JP4906433B2

JP4906433B2 - 車載制御装置

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Publication number: JP4906433B2
Application number: JP2006214122A
Authority: JP
Inventors: 正史柴山; 香諸葛; 陽介井田
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2026-08-07
Also published as: JP2008043051A

Description

本発明は、イグニッションスイッチのオンまたはオフに伴いバッテリからスロットルモータへの給電ラインを接続または遮断するスイッチ素子に対して、前記イグニッションスイッチのオンに伴う前記スイッチ素子の接続前に前記スイッチ素子の出力側電圧に基づいて前記スイッチ素子の異常を検出する異常検出手段を備えた車載制御装置に関する。

従来、スイッチ素子の溶着や短絡といった異常を検出する装置として、スイッチ素子をオフした状態における装置の端子電圧に基づいてスイッチ素子の異常を検出するものが提案されていたが、これら従来の装置では誤検出を生じやすいという問題があった。

例えば、安定した電圧を装置に印加して前記装置を良好に運転制御する必要から、電源の出力端子間に大容量のコンデンサを接続する装置が多くなっており、このような装置では、スイッチ素子をオフとして前記装置を前記電源から遮断しても、前記コンデンサに蓄えられた電荷により、前記スイッチ素子の装置側の電圧はゆっくりとしか降下しないために誤検出を生じやすいのである。

そこで、前記コンデンサに蓄えられた電荷がある程度放電された後にスイッチ素子の異常判定を行うシステムが提案されており、前記システムは、負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、スイッチ素子による電力供給の断信号を受けたときに前記コンデンサに蓄えられた電荷が放電されるよう前記スイッチ素子を駆動制御する放電制御手段と、放電が開始されてから所定時間経過したときに前記電流検出手段により検出される電流に基づいて前記スイッチ素子の溶着、つまり異常を判定する溶着判定手段とを備え、前記放電制御手段において前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電させて、前記溶着判定手段において放電によって十分降下した後の電圧で前記スイッチ素子の異常を判定することによって、誤検出を生じやすい問題を回避していた。

特開２０００−２７０５６１号公報

しかし、装置に印加する電圧が電源の劣化等により電圧降下している場合は、スイッチ素子に異常が発生していても、スイッチ素子判定において異常であると判定されるレベルまで電圧が上がらずに異常検出できないことがある。

また、車両のエンジン等においてスイッチ素子の異常を判定する場合は、エンジン動作の都合上、スイッチ素子の異常を判定する期間が短時間であることが多く、所定時間経過後にスイッチ素子の異常判定を行うといった手法をとることができる保証はない。

本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、バッテリ電圧が劣化等により変動しても、確実にスイッチ素子の異常を検出することができる車載制御装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による車載制御装置の特徴構成は、イグニッションスイッチのオンまたはオフに伴いバッテリからスロットルモータへの給電ラインを接続または遮断するスイッチ素子に対して、前記イグニッションスイッチのオンに伴う前記スイッチ素子の接続前に前記スイッチ素子の出力側電圧に基づいて前記スイッチ素子の異常を検出する異常検出手段を備えた車載制御装置であって、前記異常検出手段は、前記イグニッションスイッチのオフ時における前記バッテリの過去の出力電圧を学習し、当該学習値に基づいて前記イグニッションスイッチのオン時点から前記スイッチ素子の異常検出までの時間を変化させる点にある。

以上説明した通り、本発明によれば、バッテリ電圧が劣化等により変動しても、確実にスイッチ素子の異常を検出することができる車載制御装置を提供することができるようになった。

以下に本発明による車載制御装置を、車両のスロットルモータ電源のシステムに適用した実施形態について説明する。

本発明による車載制御装置７を、車両のスロットルモータ電源のシステムに適用した場合の機能ブロック構成は、図１に示すように、スロットルモータ７に電力を供給するためのバッテリ１と、イグニッションスイッチ２と、前記バッテリ１から前記車載制御装置７への電力の供給と遮断を切り替えるメインリレー３と、後述するスロットルモータ５等への過大な電力供給による破壊を防止するためのヒューズ４と、スロットルモータ５と、前記イグニッションスイッチ２の状態に係わらず動作する電子制御装置（ＥＣＵ）である監視用制御装置６と、前記スロットルモータ５を制御する本発明による車載制御装置７等を備えて構成されている。

前記メインリレー３は、前記イグニッションスイッチ２のオンオフと連動してオンオフが切り替わる第一メインリレー３１と、前記第一メインリレー３１と並列に接続されており、前記監視用制御装置６または前記車載制御装置７によってオンオフ制御される第二メインリレー３２と、前記第二メインリレー３２のオンオフを切り替えるためのコイル３２１への電流の供給有無を切り替える第二メインリレースイッチ３３とを備えて構成されている。

前記スロットルモータ５は、当該車両のエンジンの内燃部へ吸入する空気量を制御するスロットルバルブ（図示せず）を、車両の運転者のアクセルペダルの踏み込み量に基づいて駆動するように構成されている。

前記監視用制御装置６は、例えば、車両のエンジンキーが引き抜かれた状態においても起動していることが必要なセキュリティ等の用途に使用されるＥＣＵであり、本実施形態では、後述するように、車両のイグニッションスイッチ２がオフしている状態において、次段で説明する車載制御装置７のＣＰＵ７８を定期的に起動するように構成されている。

