JP6420960B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は自動車のエンジン等の制御を行う電子制御装置に関し、制御対象に装着された各種のセンサやスイッチ等（以下、センサ類と記す）から電子制御装置に入力される信号を電子制御装置内部での演算に適するように処理する手段に関する。

従来から、自動車のエンジン等を高度に制御する手段として、エンジン等の制御対象に接続された温度センサや酸素センサ等のセンサ類から制御対象の状態を入力し、内部のマイコン等の演算手段による演算結果をもって燃料噴射器等のアクチュエータを操作して所望の制御を実現する電子制御装置が用いられている。このような電子制御装置において、センサ類からの多様な入力信号を電子制御装置の内部で処理するのに適するよう処理する入力処理回路が用いられている。

具体的には、例えばサーミスタやポテンシォメータのように抵抗値が変化するセンサ類からの入力をプルアップまたはプルダウン抵抗によって電圧信号に変換し、さらにＡＤ変換を行うことでマイコン等の電子制御装置の内部の演算手段において信号を直接扱うことができるようになる。

なお、これらの入力処理回路は外部から印加されるサージへの対策のため、各入力端子にコンデンサ（以下、「端子コンデンサ」と呼ぶ）を実装することが一般的である。

また、エンジン等の制御対象の多機能化および高機能化により、電子制御装置に接続されるセンサ類の数量は増加し、その種類も多様化する傾向にある。これらのセンサ類は電子制御装置に接続される際にプルアップすべきものとプルダウンすべきものが混在しており、電子制御装置はその各々に対応する必要がある。

通常は入力端子から抵抗器を介して直接電源配線またはＧＮＤ（グラウンド）配線に接続することでプルアップまたはプルダウン処理を行うが、別の構成としてプルアップ抵抗とプルダウン抵抗の両者を実装しておき、入力端子に対してどちらを接続するかをスイッチ等で切り替えることができる構成（プログラマブルプルアップ・プルダウン）とすることもでき、この場合は同じ電子制御装置をその設定次第で多様なセンサ類に柔軟に対応させることができる。

特開２０１２−１４５４１０号公報

一般に、電子制御装置を含む自動車の制御システム、特にエンジン等の重要機能に関する制御システムにおいては高い信頼性および安全性が求められる。特に、昨今重要性が高まってきている機能安全の観点での安全性を実現するためには、制御システムを構成する各要素の故障を診断する機能（自己診断機能）が必要となる。

このように自己診断機能を持つ入力処理回路は様々な形態をとることができるが、例えば特許文献１に記載の「信号入力回路、及び集積回路」では、任意の電圧に充電された検査コンデンサを診断対象の検査経路に接続した際に検査経路に現れる電圧から、端子コンデンサを含む検査経路のオープン故障や断線故障を診断することを可能としている例が開示されている。

一方で、本方式では診断のために検査コンデンサとして専用のコンデンサが必要であり、コスト上昇要因となる課題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、診断のための追加コストをできるだけ削減しつつ、端子コンデンサを含む入力処理回路の故障を診断することが可能な電子制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための構成の一例としては、抵抗値が変化する外部センサを接続可能な一つまたは複数の入力端子と、一方の端子が前記入力端子に接続され、他方の端子がＧＮＤ（グラウンド）配線または電源配線と結線された端子コンデンサと、前記入力端子からの配線を入力としてそのうち１つを選択して出力するマルチプレクサと、一方の端子が前記マルチプレクサの出力に接続され、他方の端子が電源配線またはＧＮＤ配線へ任意に接続可能な形で接続されたプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗とを備え、前記プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗の接続を切り替えたときの入力端子の電圧変化の時定数から、前記端子コンデンサの故障有無の診断を行う。

本発明に係る請求項１、２、４および５に記載の電子制御装置によれば、診断のために専用の回路要素を追加することなく、端子コンデンサを含む入力処理回路の故障を診断することができる。
また、本発明に係る請求項３および６に記載の電子制御装置によれば、診断時において電圧測定誤差による影響を軽減することができる。

第一の実施形態における電子制御装置１の構成を示した回路ブロック図 第一の実施形態における被選択信号１０５の電圧変動を表したグラフ 測定間隔Ｔとτ２の実測値の誤差との関係を計算したグラフ 第一の実施形態における被選択信号１０５の電圧変動を表したグラフの別例 第二の実施形態における電子制御装置１の構成を示した回路ブロック図 第二の実施形態における被選択信号１０５の電圧変動を表したグラフ

