JP5103418B2 - 電子制御装置 - Google Patents

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本発明は、電子制御装置に関し、例えばタイマ部でタイマ部計測時間を計測し、該計測したタイマ部計測時間に基づいて制御部で制御を行う電子制御装置に関する。
現在、多様なセンサ信号に対し、デジタル信号処理を施してアクチュエータを制御する電子制御が一般的に行われている。一例として、内燃機関の制御においても電子制御装置が広く使われている。
内燃機関の電子制御装置では、燃焼に関わる燃料噴射量の制御や吸入空気量の制御、使用するセンサやアクチュエータの診断等、様々な演算を行っている。センサやアクチュエータの診断の中には、内燃機関が停止してから数時間後に実施しなければ正しく判定できないものや、内燃機関が停止してから数時間以上経過した後に再始動した場合のみ実施しなければ正しく判定できないものがあり、このような診断においては、内燃機関を停止している間の時間を計測することが要求される。
一方、電子制御装置の消費電力を低減するために、イグニッションキーがオフの状態では、電子制御装置の制御部に対する電源供給を停止することが一般的に行われている。したがって、電子制御装置の内部に、制御部とは別に、制御部を停止している間も時間を計測できかつ消費電力の小さいタイマ部を設置し、制御部への電源供給を停止している間の時間を計測し、タイマ部で所定時間を計測した後に、制御部に電源を供給して内燃機関停止後の診断等を実施させることが行われている。
タイマ部を使用する電子制御装置では、タイマ部による時間計測機能が故障していると、正確な時間計測ができない。したがって、タイマ部の時間計測機能を診断する必要がある。
特許文献1には、電源スイッチのオンより作動しオフにより停止する制御部と、電源スイッチのオンオフにかかわらず継続的に時間を計測する時計ICを有し、所定期間の時間を、制御部の内部タイマで計測し、時計ICの時刻と比較することによって時計ICの異常を判定する電子制御装置の技術が開示されている。時計ICは、日時を設定して起動すると、「年、月、日、時、分、秒」を内蔵カウンタで計数し、電源供給が継続される限り動き続け、時間を計測する。
特開2002−14702号公報
特許文献1に記載された技術の場合、制御部は、時計ICから開始時刻の時刻データ(「年、月、日、時、分、秒」)と終了時刻の時刻データ(「年、月、日、時、分、秒」)を用いて所定期間の時間を算出している。
したがって、制御部は、計測時間を計算する場合に、開始時刻の時刻データと終了時刻の時刻データに基づく複雑な計算を行う必要があり、特に、計測時間が「年」や「月」等の時間のレベルをまたぐ場合には、時刻データの変換演算が必要になり、計測時間の計算が非常に複雑になる。したがって、従来は、制御部の処理負荷が大きく、タイマ部の異常を迅速に判定することは困難であった。
また、制御部は、「年、月、日、時、分、秒」に関するカレンダ情報を持つ必要がある。カレンダ情報は、その年の年間日数や、その月の月間日数等の情報を有しており、その情報量は膨大なものとなっている。したがって、電子制御装置は、膨大な量のカレンダ情報を記憶することができる大容量のROMやRAMを備える必要がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で迅速且つ正確にタイマ部の異常を判定できる電子制御装置を提供することである。
上記課題を解決する本発明の電子制御装置は、予め設定された開始タイミングで制御部からタイマ部に初期化信号を出力してタイマ部にタイマ部計測時間を初期化させる。そして、制御部でタイマ部とは別に開始タイミングから予め設定された終了タイミングまでの所定期間の時間を計測させ、その計測した制御部計測時間と、終了タイミングにおけるタイマ部のタイマ部計測時間に基づいてタイマ部の異常を判定する。
本発明によれば、タイマ部のタイマ部計測時間を開始タイミングで初期化するので、終了タイミングにおけるタイマ部計測時間を、開始タイミングから終了タイミングまでの所定期間の時間としてそのまま用いることができる。したがって、従来のような開始時刻と終了時刻に基づく複雑な計算を省略することができ、制御部の処理負荷を低減し、タイマ部の異常を迅速且つ正確に判定できる。