前記車載制御装置７は、ＣＰＵ７８と、前記メインリレー３から前記スロットルモータ５への電力の供給と遮断を切り替えるスイッチ素子７１と、前記スイッチ素子７１の出力側電圧をアナログ値からデジタル値に変換して前記ＣＰＵ７８へ出力するＡ／Ｄ変換器７２と、前記Ａ／Ｄ変換器７２へ入力するアナログ電圧に含まれるノイズ除去用のコンデンサ７３と、前記バッテリ１の電圧をアナログ値からデジタル値に変換して前記ＣＰＵ７８へ出力する第二Ａ／Ｄ変換器７４と、前記スロットルモータ５を正逆駆動させるためのトランジスタブリッジ回路７５を備えて構成されている。

前記スイッチ素子７１は、前記イグニッションスイッチ２のオン時に前記バッテリ１から負荷への給電ラインを接続しオフ時から所定時間経過後に遮断する前記メインリレー３と直列に接続され、前記イグニッションスイッチ２のオンまたはオフに伴い前記メインリレー３から前記スロットルモータ５への給電ラインを接続または遮断するように構成されている。

詳述すると、前記スイッチ素子７１は、ドレインソース間に形成されるボディダイオード７１１が逆方向となるように接続されたｎチャネルのＭＯＳＦＥＴ７１２を備えて構成されており、前記ＭＯＳＦＥＴ７１２は、ドレインが前記ヒューズ４に、ソースが前記トランジスタブリッジ回路７５に、ゲートが前記ＣＰＵ７８に接続されている。そして、前記ＣＰＵ７８が前記ＭＯＳＦＥＴ７１２のゲート電圧を制御することによって、前記ＭＯＳＦＥＴ７１２の導通または遮断が切り替えられる。

つまり、前記イグニッションスイッチ２がオンまたはオフに切り替えられると、その切り替え情報を受け取った前記ＣＰＵ７８が、前記ＭＯＳＦＥＴ７１２のゲート電圧を制御して、前記ＭＯＳＦＥＴ７１２、つまり前記スイッチ素子７１の導通または遮断が切り替えられる。

前記コンデンサ７３は、例えば、前記スイッチ素子７１の出力側電圧（図１の地点Ｖ１における電圧）に含まれるサージ電圧を吸収することでノイズを除去するように構成されており、前記コンデンサ７３を用いることで、ノイズを除去して前記スロットルモータ５を良好に運転制御することができる。

前記トランジスタブリッジ回路７５は、前記スイッチ素子７１と前記スロットルモータ５との間に、４個のトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４と４個のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４とを備えて構成されており、前記ＣＰＵ７８が前記トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のベースを制御することで前記トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のオンオフを制御し、前記スロットルモータ５の駆動を制御する。

例えば、前記トランジスタＱ１とＱ４をオンとすると、電流が前記トランジスタＱ１から前記スロットルモータ５を介して前記トランジスタＱ４へと流れて、前記スロットルモータ５は正方向に回転駆動し、前記トランジスタＱ２とＱ３をオンとすると、電流が前記トランジスタＱ２から前記スロットルモータ５を介して前記トランジスタＱ３へと流れて、前記スロットルモータ５は逆方向に回転駆動する。

前記トランジスタブリッジ回路７５は、前記スロットルバルブの開度をＰＷＭ（パルス幅変調）制御により所定の開度に制御する。つまり、前記スロットルバルブを所定の開度に維持させたい場合は、前記トランジスタＱ１とＱ４をオンとする時間と前記トランジスタＱ２とＱ３をオンとする時間の比を同一として前記スロットルモータ５を回転駆動させず、一方、前記スロットルバルブの開度を大きく又は小さくしたい場合は、前記トランジスタＱ１とＱ４をオンとする時間と前記トランジスタＱ２とＱ３をオンとする時間の比を大きくするか小さくして前記スロットルモータ５を正方向または逆方向に回転駆動させることによって開度を調整する。

前記トランジスタブリッジ回路７５は、本発明における前記スロットルモータ５のように回転の向きを変える必要がある場合の制御回路として、好適な適用例となる。

ＲＯＭ７６記憶されている異常検出プログラムとＲＡＭ７７に展開されている設定データと前記異常検出プログラムを実行する前記ＣＰＵ７８により、前記スイッチ素子７１の仮異常を検出する第一異常検出手段と、本異常を検出する第二異常検出手段とからなる異常検出手段７８１が構成されている。

前記第一異常検出手段は、前記スイッチ素子７１に対して、前記イグニッションスイッチ２のオフに伴う前記スイッチ素子７１の遮断後であって前記メインリレー３が遮断される前（図２における仮異常検出期間ｔ１）に前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１に基づいて前記スイッチ素子７１の異常（仮異常）を検出するように構成されている。

また、前記第二異常検出手段は、前記イグニッションスイッチ２のオンに伴う前記スイッチ素子７１の接続前（図２における本異常検出期間ｔ２）に前記出力側電圧Ｖ１に基づいて前記スイッチ素子７１の異常（本異常）を検出するように構成されている。

