JP6432393B2

JP6432393B2 - 電子制御装置

Info

Publication number: JP6432393B2
Application number: JP2015040148A
Authority: JP
Inventors: 祐輔亀谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2018-12-05
Anticipated expiration: 2035-03-02
Also published as: JP2016159766A; DE102016203276B4; DE102016203276A1

Description

本発明は、車両に搭載される電子制御装置に関する。

車両に搭載されるセンサやアクチュエータといった機器の多くが、電子制御装置によって電気的に制御されている。近年の車両の複雑化に伴い、車両に搭載される機器の数は増加する傾向にある。このため、電子制御装置を搭載可能なスペースも制約され、電子制御装置がエンジンルーム内に配置されることも少なくない。電子制御装置がエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）である場合、当該電子制御装置をエンジンルーム内に配置することでエンジンまでの距離が短くなるため、それらを電気的に接続するためのハーネス類を少なくする上で有利となる。

しかしながら、エンジンルーム内の温度は時間とともに大きく変化するため、電子制御装置のような精密機器の配置に適した空間とは言い難い。すなわち、エンジンルーム内の温度変化に伴い、電子制御装置が備えているマイクロコンピュータや、マイクロコンピュータと基板との間の接合部分などに熱応力が繰り返し発生し、それらの劣化が促進されて損傷に至るおそれがある。近年は基板の高密度化が進んでおり、電子部品の端子の間隔も小さくなる傾向にある。このため、基板に対して電子部品の端子を接合できる範囲も限られ、熱応力による破損の懸念がますます増大しているのが現状である。

下記特許文献１には、このような熱応力の影響を受ける電子部品等の寿命を判定する装置が記載されている。当該装置は、電力の供給開始時から動作時までの温度変化に基づいて電子部品等に発生する熱応力を検出するとともに、これを用いて電子部品等の寿命を判定するものである。

特開２００２−１２２６４０号公報

上記特許文献１記載の装置は、電力の供給開始に起因する熱応力に基づいて寿命の判定を行っている。しかしながら、実際に電子部品等が使用される環境は多種多様であり、前述したエンジンＥＣＵなどでは、高温のエンジンから受ける熱に起因する熱応力も存在する。

このように、上記特許文献１記載に記載された手法では、マイクロコンピュータ等の寿命の判定が困難な場合があり、実際の使用環境に応じて適切に寿命の判定を行うことができる電子制御装置が待望されていた。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両に搭載される電子制御装置であって、使用環境に応じて正確に寿命を判定するための指標を算出することができる電子制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る電子制御装置は、車両（１００）に搭載される電子制御装置（１０，１０Ａ，１０Ｂ）であって、電子部品が接続される基板（１１）と、前記基板に接続されたマイクロコンピュータ（２０）であって、演算を行う演算部（２１，２１Ａ，２１Ｂ）と、前記マイクロコンピュータの温度を検出する温度検出部（２２）と、情報を記憶する記憶部（２３）と、を有する前記マイクロコンピュータと、を備え、前記温度検出部は、複数のサンプリング時刻において温度を検出し、前記演算部は、所定期間毎に前記温度検出部が検出する温度の変化量に基づいて、前記マイクロコンピュータの寿命及び前記マイクロコンピュータと前記基板との間の接続部における寿命の少なくとも一方に影響を与えるストレス量（Ｓ）を算出するとともに、前記ストレス量を合計した合計ストレス量（Ｓall）を算出し、前記記憶部は、前記合計ストレス量を記憶する。前記演算部は、前記複数のサンプリング時刻のうち、一の前記サンプリング時刻を第１基準時刻（ｔａ）として選択するとともに、前記第１基準時刻よりも後の一の前記サンプリング時刻を第２基準時刻（ｔｂ）として選択し、前記第１基準時刻から前記第２基準時刻の間に前記温度検出部が検出する温度のうち、最も高い温度である基準最高温度又は最も低い温度である基準最低温度と、前記第１基準時刻及び前記第２基準時刻のそれぞれで前記温度検出部が検出する温度と、の差に基づいて前記ストレス量を算出する。

本発明では、所定期間毎のマイクロコンピュータの温度の変化量に基づいて、ストレス量を算出する。当該ストレス量は、マイクロコンピュータの寿命及びマイクロコンピュータと基板との間の接続部における寿命の少なくとも一方に影響を与える指標である。更に、本発明は、このストレス量を合計した指標である合計ストレス量を算出し、記憶部に記憶する。

