JP6457929B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行を制御する電子制御装置に関する。

例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＮＧ−Ｃ／Ｕ）やオートマティックトランスミッションコントロールユニット（ＡＴ−Ｃ／Ｕ）といった電子制御装置に搭載されたマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）では、ＣＡＮ通信（車載用電子制御装置間相互通信方式）によって他の電子制御装置との間で相互通信を行っており、また、シフトレンジや車速等の車両走行情報に応じて最適なソレノイド負荷制御を行っている。

また、電子制御装置のＣＰＵには、例えば電子制御装置自身の診断機能によって異常を検出すると、負荷の停止やＣＰＵリセット等の必要な処理を行なった後、それでも復帰しない場合には電子制御装置としての動作を停止する、といった制御が組み込まれている。このように従来、異常発生時には電子制御装置を停止あるいは外部の電子制御装置との通信を停止することで車両システムとして機械的セーフティモードへ移行する、といったフェールセーフを実施していた。

電子制御装置が停止すると、車両システムはそれまでの電子制御からリンプホームモードや高速側ギア固定モードといった機械制御によるセーフティモードに移行する。例えば、ＡＴ−Ｃ／Ｕはトランスミッション内部に複数搭載されているソレノイド負荷に流す電流を制御することでＯＮまたはＯＦＦし、予め決められた変速テーブルに従ってＯＮまたはＯＦＦするソレノイド負荷を組合せることで変速を行っているが、トランスミッションはＡＴ−Ｃ／Ｕの故障や停止によりすべてのソレノイド負荷の制御を停止した場合においても、車両として急減速が発生しないように、４速や５速以上の高いギア比で固定されるように予め設計されている。このように、車両システムは電子制御がなくても一時的に走行可能な状態となり、車両を安全に停止、もしくは近隣の整備工場へ退避することが可能となっている。

また、例えば、特開２００７−３２７３３号公報に記載の発明では、例えば３速から５速へ、また５速から３速へと、１段以上の間を空けて変速する飛び越し変速（スキップシフト）が可能な自動変速機の油圧制御装置において、固定シフトパターンを２つ用意し、シフトバルブの動作によってこの２つの固定シフトパターンのいずれかを選択して断線フェールに対する信頼性を向上しようとしている。

特開２００７−３２７３３号公報

ところで、現在市場で発生している不具合の中には、継続的な異常状態による故障以外に、断続的な異常発生により二次故障が発生しているケースも少なくない。例えば、バッテリー電圧を持った状態の電源線（ハーネス）がローサイドのソレノイド負荷にショートする天絡（ソレノイド負荷に電流が流れ続ける）が発生したとすれば、継続的な接触よりも一時的に接触して離れる可能性、すなわち、天絡状態から復帰する可能性がある。ここで、天絡状態からの復帰はソレノイド負荷に蓄積されたエネルギーが通常制御時よりも大きいため、還流素子が破壊される可能性を考慮しなければならない。しかしながら、特開２００７−３２７３３号公報では、このような異常状態からの復帰については何ら考慮されていないという問題があった。

本発明の目的は、異常状態から復帰した場合にも対処可能な電子制御装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するために、負荷に所定の電流を流すことで車両の走行を制御する電子制御装置において、ＯＮ／ＯＦＦされることで前記負荷に流す電流を制御する負荷駆動素子と、ＯＮ／ＯＦＦされることで還流を制御する還流素子と、前記負荷駆動素子および前記還流素子のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記負荷に電流が流れ続けるショート状態を検出したとき、該ショート状態からの復帰まで、前記負荷駆動素子をＯＮにして保持する、ことを特徴とする。

本発明によれば、異常状態から復帰した場合にも対処可能な電子制御装置を提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１に係る電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示した電子制御装置１の動作の一例のタイミングチャートを示す図である。 図１に示した電子制御装置１の動作の一例のフローチャートを示す図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態に係る電子制御装置について詳細に説明する。

