JP2020133575A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御対象を駆動するアクチュエータに対する電源カット機能をカットパス診断する際にアクチュエータが動作することによる影響を抑制可能とする。【解決手段】カットパス診断部９は、エンジンの停止状態でスロットルモータ２に対する電源カット機能をカットパス診断する際は、スロットルモータ２が緩やかに動作するように実行する。これにより、スロットルモータ２が通常よりも急激に動作することによる影響を抑制可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は電子制御装置に関する。

従来、例えば車両の走行中に意図しない加速などのハザードの発生につながる故障が検出された場合に、特許文献１に示すように電源カット機能によりエンジンのトルクの増大につながるアクチュエータへの給電経路を遮断するようにしている。これにより、エンジンのトルクが減少するので、走行システムを安全な状態に保つことができる。

特開２０１１−０１７２７５号公報

電源カット機能はフェールセーフモードを実現する上で極めて重要であることから、電源カット機能が有効に機能するかを診断するカットパス診断を定期的に実行するようにしている。

カットパス診断は、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチと略す）のＯＦＦなどのエンジンの停止中に、電源カット機能によりアクチュエータへの電源供給を遮断した状態で診断用のアクチュエータ制御を実行するもので、制御要求に従ってアクチュエータが誤動作した場合に異常判定するようにしている。

しかしながら、電源カット機能のカットパス診断時はエンジンの停止状態でアクチュエータを動作させることから、アクチュエータが動作した場合に不具合を生じる可能性がある。例えばアクチュエータが電子スロットルの場合は、エンジンの停止状態で電子スロットルが通常よりも急激に動作することから、電子スロットルが急激に動作することによる動作音が聞こえたり、急激に動作することによる不具合が発生したりすることが考えられる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、制御対象を駆動するアクチュエータに対する電源カット機能をカットパス診断する際にアクチュエータが通常よりも急激に動作することによる影響を抑制可能な電子制御装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、制御出力部（７）は、制御部（５）からの制御要求に応じてアクチュエータ（２）を動作させる駆動指令を出力する。すると、駆動部（４）が駆動指令に応じてアクチュエータ（２）を駆動するので、制御対象が動作するようになる。

異常判定部（６）は、制御部（５）による制御が異常であると判定した場合はカット要求を出力する。すると、カット要求部（８）がカット要求に応じてアクチュエータ（２）への給電経路を遮断するので、ハザードの発生を防止することができる。

診断部（９）は、制御出力部（７）が制御要求を出力していない状態でカットパス診断を実行する。つまり、カット要求部（８）に対してカット要求を出力してから、制御出力部（７）に対してアクチュエータ（２）が緩やかに動作する動作量を示す制御要求を出力する。

そして、モニタ部（１４）によりアクチュエータ（２）が動作したことを検出した場合は異常と判定する。これにより、アクチュエータ（２）の動作が緩やかな状態でカットパス診断できるので、アクチュエータ（２）が通常よりも急激に動作することによる影響を抑制可能となる。

第１実施形態におけるＥＣＵの構成を概略的に示すブロック図 ＥＣＵのカットパス診断処理を示すフローチャート 正常時における診断用開度要求と実スロットル開度との関係を示す図 異常時における診断用開度要求と実スロットル開度との関係を示す図 第２実施形態におけるカットパス診断処理を示すフローチャート 第３実施形態における実スロットル開度の変化を示す図 変形実施形態における実スロットル開度の変化を示す図

以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。

（第１実施形態）
本発明を車両の電子スロットル制御システムを構成するＥＣＵ（Electronic Control Unit）に適用した第１実施形態について図１から図４を参照して説明する。
図１に示すＥＣＵ１（電子制御装置に相当）は、図示しないＩＧスイッチのＯＮ状態でバッテリから電源供給されるように設けられており、スロットルモータ２（アクチュエータに相当）の回転制御することで電子スロットルの開度を調整する。ＥＣＵ１は、マイコン３と駆動ドライバ４（駆動部に相当）とから構成されている。

マイコン３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏを有する。マイコン３は、非遷移的実体的記録媒体に格納されているコンピュータプログラムを実行することで所定の処理部を構成している。

処理部としては、エンジン制御部５（制御部に相当）、トルクモニタ部６（異常判定部に相当）、スロットル制御出力部７（制御出力部に相当）、スロットルカット要求部８（カット要求部に相当）、カットパス診断部９（診断部に相当）、異常通知部１０が設けられている。