また、タイマ部のタイマ部計測時間を開始タイミングで初期化するので、タイマ部計測時間の最大値を、「時間」あるいは「日」までとし、「月」や「年」については計測対象から除外することができる。したがって、カレンダ情報を不要もしくは最小なものとし、ROMやRAMの容量を小さくすることができ、製品価格を安価なものにすることができる。
本実施の形態における電子制御装置の構成を示すブロック図。 制御部とタイマ部の動作タイミングチャート。 従来の電子制御装置の内部機能を示すブロック図。 本実施の形態における電子制御装置の内部機能を示すブロック図。 本実施の形態におけるタイマ部異常判定方法を説明するフローチャート。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図1は、本実施の形態における電子制御装置の構成を示すブロック図である。
電子制御装置1は、自動車に搭載されて内燃機関を制御するECU(エンジンコントロールユニット)であり、バッテリ2と接続されている。電子制御装置1は、図1に示すように、電源部3と、タイマ部4と、制御部5と、電源ドライバ部13を備えている。電源部3は、電源ICによって構成されており、電源ライン6を介してバッテリ2に接続され、電源ライン7を介してタイマ部4に接続されている。また、電源部3は、電源スイッチSW11を有する電源ライン8を介してバッテリ2に接続され、ON/OFF電源ライン9を介して制御部5に接続されている。
電源部3は、タイマ部4に対してバッテリ2から常時電源を供給する。そして、制御部5に対しては、電源スイッチSW11のオンにより電源を供給し、電源スイッチSW11のオフにより電源の供給を停止する。電源スイッチSW11は、信号ライン16を介して電源ドライバ部13と接続されている。
電源ドライバ部13は、IGNSW12を有する信号ライン14を介してバッテリ2と接続され、また、信号ライン15を介して制御部5と接続されている。電源ドライバ部13は、信号ライン14と信号ライン15のいずれかがON信号である場合、信号ライン16を介して電源スイッチSW11をオンする。
IGNSW12は、自動車のイグニッションスイッチであり、運転者がイグニッションスイッチをオンにすると、信号ライン14がON信号となり、電源ドライバ部13と信号ライン16を介して電源スイッチSW11がオンになる。その後、制御部5から信号ライン15にON信号を出力する。イグニッションスイッチをオフにすると、IGNSW12がオフになり、信号ライン14がOFF信号となる。
制御部5では、信号ライン14を介してIGNSW12のオフを認識し、所定の終了処理を行った後、信号ライン15にOFF信号を出力する。その後、電源ドライバ部13では、信号ライン14と信号ライン15がOFF信号であることを認識し、信号ライン16を介して電源スイッチSW11をオフにする。
電源部3は、電源スイッチSW11を有する電源ライン8の信号がHighレベルであればイグニッションスイッチがオンであると判定し、ON/OFF電源ライン9を介して制御部5に電源を供給する動作を行う。そして、電源ライン8の信号がLowレベルになるとイグニッションスイッチがオフであると判定し、所定時間経過後に制御部5への電源供給を停止する動作を行う。
タイマ部4は、時計用の時間計測ICによって構成されており、時計と同様の時間計測機能を有し、秒、分、時、日、月、年の時間計測レベルにて時間を計測する。タイマ部4は、制御部5とシリアル通信(SCI通信)10が可能に接続されており、制御部5からタイマ部4の初期化、時刻設定、時刻の読み出し等を操作できるようになっている。
制御部5は、制御用マイコンによって構成されており、動作クロックに応じてカウントアップすることで、制御部5の内部タイマ34(例えば図4を参照)としてタイマ部4とは別に時間の計測が可能である。制御部5は、A/D入力やD/A出力、デジタル入出力等の様々なインターフェース(図示せず)を有し、内燃機関の状態を検出する様々なセンサの信号をデジタル値として検出する。そして、その検出したデジタル値を基に演算を行い、演算した結果に基づいて内燃機関の状態を制御するアクチュエータへの出力信号を変えることで、アクチュエータの動作を制御する。制御部5は、シリアル通信10によって、タイマ部4の初期化、時刻設定、およびタイマ部4からの時刻の読み出し等ができる。