本発明は、ＥＮＧ−Ｃ／ＵやＡＴ−Ｃ／Ｕといった電子制御装置において、インダクタを要するソレノイド負荷（電磁弁）に流れる電流を任意の電流値に制御するための負荷駆動ＭＯＳＦＥＴやＩＰＤ（インテリジェントパワーデバイス）、ＩＰＳ（インテリジェントパワースイッチ）といった負荷駆動素子、および還流用ＭＯＳＦＥＴやフリーホイールダイオードのような還流素子で構成される電流制御回路（電流制御機能を備えたカスタムＩＣを含む）に係り、ローサイド負荷のＶＢショート（天絡）やハイサイド負荷のＧＮＤショート（地絡）および過熱、過電流等の周辺システムを含めた異常を検出する構成を有する。

以下、本発明の実施例１について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。

図１に示す電子制御装置１は、制御部としてのマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）３を有し、ソレノイド負荷４に流す電流の制御を行う。また、電子制御装置１は、バッテリー電圧が印加され、この電圧を電流制御回路２に供給する電源リレー回路１４と、ＣＰＵ３によって駆動されて、電源リレー回路１４から供給された電圧によりソレノイド負荷４に電流を流す電流制御回路２とを有する。

なお、本実施例の構成においては、ソレノイド負荷４が天絡（ソレノイド負荷４に電流が流れ続ける）した際に電流を止める手段を有しない。また、本実施例の構成における地絡時や負荷断線時には、ソレノイド負荷４に電流が流れず、誘導サージ発生の懸念がないため、特に記述しないこととする。

図１において、ＣＰＵ３は、車両の車速やトランスミッション油圧および油温等の外部情報５に基づいてソレノイド駆動信号６を電流制御回路２に送信する。電流制御回路２はソレノイド駆動信号６に基づき、内部の負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７と還流ＭＯＳＦＥＴ８を交互にＯＮし、そのＯＮする時間を調整することでＰＷＭ制御を行い、ソレノイド負荷４に流れる平均電流を所望の値とするように制御している。

電流制御回路２は、異常検出部９を備えている。この異常検出部９は、天絡、地絡、負荷断線、過電流、過熱等の異常発生時にはＣＰＵ３に対して通信部１０を用いて通信し、異常状態を連絡することが可能である。また、電流制御回路２は、異常状態からの復帰を検出する復帰検出部１１を備えている。

ここで、図１に示すように、ソレノイド負荷４に対し、バッテリー電圧を持った状態のハーネス１２が接触して異常状態（この場合は天絡）が発生した場合の、電流制御回路２の動作について説明する。

従来、ソレノイド負荷４に対し、バッテリー電圧を持った状態のハーネス１２が接触すると、ソレノイド負荷４には通常制御時よりも大きな電流が流れ続け、これによってソレノイド負荷４には大きなエネルギーが蓄積される。このソレノイド負荷４に大きなエネルギーが蓄積された状態で、天絡状態から復帰したとすると、ソレノイド負荷４からＧＮＤに向かう電流が流れ続け、この電流は還流ＭＯＳＦＥＴ８の寄生ダイオード１３を介して流れる。このとき、この寄生ダイオード１３には通常制御時よりも遥かに大きな電流が流れることになり、還流ＭＯＳＦＥＴ８が発熱し、場合によっては還流ＭＯＳＦＥＴ８が破壊される可能性がある。

これに対して、本実施例では以下のように動作する。

ソレノイド負荷４に対し、バッテリー電圧を持った状態のハーネス１２が接触して天絡が発生すると、異常検出部９は、例えば、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７をＯＦＦにしているのにもかかわらず点Ａの電位がバッテリー電圧であることを検出して、天絡の発生を検出する（電流制御回路として用いるＩＣが従来から備える機能で天絡を検出してもよい）。異常検出部９の検出結果を受けたＣＰＵ３では、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７をＯＮにし、このＯＮのままで天絡状態からの復帰に備える。天絡状態において負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７をＯＮにしても、図１の点Ｂの電位は、ソレノイド負荷４にかかる電圧（図１の点Ａの電位）と同じ電位であるため、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７に電流は流れない。