つまり、エンジンを停止して前記スイッチ素子７１を遮断したにもかかわらず、前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１が低下しない場合を、前記スイッチ素子７１が異常である可能性が高い状態として仮異常を検出する。

そして、エンジンの停止時に前記仮異常が検出された場合において、次回トリップで再びエンジンを作動させた時に、エンジンを作動させたが未だ前記スイッチ素子７１を導通させていない状態にもかかわらず、前記スイッチ素子７１の出力側電圧が上昇した場合、つまり、エンジン停止時とエンジン作動時の２回連続で異常が検出された場合は、前記スイッチ素子７１は異常であるとみなして本異常を検出するのである。

以下、前記第一異常検出手段と前記第二異常検出手段について、図２に基づいて説明する。

前記第一異常検出手段と前記第二異常検出手段は、図中、一点鎖線で示すような第一閾値ＴＨ１を、前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１の最小値０ボルトから最大値３．５ボルトの間に予め設定しておき、さらに、異常検出時間ｔ３を、前記スイッチ素子７１のオフまたはオン後の出力側電圧Ｖ１が低下または上昇を開始してから定常状態となった時以降の時間に予め設定しておく。

尚、本実施形態では、前記ＣＰＵ７８が前記出力側電圧Ｖ１を参照して出力するポートが、前記スイッチ素子７１の入力側電圧Ｖ１を分圧して４分の１とした電圧を出力することから、図２に示すように、前記バッテリ１の出力電圧（図１の地点Ｖ２における電圧）の１４ボルトに対して、前記出力側電圧Ｖ１は３．５ボルトと示されている。

前記仮異常検出期間ｔ１において、前記異常検出時間ｔ３を経過したときに、前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１が前記第一閾値ＴＨ１以上、つまり、図２の実線で示す電圧レベルであれば、前記第一異常検出手段は仮異常を検出し、一方、前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１が前記第一閾値ＴＨ１より小さい、つまり、図２の破線で示す電圧レベルであれば、前記第一異常検出手段は正常と検出する。

前記第一異常検出手段で仮異常が検出されている場合は、前記第二異常検出手段は、前記本異常検出期間ｔ２において、前記第一閾値ＴＨ１を予め設定した所定値だけ低下させた第二閾値ＴＨ２によって本異常を検出する。前記所定値は前記第一閾値ＴＨ１と相対的に低くした異常判定し易い値であればよい。

つまり、前記第一異常検出手段により異常が検出されると、前記第二異常検出手段は前記スイッチ素子７１の異常検出のための閾値を低下させるように構成されている。

従って、前記本異常検出期間ｔ２において、前記異常検出時間ｔ３を経過したときに、前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１が前記第二閾値ＴＨ２以上、つまり、図２の実線で示す電圧レベルであって、且つ、前記第一異常検出手段において仮異常が検出されている場合は、前記第二異常検出手段は本異常を検出し、一方、前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１が前記第二閾値ＴＨ２より小さい、つまり、図２の破線で示す電圧レベルであるか、または、前記第一異常検出手段において仮異常が検出されていない場合は、前記第二異常検出手段は正常と検出する。

前記第二異常検出手段は、本異常を検出すると前記ＲＡＭ７７等に設けられた故障情報記憶エリアに本異常が検出された旨をメンテナンス情報として記録する。

仮異常が検出された場合、前記スイッチ素子７１が異常である可能性が高いが、バッテリ電圧が低い場合等に前記コンデンサ７３の影響等によって前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１の立ち上がりが遅くなった場合に、本異常が検出できない可能性がある。そのような場合でも、上述の構成によれば、前記第一閾値ＴＨ１を低くした前記第二閾値ＴＨ２を用いることで、本異常を確実に検出することができる。

尚、以上の説明では、前記第一異常検出手段と前記第二異常検出手段で共通の異常検出時間ｔ３を用いたが、夫々異なる異常検出時間に設定してもよい。例えば、前記第一異常検出手段では、前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１が低下を開始してから定常状態となった時以降の時間に設定して、前記第二異常検出手段では、前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１が上昇を開始してから定常状態となった時以降の時間に設定する。

また、前記第一異常検出手段は、前記イグニッションスイッチ２のオフに伴う前記スイッチ素子７１の遮断後であって前記メインリレー３が遮断される前、つまり、前記仮異常検出期間ｔ１において、前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１が前記バッテリ１の電圧を４分の１としたものとほぼ等しいときに前記スイッチ素子７１が異常であると検出するように構成されている。

つまり、前記第一異常検出手段が、前記第一閾値ＴＨ１の設定値を前記バッテリ１の電圧を４分の１としたものとほぼ等しい電圧レベルＴＨ３に設定している。

上述の構成のように前記第一閾値ＴＨ１を前記バッテリ１の出力電圧Ｖ２を４分の１としたものとほぼ等しい電圧レベルＴＨ３とすることで、前記コンデンサ７３の影響等によって前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１の立下がりが遅くなった場合に、前記第一異常検出手段が間違えて仮異常を検出することを回避することができる。