したがって、本発明によれば、この記憶部に記憶された合計ストレス量を用いることで、マイクロコンピュータの寿命及びマイクロコンピュータと基板との間の接続部における寿命の少なくとも一方の判定を、実際にマイクロコンピュータに生じた温度変化に基づいて正確に行うことができる。例えば、電子制御装置の内部において、この合計ストレス量が予め定められた閾値に達した場合に外部への報知を行い、車両の使用者に点検等の対応を促すことが可能となる。また、外部ツールによってこの合計ストレス量を記憶部から読み出し、当該外部ツールや他の解析ツールによって、マイクロコンピュータ等の寿命を判定することが可能となる。

本発明によれば、車両に搭載される電子制御装置であって、使用環境に応じて正確に寿命を判定するための指標を算出することができる電子制御装置を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る電子制御装置が搭載された車両を示すブロック図である。図１に示される温度センサによって検出される温度の変化を示すグラフである。本発明の第２実施形態に係る電子制御装置の温度センサによって検出される温度の変化を示すグラフである。本発明の第３実施形態に係る電子制御装置の温度センサによって検出される温度の変化を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１を参照しながら本発明の第１実施形態で係るＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１０について説明する。ＥＣＵ１０は、車両１００に搭載され、内燃機関であるエンジン２００を制御する電子部品である。

ＥＣＵ１０は、車両１００のエンジンルーム内に、エンジン２００とともに配置されている。ＥＣＵ１０は、基板１１と、マイクロコンピュータ２０と、を有している。

また、ＥＣＵ１０は、回転センサ１２と、エアフロセンサ１３と、水温センサ１４と、スロットルセンサ１５と、Ｏ２センサ１６と、の各種センサと接続されている。回転センサ１２は、エンジン２００の回転数を検出する。エアフロセンサ１３は、吸気管（不図示）によってエンジン２００に取り込まれる空気の量を検出する。水温センサ１４は、エンジン２００を冷却する冷却水の温度を検出する。スロットルセンサ１５は、吸気管に設けられるスロットルバルブ（不図示）の開度を検出する。Ｏ２センサ１６は、エンジン２００から排出される排出ガス中の酸素濃度を検出する。各種センサは、その検出値に対応する信号をＥＣＵ１０に送信する。

また、ＥＣＵ１０は、イグニションスイッチ１７と電気的に接続されている。イグニションスイッチ１７は、車両１００の使用者によるオン動作及びオフ動作に基づいて、ＥＣＵ１０に信号を送信する。

さらに、ＥＣＵ１０は、ＭＩＬ（Malfunction Indication Lamp）１８と電気的に接続されている。ＭＩＬ１８は、車両１００のインストルメンタルパネル等に設けられており、車両１００に搭載された機器に異常が発生している場合に点灯する。

基板１１は、その表面に電子部品を実装するプリント基板である。基板１１は複数の電子部品を実装しているが、説明の簡便のため、図１ではマイクロコンピュータ２０のみを図示し、他の電子部品の図示を省略している。基板１１は、全体として平板状に形成され、その表面に複数の配線（不図示）がプリントされている。各電子部品は、その複数の端子（不図示）が各配線に対してはんだによって接合されている。

マイクロコンピュータ２０は、基板１１の表面にはんだによって接合された電子部品である。マイクロコンピュータ２０は、ＣＰＵ２１と、温度センサ２２と、メモリ２３と、を有している。

ＣＰＵ２１は、メモリ２３に記憶された制御プログラムに従って演算を行う演算処理装置である。ＣＰＵ２１は、車両１００に搭載された回転センサ１２等の各種センサが検出する値や、イグニションスイッチ１７のオン状態又はオフ状態への切り替えに関する情報に基づいて演算を行う。当該演算は、エンジン２００への燃料の供給量や、その燃料の点火タイミング等に関するものである。エンジン２００は、このＣＰＵ２１の演算結果に基づいて制御される。

温度センサ２２は、所定のサンプリング周期でマイクロコンピュータ２０の温度の検出を行う。温度センサ２２は、出力する電力の電圧が温度依存性を有しており、マイクロコンピュータ２０の温度が高くなるほど、電圧値も高くなる。

メモリ２３は、情報の書き込み及び読み出しが可能な記憶装置である。メモリ２３は、温度センサ２２による検出温度２４を記憶する。また、メモリ２３は、後述するように、ＣＰＵ２１が検出温度２４に基づいて算出したストレス量Ｓや合計ストレス量Ｓ_allを記憶する。

