JP6469596B2 - 車載制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載制御装置に関する。

電圧源からインダクタに給電するハイサイドスイッチと、インダクタからグランドに給電するローサイドスイッチを備え、ハイサイドスイッチが導通状態の時に、ローサイドスイッチをPWM（Pulse Width Modulation）制御することによって、インダクタに所望の電流を流している場合がある。インダクタに流れる電流は電流検出手段により検出され、インダクタに流す電流を所望の値にするために、ローサイドスイッチ制御手段がPWMを制御している。

通常、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチはＥＣＵ（Electronic Control Unit）内に備え付けられており、ＥＣＵとインダクタはワイヤハーネスを介して接続されている。

ここで、車両に搭載されているワイヤハーネスは、何らかの原因により、電圧源やグランドにショートする可能性がある。そのため、車載制御装置内の物理量を測定することにより、電圧源ショートとグランドショートを判定する診断手段の要求がある。

ショートを判定する診断手段に関し、電子制御装置と電気負荷とを接続するワイヤハーネスに異常が生じても、可能な限り電気負荷の制御を継続してコモンレール内の燃料圧力を適性レベルに維持できる電子制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、電子制御装置と電磁弁との間のワイヤハーネスに何らかの要因で電源ショート（バッテリ正極側へのショート）やグランドショート（接地電位へのショート）などのショート異常が発生する可能性があるため、電子制御装置は、これらショート異常を検出する機能を備えている。

特開第2014-224479号公報

特許文献１に開示されるような技術では、電源部の正極側から電気負荷への通電経路であるハイサイド側通電経路を導通・遮断するためのハイサイド側スイッチと、電気負荷から電源部の負極側への通電経路を導通・遮断するためのローサイド側スイッチの、双方がオフされているときのハイサイド電圧に基づいて通電経路の異常の有無を検出しているため、電気負荷（インダクタ）に通電されていない状態で異常の有無を判断する必要がある。

このため、インダクタの通電時にインダクタの短絡を検出することができないという問題があった。

本発明の目的は、インダクタの通電時にインダクタの短絡を検出することができる車載制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の車載制御装置は、インダクタの一端に接続される第１のスイッチング素子と、前記インダクタの他端に接続される第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子と前記インダクタの間に流れる第１の電流を測定する第１の電流センサと、前記第２のスイッチング素子と前記インダクタの間に流れる第２の電流を測定する第２の電流センサと、前記第１のスイッチング素子又は前記第２のスイッチング素子がオフである期間に、前記インダクタに電流を還流する還流回路と、前記還流回路に流れる第３の電流を測定する第３の電流センサと、前記第１〜第３の電流のそれぞれの最大値のうち一致する数が最も少ない電流が測定された電流センサが故障していると判定する第１の判定部と、を備える。

本発明によれば、インダクタの通電時にインダクタの短絡を検出することができる。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。

電圧源ショートが発生した場合における、本発明の第１の実施形態に係る車載制御装置の構成図である。 図１に示す車載制御装置の動作例を示す説明図である。 グランドショートが発生した場合における、本発明の第２の実施形態に係る車載制御装置の構成図である。 図３に示す車載制御装置の動作例を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る車載制御装置の構成図である。 本発明の第４の実施形態に係る車載制御装置の構成図である。 図６に示す車載制御装置の動作例を示す説明図である。 本発明の第７の実施形態に係る車載制御装置の構成図である。 図８に示す車載制御装置の動作例を示す説明図である。

以下、図面を用いて、本発明の第１〜第８の実施形態に係るＥＣＵ（車載制御装置）の構成及び動作について説明する。なお、下記の実施形態を説明する図面では、一例として、ハイサイドスイッチにPタイプMOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ローサイドスイッチにNタイプMOSFETを用いて示す。また、各図において、同一符号は同一部分を示す。

（第１の実施形態）
図１に示すＥＣＵ１（車載制御装置）は、ハイサイドスイッチ５とローサイドスイッチ６の導通と非導通を制御し、インダクタ４に所望の電流を流すためのものである。なお、インダクタ４は、例えば、自動変速機のアクチュエータに用いられるコイル（ソレノイド）である。