以下、本発明の第一の実施形態による電子制御装置について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第一の実施形態おける電子制御装置１の構成を示した回路ブロック図である。

［電子制御装置１の構成］
電子制御装置１は入力処理回路１０とマイコン１３、および図示しない出力部から構成され、その入力端子１００に複数の外部センサ２１および２２が接続される。外部センサ２１および２２は図示しない制御対象に装着され、制御対象の状態に応じて抵抗値が変化する特性を持つ。外部センサ２１および２２は入力端子１００を介して一端が電源配線１０１またはＧＮＤ配線１０２に、もう一端が入力信号１０３および１０４として入力処理回路１０に接続されている。電源配線１０１はＶｃｃの電圧を、ＧＮＤ配線１０２はゼロの電圧を持つとする。

ここで、外部センサ２１や２２の一端を電源配線１０１とＧＮＤ配線１０２のいずれに接続するかは外部センサの種別や用途ごとに異なり、一般的に一つの電子制御装置内で混在されることが多い。ここでは、外部センサ２１を電源配線１０１に、外部センサ２２をＧＮＤ配線１０２に接続している例で説明する。

［通常動作時の入力処理回路１０の構成と動作］
以下、まずは通常動作時における入力処理回路１０の構成と動作を説明する。入力処理回路１０は端子コンデンサ１１１および１１２、マルチプレクサ１１３、制御回路１１４、およびプログラマブルプルアップ・プルダウン部１２から構成され、外部センサ２１および２２の抵抗値を電圧信号に変換することで、マイコン１３内のＡＤ変換器１３１でディジタル信号に変換するのに適するよう処理する役割をもつ。

入力端子１００から入力された入力信号１０３および１０４は各々に端子コンデンサ１１１および１１２が接続され、さらにマルチプレクサ１１３に入力されている。また、端子コンデンサ１１１および１１２のもう一端はＧＮＤ配線１０２に接続されている。なお、この配線はＧＮＤ配線１０２ではなく電源配線１０１等、他の直流電位に配線されていてもよい。入力信号１０３および１０４はマルチプレクサ１０３により１つの信号が選択され、その被選択信号１０５はプログラマブルプルアップ・プルダウン部１２の中間点およびマイコン１３内のＡＤ変換器１３１に接続される。

プログラマブルプルアップ・プルダウン部１２はプルアップＳｗ（スイッチ）１２１、プルアップ抵抗１２２、プルダウン抵抗１２３、およびプルダウンＳｗ（スイッチ）１２４から構成され、被選択信号１０５に対してプルアップ処理を行うかプルダウン処理を行うかを任意に選択することができる。

具体的には、プルアップ・プルダウン設定信号１０８に応じてプルアップＳｗ１２１やプルダウンＳｗ１２４のＯＮ／ＯＦＦが選択され、プルアップ処理を行いたい場合はプルアップＳｗ１２１を、プルダウン処理を行いたい場合はプルダウンＳｗ１２４を排他的にＯＮすることでこれを実現する。

なお、マルチプレクサ１１３の選択すべき信号を指示する選択信号１０７やプルアップ・プルダウン設定信号１０８は、マイコン１３から入力される制御信号１０６に基づいて制御回路１１４から出力される。

以上の構成により外部センサ２１および２２の抵抗値を電圧信号に変換し、ＡＤ変換器１３１にてディジタル信号への変換処理を行うことができるようになる。

具体的には、電源配線１０１に接続されている外部センサ２１に対してはマルチプレクサ１１３にて入力信号１０３を選択した後にプルダウンＳｗ１２４をＯＮすることでプルダウン処理を行う。また、ＧＮＤ１０２に接続されている外部センサ２２に対してはマルチプレクサ１１３にて入力信号１０４を選択した後にプルアップＳｗ１２１をＯＮすることでプルアップ処理を行う。

この動作により、電源電圧Ｖｃｃが外部センサの抵抗値とプルダウン抵抗１２４またはプルアップ抵抗１２１の抵抗値で分圧された電圧Ｖｄｉｖが非選択信号１０５に現れる。この電圧Ｖｄｉｖは外部センサの抵抗値によって変化するため、これをＡＤ変換器１３１にて読み取ることで外部センサの抵抗値を測定することができ、マイコン１３は外部センサが装着された制御対象の状態を知ることができる。

