JP5023083B2 - エンジンコントロールユニット - Google Patents

Description

本発明は、車両のエンジンルーム等に搭載され、外部センサからの信号を検出し、かつ外部車両機器に信号を出力することで車両を制御するエンジンコントロールユニットに係り、特に、出力端子の異常を検出するに好適なエンジンコントロールユニットに関する。

従来のエンジンコントロールユニットでは、出力端子が天絡、開放状態になった場合、異常電圧を検出できる異常電圧検出回路有している。地絡によりドライバ部３３に過電流が流れた場合は、別の異常検出回路により検出している。
ここで、出力端子が開放状態になった場合、マイコンからの入力信号の周波数が高くなったり、オンデューティー比が大きくなった場合、所定時間以内に開放検出電圧範囲内に入らないため、不検出や誤検出(本例：ハイサイドドライバの場合は天絡検出)を発生することになる。また、バッテリ電圧値が高い場合、保護素子の静電容量が大きい場合等は、電圧変動が遅くなり、検出のための所定時間に対して電圧変動が間に合わなくなるため不検出や誤検出を発生する。

このような問題に対しては、端子コンデンサ等の保護素子の静電容量を小さくしたり、プルダウン回路を強力にする等で波形のスロープを急峻にすることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１２１６９０号公報

しかしながら、近年、出力端子から侵入するサージスペックが厳しくなってきており、対策として端子コンデンサ等の保護素子の静電容量を大きくしなければならない傾向にある。そのため、特許文献１記載の方法では、不検出や誤検出が生じ、診断の信頼性が低下するという問題があった。

本発明の目的は、不検出や誤検出を回避でき、診断の信頼性が向上したエンジンコントロールユニットを提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、車両に搭載され、外部センサからの信号を処理し、かつ、外部の車両機器に各々の機器に応じたパルス信号を出力し、車両を制御するエンジンコントロールユニットであって、ドライバの出力端子の異常状態の診断に対して、その診断の信頼性を判断する判断部を備え、前記判断部は、バッテリ電圧、出力ドライバのパルス周波数、オンデューティー比をパラメータとし、前記出力ドライバのパルス周波数が高く、前記オンデューティー比が大きい領域を開放検出不可領域とし、当該開放検出不可領域を前記バッテリ電圧に応じて、前記バッテリ電圧が高い場合には当該開放検出不可領域を広くし、前記バッテリ電圧、前記出力ドライバのパルス周波数、前記オンデューティー比の関係が、前記開放検出不可領域に入ると、異常状態に対して信頼性のある診断ができない領域であるとして、診断情報を無効とするフラグを立てるようにしたものである。
かかる構成により、不検出や誤検出を回避でき、診断の信頼性を向上し得るものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、出力端子が天絡状態となった場合、異常電圧を検出する異常電圧検出回路と、前記異常電圧検出回路によって検出される異常電圧が所定時間（フィルタ時間）続いた場合、異常を検出するフィルタ回路とを備え、前記判断部は、前記出力ドライバのオフ時間が、前記フィルタ時間より短い場合に、前記天絡を不検出とするようにしたものである。

（３）上記（２）において、好ましくは、地絡により前記ドライバに過電流が流れたことを検出する過電流検出回路と、前記過電流検出回路によって検出される過電流が所定時間（フィルタ時間）続いた場合、異常を検出するフィルタ回路とを備え、前記判断部は、前記出力ドライバのオフ時間が、前記フィルタ時間より短い場合に、前記地絡を不検出とするようにしたものである。

本発明によれば、不検出や誤検出を回避でき、診断の信頼性を向上し得るものとなる。

以下、図１〜図４を用いて、本発明の一実施形態によるエンジンコントロールユニットの構成及び動作について説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるエンジンコントロールユニットの構成を示すブロック図である。図２は、本発明の一実施形態によるエンジンコントロールユニットの動作説明図である。図３及び図４は、従来例の問題点の説明図である。

図１において、エンジンコントロールユニット２は、車両１の形態によって、エンジンルーム内、オンエンジン、車室内等、様々な場所に配置される。エンジンコントロールユニット２は、マイコン７と、ドライバＩＣ１９とを備えている。