その後、天絡状態から復帰すると、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７がＯＮであるから、ソレノイド負荷４に蓄積されたエネルギーによって、ソレノイド負荷４からＧＮＤに向かう電流が流れ続け、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７には一気に電流が流れるが、還流ＭＯＳＦＥＴ８の寄生ダイオード１３には電流が流れないため、還流ＭＯＳＦＥＴ８が破壊されるのを防ぐことが可能である。

また、これとは別に、天絡状態のときに負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７をＯＮにしたままにし、その後、復帰検出部１１が、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７に電流が流れるのを検出すると、これを天絡状態からの復帰のトリガとして捉え、この検出結果をＣＰＵ３に送り、以下のように制御することもできる。この例では、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７や還流ＭＯＳＦＥＴ８は、その保護のため、ＯＮにしたときに過電流が流れると強制ＯＦＦされる。

天絡状態から復帰すると、ソレノイド負荷４に蓄積されたエネルギーが大きく、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７に過電流が流れ、この場合、異常検出部９によって負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７は瞬時にＯＦＦにされる。これにより負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７は保護される。

しかし、このように負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７がＯＦＦになると、今度は、還流ＭＯＳＦＥＴ８の寄生ダイオード１３を介して電流が流れようとするため、次に、ＣＰＵ３は、還流ＭＯＳＦＥＴ８をＯＮにして還流電流を流す。さらに還流ＭＯＳＦＥＴ８においても過電流検出によってＯＦＦにされる場合には、再び負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７をＯＮにする。このような制御を繰り返すことで徐々にエネルギーを放出させていき、過電流検出による強制ＯＦＦがなくなったことを確認し、通常制御に移行する。このとき、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７と還流ＭＯＳＦＥＴ８を繰り返しＯＮにする周期は、ＣＰＵ３からの駆動周期に因らず任意である。

以上のような制御を行うことで、異常状態からの復帰を検知した場合に、サージエネルギーが大きい場合でも、還流ＭＯＳＦＥＴ８に電流が集中して流れるの防ぎ、破壊されることを防ぐことが可能である。また、以上のような制御を実施中に再び天絡状態になった場合には、還流ＭＯＳＦＥＴ８をＯＮにしても過電流が流れるため区別が付かないが、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７をＯＮした場合には電流が流れないため識別可能であり、再度同様の制御を実施すればよい。

図２は、図１に示した電子制御装置１の動作の一例のタイミングチャートを示す図である。

ソレノイド負荷４にバッテリー電圧を持った状態のハーネス１２が接触して天絡を検出すると、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７をＯＮして天絡状態から復帰するまで保持する。負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７に電流が流れ、過電流を検出した場合（例えば、図２の上から４段目の図において、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流が「過電流検出閾値」を越えたことを検出した場合、）には還流ＭＯＳＦＥＴ８をＯＮし、ソレノイド負荷４に蓄積されたエネルギーを放出しきるまで負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７と還流ＭＯＳＦＥＴ８を交互にＯＮ／ＯＦＦし、還流ＭＯＳＦＥＴ８をＯＮしても過電流検出されなかった場合に通常制御に移行する。通常制御移行のタイミングは、負荷駆動ＭＯＳ７をＯＮしているタイミングでもよい。

図３は、図１に示した電子制御装置１の動作の一例のフローチャートを示す図である。

ＰＷＭ制御を行い、ソレノイド負荷４に所望の電流を流す通常制御を行っている（ステップＳ１００）ときに、異常検出部９による監視を行い（ステップＳ１０１）、異常を検出した場合には、ステップＳ１０３に進み、ソレノイド負荷４への電流供給を停止する。次に、異常検出部９によって検出した異常が天絡状態であるかを判断し（ステップＳ１０４）、天絡状態でない場合にはステップＳ１１１に進み、正常への復帰が確認できたならば通常制御を行い、その後、ステップＳ１００に戻る。