次に、ストレス量Ｓ及び合計ストレス量Ｓ_allについて説明する。

ある製品において、時間の変化とともにΔT₁の温度変化が生じる場合、当該製品の寿命（破損に至るまでの温度サイクル数）N₁は、次式ｆ１のように表すことができる。尚、「温度サイクル」とは、製品の温度がある値からΔT₁だけ上昇又は下降し、その後、元の温度程度に戻るまでの期間を１サイクルとする温度変化の繰り返しをいう。

これに対して、本願におけるストレス量Ｓとは、温度の変化量がΔT₁である１つ温度サイクルが、この寿命N₁に与える影響の度合をいう。この温度サイクルによるストレス量Ｓは、次式ｆ２のように表すことができる。

本願における合計ストレス量Ｓ_allとは、全ての温度サイクルにおけるストレス量Ｓを合計することで得られる値をいう。この合計ストレス量Ｓ_allについて次式ｆ３が成立した場合に、製品が寿命に至ることになる。

次に、図２を参照しながら、ＥＣＵ１０によるストレス量Ｓ及び合計ストレス量Ｓ_allの算出方法について具体的に説明する。図２は、温度センサ２２によって検出されたマイクロコンピュータ２０の温度の時間変化を示している。

前述したように、温度センサ２２は、所定のサンプリング周期でマイクロコンピュータ２０の温度の検出を行う。すなわち、温度センサ２２は、図２で時刻ｔ１から時刻ｔ６に示されているように、一定の時間間隔でマイクロコンピュータ２０の温度を検出し、当該検出温度２４をメモリ２３に記憶させている。

時刻ｔ１よりも前であって、車両１００が駐車している状態、すなわち、エンジン２００が駆動していない状態では、マイクロコンピュータ２０の温度はＴ１である。

時刻ｔ１は、車両１００の使用者によってイグニションスイッチ１７がオフ状態からオン状態に切り替えられた時刻である。これにより、ＥＣＵ１０等の機器への電力供給が開始され、ＥＣＵ１０がエンジン２００の駆動を開始させる。駆動を開始したエンジン２００は、燃料の燃焼熱によって時間とともに昇温する。また、この時刻ｔ１において、温度センサ２２はマイクロコンピュータ２０の温度Ｔ１を検出し、メモリ２３に記憶させる。すなわち、時刻ｔ１がイグニションスイッチ１７の切り替え後の最初のサンプリング時刻となる。

その後、エンジン２００の昇温に伴い、エンジンルーム内に配置されたマイクロコンピュータ２０の温度も上昇する。また、車両１００が走行を開始し、車両１００が登坂する際などに燃料の供給量が増加され燃焼が活発に行われることで、エンジン２００及びマイクロコンピュータ２０の温度は更に上昇する。温度センサ２２は、上昇するマイクロコンピュータ２０の温度を時刻ｔ２，ｔ３において検出し、その温度Ｔ２，Ｔ４をメモリ２３に記憶させる。

このようにして上昇したマイクロコンピュータ２０の温度は、その後、エンジン２００の温度の変化に追従するようにして、概ね所定範囲内で変化する。図２に示される例では、マイクロコンピュータ２０の温度は、時刻ｔ４において最高値である温度Ｔ６となった後、時刻ｔ５，ｔ６において温度Ｔ５，Ｔ３と下降している。

時刻ｔ７は、車両１００の使用者によってイグニションスイッチ１７がオン状態からオフ状態に切り替えられた時刻である。これにより、ＥＣＵ１０等の機器への電力供給が停止され、ＥＣＵ１０がエンジン２００を停止させる。停止したエンジン２００の温度は、停止後もしばらく行われる冷却水による冷却や、自然放熱によって、時間とともに下降する。

時刻ｔ８は、車両１００の使用者によってイグニションスイッチ１７がオフ状態からオン状態に切り替えられた時刻である。これにより、ＥＣＵ１０等の機器への電力供給が開始され、ＥＣＵ１０がエンジン２００の駆動を開始させる。すなわち、時刻ｔ８は、時刻ｔ１後に最初にＥＣＵ１０に電力の供給を開始した時刻である。また、この時刻ｔ８において、温度センサ２２はマイクロコンピュータ２０の温度Ｔ２を検出し、メモリ２３に記憶させる。