例えば外部センサ２１の抵抗値Ｒ２１を測定する場合、Ｒ２１の値はプルダウン抵抗１２３の抵抗値Ｒ１２３、電源電圧ＶｃｃおよびＡＤ変換器１３１にて測定された分圧電圧Ｖｄｉｖから下記の式３によって測定することができる。

Ｒ２１＝Ｒ１２３×（Ｖｃｃ−Ｖｄｉｖ）／Ｖｄｉｖ ・・・式３

以上が通常動作時における入力処理回路１０の構成と動作である。マイコン１３はこのようにして外部センサ２１、２２および入力処理回路１０を介して得られた制御対象の状態を元に制御演算を行い、図示しないアクチュエータを操作し、制御対象に対して所望の制御を行う。

［端子コンデンサ１１１および１１２の役割］
なお、端子コンデンサ１１１および１１２は前述の分圧動作には直接寄与していないが、次に述べるサージ印加時においてマルチプレクサ１１３以降の回路を保護するために重要な役割を担っている。以下、端子コンデンサ１１１および１１２の役割を述べる。

電子制御装置１はさまざまな段階において外部からのサージを印加される可能性があり、規定内のレベルのサージであれば故障や誤動作をすることなくそれに耐える必要がある。例えば自動車用の電子制御装置であれば、製造・流通時や車両への組み込み時および整備時などに静電気を印加される可能性があり、また車両の使用時においても運転者等が操作するスイッチ・パネルを介して静電気が、近隣に設置されたモーター等から電磁ノイズがサージとして印加される可能性がある。

これらのサージは電子制御装置１の外部との接点である入力端子１００を介して印加されることが多い。静電気に代表されるサージは、絶対的なエネルギー量は必ずしも大きくないが誘起し得る電圧が高いため、マルチプレクサ１１３等の電子回路に直接印加されると絶縁破壊等により回路を破壊してしまうおそれがある。この対策の一つが入力端子１００に端子コンデンサ１１１および１１２を設置することであり、端子コンデンサ１１１および１１２にサージのエネルギーを吸収させることで電圧の上昇を抑え、後段の電子回路を保護することができる。

端子コンデンサ１１１および１１２は上述のようにサージからの保護に関して重要な役割を担っているため、万が一断線や短絡等の故障を生じた場合はサージからの耐性が低下してしまう。このため、他の回路部品と同様に、その故障を定期的に診断し、故障が検出された際には必要に応じて電子制御装置１の補修または交換を行うことができるようにしておくことが望ましい。
以上が端子コンデンサ１１１および１１２の役割である。

［診断時の動作（プルアップ・プルダウンの切り替え）］
次に、故障診断時における入力処理回路１０の動作を説明する。
まず、診断開始時の初期状態からプルアップ・プルダウンの切り替えまでの動作について図２を用いて説明する。ここでは、端子コンデンサ１１１の故障を診断する場合を例に説明する。

図２は、本実施形態における電子制御装置１の診断時の動作におけるプルアップ・プルダウン設定信号１０８のタイミングチャート（図２上部）と、それに対応する被選択信号１０５の電圧Ｖｉｎの変動を模式的に表したグラフ（図２下部）である。

まず診断のための初期状態として、外部センサ２１の抵抗値を通常動作時と同様に測定している状態とする。すなわち、マルチプレクサ１１３において端子コンデンサ１１１に対応する入力信号１０３を選択し、さらにプルアップＳｗ１２１をＯＦＦ、プルダウンＳｗ１２４をＯＮすることでプルダウン処理を行なっている状態である。

このとき、被選択信号１０５の電圧Ｖｉｎは電源電圧Ｖｃｃが外部センサ２１とプルダウン抵抗１２４によって分圧された電圧Ｖｄｉｖとなっている（図２の時刻ｔ０以前の状態）。

ここで、時刻ｔ０においてマイコン１３から制御回路１１４に対してコンデンサ１１１の診断を指示する制御信号１０６が伝達されると、制御回路１１４はプルアップ・プルダウン設定信号１０８を反転させる。これに応じてプルアップＳｗ１２１はＯＮ、プルダウンＳｗ１２４はＯＦＦされ、被選択信号１０５はプルアップされる。その結果、被選択信号１０５の電圧Ｖｉｎは電源電圧Ｖｃｃに向かって変動を始める。

