JP2020182150A - 電子制御装置及び異常検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ショートグラウンドの検出性を高める。【解決手段】入力端子（３１）から入力された駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて出力端子（３２）から出力することにより該出力端子（３２）に接続されている駆動対象（５６）の動作を制御する電子制御装置（１）において、前記駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて出力する駆動回路（２４）と、前記駆動回路（２４）の動作を制御する制御部（２００）と、を備え、前記制御部（２００）は、前記駆動回路（２４）を流れる駆動電流が、前記駆動回路（２４）に指示したデューティ比に対して許容される前記駆動電流の上限を超える場合、前記出力端子（３２）からグラウンドへの短絡を検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、電子制御装置及び異常検出方法に関し、特に駆動に大電流を必要とする負荷のための電子制御装置に適用して好適なものである。

従来車両には、直流のバッテリ電圧で駆動されて動作が制御されるトランスミッション油圧制御用のアクチュエータとしてソレノイドバルブが設けられている。ソレノイドバルブを駆動する駆動回路は、例えばＴＣＵ（Transmission Control Unit）内に設けられる。このような駆動回路においては、ソレノイドバルブの高電圧側が電流スイッチ回路部分及び実電流値検出部分に接続されている。一方でソレノイドバルブの下流側が直接アースに接続されている。

この駆動回路においては、ソレノイドバルブへ接続されるべき端子（以下、「ソレノイド端子」と呼ぶ）とバッテリ電圧との間の接続線の短絡（以下、「ショートバッテリ」と呼ぶ）、ソレノイド端子における断線（以下、「オープンロード」と呼ぶ）又はソレノイド端子とグラウンド間の短絡（以下、「ショートグラウンド」と呼ぶ）のような異常が仮に発生した場合、各々の異常を確実に検出することが求められる。

国際公開２０１５／０９３２１９Ａ１号公報 特開２００８−１５７３０４号公報 特開２００６−２５２４１６号公報

上述したようにショートバッテリ、オープンロード、ショートグラウンドのような各異常を区別して確実に検出することが望まれているものの、現実的には両者を正確に区別しつつ確実に検出することは困難である。

本発明は、ショートグラウンドの検出性を高めることを目的とする。

本発明の一態様によれば、入力端子（３１）から入力された駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて出力端子（３２）から出力することにより該出力端子（３２）に接続されている駆動対象（５６）の動作を制御する電子制御装置（１）において、前記駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて出力する駆動回路（２４）と、前記駆動回路（２４）の動作を制御する制御部（２００）と、を備え、前記制御部（２００）は、前記駆動回路（２４）を流れる駆動電流が、前記駆動回路（２４）に指示したデューティ比に対して許容される前記駆動電流の上限を超える場合、前記出力端子（３２）からグラウンドへの短絡を検出する、電子制御装置（１）が提供される。

本発明の他の一態様によれば、入力端子（３１）から入力された駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを、駆動回路（２４）により切り替えて出力端子（３２）から出力することにより、該出力端子（３２）に接続されている駆動対象（５６）の動作を制御するステップと、前記駆動回路（２４）を流れる駆動電流が、前記駆動回路（２４）に指示したデューティ比に対して許容される前記駆動電流の上限を超える場合、前記出力端子（３２）からグラウンドへの短絡を検出するステップと、を含む異常検出方法が提供される。

本発明によれば、ショートグラウンドの検出性を高めることができる。

本実施の形態における電子制御装置の回路図である。 駆動制御処理を示すフローチャートである。 抵抗が介在しない場合のショートグラウンド発生時の駆動電流を示すグラフである。 抵抗が介在する場合のショートグラウンド発生時の駆動電流を示すグラフである。 デューティ比と駆動電流の相関を示すグラフである。

本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。なお以下の説明は、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で適宜変更することができる。

図１は、電子制御装置１の概略構成を示す。この電子制御装置１は、例えばトランスミッションの動作を制御するＴＣＵ（Transmission Control Unit）である。

電子制御装置１は、車両に搭載されるバッテリ３５からの電力を入力端子３１から入力する。入力された電力は、リバースプロテクション３３及びＣＨＳＳ（Common High Side Switch）３４を介して例えば６個の駆動回路２４に入力される。図示の例では一例として１つの駆動回路２４が表されている。駆動回路２４内に入力された電力は、制御部２００からの制御信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦが切り替えられて、出力端子３２から負荷ＳＯＬに対して出力される。

駆動回路２４は、駆動対象であるシフトアクチュエータ５６の一部であるソレノイドのような負荷ＳＯＬの作動に応じて制御対象としてのトランスミッションを制御する。このソレノイドは例えば車両トランスミッションの油圧バルブを駆動するためのアクチュエータである。

