が少ない場合であっても、アクチュエータ駆動回路の故障を早期に検出することができる。 According to the present invention, when an actuator function abnormality detection unit detects an actuator function abnormality, the central processing unit controls the actuator drive circuit to switch between energization and non-energization of the actuator. The number of energizing opportunities can be increased. For this reason, even if the energization to the actuator is small, a failure in the actuator drive circuit can be detected early.
以下、図面を参照して本発明に係る電子制御装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態において、後述するように、アクチュエータ機能異常検出部はアクチュエータの機能異常があるか否かを判定しており、機能異常があると判定した場合に、その機能異常を検出したことになる。従って、機能異常があると判定したことは機能異常を検出したことと同じ意味、機能異常がないと判定したことは機能異常を検出していないことと同じ意味である。 Hereinafter, an embodiment of an electronic control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, as described later, the actuator function abnormality detection unit determines whether or not there is a function abnormality of the actuator, and when it is determined that the function is abnormal, the function abnormality is detected. become. Therefore, determining that there is a functional abnormality has the same meaning as detecting a functional abnormality, and determining that there is no functional abnormality has the same meaning as not detecting a functional abnormality.
図1は実施形態に係る電子制御装置を備えた制御システムを示す構成図である。図1に示すように、制御システム100は、主に、制御対象装置101と、該制御対象装置101を制御する電子制御装置102とを備えている。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a control system including an electronic control device according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the
制御対象装置101は、電源103、駆動回路の故障及び機能異常の検出対象であるアクチュエータ104、該アクチュエータ104に内蔵される電気的負荷105、及びアクチュエータ104の状況を検出するセンサ106によって構成されている。電源103の電源電圧は、例えば15Vである。
The
電子制御装置102は、アクチュエータ104への通電と非通電とを切り替えるアクチュエータ駆動回路107と、アクチュエータ104及びアクチュエータ駆動回路107を制御する中央演算装置108とを備えている。中央演算装置108は、更に、アクチュエータ104の機能異常を検出するアクチュエータ機能異常検出部110と、アクチュエータ駆動回路107の故障を検出するアクチュエータ駆動回路故障検出部111と、アクチュエータ駆動回路107の制御方式を切り替えるアクチュエータ制御切替部112と、アクチュエータ制御切替部112によって切り替えられる正常時アクチュエータ制御部113と回路故障検出用アクチュエータ制御部114とを備えている。
The
ここでのアクチュエータ104の機能異常とは、アクチュエータ104の機能を発揮できないことを指しており、例えばアクチュエータがバルブであった場合、天絡等によるバルブの閉固着、バルブの詰まりによるバルブの開閉不能等が挙げられる。また、バルブの閉固着とは、バルブが閉弁状態で固着されること、言い換えればバルブを開弁させようとしても開弁できない状態を指す。
Here, the malfunction of the
アクチュエータ駆動回路107は、FET115と、該FET115を流れる電流を計測する電流計測器116と、FET115のオン/オフをコントロールするFETオン/オフ指令部117と、電流計測器116によって計測された電流値に基づいて過電流を検出する過電流検出部118とを有する。図1に示すように、制御対象装置101の電気的負荷105、アクチュエータ駆動回路107のFET115、電流計測器116及びアース109は、この順番で直列に電気的に結線されている。
The