ＥＣＵ１は、電圧源２からインダクタ４に給電するハイサイドスイッチ５と、インダクタ４からグランドに給電するローサイドスイッチ６と、それぞれのスイッチの導通と非導通を制御するハイサイドスイッチ制御回路７（ハイサイドスイッチ制御手段）と、ローサイドスイッチ制御回路８（ローサイドスイッチ制御手段）と、電圧源２からハイサイドスイッチ５を介してインダクタ４に流れる電流を検出するハイサイド電流検出回路９と、インダクタ４からローサイドスイッチ６を介してグランドに流れる電流を検出するローサイド電流検出回路１０と、それぞれの電流検出回路から得られた電流を比較し、それぞれの電流の差分が所定の範囲内か否かを判定する電流比較回路１１（電流比較手段）と、インダクタ４の通電エネルギを還流させる還流ダイオード１２と、を備えている。

換言すれば、図１に示すように、ハイサイドスイッチ５（第１のスイッチング素子）は、インダクタ４の一端（電圧源２側の端）に接続される。ローサイドスイッチ６（第２のスイッチング素子）は、インダクタ４の他端（グランド側の端）に接続される。ハイサイド電流検出回路９（第１の電流センサ）は、ハイサイドスイッチ５とインダクタ４の間に流れる電流Ｉｄｖ（第１の電流）を測定する。ローサイド電流検出回路１０（第２の電流センサ）は、ローサイドスイッチ６とインダクタ４の間に流れる電流Ｉｄｇ（第２の電流）を測定する。

詳細には、ハイサイドスイッチ５（第１のスイッチング素子）は、電圧源２（電源）とインダクタ４の間の経路に配置される。ローサイドスイッチ６（第２のスイッチング素子）は、インダクタ４とグランドの間の経路に配置される。

電圧源２とインダクタ４はＥＣＵ１の外部に備えている。ＥＣＵ１と電圧源２はワイヤハーネスＨ１により接続点Ｃ５を介して接続され、ＥＣＵ１とインダクタ上流１３はワイヤハーネスＨ２により接続点Ｃ３を介して接続され、ＥＣＵ１とインダクタ下流１４はワイヤハーネスＨ３により接続点Ｃ４を介して接続されている。

還流ダイオード１２のカソードは、接続点Ｃ１で、電圧源２からハイサイドスイッチ５への接続線に接続されている。また、還流ダイオード１２のアノードは、接続点Ｃ２で、接続点Ｃ４からローサイドスイッチ６への接続線に接続されている。還流ダイオード１２（還流回路）は、ローサイドスイッチ６（第２のスイッチング素子）がオフである期間に、インダクタ４に電流を還流する。

なお、本発明を実施するため、ハイサイド電流検出回路９は、ハイサイドスイッチ５を介した、接続点Ｃ１から接続点Ｃ３の間にある必要がある。また、ローサイド電流検出回路１０は、ローサイドスイッチ６を介した、接続点Ｃ２からグランドの間にある必要がある。

図２は、図１に示すＥＣＵ１の動作を説明する説明図である。

インダクタ４に所望の電流を流すために、ハイサイドスイッチ５とローサイドスイッチ６を導通状態にすることで、インダクタ４に流れる電流は上昇していく（図２の区間ａ）。この時、電圧源２からの電流は、ハイサイドスイッチ５とインダクタ４とローサイドスイッチ６を介してグランドに流れるため、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０とから得られる電流は、インダクタ４に流れる電流と一致する。ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０から得られる電流を比較している電流比較回路１１は、それぞれの電流に差分が無く（０Ａ）、所定の範囲内であるため異常が無いと判断する。

この後、ローサイドスイッチ６を非導通状態にすると、インダクタ４の通電エネルギによる還流電流が還流ダイオード１２を介して流れ、インダクタ４に流れる電流は減少していく（図２の区間ｂ）。この時、インダクタ４の通電エネルギによる電流が、還流ダイオード１２とハイサイドスイッチ５を介してインダクタ４に還流されるため、ハイサイド電流検出回路９から得られる電流とインダクタ４に流れる電流は一致する。一方、ローサイドスイッチ６は非導通状態であるため、ローサイドスイッチ６に流れる電流はリーク電流で、通常、その電流はマイクロアンペアオーダー以下になる。図２の区間ｂでは、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０から得られる電流は正常状態において一致しないため、電流比較回路１１が示す結果は無効とする。

次に、電圧源２とワイヤハーネスＨ２が抵抗１５を介して電圧源ショート（バッテリショート）した場合（図１の点線部）の動作を図２の区間ｃで示す。

電圧源ショートが発生した時、インダクタ４の直流抵抗値が、ハイサイドスイッチ５のオン抵抗値と抵抗１５の抵抗値に比べて極めて大きい場合には、インダクタ４に流れる電流の変化は極めて小さくなる。一方、電圧源２からインダクタ４に流れる電流は、ハイサイドスイッチ５を介した経路と抵抗１５を介した経路となるため、ハイサイド電流検出回路９が検出する電流Ｉｄｖは、抵抗１５の抵抗値に応じてΔＩｄｖだけ減少する。