駆動回路２４内における左側には電流制御スイッチ（以下、ＩＨＳＳ：Individual High Side Switchと呼ぶことがある。）２４Ａ、電流検出部２４Ｂ、シャント抵抗２４Ｄ及びフライホイールダイオード２４Ｅが設けられている。

電流制御スイッチ２４Ａは制御部２００に接続されている。制御部２００は、電流制御スイッチ２４Ａに対して、例えばパルス幅制御における各パルス幅のデューティ比を変更しながらＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより負荷ＳＯＬに供給すべき駆動電流Ｉの電流量を制御する。

電流検出部２４Ｂは負荷ＳＯＬと電流制御スイッチ２４Ａとの間に設けられている。この電流検出部２４Ｂはシャント抵抗２４Ｄを含んでおり、このシャント抵抗２４Ｄに流れる電流を計測することによりバッテリ３５から負荷ＳＯＬに供給される駆動電流Ｉを検出する。この電流検出部２４Ｂによって検出された駆動電流Ｉの電流量は、検出電流ＩＮ１として制御部２００にフィードバックされる。

制御部２００は電流検出部２４Ｂによって検出される検出電流ＩＮ１の電流量に基づいて電流制御スイッチ２４Ａのデューティ比を制御することにより負荷ＳＯＬに供給される駆動電流Ｉの電流量を調整する。また、制御部２００は、電流検出部２４Ｂによって検出される検出電流ＩＮ１の電流量に応じて異常が発生しているか否かを判定する。

一方駆動回路２４内における右側には、例えば５Ｖの電源電圧の電源とグラウンドとの間に抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が順に直列に設けられており抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との結合部が制御部２００に接続されている。制御部２００には、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の分圧比によって抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との結合点における電圧（後述する「特定電圧」に相当）がフィードバックされる。このようにフィードバックされる電圧の値は検出電圧ＩＮ２とも呼ぶ。つまり制御部２００には抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との結合点における電圧の値が検出電圧ＩＮ２としてフィードバックされている。

図２は、駆動制御処理の一例を示す。制御部２００は、電流制御スイッチ２４Ａからフィードバックされた検出電流ＩＮ１が指示したデューティ比によらず一定の閾値Ｔｈ１（以下、第１閾値Ｔｈ１という）を超えているか否かを判定する（ステップＳ１）。すなわち制御部２００は、第１閾値Ｔｈ１を超える大きな駆動電流Ｉが駆動回路２４を流れたか否かを常に監視する。

例えば第１閾値Ｔｈ１が１．８Ａであり、検出電流ＩＮ１が１．８Ａを超えている場合には（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部２００はショートグラウンドＳＧの発生を検出する（ステップＳ２）。一方制御部２００は検出電流ＩＮ１が１．８Ａを超えていない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ３を実行する。

ステップＳ３では制御部２００が、検出電流ＩＮ１が電流制御スイッチ２４Ａに指示している現在のデューティ比に対して許容される駆動電流Ｉの上限を超えたか否かを判定する（ステップＳ３）。すなわち、制御部２００は、駆動回路２４に指示したデューティ比に対して許容される上限を超える駆動電流Ｉが駆動回路２４を流れたか否かを監視する。

第１閾値Ｔｈ１を超えない場合でも、デューティ比に対して許容される上限を超える駆動電流Ｉが駆動回路２４を流れた場合、デューティ比により制御しようとする電流量よりも大きい電流量で駆動電流Ｉが流れており、ショートグラウンドＳＧの可能性がある。よって、検出電流ＩＮ１が上限を超える場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御部２００はショートグラウンドＳＧの発生を検出する（ステップＳ２）。一方検出電流ＩＮ１が上限を超えない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御部２００はステップＳ４を実行する。

ステップＳ４では制御部２００が、駆動回路２４を流れる駆動電流Ｉ、すなわち電流検出部２４Ｂによって検出される検出電流ＩＮ１の電流量が所定値Ｔｈｉよりも小さく、かつ、そのデューティ比が所定値Ｔｈｄよりも大きいという第１の条件、又は、上記検出電流ＩＮ１が所定の下降率よりも大きく、かつ、上記デューティ比が所定の上昇率よりも大きいという第２の条件が成立している場合には、検出電圧ＩＮ２としてフィードバックされる特定電圧に基づいて負荷ＳＯＬにおける断線（オープンロードＯＰ）とバッテリ３５における短絡（ショートバッテリＳＢ）とを各々区別する。

例えば所定値Ｔｈｉが４１ｍＡ、所定値Ｔｈｄが２３．２％の場合、制御部２００は電流検出部２４Ｂによって検出される検出電流ＩＮ１が４１ｍＡ未満でありかつそのデューティ比が２３．２％を超えていること（第１の条件）、又は、電流検出部２４Ｂによる検出電流ＩＮ１が所定の下降率より大きく、かつ、上記デューティ比が所定の上昇率を超えていること（第２の条件）が成立しているか否かを判定する（ステップＳ４）。