ステップＳ１０４において、異常検出部９によって検出した異常が天絡であるかを判断し（ステップＳ１０４）、天絡状態である場合にはステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７をＯＮにして天絡状態からの復帰に備える。

その後、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７の過電流を検出した場合には（ステップＳ１０６）、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７を強制ＯＦＦ（ステップＳ１０７）、還流ＭＯＳＦＥＴ８をＯＮ（ステップＳ１０８）にする。続いて、還流ＭＯＳＦＥＴ８の過電流を検出した場合には（ステップＳ１０９）、還流ＭＯＳＦＥＴ８を強制ＯＦＦ（ステップＳ１１０）、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７をＯＮ（ステップＳ１０５）にし、ステップＳ１０６に進み、処理を繰り返す。

その後、ステップＳ１０６やステップＳ１０９で過電流を検出しなければ、ステップＳ１１１に進み、正常への復帰が確認できたならば通常制御を行い、その後、ステップＳ１００に戻る。

なお、天絡状態からの復帰を検出するトリガとして、上述の例では、
・天絡状態のときに負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７をＯＮにしたままにし、その後、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７に電流が流れるのを検出したこと、
としたが、天絡状態からの復帰を検出するトリガとしては、例えば、
・天絡状態のときに負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７をＯＮにしたままにし、その後、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７の両端に電位差が生じたこと（図１の点Ａと点Ｂの間に電位差が生じたこと）（負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７の電圧をモニタする）、
・天絡状態のときに負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７をＯＮにしたままにし、その後、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７の温度が所定の温度に達したこと、あるいは上昇したこと（負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７の温度をモニタする）、
としてもよい。

また、上述の実施例では、天絡状態からの復帰時に、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７および還流ＭＯＳＦＥＴ８のそれぞれにおいて過電流の検出を契機にＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行うようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、
・「閾値」を過電流に達するよりも小さい値に設定し、天絡状態からの復帰時に、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７および還流ＭＯＳＦＥＴ８のそれぞれにおいて電流が、この「閾値」に達したことを契機にＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行うようにしてもよいし、
・天絡状態からの復帰時に、電流に関係なく、負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ７および還流ＭＯＳＦＥＴ８のＯＮ／ＯＦＦの切り替えを高速で行うようにしてもよい。

また、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、例えば、図１では、ソレノイド負荷４がローサイド接続で天絡時の制御を説明したが、ソレノイド負荷４がハイサイド接続になった場合には、地絡時において同様の制御を実施すればよい。

本発明によれば、異常状態から復帰した際の通常制御時よりも大きな誘導負荷サージに対し、サージ耐量の高い素子への変更をせずに従来使用していた素子を用いても対応可能であり、コストアップやサイズアップ、ひいては基板変更等の影響もなく実施可能である。

＜付記＞
なお、以上説明した本発明は、
１．
負荷に所定の電流を流すことで車両の走行を制御する電子制御装置において、
ＯＮ／ＯＦＦされることで前記負荷に流す電流を制御する負荷駆動素子と、ＯＮ／ＯＦＦされることで還流を制御する還流素子と、前記負荷駆動素子および前記還流素子のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記負荷に電流が流れ続けるショート状態を検出したとき、該ショート状態からの復帰まで、前記負荷駆動素子をＯＮにして保持する、
ことを特徴とする電子制御装置、としたので、
・異常状態（例えば、天絡状態）から復帰した場合にも対処可能な電子制御装置を提供することができる。
・異常状態（例えば、天絡状態）から復帰した場合に、還流素子を保護することができる場合がある。

