JP6482603B2 - 劣化診断装置 - Google Patents
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Description
MCU(Micro Control Unit)や高価な汎用ICには、個体差や経年劣化の小さい高価な材料を使用したり、特性を補正するために自らのチップ内にEEPROM等の不揮発性メモリを保有したりして、経年変化に応じて動作状態を補正するものもある。
および
劣化診断時における前記リファレンスに対する前記電子部品の出力電流の測定値と前記不揮発性メモリに保存されている前記所定の時間経過時点の期待値との差分によって前記電子部品の劣化を診断する制御装置
を備え、前記不揮発性メモリは、前記電子部品の劣化状態に応じて前記電子部品の出力電流の測定値を補正するプログラムを保有しているものである。
以下、本発明の実施1として、本発明を汎用的なECUに適用した場合について説明する。汎用的なECU100は、図1に示すように、MCU11や汎用IC12、第1の個別電子部品13Aおよび第2の個別電子部品13Bから構成されており、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)14が第2の個別電子部品13Bを統合している。ここで、第1の個別電子部品13Aは、高精度もしくは経年劣化が小さく補正機能を持っている電子部品であって、第2の個別電子部品13Bは、低精度もしくは経年劣化が大きく補正機能を持っていない電子部品である。なお、図中、同一符号は各々同一または相当部分を示している。
ステップ3−1:実験計画ステップでは、庇護補正対象(例えば図1の第2の個別電子部品30B)に対して、既知の測定値を持つリファレンスとその数、測定結果に影響を与えると思われる外部要因と上下限値、パラメータ数、ステップを決定する。
ステップ3−2:データ採取ステップでは、ステップ3−1に基づき、庇護補正対象によるリファレンス測定データを採取する。
ステップ3−3:劣化特性検討ステップでは、庇護補正対象に対してリファレンスを使った加速試験を行い、各使用条件における劣化特性と、許容精度や製品寿命から劣化上限を決定する。
ステップ3−5:補正回路実装ステップでは、ステップ3−4で決定した補正アルゴリズムを、庇護補正を行う電子部品に実装する(図1の例ではASIC14に相当)。補正アルゴリズムはハードウエアのみで実現してもよいし、ソフトウエアを用いて実現してもよい。
ハードウエアは全てがASIC等のカスタム品でもよいし、外付けを含めた個別半導体の組み合わせでもよい。
ップと、ノーマルモードと呼ばれるステップ4−8からステップ4−9までのステップに分離される。キャリブレーションモードは電源起動時の初期モードとし、リセット等のスイッチによって当該モードへ移行してもよい。
ステップ4−2:リファレンス測定ステップでは、既知の測定値を持つリファレンスを使って庇護補正対象を介した測定結果を格納する。
ステップ4−3:期待値抽出ステップでは、既知のリファレンスに対する庇護補正対象期待値から外部使用条件によって補正された期待値を算出する。
ステップ4−4:差分算出ステップでは、ステップ4−2の測定値とステップ4−3の期待値との差分を算出する。
ステップ4−6:警告ステップでは、上述の差分が劣化上限より大きければ、庇護補正対象に対する素子交換警告を通知する。
ステップ4−7:補正パラメータ算出ステップでは、差分が劣化上限未満であり、庇護補正対象の劣化状態に基づいて実装済の補正アルゴリズムに基づいて補正パラメータを算出し、必要に応じて劣化上限との関係から劣化状況を通知する。
ステップ4−8:リセット解除ステップでは、庇護補正対象の測定対象をリファレンスから実検出対象へ切り替え、モードをキャリブレーションからノーマルへ移行させ、リセット状態を解除する。
ステップ4−9:結果補正ステップでは、ステップ4−7で算出した補正パラメータによる補正式を使って、庇護補正対象による実測定値を補正し、補正結果をリアルタイムで出力する。
本実施の形態では、エンジン直噴制御における開弁検出、あるいは、空燃比制御における酸素濃度検出のために使う電流量検出回路を庇護補正対象とした例について説明する。リファレンスとしては定電流源、実測定対象としてはセンサからの出力電流である。
このECU100の開発工程においては、図3のフローに従って補正メソドロジが検討される。最初に、庇護補正対象に対する測定対象と、使用時の外部条件、劣化も含めた動作範囲、リファレンスを決定する。外部使用条件として本実施の形態1では、周囲温度と気圧を想定し、リファレンスとして例えば3種類の定電流源I1、I2、I3を用いている。庇護補正対象である電流検出回路60による性能劣化を検出し、実測定対象であるセンサ出力電流を補正することを目的とする。各定電流源は、図5の構成部品であるリファレンス生成装置51によって生成される。