図2は、制御部とタイマ部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
電子制御装置1は、図2に示すように、制御部5の動作中(時間aから時間dの間)に、タイマ部4の異常判定を行う。そして、タイマ部4は正常と判定された場合は、制御部5の停止中にタイマ部4による時間計測を行い、エンジン停止後(時間d)から所定時間が経過した後(時間e)に、制御部5を自動的に起動させて、センサ類の診断処理等を実施する。
まず、時間aにおいて、イグニッションスイッチの操作によりIGNSW12がオンされると、信号ライン14、電源ドライバ13、信号ライン16を介して電源スイッチSW11がオンされ、電源部3によって制御部5に電源が供給され、制御部5が作動する(オンする)。
そして、制御部5とタイマ部4の両方がオンの状態である時間bから時間cまでの間にタイマ部4の異常判定処理21が実施される。そして、制御部5への電源供給が停止される直前の時間dから次に制御部5に電源を供給する時間eまでの経過時間を計測する時間計測処理22がタイマ部4によって実施される。
本実施の形態では、制御部5とタイマ部4の両方がオンの状態となった時点が開始タイミングとして設定されている。そして、終了タイミングは、制御部5の内部タイマによって開始タイミングから予め設定された時間の経過を計測した時点、もしくは、電源スイッチSW11がオフにされた時点に設定されている。
また、本実施の形態では、タイマ部4には常時電源が供給されている場合を例に説明したが、不要時にはタイマ部4への電源の供給を停止してもよい。例えば、図2に二点鎖線7aで示すように、イグニッションスイッチの操作により電源スイッチSW11がオンにされるまでは、タイマ部4もオフとされ、時間aで電源スイッチSW11のオンにより制御部5がオフからオンになると同時にタイマ部4をオフからオンにしてもよい。
そして、時間dで電源スイッチSW11のオフにより制御部5がオンからオフとされ、タイマ部4による時間計測が実施されて時間dから所定期間の時間が経過した時間eの時点で、図2に二点鎖線7bで示すように、タイマ部4をオンからオフにしてもよい。かかる構成にすることで、タイマ部4が作動している時間を短くすることができ、タイマ部4の消費電力をより少なくすることができる。
図3は、従来の電子制御装置の内部機能を説明するブロック図である。
タイマ部4は、タイマ部4内で演算した時刻データを格納する時間レジスタ31を有している。制御部5は、計測開始時刻読み出し手段37と、計測終了時刻読み出し手段38を有している。計測開始時刻読み出し手段37は、予め設定された開始タイミングにおいて、タイマ部4から時間レジスタ31の値を読み出して、開始時間読み値として制御部5内の記憶手段であるRAM32に格納する処理を行う。同様に、計測終了時刻読み出し手段38は、予め設定された終了タイミングにおいて、タイマ部4から時間レジスタ31の値を読み出して、終了時間読み値として制御部5内のRAM33に格納する処理を行う。
また、制御部5は、内部タイマ34と、制御部計測時間算出手段39と、タイマ部計測時間算出手段40と、異常判定手段41を有している。制御部5の内部タイマ34は、タイマ部4とは別に、時間を計測する処理を行う。内部タイマ34は、制御部5内で所定間隔毎にカウントアップしたカウンタ値と、所定間隔の乗算結果から時間を計測する。
制御部計測時間算出手段39は、内部タイマ34により計測した時間に基づいて、開始タイミングから終了タイミングまでの所定期間の時間である制御部計測時間CMCtimeを算出し、制御部5のRAM35に格納する処理を行う。タイマ部計測時間算出手段40は、RAM32とRAM33にそれぞれ格納された開始時刻読み値と終了時刻読み値を用いて、開始タイミングから終了タイミングまでの所定期間の時間であるタイマ部計測時間TICtimeを算出し、制御部5のRAM36に格納する処理を行う。
