JP6824711B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

特許文献１には、ＥＣＵ（Engine Control Unit）の故障を検出する技術が開示されている。このＥＣＵは使用しているＣＰＵの主記憶装置内をレベル１、レベル２及びレベル３の３つの領域に区切ることでＥＣＵの故障を検出する。なおそれぞれの領域にプログラム及びテーブルなどが含まれている。

ＣＰＵの中央演算装置は、レベル１の領域のプログラム及びテーブルを読み出してＥＣＵの主な制御を行う。また中央演算装置は、レベル２の領域のプログラム及びテーブルを読み出してレベル１の領域の故障を検出する。同様に中央演算装置は、レベル３の領域のプログラム及びテーブルを読み出してレベル２の領域の故障を検出する。

ＣＰＵの中央演算装置がレベル２の領域のプログラム及びテーブルを読み出してレベル１の領域の故障を検出すると、レベル１の領域の故障が特定され、ＣＰＵは絞り弁（以下、スロットルと呼ぶ）をバネなどで少しの隙間を残した状態で動かせなくする（以下、これをスロットル閉と呼ぶ）。ＣＰＵは、スロットル閉としたあと、内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ）の回転速度（以下、エンジン回転速度と呼ぶ）が１５００ｒｐｍ程度になると、車両の走行状態を安全走行状態であるリンプホームモードとする。

リンプホームモードでは、エンジン回転速度が１５００ｒｐｍ以上となると、燃料噴射装置への通電がなくなり、燃料噴射装置は動作を停止し、点火コイルは動作を停止する。リンプホームモードでは、エンジン回転速度が１５００ｒｐｍ未満となると、燃料噴射装置への通電が再開し、燃料噴射装置は動作を再開し、スロットルは可動となり、点火コイルは動作を再開する。

リンプホームモードによれば、レベル１の領域の故障が検出されていても、車両を移動することが可能となり、車両の調整及び修理などが可能な事業所への移動が可能となる。

特開２０１３―１３３７６７号公報

しかし特許文献１に記載の発明においては、ＣＰＵの中央演算装置がレベル２の領域のプログラム及びテーブルを読み出してレベル１の領域の故障を検出し、ＣＰＵがスロットル閉としたあとも、エンジン回転速度が１５００ｒｐｍ以上になるまで車両の加速は止まらず、故障がある状態での加速となり、車両が暴走するなどの危険が考えられる。

そこで本発明の課題は、故障を検出してから安全走行状態へ移行するまでの移行時間を短くし得る電子制御装置を提案することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、車両の動作を制御する電子制御装置（１００）において、故障時の車両の動作を制御する主記憶装置（１０）を備え、主記憶装置（１０）は、機能ごとに区分けされた複数のレベルの領域を備え、複数のレベルの領域における判断に基づいて、車両の故障を検出し、主記憶装置（１０）は、車両の故障を検出した際に、エンジン回転速度が所定値以下であって、かつ、点火遅延継続時間が所定値以下である場合、スロットルを閉状態に制御するとともに、点火コイルに対する点火を遅延させるように制御することを特徴とする。

本発明によれば、故障を検出してから安全走行状態へ移行するまでの移行時間を短くできる。

電子制御装置の全体のブロック図である。 電子制御装置の要部のブロック図である。 一時的な故障の際のトルク値の時間による遷移図である。 故障の際のトルク値の時間による遷移図である。 加速度及び加速度の継続時間から走行状態を判断する図である。 故障の際のトルク値に関係する値の時間による遷移図である。 トルク制限処理のフローチャートである。

本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお以下の説明は、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で適宜変更することができる。

（１）電子制御装置の構成
図１は、電子制御装置１００の全体のブロック図である。電子制御装置１００はアクセル量及びＣＡＮ（Controller Area Network）からの入力信号が入力され、主記憶装置１０、ＡＳＩＣ２０、燃料噴射装置を制御するＥＣＵパワーステージ部並びにスロットル及び点火コイルを制御するスロットルパワーステージ部を備える。なお、アクセル量は車両のドライバーがアクセルを踏んだ量であり、ＣＡＮからの入力信号には加速度センサからの加速度の値、車速センサからの速度の値及びエンジン回転速度などが含まれる。

主記憶装置１０は、レベル１、レベル２及びレベル３の３つの領域に区切られており、レベル１の領域の機能部１１、レベル２の領域の機能モニタリング部１２及びレベル３の領域のコントローラモニタリング部１３を備える。