FET115は、プルアップ抵抗119を介して電源120と接続されている。電源120とプルアップ抵抗119との間には、ダイオード121が接続されている。電源120の電源電圧は、例えば2.5Vである。FETオン/オフ指令部117は、アクチュエータ制御切替部112と接続されており、該アクチュエータ制御切替部112からの制御指令に基づいて、FET115のオン/オフをコントロールする。一方、過電流検出部118によって過電流が検出された場合、FETオン/オフ指令部117は、アクチュエータ制御切替部112からの制御指令を無視してFET115を強制的にオフにし、過電流に起因するアクチュエータ駆動回路107の損傷を防ぐように構成されている。
The FET 115 is connected to a
制御対象装置101については、車両内燃機関、インバータ、モータ等の様々な装置が適用されるが、ここでは、図2を基に制御対象装置101が車両内燃機関201である例を挙げて説明する。
Various devices such as a vehicle internal combustion engine, an inverter, and a motor are applied to the
図2は制御対象装置である車両内燃機関を示す模式図である。図2に示すように、車両内燃機関201は、該車両内燃機関201の内部に外気(すなわち、空気)を取り入れる吸気管202と、吸気管202で取り入れた空気の量を制御するスロットルバルブ203と、取り入れた空気に燃料を噴射して混合気を作って混合気を圧縮し燃焼させることによる燃焼エネルギーを取り出すシリンダ204と、シリンダ204によって得られた燃焼ガスを車両内燃機関201の外部に排出する排気管205と、排気管205を通過する空気の流量を利用しタービンを回転することで吸気管202側の空気を圧縮して送り出すターボチャージャ206と、ターボチャージャ206によって圧縮された吸入空気の圧力を検出する吸気管圧力センサ207と、ターボチャージャ206によって圧縮された空気の圧力をターボチャージャ206より手前の吸気管202に解放するターボチャージャバイパスバルブ208とを有する。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a vehicle internal combustion engine that is a device to be controlled. As shown in FIG. 2, the vehicle
スロットルバルブ203とターボチャージャバイパスバルブ208とは、電子制御装置102と接続されており、それぞれの開閉操作が電子制御装置102に制御されている。ターボチャージャバイパスバルブ208は、上述のアクチュエータ104に相当するものであって、該アクチュエータ104の駆動によって弁体の開閉が行われる。なお、以下の説明では、ターボチャージャバイパスバルブ208をアクチュエータ104と呼ぶ場合がある。
The
このターボチャージャバイパスバルブ208は、スロットルバルブ203が急速に閉じられた際に、ターボチャージャ206によって過給された余剰圧力をターボチャージャ206より手前の吸気管202に解放することにより、スロットルバルブ203やターボチャージャ206に過度な負荷が発生することを防ぐ装置である。ここでは、ターボチャージャバイパスバルブ208によって余剰圧力を解放する方向にバルブが動作することを開弁とし、その逆方向の動作を閉弁と定義する。
This
通常では、ターボチャージャバイパスバルブ208は、余剰圧力を解放する際に短時間開弁となるように制御されているので、閉弁となる時間が圧倒的に長い。このため、ターボチャージャバイパスバルブ208は、支配的なアクチュエータと言うことができる。また、このターボチャージャバイパスバルブ208は、後述するように、FET115がオン状態となる機会が極端に少ないアクチュエータでもある。
Normally, the
吸気管圧力センサ207は、電子制御装置102と接続されており、検出した圧力の結果を電子制御装置102に出力する。なお、この吸気管圧力センサ207は、上述した制御対象装置101のセンサ106に相当するものである。
The intake
ここで、アクチュエータ駆動回路故障検出部111によるアクチュエータ駆動回路107の故障検出の例として、天絡故障を検出する例を挙げて説明する。
Here, as an example of the failure detection of the
上述したように、電気的負荷105、FET115及び電流計測器116が電源103とアース109との間で直列に電気的に結線されているので、FET115をオンにするとこれらの結線が導通され、電気的負荷105を通電させることになる。これによって、電気的負荷105は、ターボチャージャバイパスバルブ208を開弁させるように該ターボチャージャバイパスバルブ208の弁体に駆動力を与える。
As described above, since the
アクチュエータ駆動回路107と電気的負荷105との間の電気結線が正常であれば、FET115をオンにすることによって電気的負荷105のインピーダンスを介して通電するので、電流計測器116で過電流が計測されることはない。一方、天絡故障が発生すると、FET115をオンにしても電気的負荷105のインピーダンスを介さず、インピーダンスがほぼ零の状態で通電するので、電流計測器116で過電流が計測される。このとき、過電流検出部118は、電流計測器116によって計測された電流値に基づいて過電流を検出するとともに、その検出結果をアクチュエータ駆動回路故障検出部111に出力する。
If the electric connection between the
アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、過電流検出部118から入力された検出結果に基づき、過電流であるか否かを判定する。過電流と判定した場合、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、天絡故障が発生していると判定するとともに、該天絡故障をアクチュエータ駆動回路107の故障として検出する。一方、FET115をオンにするときに電流計測器116で電流が計測されない場合、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、過電流がないと判定する。なお、FET115をオフにするときには、電流が流れないので、電流計測器116で電流が計測されない。従って、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、アクチュエータ駆動回路107に故障が発生することも発生しないことも判定できない状態になる。