この時、ローサイド電流検出回路１０が検出する電流は、インダクタ４に流れる電流と同一であるため、電圧源ショートが発生した場合のローサイド電流検出回路１０が検出する電流の変化は、インダクタ４と同一で極めて小さい。

ここで、電流比較回路１１は、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０から得られる電流にΔＩｄｖの差分があることを検出し、ΔＩｄｖが所定の範囲内であるか否かを判定し、所定の範囲外である場合には電圧源ショートによる異常を検出する。

換言すれば、電流比較回路１１は、ハイサイドスイッチ５（第１のスイッチング素子）及びローサイドスイッチ６（第２のスイッチング素子）がオンとなる期間に、電流Ｉｄｖ（第１の電流）と電流Ｉｄｇ（第２の電流）の差分（−ΔＩｄｖ）が所定の範囲（区間〔ｔｈ１、ｔｈ２〕；ｔｈ１、ｔｈ２：閾値（ｔｈ１＜ｔｈ２））を超えた場合、短絡が発生していると判定する第１の判定部として機能する。

図２の区間ｄにおいては、電圧源ショートが発生中であるが、上述の通り、ローサイドスイッチ６は非導通状態のため、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０から得られる電流は一致しないため、電流比較回路１１が示す結果は無効とする。

以上説明したように、本実施形態によれば、インダクタの通電時にインダクタの短絡を検出することができる。

すなわち、通常、ハイサイドスイッチ５とローサイドスイッチ６が導通状態の時、電圧源２からハイサイドスイッチ５を介してインダクタ４に流れる電流を検出するハイサイド電流検出回路９と、インダクタ４からローサイドスイッチ６を介してグランドに流れる電流を検出するローサイド電流検出回路１０とから得られる電流は等しくなる。

ここでインダクタ上流１３がショート抵抗（抵抗１５）を介して電圧源２にショートした場合、電圧源２からインダクタ４への給電経路は、ハイサイドスイッチ５を介した経路と、ショート抵抗を介した経路になる。

インダクタ上流１３の電圧源ショートは、ワイヤハーネスを介して発生する可能性があるため、ショート抵抗の値はワイヤハーネスが持つ抵抗値になることが考えられる。そのため、ショート抵抗は数ミリΩから数百ミリΩ程度の値になる場合がある。

この場合、ハイサイド電流検出回路９から得られる電流は、電圧源ショート発生前に比べ減少するが、その値はハイサイドスイッチ５のオン抵抗とショート抵抗の比率に応じたものとなる。特にショート抵抗の値は、ワイヤハーネスが電圧源ショートしている位置からインダクタ４までの距離、ワイヤハーネスの線径など、種々の要因に影響を受けるため、その値を正確に推定することは困難である。そのため、ハイサイド電流検出回路９から得られる電流だけで、インダクタ上流の電圧源ショートを検出することは困難である。

一方、インダクタ上流１３が電圧源ショートした場合であっても、一般的にインダクタ４の直流抵抗の値はハイサイドスイッチ５のオン抵抗とショート抵抗に比べ極めて大きいため、インダクタ４からローサイドスイッチ６を介してグランドに流れる電流の変化は極めて小さい。

従って、インダクタ上流１３が電圧源ショートした時、ハイサイド電流検出回路９から得られる電流は減少し、ローサイド電流検出回路１０から得られる電流はほとんど変化しない。そのため、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０から得られた電流を比較する電流比較回路１１が、それぞれ電流の差分が所定の範囲から外れたことを検出することで、インダクタ上流１３に発生した電圧源ショートを検出することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態にて、グランドとワイヤハーネスＨ３が抵抗１６を介してグランドショートした場合について説明する。なお、第１の実施形態に係るＥＣＵ１と第２の実施形態に係るＥＣＵ１は同一であるが、ショートの発生箇所が異なるため、別の実施形態として説明する。

図４は、図３に示すＥＣＵ１の動作を説明する説明図である。図４の区間ａとｂは、それぞれ図２の区間ａとｂと同一であるため、説明は省略する。

グランドとワイヤハーネスＨ３が抵抗１６を介してグランドショートした場合（図３の点線部）の動作を図４の区間ｃで示す。

グランドショートが発生した場合でも、インダクタ４の直流抵抗値が、ローサイドスイッチ６のオン抵抗値と抵抗１６の抵抗値に比べて極めて大きい場合には、インダクタ４に流れる電流の変化は極めて小さくなる。一方、インダクタ４からグランドに流れる電流は、ローサイドスイッチ６を介した経路と抵抗１６を介した経路となるため、ローサイド電流検出回路１０が検出する電流Ｉｄｇは、抵抗１６の抵抗値に応じてΔＩｄｇだけ減少する。