異常判定手段41は、RAM35とRAM36にそれぞれ格納された制御部計測時間CMCtimeとタイマ部計測時間TICtimeに基づいてタイマ部4の異常を判定する処理を行う。異常判定手段41は、制御部計測時間CMCtimeとタイマ部計測時間TICtimeを比較し、互いの整合性が得られない場合にはタイマ部4の異常と判定し、整合性が得られる場合にはタイマ部4は正常と判定する。
タイマ計測時間算出手段40によりタイマ部計測時間TICtimeを算出する方法の一例として、RAM32の開始時間読み値とRAM33の終了時間読み値との各レベル(秒、分、時間等)の差分を取り、差分から経過時間を演算する方法がある。
しかしながら、上記の算出方法では、例えば年をまたいで計測をした場合、年、月、日の差分がマイナスとなり、経過時間の算出には、各レベルをまたぐ変換演算が必要になり、演算が非常に複雑になってしまう。
また、別の算出方法として、RAM32の開始時間読み値とRAM33の終了時間読み値を全て最小の単位に統一して算出し、両者の差分を取る方法があるが、時間の経過と共に演算必要なRAM値が増えることになってしまう。
さらに、タイマ部4に、月、年による日数の違いのカレンダ情報が反映されている場合は、制御部5にも同様のカレンダ情報が必要となってしまい、ROM容量の増大、演算の複雑化を招くといった課題がある。
図4は、本実施の形態における電子制御装置の内部機能を説明するブロック図である。尚、図3に示す構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
タイマ部4は、初期化信号の入力により、時間レジスタ31の値を初期化する初期化手段を有している。制御部5は、初期化信号出力手段51と、計測終了時刻読み出し手段50と、タイマ部計測時間算出手段53を有しており、これらの各手段は、制御部5の内部プログラムによって実現される。
初期化信号出力手段51は、開始タイミングでタイマ部4に初期化信号を出力する。タイマ部4は、制御部5から初期化信号を受けると、タイマ部4の時間レジスタ31の値を初期化し、例えば0年1月1日0時0分0秒とする。
計測終了時刻読み出し手段50は、終了タイミングにおいて、タイマ部4の時間レジスタ31に格納されている計測終了時刻を読み出して、時間レジスタ読み値として、制御部5内のRAM52に格納する処理を行う。
タイマ部計測時間算出手段53は、RAM52に格納した時間レジスタ31の値を、タイマ部計測時間TICtimeとしてRAM36に格納する処理を行う。タイマ部計測時間算出手段53は、タイマ部4の終了タイミングにおけるタイマ部計測時間を、開始タイミングから終了タイミングまでの所定期間の時間としてそのままRAM36に格納するので、従来のタイマ部計測時間算出手段40のように開始時刻と終了時刻に基づく複雑な計算を省略することができる。
また、タイマ部計測時間算出手段53は、タイマ部計測時間TICtimeの上限を24時間以内に設定することによって、RAM52に格納された時間レジスタ読み値の中から、日、月、年の情報は経過時間の算出に使用する必要が無く、カレンダ情報は不要となる。したがって、従来と比較して、制御部5の記憶容量を少なくすることができる。
また、タイマ部計測時間算出手段53は、RAM52から読み出した時間レジスタ読み値を、例えば秒のレベルになおし、日、月、年の情報が初期化した値と異なっていれば、タイマ部4の異常として検出することができる。
尚、異常判定手段41では、従来と同様、制御部5内の内部タイマ34から計測時間算出手段39により算出した制御部計測時間CMCtimeと、タイマ部計測時間TICtimeとの差が所定値以上であれば、タイマ部4の異常と判定する処理が行われる。
図5は、本実施の形態におけるタイマ部異常判定方法を説明するフローチャートである。
まず、開始タイミングでタイマ部4の時間レジスタ31の初期化と、制御部5の内部タイマ4における時間計測が開始される(ステップS101)。
次に、タイマ部4の初期化が正常に行われたか否かを判断すべく、ステップS102に移行する。ステップS102では、制御部5によってタイマ部4の時間レジスタ31の値が確認され、タイマ部計測時間TICtimeが所定値t1よりも小さいか否かが判断される。所定値t1は、タイマ部4を初期化してからタイマ部4の時間レジスタ31の値を確認するまでの時間よりも大きな値とされる。