そして、実験計画に基づいてデータを採取し終わると、各外部使用条件(温度と気圧)における理想(劣化の無い)状態のリファレンス(定電流源I1、I2、I3)に対する測定結果から、図7に示すような条件リファレンステーブルをリファレンス(定電流源I1、I2、I3)毎に作成する。例えば、リファレンスI1に対して、各気圧P1、温度C1における理想条件(T0とする)の測定値はI1−P1_C1_T0、簡略してI1−110、として登録される。同様に、気圧P2、温度C1における劣化の無い状態の測定値は、I1−210として登録され、パラメータを変えて、図7(1)に示すようにI1の条件リファレンステーブルを作成する。同様にして、リファレンスI2およびI3についても図7(2)および図7(3)に示すようにリファレンステーブルを作成する。
例えば、図10に示すように、以下のような一次式を用いて補正する場合を考えてみる。
補正式(1):Icorrected=a*Imeasured+b
ここで、a、bは、補正係数を示す。
この場合、図11に示すように、補正電流値Icorrected(Ic)は実測電流量Imeasured(Im)から補正式(1)を使って求めることができる。また、I2未満の場合とI2より大きい場合で補正式を変更することも可能である。
ノーマルモードでは、実測電流値Imに対して、前述のように算出された補正パラメータa、bと補正式を用いて補正電流値Icを導出する。
以上のように、このASIC14においては、庇護する対象の庇護補正対象54の、劣化の無い状態でのリファレンスに対する出力状態の情報と、所定の使用時点におけるリファレンスに対する劣化状態の情報とを有し、庇護補正対象54の出力信号から庇護補正対象54の劣化状態を評価診断するように構成されている。このASIC14の診断機能から、庇護補正対象54の出力に補正を加えて制御信号として使用することができることになる。
通信インタフェースを使って集計結果を読み出したり、不揮発性メモリに書き込まれている補正式や補正パラメータを更新したりするための実施の形態を図14に示したフローチャートに従って説明する。
本実施の形態3では、実施の形態1と異なる構成による実現方法を示す。実施の形態1では図5に示すように、リファレンス生成装置51、センサ53、A/D変換器55、RAM56、制御/演算装置52、不揮発性メモリ57、通信インタフェース58の全てを1つの電子部品に集積した場合の構成例を示したが、必ずしもすべてが1つの電子部品に統合されている必要はなく、非常に信頼性の高いMCUも存在しているので、当該構成要素の一部をMCUの保有機能で肩代わりさせ、ASICを含めた統合環境として実現してもよい。例えば、図15に示すように、リファレンス生成装置51とセンサ53群の一部あるいは全て、MCUと通信するための通信インタフェース58、カスタムロジック151のみを1つの電子部品としてASIC14に集積し、他はMCU11を使ったり、外付けの個別部品としたりする構成であってもよい。
前記構成以外の適用例に関しては、実施の形態1と同様である。
さらに、実施の形態1から実施の形態3では、庇護補正対象を1つの電子回路である場合を示したが、図16に示すように、複数の庇護補正対象54の電子回路をECU100の中に組み込む場合には、電子部品からのアナログ出力値をデジタル信号に変換するチャンネルA/D変換器55を複数備え、チャンネルA/D変換器55からの出力を制御/演算装置52に送り、各々の出力信号に応じて制御/演算装置52によって複数の庇護補正対象54の電子回路のそれぞれの劣化状況を評価することもできる。この場合には、切替装置59によって順次庇護補正対象54を切り替え、出力信号を順次切替えて劣化状況を評価する。
21 補正メソドロジ、22 劣化評価手段、23 補正手段、
51 リファレンス生成装置、52 制御/演算装置、53 センサ、
54 庇護補正対象、55 A/D変換器、56 RAM、57 不揮発性メモリ、
58 通信I/F、59 切替装置、60 電流検出回路、61 抵抗、
62 アンプ、100 ECU、151 ロジック
Claims (1)
- リファレンスを生成するリファレンス生成装置、対象とする電子部品の前記リファレンスに対する劣化の無い状態での出力電流の初期値と加速試験結果によって得られた所定の時間経過時点における劣化状態での前記リファレンスに対する出力電流の期待値とを予め保存する不揮発性メモリ、
および
劣化診断時における前記リファレンスに対する前記電子部品の出力電流の測定値と前記不揮発性メモリに保存されている前記所定の時間経過時点の期待値との差分によって前記電子部品の劣化を診断する制御装置
を備え、前記不揮発性メモリは、前記電子部品の劣化状態に応じて前記電子部品の出力電流の測定値を補正するプログラムを保有していることを特徴とする劣化診断装置。
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