尚、ここで、時刻ｔ８におけるマイクロコンピュータ２０の温度Ｔ２は、時刻ｔ８と同様にイグニションスイッチ１７がオフ状態からオン状態に切り替えられた時刻ｔ１における温度Ｔ１と異なっている。これは、イグニションスイッチ１７がオフ状態からオン状態に切り替えられた時刻におけるマイクロコンピュータ２０の温度は、その際の外気温や、前回エンジン２００を停止させた時点からの経過時間など、種々の要因に影響されるからである。

時刻ｔ８の後、マイクロコンピュータ２０の温度は、前述したようにエンジン２００の昇温に伴って上昇する。そして、温度センサ２２は、上昇するマイクロコンピュータ２０の温度を時刻ｔ９，ｔ１０において検出し、その温度Ｔ３，Ｔ４をメモリ２３に記憶させる。

マイクロコンピュータ２０において、時間の変化とともに以上のような温度変化が生じる場合、マイクロコンピュータ２０のＣＰＵ２１は、まず、イグニションスイッチ１７がオフ状態からオン状態に切り替えられた時刻ｔ１を第１基準時刻ｔａとして選択する。また、第１基準時刻ｔａよりも後のサンプリング時刻であって、第１基準時刻ｔａ後に最初にイグニションスイッチ１７がオフ状態からオン状態に切り替えられた時刻ｔ８を第２基準時刻ｔｂとして選択する。

次に、ＣＰＵ２１は、第１基準時刻ｔａと第２基準時刻ｔｂとの間で、マイクロコンピュータ２０の最も高い温度を基準最高温度とし、最も低い温度である基準最低温度とする。図２に示される例では、時刻ｔ４における温度Ｔ６が基準最高温度となり、時刻ｔ１における温度Ｔ２が基準最低温度となる。そして、基準最高温度又は基準最低温度と、第１基準時刻ｔａ及び第２基準時刻ｔｂのそれぞれのマイクロコンピュータ２０の温度との差を算出する。すなわち、第１基準時刻ｔａから第２基準時刻ｔｂの間において、マイクロコンピュータ２０の温度が、時刻ｔ１から時刻ｔ４にかけて上昇する際の変化量（Ｔ６−Ｔ１）と、時刻ｔ４から時刻ｔ８にかけて下降する際の変化量（Ｔ６−Ｔ２）を算出する。

このようにして算出される変化量（Ｔ６−Ｔ１）及び変化量（Ｔ６−Ｔ２）は、マイクロコンピュータ２０や、マイクロコンピュータ２０と基板１１との間の接続部に熱応力を発生させる。この熱応力は、マイクロコンピュータ２０の寿命や、接続部における寿命に影響を与えるものである。

そこで、ＣＰＵ２１は、算出した変化量（Ｔ６−Ｔ１）及び変化量（Ｔ６−Ｔ２）を、前述した式ｆ２に適用し、それぞれの変化量に基づくストレス量Ｓを算出する。すなわち、変化量（Ｔ６−Ｔ１）及び変化量（Ｔ６−Ｔ２）のそれぞれを、式ｆ２のΔT₁として２つのストレス量Ｓを算出し、それらを合計したものが第１基準時刻ｔａと第２基準時刻ｔｂとの間の温度サイクルにおけるストレス量Ｓとなる。

ＣＰＵ２１は、時刻ｔ８以降の温度サイクルにおいても、同様の手法によってストレス量Ｓを計算する。すなわち、ＣＰＵ２１は、まず、時刻ｔ８を新たな第１基準時刻ｔａとして選択する。また、ＣＰＵ２１は、時刻ｔ８よりも後のサンプリング時刻であって、時刻ｔ８後に最初にイグニションスイッチ１７がオフ状態からオン状態に切り替えられた時刻を新たな第２基準時刻ｔｂとして選択する。そして、ＣＰＵ２１は、この新たな第１基準時刻ｔａと新たな第２基準時刻ｔｂとの間の温度サイクルにおける温度の変化量に基づいて、前述した手法でストレス量Ｓを算出する。

ＣＰＵ２１は、このようにして各温度サイクルにおいて算出されたストレス量Ｓを合計し、合計ストレス量Ｓ_allとしてメモリ２３に記憶させる。ＣＰＵ２１は、この合計ストレス量Ｓ_allが所定の閾値を超えた場合にＭＩＬ１８を点灯させる。