前記第一異常検出手段の構成はこれに限られず、次のように構成してもよい。前記仮異常検出期間ｔ１における、前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１が、前記バッテリ１の電圧を４分の１としたものよりも低く設定した閾値以上のときに前記スイッチ素子７１が異常であると検知する。つまり、イグニッションスイッチ２のオフ後であっても前記スイッチ素子７１の溶着または短絡により電圧が発生するので、異常と判断することができる。

また、第一異常検出手段は次のように構成してもよい。前記イグニッションスイッチ２のオフ前の前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１と、前記イグニッションスイッチ２のオフ後の前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１との差が所定範囲以内であれば、前記スイッチ素子７１が異常であると検知する。この所定範囲とは、前記イグニッションスイッチ２のオフ前の前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１と、前記イグニッションスイッチ２のオフ後の前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１とがほぼ同じであるとみなされる範囲である。

なお、前記イグニッションスイッチ２のオフ前の前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１と、前記イグニッションスイッチ２のオフ後の前記スイッチ素子７１の出力側に突発的に発生したノイズ電圧との差が前記所定範囲以内である場合には、ノイズ電圧であるにもかかわらず溶着または短絡による前記スイッチ素子７１の異常であると誤検出してしまうので、前記差が前記所定範囲内にあるか否かの処理を、一定時間おきに所定回数繰り返し行なった結果、連続して前記差が前記所定範囲内であるときに、前記スイッチ素子７１が異常であると検出するという構成を追加してもよい。

つまり、前記スイッチ素子７１が溶着すると前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１の異常は定常的に発生するので、前記差が前記所定範囲内にあるか否かの処理を一定時間おきに所定回数繰り返し行なうと、連続して前記差が前記所定範囲内になる。従って、突発的に発生するノイズの電圧に基づいて前記スイッチ７１の異常を誤検出することのない、精度の良い前記スイッチ素子７１の異常を検出することができる。

さらに、前記第二異常検出手段は、前記イグニッションスイッチ２のオンに伴う前記スイッチ素子７１の接続前、つまり、前記本異常検出期間ｔ２において、前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１が前記バッテリ１の電圧（図１の地点Ｖ２における電圧）に所定のタイミングに所定の閾値以上となるか否かに基づいて前記スイッチ素子７１の異常を検出するように構成されている。

詳述すると、前記第二異常検出手段は、前記本異常検出期間ｔ２において、出力側電圧がゼロレベルＬ１から定常レベルＬ３に至るまでの過渡期Ｌ２の値を前記第二閾値ＴＨ２と比較するように構成されており、前記出力側電圧Ｖ１が前記ゼロレベルＬ１から前記定常レベルＬ３へ大きくなっていく過程で、前記異常検出時間ｔ３経過後に、前記出力側電圧Ｖ１が前記第二閾値ＴＨ２以上であれば、前記第二異常検出手段は本異常を検出する。

前記スイッチ素子７１に異常が発生している場合は、前記出力側電圧Ｖ１が立ち上がり、前記スイッチ素子７１が正常である場合は、前記出力側電圧Ｖ１が立ち上がることがないので、上述の構成のように、前記出力側電圧Ｖ１が前記バッテリ１の電圧Ｖ２に所定のタイミングに所定の閾値以上となるか否かに基づいて異常検出することで、本異常を正確に検出できる。

以下、前記スイッチ素子７１の異常検出動作を、図２のタイミングチャートと、図３のフローチャートに基づいて説明する。

尚、以下の説明において、「Ｔ」は図２のタイミングチャートにおけるタイミングを示し、「Ｓ」は図３のフローチャートにおけるステップを示す。また、図２のタイミングチャートにおける「メインリレー」は、第一メインリレー３１または第二メインリレー３２がオンとなることでオンとなり、前記第一メインリレー３１と前記第二メインリレー３２が両方共オフとなることでオフとなる。

イグニッションスイッチ２がオンされると、コイル３１１に電流が流れることから第一メインリレー３１がオンとなり、前記第一メインリレー３１を介して前記イグニッションスイッチ２がオンされたことを認識したＣＰＵ７８は、第二メインリレースイッチ３３をオンさせることで第二メインリレー３２をオンさせる（Ｔ１）。

前記第二メインリレー３２がオンとなると、前記ＣＰＵ７８はＭＯＳＦＥＴ７１２のゲート電圧を制御してスイッチ素子７１をオンさせる（Ｔ２）。

前記スイッチ素子７１がオンとなり、Ａ／Ｄ変換器７２を介して前記ＣＰＵ７８に入力される前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１がゼロから上昇して（Ｔ３）、スロットルモータ５が駆動する。

タイミングＴ３の後、前記スロットルモータ５からの電源オフ要求によってイグニッションスイッチ２がオフされると（ＳＡ１、Ｔ４）、前記コイル３１１に電流が流れなくなることから前記第一メインリレー３１がオフとなり、前記イグニッションスイッチ２がオフされたことを認識した前記ＣＰＵ７８は、前記ＭＯＳＦＥＴ７１２のゲート電圧を制御して前記スイッチ素子７１をオフさせて（ＳＡ２、Ｔ５）、以後、タイミングＴ５から前記第二メインリレー３２をオフ制御する期間よりも短い期間である仮異常検出期間ｔ１の間の所定タイミング、つまり、前記異常検出時間ｔ３の経過後において、第一異常検出手段は仮異常の検出を行う。

