JP6428537B2 - 電子制御装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置及びコンピュータプログラムに関する。

例えば電子スロットル制御システムを構成する電子制御装置は、スロットルモータに対する通常制御と診断用制御とを択一的に切り替えて行うように構成されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−８８８５５号公報

この種の電子制御装置は、診断用制御として例えばスロットルモータへの電源カット機能を診断するときには、スロットルモータへの電源供給を停止し、スロットルバルブの目標開度を予め要求されている要求開度に設定する。そして、電子制御装置は、スロットル開度センサから入力したスロットル開度信号によりスロットルバルブの実開度を特定し、その特定した実開度を所定開度と比較して電源カット機能が正常であるか異常であるかを特定する。具体的には、電子制御装置は、スロットル開度信号により特定した実開度がスロットルモータへの電源供給停止時の規定開度である「オープナ位置」であれば、電源カット機能が正常であると特定し、スロットル開度が「オープナ位置」を超えていれば、電源カット機能が異常であると特定する。

しかしながら、従来の構成では、スロットルモータへの電源供給が停止されているか否かや、スロットルバルブの目標開度が要求開度に達しているか否かを特定する術がなく、診断用制御を正常に行えているか否かを診断する術がなかった。即ち、スロットルモータへの電源カット機能を正常に診断可能な状態であるか否かを保証しておらず、よって、電源カット機能の診断結果の信頼性を保証していなかった。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、診断用制御を正常に行えている状態であるか否かを保証することができ、診断用制御による診断結果の信頼性を保証することができる電子制御装置及びコンピュータプログラムを提供することにある。

請求項１に記載した発明によれば、制御部（８）が制御対象（２）に対する通常制御と診断用制御とを択一的に切り替えて行う構成において、診断用制御において制御部から制御対象を駆動する制御対象駆動部（６）に出力される信号の出力状態を判定することで、制御部が診断用制御を正常に行えているか否かを診断用制御診断部（１１）により診断するようにした。制御対象駆動部は、制御対象としてスロットルモータ（２）を駆動する電子スロットルドライバ（５）である。制御部は、スロットルモータへの電源カットを指示する電源カット信号を電子スロットルドライバに出力する電源カット制御部（８ａ）と、スロットルバルブ（３）の目標開度を指示する目標開度信号を電子スロットルドライバに出力する目標開度制御部（８ｂ）と、を有するスロットル制御部（８）である。診断用制御診断部は、診断用制御において電源カット信号が出力されているか否か及び目標開度信号により指示される目標開度が予め要求されている要求開度に達しているか否かのうち少なくとも何れかを判定することで、スロットル制御部が診断用制御を正常に行えているか否かを診断する。これにより、診断用制御を正常に行えている状態であるか否かを保証することができ、診断用制御による診断結果の信頼性を保証することができる。

電子制御装置及び周辺の構成を示す機能ブロック図 スロットル診断処理を示すフローチャート 診断用制御診断処理を示すフローチャート タイミングチャート（その１） タイミングチャート（その２） タイミングチャート（その３） タイミングチャート（その４） タイミングチャート（その５） タイミングチャート（その６） タイミングチャート（その７）

以下、本発明を電子スロットル制御システムを構成する電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。電子制御装置１は、スロットル駆動信号をスロットルモータ２（制御対象に相当）に出力してスロットルバルブ３の開度を制御する。電子制御装置１は、入力回路４と、マイコン５と、電子スロットルドライバ６（制御対象駆動部に相当）とを有する。

入力回路４は、イグニッション（ＩＧ）スイッチのオンオフを示すＩＧ信号を電子制御装置１の外部から入力する。入力回路４は、ＩＧ信号のオンオフの切り替えを検出すると、その旨をマイコン５に通知する。

マイコン５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＩ／Ｏ（Input／Output）を有する。マイコン５は、非遷移的実体的記録媒体に格納されているコンピュータプログラムを実行することで、コンピュータプログラムに対応する処理を実行し、電子制御装置１の動作全般を制御する。コンピュータプログラムに対応する処理は、後述する診断用制御診断処理及びスロットル診断処理を含む。マイコン５は、コンピュータプログラムに対応する処理を実行する機能として、診断動作要求部７と、スロットル制御部８（制御部に相当）と、スロットル診断部９（制御対象診断部に相当）と、異常通知部１０と、診断用制御診断部１１とを有する。