機能部１１は、ＥＣＵパワーステージ部へトルク値を送信することで燃料噴射装置を制御し、最小値選択部１１Ａ及び制限トルク論理部１１０を備える。最小値選択部１１Ａは、機能モニタリング部１２からのトルク値及び制限トルク論理部１１０からのトルク値を比較し、小さい値をトルク値として出力する。

図２に示すように制限トルク論理部１１０は、制限された小さい値であるトルク値の制限トルク値を出力し、点火遅延継続時間設定部１１１、故障フラグ受信部１１２及び適合データテーブル１１３を備える。

点火遅延継続時間設定部１１１は、制限トルク値を出力する点火遅延継続時間を設定する。点火遅延継続時間とは、点火コイルへの点火のタイミングを通常よりも遅らせる分の時間を指す。故障フラグ受信部１１２は、ＣＰＵの中央演算装置が、レベル２の領域のプログラム及びテーブルを読み出して、レベル１の領域の故障を検出するとその情報を故障フラグとしてレベル２の領域のプログラムから受信する。適合データテーブル１１３は、エンジン回転速度の設定値及び点火遅延継続時間の設定値から制限トルク値を過去の測定データに基づいて算出する。

レベル２の領域の機能モニタリング部１２は、レベル１の領域の動作を保障するため、その時点の車両に対して許容されるトルク値をアクセル量から計算する許容トルク計算部１２Ａを備える。許容トルク計算部１２Ａは、アクセル量を取得し、トルク値を最小値選択部１１Ａへ出力する。

制限トルク論理部１１０は、点火遅延継続時間に応じた時間のみ制限トルク値を出力し、それ以外には許容トルク計算部で計算されたトルク値より大きい値を出力する。

なお機能部１１は、制限トルク論理部１１０が出力する制限されたトルク値から許容トルク計算部１２Ａが出力する通常のトルク値に出力を切り替える際に、徐々に通常のトルク値に近づけてくダンプ制御をしてもよい。

図３に示すグラフ３０は一時的な故障の際のトルク値の時間による遷移を示す。レベル１の領域内で故障を検出し、レベル１の領域内での処理により通常の動作となる。

グラフ３１は、故障が検出できない場合のトルク値の時間による遷移を示す。グラフ３２は、異常なトルク値が入力されていない場合に機能部が出力するトルク値の時間による遷移を示す。グラフ３３は、機能部１１の一時故障検出部がトルク値を出力している際のトルク値の時間による遷移を示している。期間３５は、機能部１１の一時故障検出部がトルク値を出力している期間、言い換えると、一時的な故障の期間を示している。

図４に示すグラフ４０は故障の際のトルク値の時間による遷移を示す。レベル２の領域でレベル１の領域の故障を検出し、レベル２の領域での故障の検出結果を故障フラグ受信部１１２が受信し、制限トルク論理部１１０がエンジン回転速度及び点火遅延継続時間に応じて、スロットル閉及び点火コイルへの点火の遅延を指示する。

グラフ４１は、レベル２の領域のプログラムが出力するトルク値の時間による遷移を示す。期間４５は、リンプホームモードの期間、言い換えると、故障中の期間を示している。

レベル３の領域のコントローラモニタリング部１３は、レベル２の領域の動作を保障するため、メモリチェック部１３Ａ、コマンドテスト部１３Ｂ及びシーケンスチェック部を備える。

メモリチェック部１３Ａは、レベル２の領域の機能モニタリング部１２のメモリをチェックし、メモリに異常がないことを確認する。コマンドテスト部１３Ｂは、レベル２の領域のコマンドをテストし、レベル２の領域のコマンドが正常に動作することを確認する。シーケンスチェック部１３Ｃは、レベル２の領域の機能モニタリング部１２のデータの順番が適切かどうかを確認する。

ＡＳＩＣ２０は、レベル３の領域に含まれるが、主記憶装置１０とは別の特定用途向け周生期回路（Application Specific Integrated Circuit）などの装置で、主記憶装置１０が暴走した際に外部からＥＣＵパワーステージ部及びスロットルパワーステージ部を介して、燃料噴射装置、スロットル及び点火コイルの動作を停止することができる。

図５は、加速度及び加速度の継続時間から走行状態を判断する図であり、図中の各領域を機能安全の規格であるＩＳＯ２６２６２に基づきＡＳＩＬ（Automotive Safety Integrity Level）で分類している。図中の領域ＱＭ（Quality Management）は安全域を示し、領域Ａが安全リスク域を示し、領域Ｂは危険域を示している。加速度の単位Ｇは１．０Ｇ＝９．８０６６５ｍ／ｓ^２とする。本発明では、領域Ｂとなることが無いようにエンジン回転速度の設定値及び点火遅延継続時間の設定値を設定する。