この時、ハイサイド電流検出回路９が検出する電流は、インダクタ４に流れる電流と同一であるため、グランドショートが発生した場合のハイサイド電流検出回路９が検出する電流の変化は、インダクタ４と同一で極めて小さい。

ここで、電流比較回路１１は、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０から得られる電流にΔＩｄｇの差分があることを検出し、ΔＩｄｇが所定の範囲内であるか否かを判定し、所定の範囲外である場合にはグランドショートによる異常を検出する。

なお、電流比較回路１１が異常判定する際、ハイサイド電流検出回路９から得られる電流が、ローサイド電流検出回路１０から得られる電流より、小さい場合にはインダクタ上流１３の電圧源ショートと判定し、大きい場合にはインダクタ下流１４のグランドショートと判定する。

換言すれば、電流比較回路１１は、電流Ｉｄｖ（第１の電流）が電流Ｉｄｇ（第２の電流）より小さい場合、電圧源２（電源）とインダクタ４の間で短絡が発生していると判定し、電流Ｉｄｇが電流Ｉｄｖより小さい場合、インダクタ４とグランドの間で短絡が発生していると判定する第１の判定部として機能する。これにより、電圧源ショートとグランドショートを区別することができる。

（第３の実施形態）
第１〜第２の実施形態では、ハイサイドスイッチ５が導通状態の時、ローサイドスイッチ６がＰＷＭ制御で導通と非導通を切替える形態について示した。

第３の実施形態では、ローサイドスイッチ６が導通状態の時、ハイサイドスイッチ５がＰＷＭ制御で導通と非導通を切替える形態について示す。本実施形態に係る構成図を図５に示す。

第３の実施形態では、ハイサイドスイッチ５が導通から非導通に切り替わった時、インダクタ４の通電エネルギを還流させるため、還流ダイオード１２のアノードをグランドに接続し、カソードをハイサイドスイッチ５と接続点Ｃ３の間にある、接続点Ｃ６に接続している。

換言すれば、還流ダイオード１２（還流回路）は、ハイサイドスイッチ５（第１のスイッチング素子）がオフである期間に、インダクタ４に電流を還流する。

ハイサイド電流検出回路９の位置は、ハイサイドスイッチ５を介した、接続点Ｃ５から接続点Ｃ６の間に位置する必要がある。また、ローサイド電流検出回路１０の位置は、ローサイドスイッチ６を介した、接続点Ｃ４からグランドの間に位置する必要がある。

第３の実施形態と第１〜第２の実施形態との相違点は、上述の通り、ハイサイドスイッチ５とローサイドスイッチ６の制御方法と、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０の位置と、還流ダイオード１２の位置である。

第３の実施形態では、第１〜第２の実施形態と同様、ハイサイドスイッチ５とローサイドスイッチ６が導通状態の時、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０が検出する電流は同一となり、差分は発生しない。

しかし、ワイヤハーネスＨ２の電圧源ショート、およびワイヤハーネスＨ３のグランドショートが発生した場合には、第１〜第２の実施形態に示した通り、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０から得られる電流に差分が発生するため、第３の実施形態においても、電流比較回路１１により、インダクタ上流の電圧源ショートと、インダクタ下流のグランドショートを検出することが可能である。

なお、電圧源ショート又はグランドショート等の異常を検出する方法の詳細については、第１〜第２の実施形態に示した方法と同一であるため、説明は省略する。

（第４の実施形態）
図６に、本発明の第４の実施形態に係るＥＣＵ１（車載制御装置）を示す。

第１〜第３の実施形態では、各１個のハイサイドスイッチ５とローサイドスイッチ６を用いた場合の形態について示した。第４の実施形態では、ハイサイドスイッチ５が１個に対して、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のローサイドスイッチ６ａ、６ｂ、・・・、６ｎを用いた形態について示す。