前記スイッチ素子７１が正常に機能している場合は、前記スイッチ素子７１がオフとなり電力が遮断されることから、前記出力側電圧Ｖ１は図２の破線で示すように下降して、前記異常検出時間ｔ３の経過時に、前記出力側電圧Ｖ１が前記第一閾値ＴＨ１より小さくなって、前記第一異常検出手段は正常と検出する（ＳＡ３）。

一方、前記スイッチ素子７１に異常がある場合は、前記スイッチ素子７１がオフとなっても電力が遮断されないことから、前記出力側電圧Ｖ１は図２の実線で示すように下降せず、前記異常検出時間ｔ３の経過時に、前記出力側電圧Ｖ１が前記第一閾値ＴＨ１以上となって（ＳＡ３）、前記第一異常検出手段は仮異常を検出する（ＳＡ４、Ｔ６）。

タイミングＴ６の後、前記ＣＰＵ７８は前記第二メインリレースイッチ３２１をオフさせることで前記第二メインリレー３２をオフさせる（Ｔ７）。

その後、前記イグニッションスイッチ２が再びオンされると（ＳＡ５、Ｔ８）、前記第一異常検出手段によって仮異常が検出されている場合であって（ＳＡ６）、本異常検出期間ｔ２の開始から前記異常検出時間ｔ３を経過しているときに（ＳＡ７）、第二異常検出手段は本異常の検出を行う。

前記スイッチ素子７１が正常に機能している場合は、前記本異常検出期間ｔ２の間は電力が遮断されていることから、前記出力側電圧Ｖ１は図２の破線で示すように上昇せず、前記異常検出時間ｔ３の経過時に、前記出力側電圧Ｖ１が前記第二閾値ＴＨ２より小さくなって、前記第二異常検出手段は正常と検出する（ＳＡ８）。

一方、前記スイッチ素子７１に異常がある場合は、前記本異常検出期間ｔ２の間であっても前記スイッチ素子７１が導通して電力供給状態となっていることから、前記出力側電圧Ｖ１は図２の実線で示すように上昇して、前記異常検出時間ｔ３の経過時に、前記出力側電圧Ｖ１が第二閾値ＴＨ２以上となり（ＳＡ８）、前記スロットルモータ５からの電源オン要求によって前記スイッチ素子７１がオンされると（ＳＡ９）、前記第二異常検出手段は本異常を検出する（ＳＡ１０、Ｔ９）。そして、前記ＣＰＵ７８は電子スロットルシステムのダウン制御を実行する（ＳＡ１１）。

前記ダウン制御は、車両が走行している場合における危険回避のために、前記スロットルバルブに対する前記スロットルモータ５の駆動を停止し、図示しないリターンスプリング及びデフォルトスプリングの間に前記スロットルバルブを連結して、前記スロットルバルブをこれらスプリングのバランスする所定のデフォルト開度に保持させて、最低限の出力で走行可能とする低速フェイルセーフ運転状態に切り替える処理等を行う制御である。

以上の説明では、異常検出手段７８１は、スイッチ素子７１のオフ時に仮異常を検出した場合に、次回のトリップで再びエンジンを作動させた時の判定において、第一閾値を低下させた第二閾値にて本異常の判定を行う構成について説明したが、バッテリ電圧の変動に伴う異常検出精度の低下を回避すべく、前記異常検出手段７８１は、イグニッションスイッチ２のオフ時におけるバッテリ１の過去の出力電圧Ｖ２を学習し、当該学習値に基づいてスイッチ素子７１の異常検出のための閾値を変化させる構成であってもよい。尚、当該学習値に基づいて閾値を変化させる構成であれば、前記第一閾値と前記第二閾値の何れかを変化させる構成であってもよいし、両方を変化させる構成であってもよい。

前記バッテリ１の過去の出力電圧の学習としては、前記イグニッションスイッチ２のオフ時、つまり、図２でのタイミングＴ１以前の期間またはＴ４からＴ８の期間における前記バッテリ１の出力電圧Ｖ２を過去の出力電圧Ｖ２として算出する。

ＣＰＵ７８内の異常検出手段７８１は、上述した過去の出力電圧Ｖ２を参照して前記ＲＡＭ７７に格納しておき、格納された出力電圧Ｖ２の値に基づいて、適用する閾値の算出を行う。例えば、格納された出力電圧Ｖ２の値が、劣化等による電圧降下で低下している場合は、算出する閾値を、前記出力電圧Ｖ２の値の低下率に基づいて低下させるのである。

上段で説明したような閾値は、例えば、図４（ｂ）に示すように、前記バッテリ１の出力電圧Ｖ２の値を複数回検出して統計的に分析することによって導出したマップに基づいて算出する。

また、図４（ｂ）で示したマップに代えて、前記バッテリ１の出力電圧Ｖ２の値のみに限らず、前記出力電圧Ｖ２の値とエンジンの吸気温とを複数回検出することによって導出された二次元マップを採用するものであってもよいし、前記出力電圧Ｖ２の値とエンジンの水温とを複数回検出することによって導出された二次元マップを採用するものであってもよい。