The actuator drive circuit
天絡故障が発生すると、上述したように、過電流に起因する回路の損傷を防ぐために、FETオン/オフ指令部117はFET115を強制的にオフにする。また、天絡故障発生時の電気的負荷105では、負荷両端の電圧がどちらも電源と同じレベルであるので、電流が流れない。このため、ターボチャージャバイパスバルブ208は閉弁状態で固着される。
When a short-to-power fault occurs, as described above, the FET on / off
このとき、アクチュエータ機能異常検出部110は、該ターボチャージャバイパスバルブ208の閉固着を、アクチュエータ104の機能異常として検出する。
At this time, the actuator function
以下、図3を参照して電子制御装置102によるターボチャージャバイパスバルブ208への制御処理を説明する。図3は電子制御装置の制御処理を示すフローチャートである。図3のフローチャートに記載の制御処理は、例えば10msの周期で繰り返し実行される。
Hereinafter, control processing of the
まず、ステップS301では、アクチュエータ機能異常検出部110は、アクチュエータ機能異常があるか否かを判定する。ここでは、アクチュエータ104の機能異常として、上述したターボチャージャバイパスバルブ208の閉固着を挙げて説明する。
First, in step S301, the actuator function
ターボチャージャバイパスバルブ208の閉固着の発生原因は、上述したアクチュエータ駆動回路107の天絡故障によるもののほか、バルブの詰まりのような様々な要因が挙げられる。天絡故障を含む様々な要因によって生じる閉固着があるか否かを確実に判定するために、ターボチャージャバイパスバルブ208の開閉状態を直接確認することが理想であるが、車両内燃機関201ではターボチャージャバイパスバルブ208の開閉状態を直接モニタすることが困難である。そこで、アクチュエータ機能異常検出部110は、スロットルバルブ203の開度、吸気管圧力センサ207の検出結果等を用いて、間接的にターボチャージャバイパスバルブ208の閉固着があるか否かを判定する。
The cause of the occurrence of the sticking of the
以下、閉固着があるか否かを間接的に判定する方法について、図4を用いて詳細に説明する。図4は電子制御装置の制御処理に関連するタイムチャートである。図4において、横軸は時刻を示しており、図4(a)はスロットルバルブ203の開閉状態、図4(b)は吸気管圧力センサ207の検出信号、図4(c)は正常時アクチュエータ制御部113からの正常時アクチュエータ制御信号、図4(d)は回路故障検出用アクチュエータ制御部114からの回路故障検出用アクチュエータ制御信号、図4(e)はターボチャージャバイパスバルブ208の実動作、図4(f)はアクチュエータ104の機能異常カウンタ信号、図4(g)はアクチュエータ駆動回路107の故障カウンタ信号、図4(h)はアクチュエータ制御切替部112からのアクチュエータ制御切り替え信号をそれぞれ示す。
Hereinafter, a method of indirectly determining whether or not there is a lock will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a time chart related to the control processing of the electronic control unit. 4, the horizontal axis represents time, FIG. 4 (a) shows the open / closed state of the
なお、図4に示す例では、時刻t2でアクチュエータ駆動回路107の天絡故障が発生するものと仮定する。従って、時刻t2以降では、FET115のオン/オフ切り替えに関わらず、ターボチャージャバイパスバルブ208は閉弁状態で固着される。例えば、時刻t3において、正常時アクチュエータ制御部113からの正常時アクチュエータ制御信号(図4(c)参照)によってFET115をオンにする(すなわち、ターボチャージャバイパスバルブ208を開弁させる)指令が出力されているが、ターボチャージャバイパスバルブ208の実動作(図4(e)参照)は閉弁のままである。
In the example shown in FIG. 4, it is assumed that a short-to-power fault occurs in the
時刻t1〜t2の正常時には、スロットルバルブ203が全閉となってから吸気管圧力センサ検出信号(図4(b)参照)がターボチャージャバイパスバルブ208の開弁に連動して低下しているにも関わらず、時刻t2〜t4ではターボチャージャバイパスバルブ208の開弁に連動した圧力低下が発生していないことがわかる。従って、時刻t3で、吸気管圧力センサ検出信号で圧力異常と判定される閾値(図4(b)中の一点鎖線参照)を上回る圧力が検出されている。
During a normal period from time t1 to t2, the detection signal (see FIG. 4B) of the intake pipe pressure sensor decreases after the