第４の実施形態においては、ＥＣＵ１とインダクタ上流１３ａ、１３ｂ、・・・、１３ｎは、ワイヤハーネスＨ２ａ、Ｈ２ｂ、・・・、Ｈ２ｎにより接続点Ｃ３ａ、Ｃ３ｂ、・・・、Ｃ３ｎを介してそれぞれ接続され、ＥＣＵ１とインダクタ下流１４ａ、１４ｂ、・・・、１４ｎは、ワイヤハーネスＨ３ａ、Ｈ３ｂ、・・・、Ｈ３ｎにより接続点Ｃ４ａ、Ｃ４ｂ、・・・、Ｃ４ｎを介して接続されている。

接続点Ｃ４ａ、Ｃ４ｂ、・・・、Ｃ４ｎは、それぞれ、ローサイドスイッチ６ａ、６ｂ、・・・、６ｎに接続されている。

なお、インダクタ４ａ〜４ｎは、例えば、シリンダ毎に設けられるインジェクタに用いられるコイルである。

還流ダイオード１２のアノードはグランドに接続され、カソードは、ハイサイドスイッチ５と接続点Ｃ３ａ、Ｃ３ｂ、・・・、Ｃ３ｎとの間にある、接続点Ｃ６に接続されている。

ハイサイド電流検出回路９は、ハイサイドスイッチ５と接続点Ｃ６の間にある必要がある。ローサイド電流検出回路１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｎは、ＥＣＵ１内にＮ個備え付けられ、それぞれ、ローサイドスイッチ６ａ、６ｂ、・・・、６ｎを介した、接続点Ｃ４ａ、Ｃ４ｂ、・・・、Ｃ４ｎとグランドと間に位置する必要がある。

図７は、図６に示すＥＣＵ１の動作を説明する説明図である。

ハイサイドスイッチ５とローサイドスイッチ６ａ、６ｂ、・・・、６ｎは、ローサイドスイッチ６ａ、６ｂ、・・・、６ｎのいずれか１個が導通状態の時、ハイサイドスイッチ５はＰＷＭ制御され、導通状態のローサイドスイッチに接続されたインダクタに所望の電流を流す制御をする。

具体的には、図７の区間ａにおいては、ローサイドスイッチ６ａが導通状態の時に、ハイサイドスイッチ５をＰＷＭ制御することにより、インダクタ４ａに流れる電流を制御している。この時、ローサイドスイッチ６ａ以外のローサイドスイッチは非導通状態である。

同様に、図７の区間ｂにおいては、ローサイドスイッチ６ｂが導通状態の時にハイサイドスイッチ５をＰＷＭ制御することにより、インダクタ４ｂに流れる電流を制御しており、この時、ローサイドスイッチ６ｂ以外のローサイドスイッチは非導通状態である。

さらに、図７の区間ｎにおいては、ローサイドスイッチ６ｎが導通状態の時にハイサイドスイッチ５をＰＷＭ制御することにより、インダクタ４ｎに流れる電流を制御しており、この時、ローサイドスイッチ６ｎ以外のローサイドスイッチは非導通状態である。

第４の実施形態において、図７の区間ａ、ｂまたはｎのいずれか１区間にのみ注目すれば、その動作は第３の実施形態と同一である。

そのため、ワイヤハーネスＨ２ａ、Ｈ２ｂ、・・・、Ｈ２ｎの電圧源ショート、およびワイヤハーネスＨ３ａ、Ｈ３ｂ、・・・、Ｈ３ｎのグランドショートが発生した場合には、第３の実施形態に示した通り、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｎから得られる電流に差分が発生する。したがって、第４の実施形態においても、電流比較回路１１により、インダクタ上流の電圧源ショートと、インダクタ下流のグランドショートを検出することが可能である。

なお、異常を検出する方法の詳細については、第１〜第３の実施形態と同一であるため、説明は省略する。

（第５の実施形態）
図示しないが、本発明の第５の実施形態に係るＥＣＵ（車載制御装置）について説明する。

第４の実施形態では、１個のハイサイドスイッチに対して、Ｎ個のローサイドスイッチを備えた形態について示したが、第５の実施形態では、ハイサイドスイッチＮ個に対して、１個のローサイドスイッチを備えた形態について説明する。

第１〜第２の実施形態と第３の実施形態との相違点と同様、第４の実施形態と第５の実施形態との相違点は、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチの制御方法と、ハイサイド電流検出回路とローサイド電流検出回路の位置と、還流ダイオードの位置である。

第４の実施形態においては、ハイサイドスイッチ５とローサイドスイッチ６ａ、６ｂ、・・・、６ｎのいずれか１個が導通状態の時、ハイサイドスイッチ５をＰＷＭ制御し、インダクタ４ａ、４ｂ、・・・、４ｎのいずれか１個に所望の電流を流す制御をしていた。