以上のように、ＥＣＵ１０によれば、所定期間毎のマイクロコンピュータ２０の温度の変化量に基づいて、ストレス量Ｓを算出する。当該ストレス量Ｓは、マイクロコンピュータ２０の寿命及びマイクロコンピュータ２０と基板１１との間の接続部における寿命の少なくとも一方に影響を与える指標である。更に、ＥＣＵ１０は、このストレス量Ｓを合計した指標である合計ストレス量Ｓ_allを算出し、メモリ２３に記憶する。

したがって、ＥＣＵ１０によれば、このメモリ２３に記憶された合計ストレス量Ｓ_allを用いることで、マイクロコンピュータ２０の寿命及びマイクロコンピュータ２０と基板１１との間の接続部における寿命の少なくとも一方の判定を、実際にマイクロコンピュータ２０に生じた温度変化に基づいて正確に行うことができる。例えば、ＥＣＵ１０の内部において、この合計ストレス量Ｓ_allが予め定められた閾値に達した場合にＭＩＬ１８を点灯させて外部への報知を行い、車両１００の使用者に点検等の対応を促すことが可能となる。

また、外部ツールによってこの合計ストレス量Ｓ_allをメモリ２３から読み出し、当該外部ツールや他の解析ツールによって、マイクロコンピュータ２０等の寿命を判定することが可能となる。

また、ＥＣＵ１０によれば、ＣＰＵ２１は、複数のサンプリング時刻のうち、一のサンプリング時刻を第１基準時刻ｔａとして選択するとともに、第１基準時刻ｔａよりも後の一のサンプリング時刻を第２基準時刻ｔｂとして選択する。さらに、第１基準時刻ｔａから第２基準時刻ｔｂの間に温度センサ２２が検出する温度のうち、最も高い温度である基準最高温度又は最も低い温度である基準最低温度と、第１基準時刻ｔａ及び第２基準時刻ｔｂのそれぞれで温度センサ２２が検出する温度と、の差に基づいてストレス量Ｓを算出する。

したがって、ＥＣＵ１０によれば、第１基準時刻ｔａと第２基準時刻ｔｂとの間の温度サイクル全体におけるマイクロコンピュータ２０の温度の変化量に基づいて、ストレス量Ｓを算出することができる。

また、ＥＣＵ１０では、ＣＰＵ２１は、ＥＣＵ１０に電力の供給を開始した時刻ｔ１をサンプリング時刻とするとともに第１基準時刻ｔａとして選択する。また、ＣＰＵ２１は、第１基準時刻ｔａ後に最初にＥＣＵ１０に電力の供給を開始した時刻ｔ８をサンプリング時刻とするとともに第２基準時刻ｔｂとして選択する。

したがって、ＣＰＵ２１は、ＥＣＵ１０への電力の供給を開始してエンジン２００が駆動を開始した時刻ｔ１，ｔ８をそれぞれ第１基準時刻ｔａ，第２基準時刻ｔｂとすることで、マイクロコンピュータ２０の温度が最も低い時刻をサンプリング時刻とし、当該温度に基づいてストレス量Ｓを算出することが容易となる。すなわち、各温度サイクルにおいてマイクロコンピュータ２０の最も低い温度を検出し易くすることで、マイクロコンピュータ２０の温度の変化量を正確に把握することが可能となる。

次に、図３を参照しながら、本発明の第２実施形態に係るＥＣＵ１０Ａ（図１参照）について説明する。この第２実施形態は、ハードウェアの構成は前述した第１実施形態と同一であるが、そのＣＰＵ２１Ａによるストレス量Ｓや合計ストレス量Ｓ_allの算出方法がＣＰＵ２１と異なる。

第１実施形態に係るＥＣＵ１０は、第１基準時刻ｔａと第２基準時刻ｔｂとの間の温度サイクルにおいて、マイクロコンピュータ２０の温度が上に凸又は下に凸となる単純な変化を示す場合であれば、高い精度でマイクロコンピュータ２０等の寿命の判定を行うことができる。しかしながら、マイクロコンピュータ２０の温度が複雑に変化する場合は、その判定の精度が低下するおそれがある。

そこで、第２実施形態に係るＥＣＵ１０Ａでは、マイクロコンピュータ２０の温度変化を細かく区分することで、ストレス量Ｓ及び合計ストレス量Ｓ_allの算出の精度を向上させている。以下、このＥＣＵ１０Ａによるストレス量Ｓ及び合計ストレス量Ｓ_allの算出方法について説明する。第１実施形態に係るＥＣＵ１０と共通する部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。