このように、アクチュエータ機能異常検出部110は、スロットルバルブ203の開閉状態、ターボチャージャバイパスバルブ208の開閉状態、及び吸気管圧力センサ207の検出結果に基づいて、ターボチャージャバイパスバルブ208の閉固着があるかを間接的に判定することができる。
As described above, the actuator function
また、本実施形態では、アクチュエータ駆動回路107内の電気的なノイズ等の影響による誤検出を防止し、上述した方法で判定される閉固着が確実に発生していることを確定するために、アクチュエータ機能異常検出部110は、閉固着と判定した事象の回数が所定値を超える場合に最終的な閉固着を判定するようになっている。具体的には、図4(f)に示すように、時刻t3で閉固着と判定した場合、アクチュエータ機能異常検出部110は、アクチュエータ機能異常カウンタをカウントアップしつつ、アクチュエータ機能異常カウンタの回数が所定値を超えるか否かを更に判定する。そして、アクチュエータ機能異常カウンタの回数が所定値を超えると判定した場合(図4(f)に示す時刻t4参照)、アクチュエータ機能異常検出部110は、それをもって最終的な閉固着を確定する。
Further, in the present embodiment, in order to prevent erroneous detection due to the influence of electric noise or the like in the
図3に示すステップS301では、上述したようにアクチュエータ機能異常が確定した場合、アクチュエータ機能異常検出部110は、アクチュエータ機能異常があると判定しつつ、異常原因を究明し易くするためにターボチャージャバイパスバルブ208の閉固着に該当する異常コードを記憶する。その後、制御処理はステップS303に進み、異常時FET制御信号が出力される。このとき、アクチュエータ制御切替部112は、回路故障検出用アクチュエータ制御部114への切り替えを行うとともに、図4(h)に示すアクチュエータ制御切り替え信号を出力する。切り替えられた回路故障検出用アクチュエータ制御部114は、図4(d)に示す回路故障検出用アクチュエータ制御信号を出力する。
In step S301 shown in FIG. 3, when the actuator function abnormality is determined as described above, the actuator function
図4(d)に示すように、回路故障検出用アクチュエータ制御信号は、ターボチャージャバイパスバルブ208の閉固着が確定(図4(f)参照)したタイミング(すなわち、時刻t4)で、アクチュエータ駆動回路107の天絡故障を検出するため、オン/オフの信号が繰り返し出力される。すなわち、このとき、中央演算装置108は、ターボチャージャバイパスバルブ208への通電と非通電とを繰り返し切り替えるようにアクチュエータ駆動回路107を制御する。
As shown in FIG. 4D, the actuator control signal for detecting a circuit failure is output at the timing when the closing of the
この回路故障検出用アクチュエータ制御信号は、図4(c)に示す正常時アクチュエータ制御信号と比べてオンとなる時間が多く、言い換えればアクチュエータ104への通電機会が増えるため、アクチュエータ駆動回路107の天絡故障を早期に検出することが可能になる。
This circuit failure detection actuator control signal is turned on for a longer time than the normal actuator control signal shown in FIG. 4C, in other words, the number of times that the
なお、この回路故障検出用アクチュエータ制御信号は、制御性とは無関係にFET115を繰り返しオンとオフにするように出力されるが、アクチュエータ機能異常検出部110により閉固着が既に確定したため、FET115をオンにしたとしても、ターボチャージャバイパスバルブ208は閉弁のままである(図4(e)参照)。また、図4(d)に示すように回路故障検出用アクチュエータ制御信号のオン/オフを繰り返し出力するのは、ターボチャージャバイパスバルブ208の連続通電による発熱を防止するためである。なお、発熱が許容範囲内であれば、制御信号のオン/オフを繰り返し出力せずに、オンだけの制御信号を出力し続けてもよい。
The actuator control signal for detecting a circuit failure is output so as to repeatedly turn on and off the
一方、ステップS301でアクチュエータ機能異常がないと判定された場合、制御処理はステップS302に進み、正常時FET制御信号が出力される。このとき、アクチュエータ制御切替部112による正常時アクチュエータ制御部113への切り替えが行われ、切り替えられた正常時アクチュエータ制御部113は、図4(c)に示す正常時アクチュエータ制御信号を出力する。正常時アクチュエータ制御信号は、上述したように、スロットルバルブの203全閉動作に伴う吸気管202の余剰圧力を解放し、スロットルバルブ203やターボチャージャ206に過度な負荷が発生することを防ぐ目的で出力される信号である。
On the other hand, if it is determined in step S301 that there is no abnormality in the actuator function, the control process proceeds to step S302, and a normal-time FET control signal is output. At this time, switching to the normal