ところで、前記バッテリ１の過去の出力電圧Ｖ２の算出は、前記イグニッションスイッチ２のオフ時に行われることから、前記ＣＰＵ７８は、前記イグニッションスイッチ２のオフ時においても起動している必要がある。

そこで、エンジンが停止状態（前記イグニッションスイッチ２がオフ）であってもバッテリ１から給電されるタイマＩＣである図１において破線で示すソークタイマ６１を、前記監視用制御装置６に内蔵または外部接続して、前記ソークタイマ６１が一定時間毎にメインリレースイッチ３３をオンさせてメインリレー３をオンさせることで前記車載制御装置７、つまり、前記ＣＰＵ７８に電力を供給するように構成している。

尚、前記ソークタイマ６１が前記バッテリ１から前記ＣＰＵ７８に電力を供給させる時間は、前記イグニッションスイッチ２がオフしている間に前記ＣＰＵ７８が前記バッテリ１の出力電圧Ｖ２を参照して前記ＲＡＭ７７に格納して、格納された出力電圧Ｖ２の値に基づいて閾値の算出を行うために十分な時間を確保するように設定されている。

以下、異常検出手段７８１による過去の出力電圧Ｖ２の学習動作を、図４（ａ）に示すフローチャートと図４（ｂ）に示すマップに基づいて説明する。

ソークタイマ６１がメインリレースイッチ３３をオンさせてメインリレー３をオンさせることでバッテリ１からＣＰＵ７８に電力を供給させると、前記ＣＰＵ７８が起動して、異常検出手段７８１がバッテリ１の出力電圧Ｖ２の検出を開始する（ＳＢ１）。

出力電圧Ｖ２の検出は、図２に示すタイミングＴ１の期間またはＴ４からＴ８の期間における予め設定された検出期間中に、前記異常検出手段７８１が前記バッテリ１の出力電圧Ｖ２の値を検出することによって行う。そして、前記検出期間を経過すると（ＳＢ２）、前記異常検出手段７８１は前記検出期間中に検出した前記バッテリ１の出力電圧Ｖ２の値を参照して、図４（ｂ）に示すマップに基づいて閾値を算出する（ＳＢ３）。

前記ソークタイマ６１による前記ＣＰＵ７８の起動時間が、前記ソークタイマ６１において予め設定されている一定時間を経過していると（ＳＢ４）、前記ＣＰＵ７８が停止して処理を終了する（ＳＢ５）。

このようにして学習された閾値により仮異常が検出されたときに、第二異常検出手段による本異常の検出閾値を当該閾値より設定レベルだけ低下させた値とすることにより、学習されていない閾値を設定レベルだけ低下させた値とするよりも本異常をさらに確実に検出することができる。

以下、別実施形態について説明する。

上述の実施形態では、イグニッションスイッチ２のオフ時におけるバッテリ１の過去の出力電圧を学習し、当該学習値に基づいてスイッチ素子７１の異常検出のための電圧レベルの閾値を変化させる構成について説明したが、前記電圧レベルの閾値を変化させる代わりに、前記イグニッションスイッチ２のオフ時における前記バッテリ１の過去の出力電圧を学習し、当該学習値に基づいて前記イグニッションスイッチ２のオン時点から前記スイッチ素子７１の異常検出までの時間（異常検出時間ｔ３）を変化させる構成であってもよい。

詳述すると、ＣＰＵ７８は、上述の実施形態と同様の方法で算出したバッテリ１の過去の出力電圧Ｖ２を参照して前記ＲＡＭ７７に格納しておき、格納された出力電圧Ｖ２の値に基づいて、異常検出時間ｔ３の代わりに適用する異常検出までの時間である収束時間ｔ４の算出を行う。

例えば、格納された出力電圧Ｖ２の値がバッテリ１の劣化等による電圧降下で低下している場合は、前記出力電圧Ｖ２の値の低下率が大きければ大きい程、算出する収束時間ｔ４を長くするのである。

上段で説明したような閾値の算出は、例えば、図５（ａ）に示すように、前記バッテリ１の出力電圧Ｖ２の値を多数検出して統計的に分析することによって導出したマップに基づいて当該収束時間ｔ４を算出する。

上述の構成によれば、例えば、図２の破線円部分の拡大図である図５（ｂ）に示すように、スイッチ素子７１の出力側電圧がＬａからＬｂに低下していた場合に、異常検出時間ｔ３では異常検出が不可能な状態（前記異常検出時間ｔ３において出力側電圧Ｌｂが第一閾値ＴＨ１より小さい）に陥っても、異常検出手段７８１が事前にバッテリ１の出力電圧Ｖ２が低下していることを検知して、前記異常検出時間ｔ３を収束時間ｔ４へと長く変化させるので、前記出力側電圧Ｌｂが前記第一閾値ＴＨ１より大きくなり、適正に異常検出ができるのである。

上述の実施形態では、前記イグニッションスイッチ２のオフ時における前記バッテリ１の過去の出力電圧Ｖ２を学習し、当該学習値に基づいて前記イグニッションスイッチ２のオン時点から前記スイッチ素子７１の異常検出までの時間（異常検出時間ｔ３）を変化させる構成について説明したが、前記イグニッションスイッチ２のオン時における前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１を学習し、当該学習値に基づいて前記異常検出時間ｔ３を変化させる構成であってもよい。