このときの電圧変化は図２の時刻ｔ０以降に示したような電源電圧Ｖｃｃに向かって漸近する一次遅れ波形となる。この一次遅れの時定数をτ１としたとき、時刻ｔに応じた電圧Ｖｉｎの値は下記の式４にて表すことができる。
ただし、ｅｘｐ（ｘ）はネイピア数を底とした指数関数を表す。

Ｖｉｎ＝Ｖｃｃ−（Ｖｃｃ−Ｖｄｉｖ）ｅｘｐ（（ｔ０−ｔ）／τ１） ・・・式４

この時定数τ１はプルアップ抵抗１２２の抵抗値Ｒ１２２、外部センサ２１の抵抗値Ｒ２１、および端子コンデンサ１１１の静電容量Ｃ１１１から定まり、下記の式５で表すことができる。

τ１＝Ｃ１１１×Ｒ１２２×Ｒ２１／（Ｒ１２２＋Ｒ２１） ・・・式５

［診断時の動作（電圧変化波形の時定数の実測）］
次に、故障診断時における入力処理回路１０の動作のうち、被選択信号１０５の電圧変化から時定数を実測する動作について、引き続き図２を用いて説明する。

時刻ｔ０においてプルダウン状態からプルアップ状態に切り替わった後、ＡＤ変換器１３１は被選択信号１０５の電圧を等しい測定間隔Ｔごとに時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３の各々で計３回測定する。このとき得られた電圧値がそれぞれＶ１、Ｖ２、Ｖ３であったとき、一次遅れ波形の時定数を下記の式６を用いてτ２として実測することができる。ただし、ｌｎ（ｘ）はｘの自然対数を表す。

τ２＝Ｔ／ｌｎ（（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｖ３−Ｖ２）） ・・・式６

なお、このときの測定開始時刻ｔ１は任意に選ぶことができるが、ｔ１はできる限りｔ０に近く、すなわちプルアップ・プルダウンの切り替えの直後に電圧の測定を開始することが望ましい。これは、以下に述べる理由によるものである。

一次遅れ波形の特性からＶｉｎの変動速度はｔ０の直後が最も大きく、時間の経過に従って小さくなるため、式６の演算に用いる（Ｖ２−Ｖ１）および（Ｖ３−Ｖ２）の値はｔ１がｔ０に対して遅くなるに従って小さくなる。これはＶ１、Ｖ２、Ｖ３を測定した際の電圧測定誤差によって生じるτ２実測値の誤差がｔ１が遅くなるに従って相対的に大きくなってしまうことを意味する。

また、測定間隔Ｔも任意に選ぶことができるが、Ｔは正常時の時定数τ１近傍の値とすることが望ましい。これは、以下に述べる理由によるものである。

第一に測定間隔Ｔが短すぎる場合は、各測定時刻間のＶｉｎの変化量が小さいため式６の演算に用いる（Ｖ２−Ｖ１）および（Ｖ３−Ｖ２）の値がともに小さくなり、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を測定した際の電圧測定誤差によるτ２の実測値への影響が大きくなってしまう。

第二に測定間隔Ｔが長すぎる場合は、（Ｖ２−Ｖ１）の値は大きくすることができるが逆に（Ｖ３−Ｖ２）の値は小さくなるため、Ｖ２およびＶ３を測定した際の電圧測定誤差によるτ２の実測値への影響が大きくなってしまう。

上述の特性を計算値で示したものを図３に示す。図３は電圧測定誤差が存在する場合における測定間隔Ｔと式６によるτ２の実測値の誤差との関係を計算したグラフである。ただし、電圧誤差はＶ１、Ｖ２、Ｖ３の各々の測定値に独立に混入するものとし、その大きさが（Ｖｃｃ−Ｖｄｉｖ）の１％であるとして計算している。また、横軸の測定間隔Ｔは正常時の時定数τ１で正規化している。このグラフから、測定間隔Ｔが正常時の時定数τ１近傍の値であるときにτ２の実測値の誤差が小さく、それより小さくても大きくても急激にτ２実測値の誤差が増大する特性を持つことが確認できる。

［診断時の動作（故障有無の判定）］
以上の動作によって実測された時定数τ２と、前述の通常動作時に測定したＲ２１の値および正常時のＲ１２２とＣ１１１の値から式３を用いて算出できる正常時の時定数τ１とを比較することで、端子コンデンサ１１１を含む各部品および信号の伝達経路に故障がないかを診断することができる。