このＥＣＵ１０Ａでは、マイクロコンピュータ２０のＣＰＵ２１Ａが、イグニションスイッチ１７がオフ状態からオン状態に切り替えられた時刻ｔ１１を第１基準時刻ｔａとして選択する。また、ＥＣＵ１０Ａは、第１基準時刻ｔａよりも後のサンプリング時刻であって、第１基準時刻ｔａ後に最初にイグニションスイッチ１７がオフ状態からオン状態に切り替えられた時刻ｔ２２を第２基準時刻ｔｂとして選択する。

第１基準時刻ｔａと第２基準時刻ｔｂとの間の温度サイクルにおいて検出されたマイクロコンピュータ２０の最高温度は、時刻ｔ１７における温度Ｔ６である。したがって、前述した第１実施形態に係るＥＣＵ１０と同様の手法によれば、第１基準時刻ｔａから第２基準時刻ｔｂの間において、時刻ｔ１１から時刻ｔ１７にかけて上昇する際の変化量（Ｔ６−Ｔ１）と、時刻ｔ１７から時刻ｔ２２にかけて下降する際の変化量（Ｔ６−Ｔ２）に基づいて、ストレス量Ｓ及び合計ストレス量Ｓ_allを算出することになる。しかし、この場合、時刻ｔ１２から時刻ｔ１６までの期間Ａや、時刻ｔ１８から時刻ｔ２０までの期間Ｂにおける温度変化は考慮されないため、マイクロコンピュータ２０等の寿命の判定の精度が低下するおそれがある。

そこで、ＥＣＵ１０Ａでは、ＣＰＵ２１Ａは、この期間Ａや期間Ｂにおける温度変化も考慮してストレス量Ｓ及び合計ストレス量Ｓ_allを算出する。具体的には、ＣＰＵ２１Ａは、期間Ｂにおいて、温度が下降から上昇に転じた時刻ｔ１８と、温度が上昇から下降に転じた時刻ｔ１９と、を第３基準時刻ｔｃとして選択する。そして、両第３基準時刻ｔｃ間における温度の変化量を算出する。この場合、変化量は（Ｔ５−Ｔ４）となる。また、時刻ｔ１９から時刻ｔ２０の間における温度の変化量も、同様に（Ｔ５−Ｔ４）となる。

ＥＣＵ１０Ａは、この期間Ｂにおける変化量（Ｔ５−Ｔ４）の２度の温度変化を、前述した式ｆ２のΔT₁として２つのストレス量Ｓを算出する。そうして算出した２つのストレス量Ｓを、第１実施形態に係るＥＣＵ１０と同様の手法によって算出される合計ストレス量Ｓ_allと合計することで、当該合計ストレス量Ｓ_allは期間Ｂにおける温度変化も考慮したものとなる。

また、ＣＰＵ２１Ａは、期間Ａにおいて温度が上昇から下降又は下降から上昇に転じた時刻ｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，ｔ１５を第３基準時刻ｔｃとして選択する。そして、期間Ａにおいて温度が最高となった時刻ｔ１２と、温度が最低となった時刻ｔ１３，ｔ１５との間における温度の変化量を算出する。この場合、変化量は（Ｔ４−Ｔ２）となる。この変化量（Ｔ４−Ｔ２）のみによるストレス量Ｓの算出では、時刻ｔ１３から事項ｔ１５の間の温度変化を考慮できていないことになる。

そこで、ＣＰＵ２１Ａは、期間Ｃにおいて、温度が最高となった時刻ｔ１４と、温度が最低となった時刻ｔ１３との間における温度の変化量を算出する。この場合、変化量は（Ｔ３−Ｔ２）となる。また、期間Ｃにおいて、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５の間における温度の変化量も（Ｔ３−Ｔ２）となる。

ＥＣＵ１０Ａは、この期間Ａにおける変化量（Ｔ４−Ｔ２）の２回の温度変化と、変化量（Ｔ３−Ｔ２）の２回の温度変化とを、前述した式ｆ２のΔT₁として４つのストレス量Ｓを算出する。そうして算出した４つのストレス量Ｓを、第１実施形態に係るＥＣＵ１０と同様の手法によって算出される合計ストレス量Ｓ_allと合計することで、当該合計ストレス量Ｓ_allは期間Ａにおける温度変化も考慮したものとなる。