エンジン制御部５、トルクモニタ部６、スロットル制御出力部７、スロットルカット要求部８が通常制御及びトルクモニタ部６に関わる処理部である。通常制御とは、ＩＧスイッチ信号（以下、ＩＧ信号と略す）がＯＮの状態、即ちエンジン回転制御中におけるスロットルモータ２に対する制御である。トルクモニタ部６とは、ＩＧ信号がＯＮの状態、即ちエンジン回転制御中における通常制御に異常を検知する機能と異常が検知された場合に異常による影響を除去するためにスロットルモータ２の制御電源をカットする制御である。

一方、スロットル制御出力部７、カットパス診断部９、スロットルカット要求部８、異常通知部１０がカットパス診断用制御に関わる処理部である。カットパス診断用制御とは、ＩＧ信号がＯＦＦの状態、即ちエンジン制御停止中におけるスロットルモータ２に対する電源カット機能を診断する制御である。

スロットル制御出力部７及びスロットルカット要求部８は通常制御及び通常制御に対する診断とカットパス診断用制御の両方に関わり、スロットルモータ２に対する通常制御及び通常制御に対する診断とカットパス診断用制御とを択一的に切り替える。

駆動ドライバ４は、駆動ロジック部１１、スイッチング素子１２、出力回路１３から構成されている。スイッチング素子１２及び出力回路１３は電源とアースとの間に直列接続されている。駆動ロジック部１１は、スロットル制御出力部７からの駆動信号に応じて出力回路１３を制御する。出力回路１３はＨブリッジ回路であり、駆動ロジック部１１による制御に応じてスロットルモータ２に対して電源供給を制御することで電子スロットルの開度を調整する。

スイッチング素子１２は、ＩＧスイッチのＯＮによる初期状態でＯＮ状態となり、駆動ドライバ４からスロットルモータ２への給電経路を形成する。また、スロットルカット要求部８からのカット信号に応じてＯＦＦ状態となり、駆動ドライバ４からスロットルモータ２への給電経路を遮断する。

スロットルセンサ１４（モニタ部に相当）は、スロットルモータ２のスロットル開度を検出することで電子スロットルの開度を示す実スロットル開度をカットパス診断部９に出力する。
カットパス診断部９は、後述するようにカットパス診断処理を実行し、異常と判定した場合は異常通知部１０に異常を通知する。
異常通知部１０は、カットパス診断部９から異常を入力したときは、電源カット機能が異常である旨をユーザに通知する。

以下、通常制御及び通常制御に対する診断及びカットパス診断用制御について説明する。
（１）通常制御及び通常制御に対する診断
エンジン制御部５は、ＩＧスイッチのＯＮ状態では、アクセル開度に応じて電子スロットルの目標開度（動作量に相当）を指示する開度要求（制御要求に相当）をスロットル制御出力部７に出力する。

スロットル制御出力部７は、開度要求を入力すると、開度要求が指示する電子スロットルの目標開度に対応した駆動信号を駆動ドライバ４に出力する。駆動ドライバ４は、駆動信号に応じて出力回路１３を介してスロットルモータ２への電源供給を制御する。これにより、電子スロットルの開度が上昇してエンジンへの燃料供給量が高められるので、それに伴ってエンジンの回転速度、ひいては車両の速度が上昇する。

トルクモニタ部６は、エンジンの回転速度の変動量に基づいてエンジンの出力トルクをマップまたは数式等から推定すると共に、アクセル開度などに基づいてドライバが要求する要求トルクをマップまたは数式等から算出する。推定トルクと要求トルクとを比較し、推定トルクが要求トルクよりも所定値以上大きい場合は、意図しないトルク増大が生じるおそれがあると判断してスロットルカット要求部８にカット要求を出力する。

スロットルカット要求部８は、カット要求を入力したときは、スロットルモータ２への電源供給の停止を指示するカット信号を駆動ドライバ４に出力する。スロットルモータ２に対する電源カット機能が正常であれば、駆動ドライバ４からスロットルモータ２への給電経路が遮断される。この結果、電子スロットルの開度が「オープナ位置」に制御されるので、エンジンが停止しない最低限の空気がエンジンに送り込まれる。これにより、エンジンのトルクが急激に増大することが抑制される。