第５の実施形態では、Ｎ個のハイサイドスイッチのいずれか１個が導通状態の時、１個のローサイドスイッチをＰＷＭ制御し、Ｎ個のインダクタのいずれか１個に所望の電流を流す制御をする。

Ｎ個のハイサイドスイッチのいずれか１個が導通状態になっている区間に注目すれば、その動作は第１〜第２の実施形態と同一である。

そのため、第５の実施形態においても、インダクタ上流の電圧源ショートと、インダクタ下流のグランドショートを検出することが可能である。

（第６の実施形態）
第１〜第５の実施形態では、インダクタ上流に発生する電圧源ショートと、インダクタ下流に発生するグランドショートを検出する方法について説明した。

第６の実施形態では、電流検出回路の故障を検出する回路について説明する。

図１と３と５と６において、電流比較回路は、ハイサイド電流検出回路とローサイド電流検出回路から得られる電流の差分が、所定の範囲外の場合にインダクタ上流の電圧源ショートまたはインダクタ下流のグランドショートを検出するが、電流検出回路が異常を検出するもう１つの要因として、電流検出回路の故障の場合がある。

具体例として、図１において、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０のいずれかが故障し、得られる電流がある値で固着した場合やある値のオフセットを持った場合なども、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０から得られる電流に差分が発生したように見えるため、電流比較回路１１は異常を検出する場合がある。

そのため、本発明の実施形態において、インダクタ上流１３の電圧源ショートとインダクタ下流１４のグランドショートだけではなく、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０のいずれかの故障を検出することが可能である。

（第７の実施形態）
本発明の第６の実施形態おいて、ハイサイド電流検出回路とローサイド電流検出回路のいずれかの故障も検出可能であることを示したが、ハイサイド電流検出回路とローサイド電流検出回路のどちらが故障したかの区別は困難である。

第７の実施形態では、故障した電流検出回路を区別する方法について、図８を用いて説明する。図８では、図１に対して、ローサイドスイッチ６が非導通状態の時、インダクタ４の通電エネルギによる還流電流を測定する還流電流検出回路１７を備え付けている。

換言すれば、還流電流検出回路１７（第３の電流センサ）は、還流ダイオード１２（還流回路）に流れる電流Ｉｃｉｒ（第３の電流）を測定する。

本実施形態では、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０と還流電流検出回路１７から３つの電流が得られるため、３つの電流で多数決判定を行うことで、故障した電流検出回路を区別することが可能である。

具体的手法を、図９を用いて説明する。図９は、図８に示すＥＣＵ１の動作を説明する説明図である。

ローサイドスイッチ６を制御するＰＷＭの１周期期間中（図９の区間ａ）に、ハイサイド電流検出回路９が検出した最大電流Ｉｈｉｇｈ＿ｍａｘと、ローサイド電流検出回路１０が検出した最大電流Ｉｌｏｗ＿ｍａｘと、還流電流検出回路１７が検出した最大電流Ｉｃｉｒ＿ｍａｘとを比較した場合、電流検出回路に故障が発生していなければ、Ｉｈｉｇｈ＿ｍａｘ＝Ｉｌｏｗ＿ｍａｘ＝Ｉｃｉｒ＿ｍａｘとなる。

しかし、例えば、ハイサイド電流検出回路９が故障し、正しい最大電流が得られない場合には、Ｉｈｉｇｈ＿ｍａｘ≠Ｉｌｏｗ＿ｍａｘ＝Ｉｃｉｒ＿ｍａｘとなる。この時、Ｉｈｉｇｈ＿ｍａｘが、Ｉｌｏｗ＿ｍａｘとＩｃｉｒ＿ｍａｘと異なる値を示しているので、多数決判定により、故障した電流検出回路がハイサイド電流検出回路であると区別することが可能である。

すなわち、電流比較回路１１は、電流Ｉｄｖ（第１の電流）、電流Ｉｄｇ（第２の電流）、電流Ｉｃｉｒ（第３の電流）のそれぞれの最大値（Ｉｈｉｇｈ＿ｍａｘ、Ｉｌｏｗ＿ｍａｘ、Ｉｃｉｒ＿ｍａｘ）のうち一致する数が最も少ない電流（上記の例では、Ｉｈｉｇｈ＿ｍａｘ）が測定された電流センサ（上記の例では、ハイサイド電流検出回路９）が故障していると判定する第２の判定部として機能する。