マイコン７のＡ／Ｄコンバータ１０は、バッテリ電圧ＶＢを取り込むとともに、他にも、車両内の温度センサや圧力センサ等のセンサ信号、イグニッション電圧やレギュレータ出力電圧等のアナログ電圧値を、マイコン７の内部に取り込む機能を有している。また、マイコン７は、図示してない入力ポートからは、クランク角センサ等のパルス信号の周波数やオンデューティー比を取り込んだり、ブレーキスイッチやギアスイッチ等のオン／オフ信号を取り込む機能を有している。

出力に関しては、マイコン７の出力ポート１２は、外部の車両機器を駆動するための制御信号をドライバＩＣ１９に出力する。ドライバＩＣ１９は、この制御信号に基づいて、外部車両機器を駆動するための駆動信号を出力する。

外部からの入力信号の異常は、マイコンのＡ／Ｄコンバータ１０が検出する。

ドライバＩＣ１９の上流部には、電源ＶＢ(バッテリ電圧やパワートレインリレー、イグニッション電圧等)が接続されており、下流部はグランドに接続されている。ここでは、エンジンコントロールユニット２の出力ドライバは、主にハイサイドドライバとローサイドドライバに分けられるが、ここでは、ハイサイドドライバを例として説明する。

ハイサイドドライバの場合は、ドライバ下流−グランド間に外部負荷Ｌがある。ドライバＩＣ１９の内部のドライバ部３３は、マイコン７の出力ポート１２から出力する制御信号により、外部負荷Ｌに流す電流をオン／オフすることで、外部負荷Ｌを駆動する。

ここで、ドライバＩＣ１９の異常電圧検出回路３６は、出力端子Ｔｏが天絡、開放状態になった場合、ドライバのオン／オフ状態と出力端子Ｔｏの電圧レベルを読み取り、異常電圧を検出する。異常電圧検出回路３６によって検出される異常電圧がある決まった時間続いた場合に、フィルタ回路３７は、その異常を検出し、コントロール回路３８に送信する。コントロール回路３８は、異常が検出されると、ドライバＩＣ１９のゲートコントロール回路３９を動作させたり、通信ポート１６，９を介してマイコン７に診断フラグを送信することで、異常が検出できる。診断フラグは、マイコン７の記憶部２５の所定のアドレスに記憶される。

なお、地絡によりドライバ部３３に過電流が流れた場合は、過電流検出回路４０が過電流を検出し、その異常を検出し、コントロール回路３８に送信する。コントロール回路３８は、異常が検出されると、ゲートコントロール回路３９を制御して、ドライバ部３３を保護する。

また、ドライバＩＣ１９は、この他に、出力端子Ｔｏの外部からのサージからドライバを保護する端子コンデンサ等の保護素子４１や、電圧変動を早くし、開放状態を検出しやすくする定電流源等のプルダウン回路４２等を有している。

ここで、図３及び図４を用いて、従来の問題点について説明する。

図３は、出力端子Ｔｏが開放状態になった場合、出力端子Ｔｏの電圧値の波形を示している。この図においては、ドライバ部３３がオフしてからある特定のフィルタ時間以内に開放検出電圧範囲内に入るため、開放の検出が可能である。

しかし、図４に示すように、マイコン７からの入力信号３４の周波数が高くなったり、オンデューティー比が大きくなった場合、フィルタ時間以内に開放電圧範囲内に入らないため、不検出や誤検出(本例：ハイサイドドライバの場合は天絡検出)を発生することになる。またバッテリ電圧値が高い場合、保護素子４１の静電容量が大きい場合、プルダウン回路４２が弱い場合に、電圧変動が遅くなり、フィルタ時間に対して電圧変動が間に合わなくなるため不検出や誤検出を発生する。

ここで、図２を用いて、本実施形態によるエンジンコントロールユニットのマイコン７の判断部２４における判断処理内容について説明する。

マイコン７の演算部２６からドライバ部３３へ送信する駆動波形の周波数や、オンデューティー比は、判断部２４に取り込まれる。また、Ａ／Ｄコンバータ１０から取り込まれた電源ＶＢの電圧は、判断部２４に取り込まれる。さらに、記憶部２５に記憶された診断フラグも、判断部２４に取り込まれる。

図２において、横軸はドライバ駆動周波数を示し、縦軸はオンデューティー比を示している。図２において、ある特定のドライバ上流ＶＢ電圧値に対する、ドライバ駆動周波数とデューティー比をパラメータとした開放診断可能／不可能領域を表している。