（２）カットパス診断用制御
電源カット機能はハザードを回避するために極めて重要であることから、定期的にカットパス診断するようにしている。

カットパス診断部９は、ＩＧ信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態となると、図２に示すカットパス診断処理を実行する。即ち、スロットルカット要求部８に診断用カット要求を出力する（Ｓ１）。スロットルカット要求部８は、診断用カット要求を入力すると、駆動ドライバ４への電源供給の停止を指示するカット信号を駆動ドライバ４に出力する。これにより、図３のｔ１で示すタイミングで診断開始となりカット信号が出力されるので、駆動ドライバ４からスロットルモータ２への給電経路が遮断される。

次にカットパス診断部９は、スロットル制御出力部７に診断用開度要求を出力する（Ｓ２）。スロットル制御出力部７は、診断用開度要求を入力すると、電子スロットルの目標開度を示す開度要求を駆動ドライバ４に出力する。これにより、図３のｔ２で示すタイミングで駆動ドライバ４からスロットルモータ２に給電されるようになる。

ここで、カットパス診断部９は、診断用カット要求を出力する場合は目標開度が時間経過に従って徐々に大きくなる制御要求を出力する。これにより、図３に示すようにスロットル制御出力部７から駆動ドライバ４に出力される駆動信号が示す目標開度が時間経過に従って徐々に大きくなる。

そして、カットパス診断部９は、スロットルセンサ１４により実スロットル開度を特定し（Ｓ３）、その特定した実スロットル開度が基準開度を超えたか（Ｓ４）、診断終了か（Ｓ５）の判定を繰り返す。基準開度とは、上述した「オープナ位置」を所定角度だけ上回った開度である。

（電源カット機能正常時）
診断用カット要求に応じてスロットルモータ２への給電経路が遮断されている場合は、開度要求により目標開度が要求されているにしても、駆動ドライバ４からスロットルモータ２に電源供給されて動作することはなく実スロットル開度は「オープナ位置」を継続する。
カットパス診断部９は、診断終了となると（Ｓ５：ＹＥＳ）、電源カット機能は正常であると特定し（Ｓ６）、図３のｔ３に示すようにカットパス診断処理を終了する。

（電源カット機能異常時）
スロットルカット要求部８に診断用カット要求を出力するにしてもスロットルカット要求部８の異常によりカット信号が出力されなかったり、カット信号が出力されるにしても駆動ドライバ４のスイッチング素子１２の異常によりＯＦＦしなかったりすることがある。

このような異常の場合、スロットルモータ２への給電経路が維持されることから、カットパス診断部９がスロットル制御出力部７に診断用開度要求を出力すると、駆動ドライバ４からスロットルモータ２へ電源供給されて動作するようになる。
ここで、図４に示すように実スロットル開度が徐々に大きくなっているので、スロットルセンサ１４は、実スロットル開度が基準開度を超えるのを検出するようになる。

そこで、カットパス診断部９は、診断終了するまでに実スロットル開度が基準開度を超えた場合は（Ｓ４：ＹＥＳ）、電源カット機能が異常であると特定する（Ｓ７）。そして、異常を異常通知部１０に通知し（Ｓ８）、図４のｔ３に示すようにカットパス診断処理を終了する。異常通知部１０は、ユーザに異常を報知する。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
カットパス診断部９は、エンジンの停止状態でスロットルモータ２に対する電源カット機能をカットパス診断する際は、スロットルモータ２が緩やかに動作するように実行するので、スロットルモータ２が通常よりも急激に動作することによる影響を抑制可能となる。
実スロットル開度が基準開度を超えた場合は異常と判断してカットパス診断を終了するので、カットパス診断時間の短縮を図ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について図５を参照して説明する。この第２実施形態は、異常と判定した場合に再診断することを特徴とする。

図５に示すようにカットパス診断部９は、カットパス診断処理実行時に、診断終了するまでに実スロットル開度が基準開度を超えた場合は（Ｓ４：ＹＥＳ）、再診断を実行し（Ｓ９）、再診断の結果、異常であると再度判定した場合は（Ｓ１０：ＹＥＳ）、最終的に電源カット機能が異常であると特定し（Ｓ７）、異常を通知する（Ｓ８）。一方、再診断の結果、正常な場合は（Ｓ１０：ＮＯ）、異常を通知することはない。