ステップS302、ステップS303に続くステップS304では、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、アクチュエータ駆動回路故障が確定したか否かを判定する。より具体的には、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、後述するステップS312で回路故障が確定した結果に基づいてその判定を行う。そして、アクチュエータ駆動回路故障が確定したと判定された場合、制御処理はステップS306に進む。ステップS306では、FETオン/オフ指令部117は、過電流の検出とは無関係にFET115を強制的にオフにする。これによって、天絡故障に起因するアクチュエータ駆動回路107の損傷、発火等を防ぐことができ、アクチュエータ駆動回路107を保護することができる。そして、ステップS306が終わると、一連の処理は終了する。
In step S304 following steps S302 and S303, the actuator drive circuit
一方、ステップS304でアクチュエータ駆動回路故障が確定していないと判定された場合、制御処理はステップS305に進む。ステップS305では、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、FET115がオンであるか否かを判定する。FET115がオンでない(言い換えれば、FET115がオフである)と判定された場合、一連の処理は終了する。一方、FET115がオンであると判定された場合、制御処理はステップS307に進む。
On the other hand, if it is determined in step S304 that the actuator drive circuit failure has not been determined, the control process proceeds to step S305. In step S305, the actuator drive circuit
ステップS307では、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、電流計測器116及び過電流検出部118を介して検出された電流値に基づき、過電流であるか否かを判定する。過電流でないと判定された場合、制御処理はステップS308に進み、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、アクチュエータ駆動回路故障カウンタをクリアする。ステップS308が終わると、一連の処理を終了する。
In step S307, the actuator drive circuit
一方、ステップS307で過電流であると判定した場合、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、天絡故障が発生していると判定しつつ、該天絡故障を回路故障として検出する。その後、制御処理はステップS309に進む。ステップS309では、図3に示す制御処理が終了してから再度FET115のオンを指令するまで、FETオン/オフ指令部117はFET115をオフにする。このようにFET115をオフにすることで、過電流が流れ続けることによってアクチュエータ駆動回路107が損傷してしまうのを防ぐことができる。
On the other hand, if it is determined in step S307 that the current is an overcurrent, the actuator drive circuit
ステップS309に続くステップS310では、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、アクチュエータ駆動回路故障を確定するためのカウンタ回数をカウントアップする。本実施形態では、上述したアクチュエータ機能異常と同様にノイズ等の影響による誤検出を防止し、回路故障が発生していることを確実に確定するために、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、過電流と判定した事象の回数が所定値を超える場合に最終的な天絡故障を判定するようになっている。なお、アクチュエータ駆動回路故障を確定するためのカウンタ信号は、図4(g)に示す通りである。
In step S310 following step S309, the actuator drive circuit
ステップS310に続くステップS311では、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、回路故障のカウンタの回数が所定値を超えるか否かを判定する。カウンタの回数が所定値を超えていないと判定された場合、一連の処理は終了する。一方、カウンタの回数が所定値を超えたと判定された場合、制御処理はステップS312に進み、アクチュエータ駆動回路故障検出部111がアクチュエータ駆動回路故障を最終的に確定する。そして、ステップS312が終わると、一連の制御処理は終了する。
In step S311, following step S310, the actuator drive circuit
以下、上述の制御処理におけるアクチュエータ駆動回路故障(ここでは、天絡故障)の確定について、更に図4に示すタイムチャートを用いて時間順に説明する。 Hereinafter, the determination of the actuator drive circuit failure (here, short-to-supply fault) in the above-described control processing will be described in chronological order with reference to a time chart shown in FIG.