すなわち、Ｒ１２２およびＣ１１１の値、マルチプレクサ１１３、制御回路１１４、プルアップＳｗ１２１、およびＡＤ変換器１３１の動作のいずれかに故障があった場合、被選択信号１０５の電圧変化波形は正常時と異なる波形となり、その波形から実測される電圧変化の時定数τ２はτ１と大きく異なる値となる。

以上から、τ２の値をτ１と比較してある閾値以上ずれている場合に前述の各部品および信号の伝達経路に故障が存在すると診断することができる。このときの閾値は各部品の定数の誤差および電圧測定の誤差から、正常時に故障と誤診断するおそれが十分に小さい範囲で設定される。

なお、上記の診断処理が完了した後は、図２の時刻ｔ４以降に示すようにプルアップ・プルダウン設定信号１０８を再度切り替えることで診断動作を解除し、プルダウン状態に切り替えて通常動作に戻すことができる。この後はそのまま通常動作を継続してもよいし、別の端子コンデンサ１１２の診断動作に移行してもよい。

［診断時の動作（プルアップ時・プルダウン時双方での時定数の実測）］
もしくは、次に述べるように時刻ｔ４以降の電圧変化を利用し、同様の手法で再度時定数を実測することができる。すなわち、時刻ｔ４以降、被選択信号１０５の電圧Ｖｉｎの時間変化は図４のｔ４以降に示したように分圧電圧Ｖｄｉvに向かって漸近する一次遅れの波形となる。このときの時定数τ３はプルダウン抵抗１２３の抵抗値Ｒ１２３、外部センサ２１の抵抗値Ｒ２１、および端子コンデンサ１１１の静電容量Ｃ１１１から定まり、下記の式７で表すことができる。

τ３＝Ｃ１１１×Ｒ１２３×Ｒ２１／（Ｒ１２３＋Ｒ２１） ・・・式７

ここで、時刻ｔ４以降にＡＤ変換器１３１にて被選択信号１０５の電圧を等しい測定間隔Ｔごとに時刻ｔ５、ｔ６、ｔ７の各々で計３回測定する。このとき得られた電圧値がそれぞれＶ５、Ｖ６、Ｖ７であったとき、一次遅れ波形の時定数を下記の式８でτ４として実測することができる。

τ４＝Ｔ／ｌｎ（（Ｖ６−Ｖ５）／（Ｖ７−Ｖ６）） ・・・式８

こうして得られた時定数τ３およびτ４をτ１およびτ２と同様に比較することで、各部品および信号の伝達経路に故障がないかを診断することができる。

すなわち、Ｒ１２３およびＣ１１１の値、マルチプレクサ１１３、制御回路１１４、プルダウンＳｗ１２４、およびＡＤ変換器１３１の動作のいずれかに故障があった場合、被選択信号１０５の電圧変化波形は正常時と異なる波形となり、その波形から実測される電圧変化の時定数τ４はτ３と大きく異なる値となる。

以上から、τ４の値をτ３と比較してある閾値以上ずれている場合に前述の各部品および信号の伝達経路に故障が存在すると診断することができる。

さらには、Ｒ１２３とＲ１２４の値を同じものに設定していた場合、正常時におけるτ１とτ３および期待されるτ２とτ４の値が同じとなるため、実測されたτ２とτ４の平均値をもってτ１＝τ３と比較することができる。この場合、τ２およびτ４に含まれる誤差の影響を減らすことができ、より正確な診断を行うことができる利点がある。

以上が本実施形態での故障診断時における入力処理回路１０の動作である。同様の手法で端子コンデンサ１１２の故障も順次診断することができる。ただし、端子コンデンサ１１２の場合は接続されている外部センサ２２の一端がＧＮＤ配線１０２に接続されているである点が端子コンデンサ１１１と異なるため、プルアップとプルダウンの関係を逆にする必要がある点に注意が必要である。

本実施形態では入力端子１００とプログラマブルプルアップ・プルダウン部１２との間にマルチプレクサ１１３が存在する例を説明したが、接続すべき外部センサが１つのみである場合はマルチプレクサ１１３を省略して入力端子１００とプログラマブルプルアップ・プルダウン部１２を直結する構成とすることもできる。この場合においてもマルチプレクサ１１３に関する部分を除いて同様の動作を行うことで同様の診断を実施することができる。