（第８の実施形態）
第７の実施形態では、ハイサイド電流検出回路９とローサイド電流検出回路１０と還流電流検出回路１７のいずれか１個が故障した場合、故障した電流検出回路を区別する方法について説明した。

電流検出回路の故障を検出した場合、安全のためにハイサイドスイッチとローサイドスイッチを非導通状態に制御しても良いが、昨今、ＥＣＵ（車載制御装置）で異常が発生しても、できる限り動作を継続させたいという要求がある。

第８の実施形態では、電流検出回路のいずれか１個が故障した場合でも、車載制御装置の動作を継続する方法について説明する。

本実施形態では、電流検出回路のいずれか１個が故障しているため、故障した電流検出回路から正確な電流（値）を得ることできない。

しかしながら、インダクタに給電を行うスイッチが正常である場合には、インダクタに給電を行うことは可能であり、さらに、２つの電流検出回路は正常に動作をしているため、２つの電流検出回路からインダクタに流れる電流を得ることで、インダクタに所望の電流を流すことが可能である。

具体的には、図９の実施形態において、ハイサイド電流検出回路９が故障した場合であっても、ローサイド電流検出回路１０と還流電流検出回路１７から得られる電流の和を算出することで、インダクタ４に流れる電流を得ることが可能である。

また、少なくともハイサイド電流検出回路９が正常に動作している場合には、ハイサイド電流検出回路９から得られる電流とインダクタ４に流れる電流は同一であるため、インダクタ４に流れる電流を得ることが可能である。

換言すれば、電流比較回路１１は、ハイサイド電流検出回路９（第１の電流センサ）、ローサイド電流検出回路１０（第２の電流センサ）、還流電流検出回路１７（第３の電流センサ）のいずれかが故障していると判定された場合、故障していない電流センサによって測定される電流に基づいてインダクタ４に流れる電流を算出する算出部として機能する。

ローサイドスイッチ制御回路８（スイッチ制御回路）は、算出されたインダクタ４に流れる電流に基づいて（例えば、算出された電流が目標電流になるように）、ローサイドスイッチ６（第２のスイッチング素子）のオン／オフを制御する。

そのため、本実施形態によれば、少なくとも１個の電流検出回路が故障した場合であっても、インダクタ４に流れる電流を得て、インダクタ４に所望の電流を流すスイッチ制御が可能であり、車載制御装置の動作を継続させることができる。

なお、本発明は上記した実施形態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、上述した実施形態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、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態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。

上記実施形態では、ＥＣＵ１（車載制御装置）の電流比較回路１１が短絡の発生を検出しているが、ＥＣＵ１は、短絡が発生していると判定された場合、短絡が発生していることを示す情報を出力する出力部（報知部）を備えてもよい。これにより、短絡が発生していることを外部機器（例えば、他のＥＣＵ）やユーザへ通知することができる。なお、短絡（故障）が発生していることを示すランプを点灯するようにしてもよい。

また、ＥＣＵ１は、短絡が発生していると判定された場合、インダクタ４についてフェールセーフ処理を実行してもよい。なお、フェールセーフ処理は、車両に搭載され、インダクタ４を含む制御対象機器が安全な状態になるように制御する処理である。

上記実施形態では、ＭＯＳＦＥＴを用いたが、ＭＯＳＦＥＴの代わりにバイポーラトランジスタ等のその他のスイッチング素子を用いてもよい。

また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。

なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。

（１）電圧源からインダクタに給電するハイサイドスイッチと、前記インダクタからグランドに給電するローサイドスイッチと、前記電圧源から前記ハイサイドスイッチを介して前記インダクタに流れる電流を検出するハイサイド電流検出手段と、前記インダクタから前記ローサイドスイッチを介してグランドに流れる電流を検出するローサイド電流検出手段と、前記ハイサイド電流検出手段と前記ローサイド電流検出手段が検出した電流を比較する電流比較手段と、を備えること、を特徴とする車載制御装置。

（２）前記電流比較手段が検出する電流によって、前記インダクタの電圧源ショートまたはグランドショートを検出すること、を特徴とする（１）記載の車載制御装置。

（３）前記電流比較手段が検出する電流によって、前記ハイサイド電流検出手段と前記ローサイド電流検出手段の、いずれかの故障を検出すること、を特徴とする（１）記載の車載制御装置。