ここで、タイマ部計測時間TICtimeが所定値t1以上と判断された場合(ステップS102でNO)は、タイマ部4が正常に初期化されていないと判断し、タイマ部4の異常と判定すべく、ステップS107に移行する。
一方、タイマ部計測時間TICtimeが所定値t1よりも小さいと判断された場合(ステップS102でYES)は、開始タイミングでタイマ部4の初期化が正常に行われたと判断し、終了タイミングを検出すべく、ステップS103に移行する。
ステップS103では、制御部計測時間CMCtimeが所定値t2以上であるか、もしくは電源スイッチSW11がオンからオフにされたと判断されるまで待機する。所定値t2は、日のレベルが変わる24時間と、制御部にて計測可能な時間のうち、いずれか小さい方の時間とする。そして、ステップS103に示すいずれかの条件が成立した場合(ステップS103でYES)は、その成立した時点を終了タイミングとして検出し、ステップS104に移行する。
ステップS104では、制御部5からタイマ部4の時間レジスタ31の値を読み出して、年、月、日の時刻データが、ステップS101で初期化した時間レジスタ31の値と同じであるか否かが判断される。
そして、両者に差が無ければ(ステップS104でYES)、ステップS105に移行する。また、両者に差がある場合にはタイマ部4の異常と判定すべく、ステップS107に移行する。
ステップS105では、タイマ部4のタイマ部計測時間TICtimeと制御部5の制御部計測時間CMCtimeとの差分と、所定時間t3を比較し、差分が所定時間t3以下か否かを判断する。所定値t3はタイマ部4による時間計測に対する要求精度に応じて設定する。
そして、差分が所定時間t3以下の場合(ステップS105でYES)には、ステップS106に移行し、タイマ部4は正常であると判断する。一方、差分が所定時間t3よりも大きい場合(ステップS105でNO)には、ステップS107に移行し、タイマ部4の異常(もしくはタイマ部4と制御部5との間の通信異常、制御部5の信号出力異常のいずれか)が起きていると判定する。
上記構成を有する電子制御装置1によれば、予め設定された開始タイミングで制御部5からタイマ部4に初期化信号を出力してタイマ部4の時間レジスタ31の値を初期化させる。そして、制御部5ではタイマ部4とは別に開始タイミングから終了タイミングまでの所定期間の時間を計測させ、その計測した制御部計測時間CMCtimeと、終了タイミングにおけるタイマ部4のタイマ部計測時間TICtimeに基づいてタイマ部4の異常を判定する。
したがって、終了タイミングにおけるタイマ部計測時間TICtimeを、開始タイミングから終了タイミングまでの所定期間の時間としてそのまま用いることができる。したがって、従来のような開始時刻と終了時刻に基づく複雑な計算を省略することができ、制御部5の処理負荷を低減し、タイマ部4の異常を迅速且つ正確に判定できる。
また、タイマ部4の時間レジスタ31の値を開始タイミングで初期化するので、タイマ部計測時間TICtimeの最大値を、「時間」あるいは「日」までとし、「月」や「年」については計測対象から除外することができる。したがって、カレンダ情報を不要もしくは最小なものとし、ROMやRAMの容量を小さくすることができ、製品価格を安価なものにすることができる。
また、上記した電子制御装置1によれば、制御部5が電源部3から電源の供給を停止することを示す事前指令信号であるイグニッションスイッチのオフを認識したタイミングとして設定することによって、タイマ部計測時間TICtimeと制御部計測時間CMCtimeを可能な限り長時間化することができる。したがって、長時間どうしの比較とすることができ、タイマ部4の異常判定の判定精度を向上させることができる。