つまり制御部２００はシャント抵抗２４Ｄを流れるとともに負荷ＳＯＬを流れる駆動電流Ｉが０に近い所定値Ｔｈｉ以下であり、かつ、ソレノイド駆動制御のための電流スイッチ回路部分である電流制御スイッチ（ＩＨＳＳ）２４Ａによる駆動指示に基づくデューティ比の値が所定値Ｔｈｄよりも大きいという第１の条件が成立したか否かを常に監視している。制御部２００は、このような第１の条件又は第２の条件が成立すると、負荷ＳＯＬに対する駆動指示はある程度の大きさでなされているのにも関わらず駆動電流Ｉが十分に流れていない、すなわち異常である可能性がある状態、つまり、ショートバッテリＳＢ又はオープンロードＯＰの可能性があると判定する。

制御部２００は上述した第１の条件又は第２の条件が成立していない場合には（ステップＳ４：ＮＯ）、異常が発生していない状態（通常状態）であると判定する（ステップＳ７）。一方制御部２００は上述した第１の条件又は第２の条件が成立している場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御部２００は電流制御スイッチ２４ＡをＯＦＦとする（ステップＳ５）。

さらに制御部２００は異常内容の詳細な確認方法として、例えば電流制御スイッチ２４Ａを一旦ＯＦＦにした状態でシャント抵抗２４Ｄの上流の電位を測定して詳細な判断を実施する。具体的には制御部２００は大きさが異なる２つの閾値、例えば２．１３Ｖ及び３．９８Ｖを検出電圧ＩＮ２と比較する。

まず、制御部２００は検出電圧ＩＮ２が２．１３Ｖ未満であるか否かを判定する（ステップＳ６）。制御部２００は検出電圧ＩＮ２が２．１３Ｖ未満である場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、異常が発生していない状態（通常状態）であると判定する（ステップＳ７）。一方制御部２００は検出電圧ＩＮ２が２．１３Ｖ未満ではない場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ８を実行する。

ステップＳ８では制御部２００によって検出電圧ＩＮ２が２．１３Ｖ以上３．９８Ｖ未満であるという第３の条件が成立するか否かが判定される。制御部２００は検出電圧ＩＮ２が２．１３Ｖ以上３．９８Ｖ未満である場合には（ステップＳ８：ＹＥＳ）、オープンロードＯＰを検出する（ステップＳ９）。

一方制御部２００は検出電圧ＩＮ２が２．１３Ｖ以上３．９８Ｖ未満ではない場合には（ステップＳ８：ＮＯ）、ショートバッテリＳＢを検出する（ステップＳ１０）。

以上のようにして、制御部２００は、検出電流ＩＮ１に基づいてショートグラウンドＳＧを検出し、検出電圧ＩＮ２に基づいて負荷ＳＯＬにおける断線（オープンロードＯＰ）とバッテリ３５における短絡（ショートバッテリＳＢ）とを各々区別する。

制御部２００は、ショートグラウンドＳＧを検出する条件として、駆動電流Ｉが第１閾値Ｔｈ１を超えるという条件だけでなく、駆動電流Ｉがデューティ比に対して許容される駆動電流の上限を超えるという条件も用いる。通常のショートグラウンドＳＧであれば、大電流が流れるため、第１閾値Ｔｈ１を超える条件によりショートグラウンドＳＧを検出できるが、ゴミの炭化物等の付着により微小な抵抗７２を介してショートグラウンドＳＧが発生した場合、第１閾値Ｔｈ１未満の駆動電流Ｉしか流れず、第１閾値Ｔｈ１を超えるという条件のみではショートグラウンドＳＧとして検出されない可能性がある。しかし、デューティ比に対して許容される上限を超えるという条件によれば、監視する駆動電流Ｉが第１閾値Ｔｈ１未満であっても、許容される上限を超える場合はショートグラウンドＳＧの発生を検出でき、ショートグラウンドＳＧの検出性が向上する。

また本実施形態において制御部２００は、第１閾値Ｔｈ１以上の駆動電流Ｉの検出をデューティ比に対する上限を超える駆動電流Ｉを検出するよりも先に行うため、大電流が流れるショートグラウンドＳＧを先に検出して早期に対応措置をとることができる。

図３は、抵抗７２を介しないショートグラウンド発生時の駆動電流Ｉの例を示す。図３において、縦軸は駆動電流Ｉ、横軸は時間Ｔを示す。図３中の駆動電流Ｉの波形は、負荷ＳＯＬを流れる電流と、ショートグラウンドＳＧの発生によってグラウンドへと流れる電流の合成波形である。