図６に、故障の際のトルク値に関係する値の時間による遷移図を示す。タイミング６１において、異常なトルク値が入力され、タイミング６２においてエンジン回転速度がカウンタ開始点（例えば１２００ｒｐｍ）となる。エンジン回転速度が１２００ｒｐｍを超えるとカウンタ値がカウントを設定値（例えば０．５秒）分カウントし、予め設定されたエンジン回転数の設定値（例えば１５００ｒｐｍ）となるタイミング６３となり、スロットル閉となる。タイミング６３のあとは、しばらくの間、エンジン回転速度、加速度及び速度の値が上昇する。期間６４を経て、車両はリンプホームモードとなる。

（２）トルク制限処理
図７に制限トルク論理部１１０が行うトルク制限処理を示す。レベル２の領域がレベル１の領域の故障を検出し、レベル２の領域は、レベル１の領域の故障フラグ受信部１１２へ故障検出情報を送信する。

故障フラグ受信部１１２は、故障検出情報を受信したか否かを判断する（ＳＰ１１）。故障フラグ受信部１１２は、この判断で否定結果を得ると、トルク制限処理を終了する。

これに対して、ステップＳＰ１１で肯定結果を得ると、故障フラグ受信部１１２は、ＣＡＮからのエンジン回転速度が予め設定された設定値（例えば１５００ｒｐｍ）より大きいか否かを判断する（ＳＰ１２）。故障フラグ受信部１１２は、この判断で肯定結果を得ると、スロットル閉を、機能モニタリング部１２及びスロットルパワーステージ部を介してスロットルへ指示し（ＳＰ１５）、トルク制限処理を終了する。

これに対して、ステップＳＰ１２で否定結果を得ると、故障フラグ受信部１１２は、故障フラグ受信部１１２が測定している故障検出からの時間が、点火継続時間設定部が設定した設定値（例えば２秒）より大きいか否かを判断する（ＳＰ１３）。故障フラグ受信部１１２は、この判断で肯定結果を得ると、ステップＳＰ１５へと進む。

これに対して、故障フラグ受信部１１２は、ステップＳＰ１３で否定結果を得ると、スロットル閉を、機能モニタリング部１２及びスロットルパワーステージ部を介してスロットルへ指示し、かつ点火遅延を、機能モニタリング部１２及びスロットルパワーステージ部を介して点火コイルへ指示する（ＳＰ１４）。なおここでいう点火遅延は、例えば点火コイルへ対する無効化を指示する無効化命令とする。なお制限トルク値を出力している間は、点火遅延の指示を出力しているものとする。

（３）本実施の形態による効果
以上のように本実施の形態における電子制御装置１００では、点火遅延継続時間が設定値より小さい場合に、点火コイルへの点火のタイミングを遅らせることで、不要な車両の加速を抑えることができる。ＣＰＵの中央演算装置が、レベル２の領域のプログラムを読み出してレベル１の領域の故障を検出してから、安全走行状態へ移行するまでの期間６４を、短くすることができる。

１０ 主記憶装置、１１ 機能部、１００ 電子制御装置、１１０ 制限トルク論理部、１１１ 点火遅延継続時間設定部、１１２ 故障フラグ受信部、１１３ 適合データテーブル、１２ 機能モニタリング部、１３ コントローラモニタリング部、２０ ＡＳＩＣ。

Claims (3)

1. 車両の動作を制御する電子制御装置（１００）において、
   故障時の車両の動作を制御する主記憶装置（１０）を備え、
   前記主記憶装置（１０）は、
   機能ごとに区分けされた複数のレベルの領域を備え、
   前記複数のレベルの領域における判断に基づいて、車両の故障を検出し、
   前記主記憶装置（１０）は、
   車両の故障を検出した際に、エンジン回転速度が所定値以下であって、かつ、点火遅延継続時間が所定値以下である場合、スロットルを閉状態に制御するとともに、点火コイルに対する点火を遅延させるように制御する
   ことを特徴とする電子制御装置。
2. 前記複数のレベルの領域は、
   車両の動作を制御するレベル１の領域と、
   前記レベル１の領域における動作の異常の有無を監視するレベル２の領域と、
   前記レベル２の領域における動作の異常の有無を監視するレベル３の領域とから構成され、
   前記主記憶装置（１０）は、
   前記レベル１の領域における動作の異常を前記レベル２により検出した場合、車両の故障を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記主記憶装置（１０）は、
   車両の故障を検出した際に、エンジン回転速度が所定値よりも大きい場合、または、エンジン回転速度が所定値以下であって、かつ、点火遅延継続時間が所定値よりも大きい場合、スロットルを閉状態に制御する
   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。

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