診断動作要求部７は、電子制御装置１に入力されるＩＧ信号のオンからオフへの切り替えを検出すると、診断動作要求をスロットル制御部８、スロットル診断部９及び診断用制御診断部１１に出力する。スロットル制御部８は、電源カット制御部８ａと、目標開度制御部８ｂとを有する。電源カット制御部８ａ及び目標開度制御部８ｂは、それぞれスロットルモータ２に対する通常の制御を行う通常制御と診断用の制御を行う診断用制御とを択一的に切り替えて行う。通常制御とは、ＩＧ信号がオンの状態、即ちエンジン回転制御中の状態でスロットルモータ２及びスロットルバルブ３を駆動する制御である。診断用制御とは、ＩＧ信号がオフの状態、即ちエンジン制御停止中の状態でスロットルモータ２及びスロットルバルブ３を駆動する制御である。

電源カット制御部８ａは、診断動作要求部７から診断動作要求を入力すると、スロットルモータ２への電源供給の停止（即ち電源カット）を指示する電源カット信号を電子スロットルドライバ６に出力する。目標開度制御部８ｂは、診断動作要求部７から診断動作要求を入力すると、スロットルバルブ３の目標開度を指示する目標開度信号を電子スロットルドライバ６に出力する。即ち、電源カット制御部８ａ及び目標開度制御部８ｂは、それぞれエンジン回転制御中からエンジン制御停止中への変化に応じて通常制御から診断用制御に移行し、電源カット信号及び目標開度信号を電子スロットルドライバ６に出力する。

電子スロットルドライバ６は、電源カット制御部８ａから電源カット信号を入力すると、スロットルモータ２への電源供給を停止する（即ち電源をカットする）。又、電子スロットルドライバ６は、目標開度制御部８ｂから目標開度信号を入力すると、スロットル駆動信号をスロットルモータ２に出力し、スロットルバルブ３の実開度（実際の開度）が目標開度に達するようにスロットルモータ２を駆動する。スロットル開度センサ１２は、スロットルバルブ３の実開度を検出し、その検出した実開度を含むスロットル開度信号をスロットル診断部９に出力する。

スロットル診断部９は、診断動作要求部７から診断動作要求を入力すると、スロットル開度センサ１２から入力したスロットル開度信号によりスロットルバルブ３の実開度を特定し、その特定した実開度を所定開度と比較する。ここで、電源カット信号が出力されており且つ目標開度信号により指示される目標開度が予め要求されている要求開度に達しており、電源カット機能が正常であれば、スロットルモータ２が駆動せずにスロットルバルブ３の実開度がスロットルモータへの電源供給停止時の規定開度である「オープナ位置」となる。「オープナ位置」とは、全閉位置（開度「０」）から僅かに開放した極小開きの開度であり、スロットルモータ２への電源供給が停止された状態でも微量の空気がエンジンに送り込まれるようにし、リンプホーム走行を可能とする開度である。即ち、スロットル診断部９は、その特定した実開度が「オープナ位置」を超えていなければ、電源カット機能が正常であると特定する。一方、スロットル診断部９は、その特定した実開度が「オープナ位置」を超えていれば、電源カット機能が異常であると特定し、異常通知を異常通知部１０に出力する。異常通知部１０は、スロットル診断部９から異常通知を入力すると、電源カット機能が異常である旨を示す異常通知を電子制御装置１の外部に出力する。

さて、上記したように電源カット信号が出力されており且つ目標開度が要求開度に達していれば、スロットル開度信号がスロットルバルブ３の実開度を「オープナ位置」として提示するが、電源カット信号が出力されていない又は目標開度が要求開度に達していなくても、スロットル開度信号がスロットルバルブ３の実開度を「オープナ位置」として提示する可能性がある。即ち、電源カット信号が出力されていなくても、例えばスロットルバルブ３やスロットル開度センサ１２等に故障が発生していれば、スロットル開度信号がスロットルバルブ３の実開度を「オープナ位置」として提示する可能性がある。又、電源カット信号が出力されていても、目標開度が要求開度に達していなければ、スロットル開度信号がスロットルバルブ３の実開度を「オープナ位置」として提示する可能性がある。このような事情を考慮し、診断用制御診断部１１は以下の動作を行う。