図３に示すように、出力端子３２がグラウンドに短絡した時点Ｔｓｇから駆動電流Ｉは急上昇する。よって、上述したステップＳ１の処理において駆動電流Ｉが第１閾値Ｔｈ１を超えるか否かを判断することによって、ショートグラウンドＳＧを検出することができる。なお、図３において、第１閾値Ｔｈ１を超えた後、ショートグラウンドＳＧの検出によって電流制御スイッチ２４ＡがＯＦＦに切り替えられたため、駆動電流Ｉは０まで下がっている。

図４は、抵抗７２を介したショートグラウンド発生時の駆動電流Ｉの例を示す。
図４に示すように、出力端子３２が抵抗７２を介してグラウンドに短絡すると、短絡した時点Ｔｓｇから、第１閾値Ｔｈ１を超えないものの、デューティ比により制御しようとする電流量よりも大きい電流量の駆動電流Ｉが流れる。よって、上述したステップＳ３の処理において駆動電流Ｉが現在指示されているデューティ比に対して許容される上限を超えるか否かを判断することによって、抵抗７２を介してグラウンドに短絡する場合のショートグラウンドＳＧも検出できる。

図５は、デューティ比Ｄｙ（％）と駆動電流Ｉ（ｍＡ）の相関を示す。
図５において、直線ｙ１及びｙ２で囲まれる領域が負荷ＳＯＬの正常使用範囲８１である。直線ｙ１はデューティ比Ｄｙに対して許容される駆動電流Ｉの上限を表し、直線ｙ２はその下限を表す。上限及び下限はデューティ比Ｄｙに比例し、正常使用範囲８１の上限から下限までの幅は、駆動電圧の変動幅や抵抗値の温度変動幅等に相当する。ステップＳ１の判断のみでショートグラウンドＳＧを検出できる範囲は、デューティ比Ｄｙによらず第１閾値Ｔｈ１を超える領域８２であるが、ステップＳ３の判断を行うことにより、第１閾値Ｔｈ１未満だが正常使用範囲８１ではない領域８３もショートグラウンドＳＧを検出できる範囲となる。

なお、制御部２００は、検出された駆動電流Ｉをデューティ比Ｄｙに対して許容される電流値の上限だけでなく下限とも比較し、駆動電流Ｉが上限以下かつ下限以上である場合には、異常が発生していない通常状態であると判断してもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１・・・電子制御装置、２４・・・駆動回路、２４Ａ・・・電流制御スイッチ、２４Ｂ・・・電流検出部、２００・・・制御部

Claims (5)

1. 入力端子（３１）から入力された駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて出力端子（３２
   ）から出力することにより該出力端子（３２）に接続されている駆動対象（５６）の動作
   を制御する電子制御装置（１）において、
   前記駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて出力する駆動回路（２４）と、
   前記駆動回路（２４）の動作を制御する制御部（２００）と、を備え、
   前記制御部（２００）は、前記駆動回路（２４）を流れる駆動電流が、前記駆動回路（２４）に指示したデューティ比に対して許容される前記駆動電流の上限を超える場合、前記出力端子（３２）からグラウンドへの短絡を検出する、
   電子制御装置（１）。
2. 前記駆動回路（２４）を流れる駆動電流を検出する電流検出部（２４Ｂ）を備え、
   前記制御部（２００）は、前記電流検出部（２４Ｂ）により検出された前記駆動回路（２４）を流れる駆動電流が、前記デューティ比によらず一定の閾値（Ｔｈ１）を超える場合、前記出力端子（３２）からグラウンドへの短絡を検出する、
   請求項１に記載の電子制御装置（１）。
3. 前記制御部（２００）は、前記駆動回路（２４）を流れる駆動電流が前記閾値（Ｔｈ１）を超えるか否かの判断を、前記駆動電流が前記上限を超えるか否かの判断よりも先に行って、前記短絡の検出を行う、
   請求項２に記載の電子制御装置（１）。
4. 前記制御部（２００）は、前記駆動回路（２４）を流れる駆動電流が、前記上限以下であり、かつ前記デューティ比に対して許容される前記駆動電流の下限以上である場合、通常状態であると判断する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子制御装置（１）。
5. 入力端子（３１）から入力された駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを、駆動回路（２４）により切り替えて出力端子（３２）から出力することにより、該出力端子（３２）に接続されている駆動対象（５６）の動作を制御するステップと、
   前記駆動回路（２４）を流れる駆動電流が、前記駆動回路（２４）に指示したデューティ比に対して許容される前記駆動電流の上限を超える場合、前記出力端子（３２）からグラウンドへの短絡を検出するステップと、
   を含む異常検出方法。

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