また、本実施形態ではプルアップ・プルダウンの切り替えを１回ずつ行っている例を説明したが、これを複数回繰り返してτ２やτ４を複数回実測し、それらの平均値を元に診断を行ってもよい。この場合は、診断に時間を要する代わりにτ２およびτ４に含まれる誤差の影響をさらに減らすことができ、より正確な診断を行うことができる。

次に、本発明の第二の実施形態による電子制御装置について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第二の実施形態おける電子制御装置１の構成を示した回路ブロック図である。本実施形態は、外部センサ２１および２２の一端を接続する先が電源配線Ｖｃｃに限られる場合において、より簡易な構成で第一の実施形態と同様の効果を得ることができるものである。

［電子制御装置１の構成］
本実施形態における電子制御装置１の構成を、第一の実施形態での構成との差異の面から説明する。

本実施形態における電子制御装置１では、入力端子１００に複数の外部センサ２１および２２は両者ともその一端が電源配線１０１に接続されている。また、第一の実施形態ではプログラマブルプルアップ・プルダウン部１２に存在したプルアップＳｗ１２１およびプルアップ抵抗１２２が存在しない。また、プルアップ・プルダウン設定信号１０８についてもプルアップ設定に相当する信号は存在しない。すなわち、第一の実施形態と比べてプルアップ処理を行うための構成が存在しない。以上の点を除いた他の構成は第一の実施形態におけるそれと同一である。

［通常動作時の入力処理回路１０の構成と動作］
次に、通常動作時における入力処理回路１０の動作を説明する。通常時の動作は第一の実施形態におけるそれと同一である。すなわち、外部センサ２１の抵抗値Ｒ２１を測定する場合はマルチプレクサ１１３にて入力信号１０３を選択した後にプルダウンＳｗ１２４をＯＮすることでプルダウン処理を行う。この動作により、電源電圧Ｖｃｃが外部センサ２１の抵抗値とプルダウン抵抗１２３の抵抗値で分圧された電圧Ｖｄｉｖが非選択信号１０５に現れる。これをＡＤ変換器１３１にて測定し、前述の式３によって外部センサ２１の抵抗値Ｒ２１を測定することができる。

［診断時の動作（プルダウン処理の停止と時定数の実測）］
次に、故障診断時における入力処理回路１０の動作を図６を用いて説明する。図６は、本実施形態における診断時の動作におけるプルアップ・プルダウン設定信号１０８のタイミングチャート（図６上部）と、それに対応する被選択信号１０５の電圧Ｖｉｎの変動を模式的に表したグラフ（図６下部）である。

診断時の動作についても、第一の実施形態におけるそれと基本的に同一である。すなわち、前述の通常動作時の状態を初期状態として、時刻ｔ０においてマイコン１３から制御回路１１４に対してコンデンサ１１１の診断を指示する制御信号１０６が伝達され、制御回路１１４はプルアップ・プルダウン設定信号１０８を反転させ、プルダウンＳｗ１２４がＯＦＦされる。

本実施例においてはプルアップ抵抗１２２が存在しないが、外部センサ２１が電源配線１０１に接続されているため、被選択信号１０５の電圧Ｖｉｎは電源電圧に向かってゆっくりと変動を始める。このときの電圧変化は第一の実施形態と同様に式４で表すことができるが、時定数τ１は第一の実施形態と異なり、下記の式９で表される値となる。

τ１＝Ｃ１１１×Ｒ２１ ・・・式９

続けて、第一の実施形態と同様に、ＡＤ変換器１３１にて被選択信号１０５の電圧を等しい測定間隔Ｔごとに時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３の各々で計３回測定する。このとき得られた電圧値がそれぞれＶ１、Ｖ２、Ｖ３であったとき、一次遅れ波形の時定数を式６でτ２として実測する。こうして得られたτ１およびτ２の値を比較することで、端子コンデンサ１１１を含む各部品および信号の伝達経路に故障がないかを診断することができる。

上記の診断処理が完了した後は、図６の時刻ｔ４以降に示すようにプルアップ・プルダウン設定信号１０８を再度切り替えることで診断動作を解除し、プルダウン状態に切り替えて通常動作に戻すことができる。このときの電圧変化の時定数τ３は第一の実施形態と同一であり、式７で表すことができる。よって、このときにも電圧を３回測定し、得られた電圧Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７から電圧変化の時定数を式８でτ４として実測することができ、τ３とτ４を比較することで診断を実施することができる。ただし、本実施形態においてはτ１とτ３は同じ値にはならないため、τ１とτ２、τ３とτ４はそれぞれ個別に比較する必要がある。