診断用制御診断部１１は、診断動作要求部７から診断動作要求を入力すると、電源カット制御部８ａから電子スロットルドライバ６に出力される電源カット信号をモニタすると共に、目標開度制御部８ｂから電子スロットルドライバ６に出力される目標開度信号により指示される目標開度をモニタする。診断用制御診断部１１が電源カット信号や目標開度をモニタすることは信号の出力状態を判定することに相当する。診断用制御診断部１１は、電源カット信号が出力されていないと判定すると、電源カット信号の出力の異常を示す異常通知を異常通知部１０に出力する。異常通知部１０は、その異常通知を診断用制御診断部１１から入力すると、その入力した異常通知を電子制御装置１の外部に出力する。又、診断用制御診断部１１は、目標開度を要求開度と比較し、目標開度と要求開度との差分が所定値を超えており、目標開度が要求開度に達していないと判定すると、目標開度の異常を示す異常通知を異常通知部１０に出力する。異常通知部１０は、その異常通知を診断用制御診断部１１から入力すると、その入力した異常通知を電子制御装置１の外部に出力する。このように診断用制御診断部１１は、電源カット信号及び目標開度信号をモニタすることで、診断用制御を正常に行えているか否かを診断する。

次に、上記した構成の作用について、図２から図１０を参照して説明する。
マイコン５は、スロットル診断部９におけるスロットル診断処理に加え、診断用制御診断部１１における診断用制御診断処理をスロットル診断処理と並列で行う。診断用制御診断処理は、診断用制御を正常に行えているか否かを診断する処理である。以下、それぞれの処理について順次説明する。

（１）スロットル診断処理
マイコン５は、電子制御装置１に入力されるＩＧ信号のオンからオフへの切り替えを検出すると、スロットル診断処理の開始条件が成立したと判定し、スロットル診断処理を開始する。マイコン５は、スロットル診断処理を開始すると、スロットル開度センサ１２から入力したスロットル開度信号によりスロットルバルブ３の実開度を特定する（Ｓ１）。そして、マイコン５は、その特定した実開度を所定開度と比較し（Ｓ２）、電源カット機能が正常であるか異常であるかを特定する。

ここで、電源カット信号が出力されていれば、スロットルモータ２への電源供給が停止されるので、その状態で目標開度が要求開度に達していても、スロットルモータ２が駆動することはない。即ち、図４に示すように、電源カット信号が「ｔ１」のタイミングでオフからオンに切り替わることで、目標開度が「ｔ２」のタイミングで要求開度に達しても、スロットルバルブ３の実開度は「オープナ位置」を継続する。マイコン５は、目標開度信号の波形の立上がりに追従せずにスロットル開度信号の波形が立上がらないと特定することで、スロットルバルブ３の実開度が「オープナ位置」を超えていないと判定し（Ｓ２：ＮＯ）、電源カット機能が正常であると特定し（Ｓ３）、スロットル診断処理を終了する。尚、図４では、マイコン５は、電源カット信号がオンからオフに切り替わると共に目標開度が要求開度から外れる「ｔ３」のタイミングで電源カット機能が正常であると特定しているが、「ｔ３」よりも前のタイミングで電源カット機能が正常であると特定しても良い。

一方、電源カット信号が出力されていなければ、スロットルモータ２への電源供給が停止されないので、その状態で目標開度が要求開度に達すると、スロットルモータ２が駆動する。即ち、図５に示すように、電源カット信号が「ｔ１」のタイミングでオフからオンに切り替わらず、目標開度が「ｔ２」のタイミングで要求開度に達すると、スロットルバルブ３の実開度は「オープナ位置」を超える。マイコン５は、目標開度信号の波形の立上がりに追従してスロットル開度信号の波形が立上がったと特定することで、スロットルバルブ３の実開度が「オープナ位置」を超えたと判定し（Ｓ２：ＹＥＳ）、電源カット機能が異常であると特定し（Ｓ４）、スロットル診断処理を終了する。尚、図５では、マイコン５は、目標開度が要求開度から外れる「ｔ３」のタイミングで電源カット機能が異常であると特定しているが、「ｔ３」よりも前のタイミングで電源カット機能が異常であると特定しても良い。

このようにマイコン５は、スロットルバルブ３の実開度を「オープナ位置」と比較して電源カット機能が正常であるか異常であると特定する。さて、上記したように、電源カット信号が出力されていない又は目標開度が要求開度に達していなくても、スロットル開度信号がスロットルバルブ３の実開度を「オープナ位置」として提示する可能性がある。即ち、図６に示すように、電源カット信号が出力されていなくても、例えばスロットルバルブ３やスロットル開度センサ１２等に故障が発生していれば、スロットル開度信号がスロットルバルブ３の実開度を「オープナ位置」として提示する可能性がある。この場合、マイコン５は、スロットルバルブ３の実開度が「オープナ位置」を継続すると判定するので、電源カット機能が正常であると特定してしまい、電源カット機能が異常であるにも拘らず正常であると誤診断してしまうことになる。又、図７に示すように、電源カット信号が出力されていても、目標開度が要求開度に達していなければ、スロットル開度信号がスロットルバルブ３の実開度を「オープナ位置」として提示する可能性がある。この場合も、マイコン５は、スロットルバルブ３の実開度が「オープナ位置」を継続すると判定するので、電源カット機能が正常であると特定してしまい、電源カット機能が異常であるにも拘らず正常であると誤診断してしまうことになる。このような事情を考慮し、マイコン５は、診断用制御診断処理を行う。