上述の制御処理において、時刻t2で天絡故障が発生することとしており、図4(c)の正常時アクチュエータ制御信号で示されるように、FET115が時刻t2でオフの状態になっている。このため、上述したステップS305でFETオンでないと判定されるので、ステップS307以降の処理は実行されずに、制御処理は終了することになる。この場合、アクチュエータ駆動回路故障カウンタ信号(図4(g)参照)は、前回の制御処理終了時の値を引き続き採用する。
In the above-described control processing, it is assumed that a short-to-power fault occurs at time t2, and the
次に、時刻t3では、正常時アクチュエータ制御信号で示されるように、FET115が短い間隔でオンになっている(図4(c)参照)。このため、上述したステップS305でFET115オンであると判定され、且つステップS307で過電流であると判定されるので、ステップS309以降の処理は実行される。時刻t3において、アクチュエータ駆動回路故障カウンタ信号で示される回路故障のカウンタが僅かに上昇するが、FET115がオンになる時間が僅かであるため、天絡故障の確定に至るまでにはならない。
Next, at time t3, as indicated by the normal-state actuator control signal, the
次に、時刻t4において、上述のステップS301でアクチュエータ機能異常があると判定されるため、アクチュエータ制御切り替え信号(図4(h)参照)で示されるように、回路故障検出用アクチュエータ制御部114が切り替えられ、ステップS303で回路故障検出用アクチュエータ制御信号がパルスとして出力される(図4(d)参照)。この回路故障検出用アクチュエータ制御信号は正常時アクチュエータ制御信号(図4(c)参照)と比べてオンとなる時間が多いので、時刻t4〜t5間は、時刻t3〜t4間と比べて回路故障のカウンタがより早く上昇する。
Next, at time t4, since it is determined in step S301 that there is an actuator function abnormality, as shown by the actuator control switching signal (see FIG. 4H), the circuit failure detection
次に、時刻t5において、上述のステップS311でアクチュエータ駆動回路故障カウンタ信号(図4(g)参照)が所定値を超えたと判定され、ステップS312で最終的に天絡故障の確定に至る。天絡故障が確定した際に、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、天絡故障に該当する故障コードを記憶し、故障原因究明時に容易に確認できるようにする。
Next, at time t5, it is determined in step S311 that the actuator drive circuit failure counter signal (see FIG. 4G) has exceeded a predetermined value, and finally in step S312, a short-to-power fault is determined. When the short-to-power fault is determined, the actuator drive circuit
また、本実施形態の電子制御装置102は、アクチュエータの機能異常発生時に、その原因が回路故障にあるか否かを切り分ける自己診断機能を更に有する。具体的には、電子制御装置102は、上述した閉固着の原因が天絡故障によるものであり、ターボチャージャバイパスバルブ208自体の損傷や弁詰まり等によるものではないと判定して自己診断を行う。
Further, the
そして、閉固着の原因が天絡故障によるものと判定された場合、アクチュエータ機能異常検出部110は、既に記憶したターボチャージャバイパスバルブ208の閉固着の異常コードを取り下げる。ここでの取り下げると言うのは、記憶したターボチャージャバイパスバルブ208の閉固着を削除する意味である。そして、このようにアクチュエータ機能異常検出部110が検出した機能異常を取り下げることで、機能異常を引き起こす原因であるアクチュエータ駆動回路107の故障を明確にすることができるので、原因究明をより早く且つ分かり易くすることができる。
Then, when it is determined that the cause of the lock is due to a short-to-power fault, the actuator function
以上の通り、本実施形態の電子制御装置102は、アクチュエータ104への通電と非通電とを切り替えるアクチュエータ駆動回路107と、アクチュエータ104及びアクチュエータ駆動回路107を制御する中央演算装置108とを備えたものである。また、中央演算装置108は、アクチュエータ104の機能異常を検出するアクチュエータ機能異常検出部110を備える。そして、アクチュエータ機能異常検出部110によりアクチュエータ104の機能異常を検出した場合に、中央演算装置108は、アクチュエータ104への通電と非通電とを切り替えるようにアクチュエータ駆動回路107を制御することが望ましい。更に、中央演算装置108は、アクチュエータ駆動回路107によりアクチュエータ104への通電と非通電とが切り替えられた場合に、アクチュエータ駆動回路107の故障を検出するアクチュエータ駆動回路故障検出部111を備えることが望ましい。
As described above, the