以上が本実施形態での故障診断時における入力処理回路１０の動作である。同様の手法で端子コンデンサ１１２の故障も順次診断することができる。

本実施形態では外部センサ２１および２２の一端を接続する先が電源配線１０１に限られる場合について説明したが、外部センサ２１および２２の一端を接続する先がＧＮＤ配線１０２に限られる場合においても電源配線１０１とＧＮＤ配線の関係、およびプルアップ・プルダウンの関係を逆にすることにより、同様の手法で診断を実施することができる。

なお、以上説明したような各種の変形例は、それぞれ単独で適用しても、任意に組み合わせて適用してもよい。また、以上説明した各実施形態や各種の変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。

１：電子制御装置、１０：入力処理回路、１００：入力端子
１１１、１１２：端子コンデンサ、１１３：マルチプレクサ、１１４：制御回路
１２１：プルアップＳｗ（スイッチ）、１２２：プルアップ抵抗、１２３：プルダウン抵抗、１２４：プルダウンＳｗ（スイッチ）
１３：マイコン、１３１：ＡＤ変換器
２１、２２：外部センサ

Claims (6)

1. 抵抗値が変化する外部センサを接続可能な一つまたは複数の入力端子と、
   一方の端子が前記入力端子に接続され、他方の端子がＧＮＤ（グラウンド）配線または電源配線と結線された端子コンデンサと、
   前記入力端子からの配線を入力としてそのうち１つを選択して出力するマルチプレクサと、
   一方の端子が前記マルチプレクサの出力に接続され、他方の端子が電源配線へ接続されたプルアップ抵抗と、
   一方の端子が前記マルチプレクサの出力に接続され、他方の端子がＧＮＤ配線へ接続されたプルダウン抵抗とを備えた電子制御装置であって、
   前記プルアップ抵抗とプルダウン抵抗とをその一方から他方へ切り替える制御手段と、
   前記端子コンデンサの診断を指示する制御信号が伝達されると、前記制御手段によって前記プルアップ抵抗とプルダウン抵抗とを切り替えて、前記マルチプレクサによって選択された前記入力端子の電圧変化の時定数から、前記端子コンデンサの故障有無の診断を行う診断手段とを備えることを特徴とする電子制御装置。
2. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記端子コンデンサの正常時の静電容量値をＣｔ、前記外部センサの抵抗値をＲｓ、プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗の抵抗値をＲｐとしたときに、下記の式１０で求まる第一の時定数と、
   前記プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗の接続を切り替えたときの入力端子の電圧変化から実測される第二の時定数とが略等しい場合に前記端子コンデンサが正常であると診断することを特徴とする電子制御装置。
   
   第一の時定数＝Ｃｔ×Ｒｐ×Ｒｓ／（Ｒｐ＋Ｒｓ） ・・・式１０
   
3. 請求項２に記載の電子制御装置において、
   前記第二の時定数を実測する際に、
   前記入力端子への接続をプルアップ抵抗からプルダウン抵抗に切り替えた際の電圧変化から実測される時定数と、
   前記入力端子への接続をプルダウン抵抗からプルアップ抵抗に切り替えた際の電圧変化から実測される時定数との平均値を用いることを特徴とする電子制御装置。
4. 請求項２に記載の電子制御装置において、
   前記入力端子の電圧変化は、略等しい時間間隔で３回以上前記入力端子の電圧を測定することで取得することを特徴とする電子制御装置。
5. 請求項４に記載の電子制御装置において、
   前記入力端子の電圧を時間間隔Ｔごとに３回取得し、電圧値をそれぞれＶ１、Ｖ２、Ｖ３としたとき、第二の時定数を下記の式１１から実測することを特徴とする電子制御装置。
   
   第二の時定数＝Ｔ／ｌｎ（（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｖ３−Ｖ２））・・・式１１
   ただし、ｌｎ（ｘ）はｘの自然対数を表す。
   
6. 請求項５に記載の電子制御装置において、
   前記入力端子の電圧を測定する時間間隔Ｔが前記第一の時定数と略等しいことを特徴とする電子制御装置。