以上のように、ＥＣＵ１０Ａによれば、ＣＰＵ２１Ａは、基準最高温度Ｔ６が検出された時刻ｔ１７と、第１基準時刻ｔａ及び第２基準時刻ｔｂのそれぞれの時刻との間で、温度センサ２２によって検出された温度がその上昇から下降又は下降から上昇に転じたサンプリング時刻を第３基準時刻ｔｃとして選択する。また、第３基準時刻ｔｃにおいて温度センサ２２が検出した温度と、他の第３基準時刻ｔｃにおいて温度センサ２２が検出した温度との差に基づいてストレス量Ｓを算出する。

したがって、本発明の第２実施形態に係るＥＣＵ１０Ａによれば、第１基準時刻ｔａと第２基準時刻ｔｂとの間の温度サイクルにおいて、マイクロコンピュータ２０の温度が複雑に変化する場合であっても、その変化を細分化してストレス量Ｓを算出する。このようにして得られた各温度サイクルのストレス量Ｓに基づいて、合計ストレス量Ｓ_allを算出することで、マイクロコンピュータ２０等の寿命の判定をより高精度で行うことが可能となる。

次に、図４を参照しながら、本発明の第３実施形態に係るＥＣＵ１０Ｂ（図１参照）について説明する。この第３実施形態は、ハードウェアの構成は前述した第１実施形態と同一であるが、そのＣＰＵ２１Ｂによるストレス量Ｓや合計ストレス量Ｓ_allの算出方法がＣＰＵ２１と異なる。

第３実施形態に係るＥＣＵ１０Ｂによれば、より簡便にストレス量Ｓ及び合計ストレス量Ｓ_allを算出することができる。このＥＣＵ１０Ｂでは、前述した実施形態と異なり、第１基準時刻ｔａ及び第２基準時刻ｔｂを選択することなく、ストレス量Ｓ及び合計ストレス量Ｓ_allを算出する。以下、このＥＣＵ１０Ｂによるストレス量Ｓ及び合計ストレス量Ｓ_allの算出方法について説明する。第１実施形態に係るＥＣＵ１０と共通する部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。

このＥＣＵ１０Ｂでは、ＣＰＵ２１Ｂが、各サンプリング時刻におけるマイクロコンピュータ２０の温度の上昇及び下降に関する情報をメモリ２３に記憶させるものである。具体的には、ＣＰＵ２１Ｂは、各サンプリング時刻における温度が、前回のサンプリング時刻における温度から上昇したか、下降したか、又は、変化していないか、のいずれに該当するかを判定し、これに関する情報をメモリ２３に記憶させるものである。

そして、ＣＰＵ２１Ｂは、マイクロコンピュータ２０の温度が上昇から下降、又は、下降から上昇に転じたサンプリング時刻を転換基準時刻ｔｄとして選択する。そして、ＣＰＵ２１Ｂは、この転換基準時刻ｔｄ間におけるマイクロコンピュータ２０の温度の変化量を算出し、その変化量に基づいてストレス量Ｓ及び合計ストレス量Ｓ_allを算出する。

マイクロコンピュータ２０の温度が、図４に示されるように変化した場合、ＣＰＵ２１Ｂは、温度が下降から上昇に転じた時刻ｔ３２，ｔ３７を転換基準時刻ｔｄとして選択する。また、ＣＰＵ２１Ｂは、温度が上昇から下降に転じた時刻ｔ３４も、転換基準時刻ｔｄとして選択する。すなわち、時刻ｔ３２から時刻ｔ３４までの期間Ｄでは、マイクロコンピュータ２０の温度は単調に上昇したと判定することができる。また、時刻ｔ３４から時刻ｔ３７までの期間Ｅでは、マイクロコンピュータ２０の温度は単調に下降したと判定することができる。

ＣＰＵ２１Ｂは、期間Ｄにおけるマイクロコンピュータ２０の温度の変化量（Ｔ５−Ｔ１）と、期間Ｅにおけるマイクロコンピュータ２０の温度の変化量（Ｔ５−Ｔ２）に基づいて、各期間におけるストレス量Ｓを算出する。すなわち、期間Ｄ，Ｅにおける温度の変化量（Ｔ５−Ｔ１），（Ｔ５−Ｔ２）を、それぞれ前述した式ｆ２のΔT₁として、２つのストレス量Ｓを算出し、それらを合計したものが期間Ｄ，Ｅからなる温度サイクルにおけるストレス量Ｓとなる。

ＣＰＵ２１Ｂは、時刻ｔ３７以降の温度サイクルにおいても、同様の手法によってストレス量Ｓを計算する。ＣＰＵ２１Ｂは、このようにして各温度サイクルにおいて算出されたストレス量Ｓを合計し、合計ストレス量Ｓ_allとしてメモリ２３に記憶させる。