尚、上述の実施の形態では、制御部5が電源部3から電源の供給を停止することを示す事前指令信号を受けたときを、終了タイミングとする場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、日、週、月に代表される時間のレベルが変わるときを、終了タイミングとして設定してもよく、これによれば、終了タイミングをカレンダ情報の切り替わる前の値とすることができ、制御部5が必要とするカレンダ情報の拡大を防止することができる。また、終了タイミングを、制御部5で計測可能な最大時間としてもよく、これにより、タイマ部4の異常判定に用いる計測時間の長時間化を図り、制御部5の計測制限による診断の誤判定を防止することができる。
また、上記した各終了タイミングのうち、開始タイミングから終了タイミングまでの所定期間の時間が最も短くなるものを終了タイミングとして選択してもよい。このように、終了タイミングを、最も短い時間とすることで、異常判定に用いる計測時間の長期間化を図り、時間計測機能の診断精度の向上と、診断の誤判定の防止を両立することができる。
また、上記した電子制御装置1によれば、タイマ部4を初期化した後に、タイマ部4の時刻情報を経過時間として読み込み、読み込んだ時間が所定の時間(所定値t1)以上の場合には、タイマ部4が正常に初期化されていないと判定して、タイマ部4の異常判定処理を終了するので、タイマ部4の機能異常、もしくは制御部5とタイマ部4との間の通信異常、制御部5の演算異常が発生している場合に、誤って正常であると判定されるのを防ぐことができる。
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記した実施の形態では、全てタイマ部4の時間レジスタ31がアップカウンタであることを前提に記載しているが、初期化時に設定した値から0秒にカウントダウンするようなタイマ部を用いても同様に実施できる。また、上記した実施の形態では、内燃機関に用いられる電子制御装置1の場合を例に説明したが、本発明の電子制御装置は、内燃機関のものに限定されない。
本発明は、時間計測用のタイマ部と、時間計測が可能なマイコンを有する電子演算装置を使用する場合に非常に有効であり、利用される可能性が高い。
1 電子制御装置
2 バッテリ
3 電源部
4 タイマ部
5 制御部
11 電源スイッチ
31 時間レジスタ
TICtime タイマ部計測時間
CMCtime 制御部計測時間

Claims (2)

  1. 時間を計測するタイマ部と、該タイマ部で計測した時間に基づいて制御を行う制御部と、前記タイマ部に常時電源を供給する一方、前記制御部には電源スイッチのオンにより電源を供給し、前記電源スイッチのオフにより電源の供給を停止する電源部とを有する電子制御装置であって、
    前記タイマ部は、前記制御部から初期化信号の入力を受けることにより前記タイマ部計測時間を初期化する初期化手段を有し、
    前記制御部は、予め設定された開始タイミングで前記タイマ部に前記初期化信号を出力する初期化信号出力手段と、前記タイマ部とは別に前記開始タイミングから予め設定された終了タイミングまでの所定期間の時間を計測する時間計測手段と、該時間計測手段により計測した制御部計測時間と前記終了タイミングにおける前記タイマ部の前記タイマ部計測時間に基づいて前記タイマ部の異常を判定する異常判定手段と、を有し、
    前記制御部が前記電源部から電源の供給を受けて起動したときを前記開始タイミングとして設定し、
    前記制御部が前記電源部から前記電源の供給を停止することを示す事前指令信号を受けたときを前記終了タイミングとして設定し、もしくは、前記タイマ部計測時間のうち、日、週、月に代表される時間のレベルが変わるときを前記終了タイミングとして設定し、もしくは、前記時間計測手段にて計測可能な最大時間を前記終了タイミングとして設定し、前記終了タイミングのうち、前記所定期間の時間が最も短くなるものを前記終了タイミングとして選択することを特徴とする電子制御装置。
  2. 前記制御部は、該制御部からの初期化信号に基づいて前記タイマ部が前記タイマ部計測時間を初期化したか否かを判定するタイマ部初期化判定手段を有し、
    該タイマ部初期化判定手段によって前記タイマ部が前記タイマ部計測時間を初期化していないと判定された場合に、前記タイマ部の異常と判定することを特徴とする請求項1に記載の電子制御装置。
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