２．
１．に記載の電子制御装置において、
前記還流素子が還流ＭＯＳＦＥＴであり、
前記制御部は、前記ショート状態からの復帰を検出した場合に、前記還流ＭＯＳＦＥＴをＯＮすることで該還流ＭＯＳＦＥＴにサージ電流を流す、
ことを特徴とする電子制御装置、としたので、
・異常状態（例えば、天絡状態）から復帰した場合に、発熱する素子である還流ＭＯＳＦＥＴを保護することができる場合がある。

また本発明は、
３．
１．に記載の電子制御装置において、
前記制御部は、前記ショート状態からの復帰を、前記負荷駆動素子に電流が流れたことをトリガとして検出する、
ことを特徴とする電子制御装置、としたので、
・異常状態（例えば、天絡状態）からの復帰を、電流によって確実に検出することができる。

また本発明は、
４．
１．に記載の電子制御装置において、
前記制御部は、前記ショート状態からの復帰を、前記負荷駆動素子の両端に電位差が生じたことをトリガとして検出する、
ことを特徴とする電子制御装置、としたので、
・異常状態（例えば、天絡状態）からの復帰を、電位差によって確実に検出することができる。

また本発明は、
５．
１．に記載の電子制御装置において、
前記制御部は、前記ショート状態からの復帰を、前記負荷駆動素子の温度が上昇したことをトリガとして検出する、
ことを特徴とする電子制御装置、としたので、
・異常状態（例えば、天絡状態）からの復帰を、温度によって確実に検出することができる。

また本発明は、
６．
１．に記載の電子制御装置において、
前記制御部は、前記ショート状態からの復帰を検出した場合に、前記負荷駆動素子と前記還流素子に交互に電流を流すことで、サージ電流による素子発熱を分散する、
ことを特徴とする電子制御装置、としたので、
・異常状態（例えば、天絡状態）から復帰した場合に、素子発熱を低減することができ、素子をより保護することができる場合がある。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…電子制御装置、２…電流制御回路、３…ＣＰＵ、４…ソレノイド負荷、５…外部情報、６…ソレノイド駆動信号、７…負荷駆動ＭＯＳＦＥＴ、８…還流ＭＯＳＦＥＴ、９…異常検出部、１０…通信部、１１…復帰検出部、１２…ハーネス、１３…還流ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオード、１４…電源リレー回路。

Claims (6)

1. 負荷に所定の電流を流すことで車両の走行を制御する電子制御装置において、
   ＯＮ／ＯＦＦされることで前記負荷に流す電流を制御する負荷駆動素子と、ＯＮ／ＯＦＦされることで還流を制御する還流素子と、前記負荷駆動素子および前記還流素子のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記負荷に電流が流れ続けるショート状態を検出したとき、該ショート状態からの復帰まで、前記負荷駆動素子をＯＮにして保持する、
   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、
   前記還流素子が還流ＭＯＳＦＥＴであり、
   前記制御部は、前記ショート状態からの復帰を検出した場合に、前記還流ＭＯＳＦＥＴをＯＮすることで該還流ＭＯＳＦＥＴにサージ電流を流す、
   ことを特徴とする電子制御装置。
3. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記制御部は、前記ショート状態からの復帰を、前記負荷駆動素子に電流が流れたことをトリガとして検出する、
   ことを特徴とする電子制御装置。
4. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記制御部は、前記ショート状態からの復帰を、前記負荷駆動素子の両端に電位差が生じたことをトリガとして検出する、
   ことを特徴とする電子制御装置。
5. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記制御部は、前記ショート状態からの復帰を、前記負荷駆動素子の温度が上昇したことをトリガとして検出する、
   ことを特徴とする電子制御装置。
6. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記制御部は、前記ショート状態からの復帰を検出した場合に、前記負荷駆動素子と前記還流素子に交互に電流を流すことで、サージ電流による素子発熱を分散する、
   ことを特徴とする電子制御装置。

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