以下に詳述する。前記イグニッションスイッチ２がオンに制御されてから所定の時間が経過するとスイッチ素子７１がオンに制御されて、前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１が立ち上がるが、このときの前記出力側電圧Ｖ１の立ち上がり特性に基づいて収束時間ｔ４を算出する。

前記収束時間ｔ４の算出後にエンジンを停止させて、次回トリップで再びエンジンを作動させた時の、異常検出手段７８１における本異常の検出においては、前回トリップで算出した前記収束時間ｔ４を異常検出時間ｔ３として本異常の検出を行うのである。

本実施形態における収束時間ｔ４の算出方法について図６のフローチャートに基づいて説明する。

前記収束時間ｔ４の算出は、未だ前記収束時間ｔ４が算出されていない場合で（ＳＣ１）、且つ、スイッチ素子７１が異常でない場合、つまり、異常検出手段７８１において仮異常または本異常が検出されていない場合の所定の期間内において行われる（ＳＣ２）。

前記所定の期間内とは、前記スイッチ素子７１がオフからオンに切り替わってから定常状態になるまでの間の期間であり、例えば、図２では、タイミングＴ２からＴ２ａの期間である。

前記スイッチ素子７１がオンに切り替わっていない場合は（ＳＣ３）、ＣＰＵ７８は、前記ＣＰＵ７８に設けられた収束時間カウンタ（図示せず）のカウンタをクリアして処理を終了する（ＳＣ４）。

一方、前記スイッチ素子７１がオンに切り替わった場合は（ＳＣ３）、前記ＣＰＵ７８は前記収束時間カウンタを動作させつつ、一定時間毎に前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１を検出して、検出した電圧のうち直近の数回（例えば３回）分の電圧値をＲＡＭ７７に格納する（ＳＣ５）。

つまり、一定時間が経過して新たな出力側電圧Ｖ１の値が前記ＲＡＭ７７に格納されると、３周期前の出力側電圧Ｖ１の値が破棄されていくのである。

そして、今回の出力側電圧Ｖ１の値が前記ＲＡＭ７７に格納されると（ＳＣ６）、これら４個の出力側電圧Ｖ１の値に基づいて以下に説明する収束判定を実行する（ＳＣ７）。

前記収束判定は、以下の条件を満足している場合に出力側電圧Ｖ１は収束していると判断し、満足していない場合に前記出力側電圧Ｖ１は収束していないと判断する。

前記条件とは、１つ目の条件として、今回の出力側電圧Ｖ１の値と過去の出力側電圧Ｖ１の値の差分が、予め設定された所定差分値（差分Ｇとする）以下であること、２つ目の条件として、今回の出力側電圧Ｖ１の値がバッテリ１の出力電圧Ｖ２に基づいて設定しておいた所定値以上であることの２条件である。

１つ目の条件について詳述すると、今回の出力側電圧Ｖ１の値の前回の出力側電圧Ｖ１の値の差分（差分Ａとする）と、今回の出力側電圧Ｖ１の値の２周期前の出力側電圧Ｖ１の値の差分（差分Ｂとする）と、今回の出力側電圧Ｖ１の値の３周期前の出力側電圧Ｖ１の値の差分（差分Ｃとする）とを算出して、差分Ａ＜差分Ｂ＜差分Ｃ＜差分Ｇの式を満たせば条件を満足していると判断する。

収束判定において上述の２条件を満足した場合は（ＳＣ７）、条件を満足した瞬間の収束時間カウンタを参照して、参照した収束時間を前記ＲＡＭ７７に格納して処理を終了する（ＳＣ８）。

上述の構成によれば、例えば、図２の破線円部分の拡大図である図５（ｂ）に示すように、スイッチ素子７１の出力側電圧がＬａからＬｂに低下していた場合に、異常検出時間ｔ３では異常検出が不可能な状態（前記異常検出時間ｔ３において出力側電圧Ｌｂが第一閾値ＴＨ１より小さい）に陥っても、異常検出手段７８１が事前に前記スイッチ素子７１の出力側電圧Ｖ１の立ち上がり特性に基づいて、前記異常検出時間ｔ３を収束時間ｔ４へと長く変化させるので、前記出力側電圧Ｌｂが前記第一閾値ＴＨ１より大きくなり、適正に異常検出ができるのである。

上述の実施形態では、学習値に基づいてスイッチ素子７１の異常検出のための電圧レベルの閾値を変化させる構成と、学習値に基づいて前記スイッチ素子７１の異常検出までの時間を変化させる構成とについて説明したが、これら二つの構成を組合せた構成であってもよい。

つまり、バッテリ１の劣化等による電圧降下が発生したときに、電圧レベルの第一閾値ＴＨ１を低下させつつ、収束時間ｔ４を大きくすることで、上述の何れかの構成のみを使用した場合と比較して、さらに、正確に異常検出ができるのである。

上述の実施形態では、バッテリ１の過去の出力電圧Ｖ２の学習としての前記バッテリ１の出力電圧の算出は、イグニッションスイッチ２のオフ時に行う構成について説明したが、前記バッテリ１の出力電圧Ｖ２の算出は、イグニッションスイッチ２のオン時に行うものであってもよい。