このような実施形態によれば、電源カット機能が異常と判定した場合は再診断を実行し、再診断の結果、異常であった場合に最終的に異常であると特定して異常を通知するので、例えば電気ノイズの影響を受けた場合であってもカットパス診断の信頼性を高めることができる。

尚、電源カット機能を再診断する回数は１回に限定されることなく複数回実行し、全ての診断結果を異常と判定した場合に最終的に異常であると特定するようにしても良い。つまり、再診断を少なくとも１回実行すれば良い。

（第３実施形態）
第３実施形態について図６を参照して説明する。この第３実施形態は、学習機能を有することを特徴とする。

カットパス診断部９は、図６に示すようにカットパス診断を実行した場合は、カットパス診断により異常と判定した際のスロットルモータ２の実スロットル開度を記憶する。次にカットパス診断を実行する場合は、記憶している実スロットル開度から開始する。これにより、カットパス診断で異常と判定した実スロットル開度からカットパス診断が行われるので、以後のカットパス診断では学習機能により直ちに異常の判定を行うことができる。

このような実施形態によれば、電源カット機能をカットパス診断する場合は、カットパス診断で異常と判定した実スロットル開度から開始するので、カットパス診断処理を短時間で終了することができ、マイコン３の消費電流を削減することが可能となる。特にカットパス診断はＩＧスイッチのＯＦＦ状態、つまり発電が停止した状態で行われるので、消費電流の低減はバッテリの負荷量の低減を図ることに有効である。

（変形実施形態）
図７に示すようにカットパス診断処理を実行する場合は、カットパス診断により異常と判定した実スロットル開度から所定開度だけ小さい開度から開始するようにしても良い。この場合、異常と判定する実スロットル開度が上下に変動するような場合に学習機能を有効に機能させることが可能となる。

（その他の実施形態）
カットパス診断処理は、ＩＧスイッチのＯＦＦ時に限定されることなく通常制御が行われていない期間であれば、どのようなタイミングで行うようにしても良い。
スロットルモータ２の動作量が段階的に大きくなるように制御しても良い。
電子スロットル制御システムにおけるスロットル制御に適用した構成を例示したが、電源供給により直ちに動作するアクチュエータを有する他の制御システムに適用しても良い。

本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１はＥＣＵ（電子制御装置）、２はスロットルモータ（アクチュエータ）、４は駆動ドライバ（駆動部）、５はエンジン制御部（制御部）、６はトルクモニタ部（異常判定部）、７はスロットル制御出力部（制御出力部）、８はスロットルカット要求部（カット要求部）、９はカットパス診断部（診断部）、１４はスロットルセンサ（モニタ部）である。

Claims (5)

1. 制御対象を駆動するアクチュエータ（２）の動作量を制御するための要求である制御要求を出力する制御部（５）と、
   前記制御要求に応じて前記アクチュエータを動作させる駆動指令を出力する制御出力部（７）と、
   前記駆動指令に応じて前記アクチュエータを駆動する駆動部（４）と、
   前記制御部による制御が異常であると判定した場合はカット要求を出力する異常判定部（６）と、
   前記カット要求に応じて前記アクチュエータへの給電経路を遮断するカット要求部（８）と、
   前記制御出力部が前記制御要求を出力していない状態で前記カット要求部に対して前記カット要求を出力してから、前記制御出力部に対して前記アクチュエータが緩やかに動作する動作量を示す制御要求を出力し、前記アクチュエータの動作をモニタするモニタ部（１４）により前記アクチュエータが動作したことを検出した場合は異常と判定するカットパス診断を実行する診断部（９）と、
   を備えた電子制御装置。
2. 前記診断部は、前記アクチュエータが動作する領域において動作量が徐々に大きくなる制御要求を出力する請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記診断部は、前記カットパス診断により異常と判定した場合は前記カットパス診断を再実行し、複数の診断結果に基づいて異常を判定する請求項１または２に記載の電子制御装置。
4. 前記診断部は、前記カットパス診断により異常と判定した場合は前記アクチュエータの動作量を記憶し、次にカットパス診断を実行する場合は記憶している動作量から開始するように前記制御要求を出力する請求項１または２に記載の電子制御装置。
5. 前記診断部は、前記カットパス診断により異常と判定した場合は前記アクチュエータの動作量を記憶し、次にカットパス診断を実行する場合は記憶している動作量よりも所定量だけ小さい動作量から開始するように前記制御要求を出力する請求項１または２に記載の電子制御装置。

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