具体的には、上述したように、アクチュエータ機能異常検出部110によってターボチャージャバイパスバルブ208の閉固着が検出された場合、中央演算装置108はアクチュエータ104への通電と非通電とを切り替えるようにアクチュエータ駆動回路107を制御することで、アクチュエータ104への通電機会を増やすことができる。このようにすれば、アクチュエータ104への通電が少ない場合であっても、アクチュエータ駆動回路107の故障を早期に検出することが可能になる。
More specifically, as described above, when the actuator function
また、アクチュエータ機能異常検出部110によりアクチュエータ104の機能異常を検出した場合に、中央演算装置108は、アクチュエータ104への通電と非通電とを繰り返し切り替えるようにアクチュエータ駆動回路107を制御することが望ましい。このようにすれば、アクチュエータ駆動回路107の天絡故障をより早期に検出できるとともに、ターボチャージャバイパスバルブ208(すなわち、アクチュエータ104)の連続通電による発熱を防止することができる。
Further, when the function abnormality of the
また、アクチュエータ駆動回路故障検出部111により回路故障を検出した場合に、アクチュエータ駆動回路107はアクチュエータ104を非通電にすることが望ましい。具体的には、ステップS309で述べたように、アクチュエータ駆動回路故障検出部111によって天絡故障が検出された場合、FETオン/オフ指令部117はFET115をオフにすることによりアクチュエータ104を非通電にする。このようにすれば、過電流が流れ続けることによるアクチュエータ駆動回路107の損傷を防止することができる。
When the actuator drive circuit
更に、アクチュエータ駆動回路故障検出部111により回路故障を検出した場合に、アクチュエータ機能異常検出部110は、該アクチュエータ機能異常検出部110により検出した機能異常を取り下げることが望ましい。具体的には、上述したように、アクチュエータ駆動回路故障検出部111によって天絡故障が検出された場合、アクチュエータ機能異常検出部110は、既に検出して記憶した閉固着の異常コードを取り下げる。このようにすることで、機能異常を引き起こす原因であるアクチュエータ駆動回路107の故障を明確にすることができるので、原因究明をより早く且つ分かり易くすることができる。
Further, when a circuit failure is detected by the actuator drive circuit
更に、これによって、回路故障発生時の故障モードに応じた保護措置をすみやかに実施できるとともに、故障発生後のアフターマーケットにおいて、記憶される故障コードに基づいて修理対応工数を削減することが可能となる。更に、このように機能異常を引き起こす原因であるアクチュエータ駆動回路107の故障を明確にすることで、故障していない部品の誤交換を防ぐことができる。
Furthermore, this makes it possible to quickly implement protection measures according to the failure mode when a circuit failure occurs, and to reduce the number of repair man-hours in the aftermarket after the failure based on the stored failure code. Become. Further, by clarifying the failure of the
また、アクチュエータ104は、車両内燃機関201のターボチャージャバイパスバルブ208であることが望ましい。このようにすれば、FET115がオン状態となる機会が極端に少ないターボチャージャバイパスバルブ208であっても、該ターボチャージャバイパスバルブ208の故障を早期に検出することが可能になる。
The
なお、本実施形態において、アクチュエータ駆動回路107の故障検出の例として天絡故障を検出する例を説明したが、本発明は、アクチュエータ駆動回路107における電気結線の断線の検出、地絡故障の検出にも適用できる。
In the present embodiment, an example in which a short-to-power fault is detected as an example of fault detection of the
すなわち、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、アクチュエータ駆動回路107の電気結線の断線を検出することが望ましい。図1に示すように、FET115はプルアップ抵抗119及びダイオード121を介して電源120と接続されており、プルアップ抵抗119には電源120の電源電圧(ここでは、2.5V)がかかる状態となっている。FET115と電源103との間で電気結線の断線がない状態では、FET115がオフのときに、該FET115が電源103と繋がっているため、図1に示すA点の電位がより大きな電位を持つ電源103の電位(ここでは15V)になる。一方、FET115と電源103との間で電気結線の断線が生じた場合(言い換えれば、アクチュエータ駆動回路107の電気結線が断線した場合)、FET115をオフにした状態において、該FET115は電源103と繋がらないので、上記A点にはプルアップ抵抗119による電位2.5Vが入力される。従って、A点の電位を測定することで、測定した電位の値に基づいてアクチュエータ駆動回路107における電気結線の断線の有無を検出することができる。このようにすれば、アクチュエータ駆動回路107における電気結線の断線を早期に検出できる。