図２に示すように、ドライバの周波数が高くなるほど、またオンデューティー比が大きくなるほど正常な開放検出が難しくなる。また、ドライバ上流電源ＶＢの電圧値が大きいほど検出が難しく(診断可能領域が狭く)なり、小さいほど検出が易しく(診断可能領域が広く)なる。なお、この図に示す各領域は、外部回路(端子コンデンサ等の保護素子４１、プルダウン回路４２等)、フィルタ時間により決定される。そして、各ドライバ毎に、あらかじめこのグラフをパラメータとして、マイコン７の判断部２４は保持している。

判断部２４は、ドライバ上流電源ＶＢ電圧値、ドライバ駆動周波数、デューティー比の関係がグラフの開放検出不可領域に入った場合、これを判断し、ドライバＩＣの通信部９，１６からの診断情報を無効とし、記憶部２５にフラグを立てる。これにより、ドライバＩＣ１９が誤検出，不検出した場合にも、診断の信頼性低下を防止することが可能となる。

一方、出力端子Ｔｏの天絡に関しては、ドライバオフ時間がフィルタ時間よりも短い場合に不検出となる。出力端子Ｔｏの地絡に関しては、ドライバオン時間がフィルタ時間よりも短い場合に不検出となる。これらの場合に関しても、マイコン７の判断部２４は、これらを判断し、判断結果に対して、別フラグを記憶部２５に立てることにより、検出が可能である。

また、診断の信頼性が確保できない領域に入った場合、一時的にドライバの駆動周波数、オンデューティー比をコントロールして、診断の信頼性が確保できる領域に推移して診断を行うことで、出力端子Ｔｏの状態を正しく診断することが可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、ドライバ回路の特性により発生する、ドライバ出力端子の天絡、地絡、開放状態診断結果の信頼性が確保できない状態に入った場合の誤診断を防止することが可能となる。

本発明の一実施形態によるエンジンコントロールユニットの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるエンジンコントロールユニットの動作説明図である。 従来例の問題点の説明図である。 従来例の問題点の説明図である。

１…車両全体
２…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
７…マイコン
９…通信ポート
１０…Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄポート）
１２…出力ポート
１６…通信ポート
１７…ドライバ入力部
１９…ドライバＩＣ
２４…判断部
２５…記憶部
２６…演算部
３３…ドライバ部
３６…異常電圧検出回路
３７…フィルタ回路
３８…コントロール回路
３９…ドライバゲートコントロール回路
４０…過電流検出回路
４１…ドライバ保護素子
４２…プルダウン回路
Ｌ…外部負荷
Ｔｏ…出力端子
ＶＢ…ドライバ上流部の電源部

Claims (3)

1. 車両に搭載され、外部センサからの信号を処理し、かつ、外部の車両機器に各々の機器に応じたパルス信号を出力し、車両を制御するエンジンコントロールユニットであって、
   ドライバの出力端子の異常状態の診断に対して、その診断の信頼性を判断する判断部を備え、
   前記判断部は、バッテリ電圧、出力ドライバのパルス周波数、オンデューティー比をパラメータとし、
   前記出力ドライバのパルス周波数が高く、前記オンデューティー比が大きい領域を開放検出不可領域とし、当該開放検出不可領域を前記バッテリ電圧に応じて、前記バッテリ電圧が高い場合には当該開放検出不可領域を広くし、
   前記バッテリ電圧、前記出力ドライバのパルス周波数、前記オンデューティー比の関係が、前記開放検出不可領域に入ると、
   異常状態に対して信頼性のある診断ができない領域であるとして、診断情報を無効とするフラグを立てることを特徴とするエンジンコントロールユニット。
2. 請求項１記載のエンジンコントロールユニットにおいて、
   出力端子が天絡状態となった場合、異常電圧を検出する異常電圧検出回路と、
   前記異常電圧検出回路によって検出される異常電圧が所定時間（フィルタ時間）続いた場合、異常を検出するフィルタ回路とを備え、
   前記判断部は、前記出力ドライバのオフ時間が、前記フィルタ時間より短い場合に、前記天絡を不検出とすることを特徴とするエンジンコントロールユニット。
3. 請求項２記載のエンジンコントロールユニットにおいて、
   地絡により前記ドライバに過電流が流れたことを検出する過電流検出回路と、
   前記過電流検出回路によって検出される過電流が所定時間（フィルタ時間）続いた場合、異常を検出するフィルタ回路とを備え、
   前記判断部は、前記出力ドライバのオフ時間が、前記フィルタ時間より短い場合に、前記地絡を不検出とすることを特徴とするエンジンコントロールユニット。

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