上述の実施形態では、スイッチ素子７１とバッテリ１との間にメインリレー３が設けられており、前記メインリレー３がイグニッションスイッチ２、車載制御装置７、監視用制御装置６によって制御されている構成について説明したが、メインリレー３が設けられていない構成であってもよい。

例えば、図７に示すように、前記スイッチ素子７１と前記バッテリ１との間に前記イグニッションスイッチ２が設けられており、前記イグニッションスイッチ２がオフされても前記車載制御装置７のＣＰＵ７８に給電されるように、前記監視用制御装置６によって制御されるスイッチ８を備えた構成であってもよい。

上述の実施形態では、エンジン停止時に第一異常検出手段において仮異常が検出された場合に、次回トリップのエンジン作動時に第二異常検出手段において本異常が検出される構成について説明したが、前記第一異常検出手段と前記第二異常検出手段の異常検出順序が逆である構成であってもよい。

つまり、前記第一異常検出手段において異常が検出されていない場合において、エンジン作動時に前記第二異常検出手段において異常が検出されると検出された異常を仮異常として、前記仮異常が検出されたトリップと同一のトリップのエンジン停止時に第一異常検出手段において異常が検出されると検出された異常を本異常とする構成であってもよい。

尚、本実施形態においては、上述の実施形態で用いられていた構成や機能が、本実施形態の動作に矛盾を生じない範囲においてそのまま用いられる。

上述の実施形態では、車載制御装置７は、スイッチ素子７１としてＭＯＳＦＥＴ７１で構成された半導体リレーを使用した構成について説明したが、前記車載制御装置７は、前記スイッチ素子７１としてメカリレーを使用して、前記メカリレーの溶着異常を検出する構成であってもよい。

上述した何れかの実施形態を、本発明による作用効果が奏される範囲において適宜組合せて構成してもよい。

尚、上述した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。

本発明による車載制御装置を車両のスロットルモータ電源のシステムに適用した場合の機能ブロック構成図スイッチ素子の異常検出動作について示すタイミングチャートスイッチ素子の異常検出動作について示すフローチャート（ａ）は、過去の出力電圧の学習動作についてのフローチャートを示し、（ｂ）は、バッテリの出力電圧に対する閾値を示したマップを示す説明図（ａ）は、バッテリの出力電圧に対する収束時間のマップを示し、（ｂ）は、収束時間の変化について示すタイミングチャートを示す説明図収束時間の算出について示すフローチャート本発明による車載制御装置をメインリレーが設けられていない車両のスロットルモータ電源のシステムに適用した場合の機能ブロック構成図

１：バッテリ
２：イグニッションスイッチ
３：メインリレー
５：スロットルモータ
７：車載制御装置
７１：スイッチ素子
７２：Ａ／Ｄ変換機
７３：コンデンサ
７５：トランジスタブリッジ回路
７８：ＣＰＵ
７８１：異常検出手段

Claims

イグニッションスイッチのオンまたはオフに伴いバッテリからスロットルモータへの給電ラインを接続または遮断するスイッチ素子に対して、前記イグニッションスイッチのオンに伴う前記スイッチ素子の接続前に前記スイッチ素子の出力側電圧に基づいて前記スイッチ素子の異常を検出する異常検出手段を備えた車載制御装置であって、
前記異常検出手段は、前記イグニッションスイッチのオフ時における前記バッテリの過去の出力電圧を学習し、当該学習値に基づいて前記イグニッションスイッチのオン時点から前記スイッチ素子の異常検出までの時間を変化させる車載制御装置。
イグニッションスイッチのオン時にバッテリから負荷への給電ラインを接続しオフ時から所定時間経過後に遮断するメインリレーと直列に接続され、前記イグニッションスイッチのオンまたはオフに伴い前記メインリレーからスロットルモータへの給電ラインを接続または遮断するスイッチ素子に対して、前記イグニッションスイッチのオフに伴う前記スイッチ素子の遮断後であって前記メインリレーが遮断される前に前記スイッチ素子の出力側電圧に基づいて前記スイッチ素子の異常を検出する第一異常検出手段と、前記イグニッションスイッチのオンに伴う前記スイッチ素子の接続前に前記スイッチ素子の出力側電圧に基づいて前記スイッチ素子の異常を検出する第二異常検出手段とからなる異常検出手段を備えた車載制御装置であって、
前記第一異常検出手段により異常が検出されると、前記第二異常検出手段は前記スイッチ素子の異常検出のための閾値を低下させる車載制御装置。
前記第一異常検出手段は、前記イグニッションスイッチのオフに伴う前記スイッチ素子の遮断後であって前記メインリレーが遮断される前に、前記スイッチ素子の出力側電圧が所定値以上のときに前記スイッチ素子が異常であると検出し、前記第二異常検出手段は、前記イグニッションスイッチのオンに伴う前記スイッチ素子の接続前に前記スイッチ素子の出力側電圧が所定のタイミングに所定の閾値以上となるか否かに基づいて前記スイッチ素子の異常を検出する請求項２記載の車載制御装置。