（４）（１）記載の車載制御装置と、前記ローサイドスイッチが非導通状態の時に前記インダクタの通電エネルギによる還流電流を前記電圧源に給電する還流ダイオードと、前記インダクタから前記還流ダイオードを介して前記電圧源に流れる電流を検出する還流電流検出手段と、前記ハイサイド電流検出手段と前記ローサイド電流検出手段と前記還流ダイオード電流検出手段が検出した電流を比較する電流比較手段と、を備え、前記電流比較手段は、前記ハイサイド電流検出手段と前記ローサイド電流検出手段と前記還流電流検出手段によって検出された３つの電流を比較し、いずれか２つの電流の差が所定の範囲内で、残り１つの電流量と前記いずれか２つの電流量のうち少なくとも１つの電流量との差が所定の範囲外の場合に異常と判定すること、を特徴とする車載制御装置。

（５）前記ハイサイド電流検出手段と、前記ローサイド電流検出手段と、前記還流電流検出手段の、いずれか１つの電流検出手段が故障した場合に、残り２つの電流検出手段を用いて、前記インダクタに流れる電流を制御し続けること、を特徴とする（４）記載の車載制御装置。

１…ＥＣＵ
２…電圧源
４、４ａ〜４ｎ…インダクタ
５…ハイサイドスイッチ
６、６ａ〜６ｎ…ローサイドスイッチ
７…ハイサイドスイッチ制御回路
８、８ａ〜８ｎ…ローサイドスイッチ制御回路
９…ハイサイド電流検出回路
１０、１０ａ〜１０ｎ…ローサイド電流検出回路
１１…電流比較回路
１２…還流ダイオード
１３、１３ａ〜１３ｎ…インダクタ上流
１４、１４ａ〜１４ｎ…インダクタ下流
１５、１６…ショート抵抗
１７…還流電流検出回路
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ６…還流ダイオードの接続点
Ｃ３、Ｃ３ａ〜Ｃ３ｎ…ＥＣＵとインダクタ上流を接続するワイヤハーネスの接続点
Ｃ４、Ｃ４ａ〜Ｃ４ｎ…ＥＣＵとインダクタ下流を接続するワイヤハーネスの接続点
Ｃ５…電圧源とＥＣＵを接続するワイヤハーネスの接続点
Ｈ１…電圧源とＥＣＵを接続するワイヤハーネス
Ｈ２、Ｈ２ａ〜Ｈ２ｎ…インダクタ上流とＥＣＵを接続するワイヤハーネス
Ｈ３、Ｈ３ａ〜Ｈ３ｎ…インダクタ下流とＥＣＵを接続するワイヤハーネス

Claims (5)

1. インダクタの一端に接続される第１のスイッチング素子と、
   前記インダクタの他端に接続される第２のスイッチング素子と、
   前記第１のスイッチング素子と前記インダクタの間に流れる第１の電流を測定する第１の電流センサと、
   前記第２のスイッチング素子と前記インダクタの間に流れる第２の電流を測定する第２の電流センサと、
   前記第１のスイッチング素子又は前記第２のスイッチング素子がオフである期間に、前記インダクタに電流を還流する還流回路と、
   前記還流回路に流れる第３の電流を測定する第３の電流センサと、
   前記第１〜第３の電流のそれぞれの最大値のうち一致する数が最も少ない電流が測定された電流センサが故障していると判定する第１の判定部と、
   を備えることを特徴とする車載制御装置。
2. 請求項１に記載の車載制御装置であって、
   前記第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子がオンとなる期間に、前記第１の電流と前記第２の電流の差分が所定の範囲を超えた場合、短絡が発生していると判定する第２の判定部と、
   を備えることを特徴とする車載制御装置。
3. 請求項２に記載の車載制御装置であって、
   前記第１〜第３の電流センサのいずれかが故障していると判定された場合、故障していない電流センサによって測定される電流に基づいて前記インダクタに流れる電流を算出する算出部と、
   算出された前記インダクタに流れる電流に基づいて、前記第１のスイッチング素子又は前記第２のスイッチング素子のオン／オフを制御するスイッチ制御回路と、
   を備えることを特徴とする車載制御装置。
4. 請求項２に記載の車載制御装置であって、
   前記第１のスイッチング素子は、
   電源と前記インダクタの間の経路に配置され、
   前記第２の判定部は、
   前記第１の電流が前記第２の電流より小さい場合、前記電源と前記インダクタの間で短絡が発生していると判定する
   ことを特徴とする車載制御装置。
5. 請求項２に記載の車載制御装置であって、
   前記第２のスイッチング素子は、
   前記インダクタとグランドの間の経路に配置され、
   前記第２の判定部は、
   前記第２の電流が前記第１の電流より小さい場合、前記インダクタとグランドの間で短絡が発生していると判定する
   ことを特徴とする車載制御装置。

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