（２）診断用制御診断処理
マイコン５は、電子制御装置１に入力されるＩＧ信号のオンからオフへの切り替えを検出すると、診断用制御診断処理の開始条件が成立したと判定し、診断用制御診断処理を開始する。マイコン５は、診断用制御診断処理を開始すると、電源カット制御部８ａから電子スロットルドライバ６に電源カット信号が出力されているか否かを判定する（Ｓ１１）。マイコン５は、電源カット信号が出力されていないと判定すると（Ｓ１１：ＮＯ）、その電源カット信号が出力されていないと判定したタイミングを起点として予め設定されている第１の所定時間が経過したか否か判定する（Ｓ１２）。即ち、マイコン５は、電源カット信号が出力されていない状態が第１の所定時間に亘って継続したか否かを判定する。マイコン５は、第１の所定時間が経過したと判定すると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、電源カット信号の出力の異常により診断用制御が異常であると特定し（Ｓ１３）、診断用制御診断処理を終了する。即ち、図８に示すように、マイコン５は、電源カット信号が出力されていないと判定したタイミングから第１の所定時間（Ｔ１＝ｔ１〜ｔ４）が経過したと判定すると、電源カット信号の出力の異常により診断用制御が異常であると特定する。

又、マイコン５は、電源カット信号が出力されていると判定すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、目標開度が要求開度に達しているか否かを判定する（Ｓ１４）。マイコン５は、目標開度が要求開度に達していないと判定すると（Ｓ１４：ＮＯ）、その目標開度が要求開度に達していないと判定したタイミングを起点として予め設定されている第２の所定時間が経過したか否か判定する（Ｓ１５）。即ち、マイコン５は、目標開度が要求開度に達していない状態が第２の所定時間に亘って継続したか否かを判定する。マイコン５は、第２の所定時間が経過したと判定すると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、目標開度の異常により診断用制御が異常であると特定し（Ｓ１６）、診断用制御診断処理を終了する。即ち、図９に示すように、マイコン５は、目標開度が要求開度に達していないと判定したタイミングから第２の所定時間（Ｔ２＝ｔ２〜ｔ５）が経過したと判定すると、目標開度の異常により診断用制御が異常であると特定する。

一方、マイコン５は、目標開度が要求開度に達していると判定すると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、その目標開度が要求開度に達していると判定したタイミングを起点として予め設定されている第３の所定時間が経過したか否か判定する（Ｓ１７）。即ち、マイコン５は、電源カット信号が出力されており且つ目標開度が要求開度に達している状態が第３の所定時間に亘って継続したか否かを判定する。マイコン５は、第３の所定時間が経過したと判定すると（Ｓ１７：ＹＥＳ）、診断用制御が正常であると特定し（Ｓ１８）、診断用制御診断処理を終了する。即ち、図１０に示すように、マイコン５は、電源カット信号が出力されており且つ目標開度が要求開度に達していると判定したタイミングから第３の所定時間（Ｔ３＝ｔ２〜ｔ６）が経過したと判定すると、診断用制御が正常であると特定する。尚、上記した診断用制御診断処理は診断手順に相当し、Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１７は判定手順に相当し、Ｓ１３，Ｓ１６，Ｓ１８は特定手順に相当する。

このようにマイコン５は、電源カット信号が出力されているか否かを判定し、目標開度が要求開度に達しているか否かを判定することで、図４に示した状況と図６及び図７に示した状況とを区分する。そして、マイコン５は、診断用制御が正常であるか異常であるかを特定し、診断用制御を正常に行えているか否かを診断する。又、本実施形態では、電源カット制御部８ａ及び目標開度制御部８ｂが診断用制御を行う際に電源カット信号及び目標開度をモニタする手法を採用したことで、機能安全対応で保護する領域を抑制することができる。即ち、電源カット制御部８ａ及び目標開度制御部８ｂが通常制御を行う際にも信号等をモニタする手法を採用すると、機能安全対応で保護する領域が広くなり、機能安全が要求する時間内に診断を完了せずに機能安全の要求を満たせない虞がある。これに対し、本実施形態では、電源カット制御部８ａ及び目標開度制御部８ｂが診断用制御を行う際にのみ電源カット信号及び目標開度をモニタする、即ち、電源カット制御部８ａ及び目標開度制御部８ｂが通常制御を行っていない期間で、電源カット制御部８ａ及び目標開度制御部８ｂが診断用制御を正常に行えているか否かを診断する手法を採用している。このような構成により、機能安全が要求する時間内に診断を完了しない状況を未然に回避することができ、機能安全の要求を満たすことができる。