That is, it is desirable that the actuator drive circuit
また、アクチュエータ駆動回路故障検出部111は、アクチュエータ駆動回路107の地絡故障を検出することが望ましい。地絡故障の場合、電源103に繋がるところがアース109側に繋がってしまうので、FET115が非通電の状態になり、従って上記A点の電位が0Vとなる。これに基づいて地絡故障を検出することができる。このようにすれば、アクチュエータ駆動回路107の地絡故障を早期に検出できる。
Further, it is desirable that the actuator drive circuit
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は上述実施形態に限定するものではない。また、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定するものではない。例えば、上述の実施形態では、アクチュエータ104がターボチャージャバイパスバルブ208である例を挙げて説明したが、本発明は、ターボチャージャバイパスバルブ208以外のバルブにも適用される。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to said Embodiment. In addition, each component is not limited to the above configuration as long as the characteristic function of the present invention is not impaired. For example, in the above-described embodiment, the example in which the
100 制御システム
101 制御対象装置
102 電子制御装置
103 電源
104 アクチュエータ
105 電気的負荷
106 センサ
107 アクチュエータ駆動回路
108 中央演算装置
109 アース
110 アクチュエータ機能異常検出部
111 アクチュエータ駆動回路故障検出部
112 アクチュエータ制御切替部
113 正常時アクチュエータ制御部
114 回路故障検出用アクチュエータ制御部
115 FET
116 電流計測器
117 FETオン/オフ指令部
118 過電流検出部
119 プルアップ抵抗
120 電源
121 ダイオード
201 車両内燃機関
202 吸気管
203 スロットルバルブ
204 シリンダ
205 排気管
206 ターボチャージャ
207 吸気管圧力センサ
208 ターボチャージャバイパスバルブ
REFERENCE SIGNS
116
Claims (9)
前記アクチュエータ及び前記アクチュエータ駆動回路を制御する中央演算装置と、を備え、
前記中央演算装置は、
前記アクチュエータの機能異常を検出するアクチュエータ機能異常検出部を備え、前記アクチュエータ機能異常検出部により前記アクチュエータの機能異常を検出した場合に、前記アクチュエータへの通電と非通電とを切り替えるように前記アクチュエータ駆動回路を制御する電子制御装置。 An actuator drive circuit for switching between energization and non-energization of the actuator,
A central processing unit that controls the actuator and the actuator drive circuit,
The central processing unit,
An actuator function abnormality detection unit for detecting a function abnormality of the actuator, wherein the actuator drive unit switches between energization and non-energization of the actuator when the actuator function abnormality detection unit detects a function abnormality of the actuator. An electronic control unit that controls the circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018132998A JP2020012384A (en) | 2018-07-13 | 2018-07-13 | Electronic control device |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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JP2018132998A Pending JP2020012384A (en) | 2018-07-13 | 2018-07-13 | Electronic control device |
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-
2018
- 2018-07-13 JP JP2018132998A patent/JP2020012384A/en active Pending
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