以上のように、ＥＣＵ１０Ｂでは、メモリ２３は、温度センサ２２によって検出された温度が、前回のサンプリング時刻において温度センサ２２によって検出された温度から上昇又は下降したことを記憶する。そして、ＣＰＵ２１Ｂは、温度センサ２２によって検出された温度が下降又は上昇に転じることなく上昇又は下降を継続した期間において最も高い温度と最も低い温度との差に基づいて、ストレス量Ｓを算出する。

したがって、ＥＣＵ１０Ｂによれば、前回のサンプリング時刻からのマイクロコンピュータ２０の温度変化に基づいて、ストレス量Ｓと、その合計である合計ストレス量Ｓ_allとを算出し、マイクロコンピュータ２０等の寿命を判定することが可能となる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

前述した実施形態では、ストレス量Ｓは式ｆ２によって算出されるものとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ストレス量Ｓをアイリングモデルに基づいて算出することも可能である。

ある製品において、温度サイクル試験を実施し、当該試験における温度の変化量がΔT₂である場合における寿命（破損に至るまでの温度サイクル数）をN₂とする。この場合、前述したΔT₁及びN₁との関係は、アイリングモデルによれば次式ｆ４のように表される。αは温度サイクル試験によって同定される定数である。

そうすると、ストレス量Ｓは、次式ｆ５のように表される。

この場合も、全ての温度サイクルにおけるストレス量Ｓを合計した合計ストレス量Ｓ_allが１となった場合に、製品が寿命に至ることになる。

１０：ＥＣＵ（電子制御装置）
１１：基板
２０：マイクロコンピュータ
２１：ＣＰＵ（演算部）
２２：温度センサ（温度検出部）
２３：メモリ（記憶部）
１００：車両
２００：エンジン
Ｓ：ストレス量
Ｓ_all：合計ストレス量
ｔａ：第１基準時刻
ｔｂ：第２基準時刻
ｔｃ：第３基準時刻

Claims

車両（１００）に搭載される電子制御装置（１０，１０Ａ，１０Ｂ）であって、
電子部品が接続される基板（１１）と、
前記基板に接続されたマイクロコンピュータ（２０）であって、演算を行う演算部（２１，２１Ａ，２１Ｂ）と、前記マイクロコンピュータの温度を検出する温度検出部（２２）と、情報を記憶する記憶部（２３）と、を有する前記マイクロコンピュータと、を備え、
前記温度検出部は、複数のサンプリング時刻において温度を検出し、
前記演算部は、所定期間毎に前記温度検出部が検出する温度の変化量に基づいて、前記マイクロコンピュータの寿命及び前記マイクロコンピュータと前記基板との間の接続部における寿命の少なくとも一方に影響を与えるストレス量（Ｓ）を算出するとともに、前記ストレス量を合計した合計ストレス量（Ｓall）を算出し、
前記記憶部は、前記合計ストレス量を記憶し、
前記演算部は、
前記複数のサンプリング時刻のうち、一の前記サンプリング時刻を第１基準時刻（ｔａ）として選択するとともに、前記第１基準時刻よりも後の一の前記サンプリング時刻を第２基準時刻（ｔｂ）として選択し、
前記第１基準時刻から前記第２基準時刻の間に前記温度検出部が検出する温度のうち、最も高い温度である基準最高温度又は最も低い温度である基準最低温度と、前記第１基準時刻及び前記第２基準時刻のそれぞれで前記温度検出部が検出する温度と、の差に基づいて前記ストレス量を算出することを特徴とする電子制御装置。
前記演算部は、
前記基準最高温度が検出された前記サンプリング時刻又は前記基準最低温度が検出された前記サンプリング時刻と、前記第１基準時刻及び前記第２基準時刻のぞれぞれの時刻との間で、前記温度検出部によって検出された温度がその前後で上昇から下降又は下降から上昇に転じた前記サンプリング時刻を第３基準時刻（ｔｃ）として選択し、
一の前記第３基準時刻において前記温度検出部が検出した温度と、他の前記第３基準時刻において前記温度検出部が検出した温度との差に基づいて前記ストレス量を算出することを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
前記演算部は、
前記電子制御装置に電力の供給を開始した時刻を前記サンプリング時刻とするとともに前記第１基準時刻として選択し、
前記第１基準時刻後に最初に前記電子制御装置に電力の供給を開始した時刻を前記サンプリング時刻とするとともに前記第２基準時刻として選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子制御装置。