以上説明したように本実施形態によれば、次に示す効果を得ることができる。
電子制御装置１において、電源カット信号及び目標開度をモニタする診断用制御診断部１１が設けられ、通常制御と診断用制御とを択一的に切り替えて行うスロットル制御部８が診断用制御を正常に行えているか否かを診断用制御診断部１１により診断するようにした。これにより、診断用制御を正常に行えている状態であるか否かを保証することができ、診断用制御による診断結果の信頼性を保証することができる。

又、電子制御装置１において、電源カット制御部８ａ及び目標開度制御部８ｂが通常制御を行っていない期間で、電源カット制御部８ａ及び目標開度制御部８ｂが診断用制御を正常に行えているか否かを診断するようにした。これにより、機能安全が要求する時間内に診断を完了しない状況を未然に回避することができ、機能安全の要求を満たすことができる。

又、電子制御装置１において、電源カット信号が出力されているか否かを判定し、目標開度が要求開度に達しているか否かを判定することで、診断用制御が正常であるか異常であるかを特定するようにした。これにより、既存の構成に対して電源カット信号及び目標開度をモニタする診断用制御診断部１１の構成を追加すれば良く、容易に実現することができる。

本発明は、上記した実施形態で例示したものに限定されることなく、その範囲を逸脱しない範囲で任意に変形又は拡張することができる。
電子スロットル制御システムにおけるスロットル制御に適用した構成を例示したが、他の制御システムに適用しても良い。例えばエンジンを自動停止及び自動始動させるアイドルストップ制御に適用しても良く、スタータモータへの電源供給の停止を指示する電源カット信号をモニタすることで、スタータモータへの電源カット機能を診断する構成に適用しても良い。

図面中、１は電子制御装置、２はスロットルモータ（制御対象）、５はマイコン、６は電子スロットルドライバ（制御対象駆動部）、８はスロットル制御部（制御部）、８ａは電源カット制御部、８ｂは目標開度制御部、９はスロットル診断部（制御対象診断部）、１１は診断用制御診断部である。

Claims (4)

1. 制御対象（２）に対する通常制御と診断用制御とを択一的に切り替えて行う制御部（８）と、
   前記診断用制御において前記制御部から前記制御対象を駆動する制御対象駆動部（６）に出力される信号の出力状態を判定することで、前記制御部が前記診断用制御を正常に行えているか否かを診断する診断用制御診断部（１１）と、を備え、
   前記制御対象駆動部は、前記制御対象としてスロットルモータ（２）を駆動する電子スロットルドライバであり、
   前記制御部は、前記スロットルモータへの電源カットを指示する電源カット信号を前記電子スロットルドライバに出力する電源カット制御部（８ａ）と、スロットルバルブ（３）の目標開度を指示する目標開度信号を前記電子スロットルドライバに出力する目標開度制御部（８ｂ）と、を有するスロットル制御部（８）であり、
   前記診断用制御診断部は、前記診断用制御において前記電源カット信号が出力されているか否か及び前記目標開度信号により指示される目標開度が予め要求されている要求開度に達しているか否かのうち少なくとも何れかを判定することで、前記スロットル制御部が前記診断用制御を正常に行えているか否かを診断する電子制御装置。
2. 請求項１に記載した電子制御装置において、
   前記制御対象を診断する制御対象診断部（９）を備えた電子制御装置。
3. 請求項１又は２に記載した電子制御装置において、
   前記診断用制御診断部は、前記制御部が通常制御を行っていない期間で、前記制御部が前記診断用制御を正常に行えているか否かを診断する電子制御装置。
4. 制御対象としてスロットルモータ（２）に対する通常制御と診断用制御とを択一的に切り替えて行う電子制御装置（１）のマイコン（５）に、
   前記診断用制御において前記スロットルモータへの電源カットを指示する電源カット信号が電子スロットルドライバ（６）に出力されているか否か及びスロットルバルブ（３）の目標開度を指示する目標開度信号により指示される目標開度が予め要求されている要求開度に達しているか否かのうち少なくとも何れかを判定することで、前記スロットル制御部が前記診断用制御を正常に行えているか否かを診断する診断手順を実行させるコンピュータプログラム。

Images