JP7127575B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は電子制御装置に関する。

従来、例えば車両の走行中に意図しない加速などのハザードの発生につながる故障が検出された場合に、特許文献１に示すように電源カット機能によりエンジンのトルクの増大につながるアクチュエータへの給電経路を遮断するようにしている。これにより、エンジンのトルクが減少するので、走行システムを安全な状態に保つことができる。

特開２０１１－０１７２７５号公報

電源カット機能はフェールセーフモードを実現する上で極めて重要であることから、電源カット機能が有効に機能するかを診断するカットパス診断を定期的に実行するようにしている。

カットパス診断は、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチと略す）のＯＦＦなどのエンジンの停止中に、電源カット機能によりアクチュエータへの電源供給を遮断した状態で診断用のアクチュエータ制御を実行するもので、制御要求に従ってアクチュエータが誤動作した場合に異常判定するようにしている。

しかしながら、電源カット機能のカットパス診断時はエンジンの停止状態でアクチュエータを動作させることから、アクチュエータが動作した場合に不具合を生じる可能性がある。例えばアクチュエータが燃料噴射用のインジェクタの場合は、エンジンの停止状態でインジェクタが動作することから、無駄な噴射による排ガス性能の悪化や再始動時の燃料過多が考えられる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、制御対象を駆動するアクチュエータに対する電源カット機能をカットパス診断する際にアクチュエータが動作することによる影響を抑制可能な電子制御装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、制御出力部（７）は、制御部（５）からの制御要求に応じてアクチュエータ（２）を動作させる駆動指令を出力する。すると、駆動部（４）が駆動指令に応じてアクチュエータ（２）を駆動するので、制御対象が動作するようになる。

異常判定部（６）は、制御部（５）による制御が異常であると判定した場合はカット要求を出力する。すると、カット要求部（８）がカット要求に応じてアクチュエータ（２）への給電経路を遮断するので、ハザードの発生を未然に防止することができる。

診断部（９）は、制御出力部（７）が制御要求を出力していない状態でカットパス診断を実行する。つまり、カット要求部（８）に対してカット要求を出力してから、制御出力部（７）に対してアクチュエータ（２）が動作しない動作量を示す制御要求を出力する。

そして、モニタ部（１３）によりアクチュエータ（２）が動作したことを検出した場合は異常と判定する。これにより、アクチュエータ（２）が動作することなくカットパス診断できるので、アクチュエータ（２）が動作することによる影響を抑制可能となる。
請求項１記載の発明によれば、診断部は、カットパス診断により異常と判定した場合はアクチュエータの動作量を記憶し、次にカットパス診断を実行する場合は記憶している動作量から開始するように制御要求を出力する。
請求項２記載の発明によれば、診断部は、カットパス診断により異常と判定した場合はアクチュエータの動作量を記憶し、次にカットパス診断を実行する場合は記憶している動作量よりも所定量だけ小さい動作量から開始するように制御要求を出力する。

第１実施形態におけるＥＣＵの構成を概略的に示すブロック図 ＥＣＵのカットパス診断処理を示すフローチャート 正常時における駆動信号と噴射パルスとの関係を示す図 異常時における駆動信号と噴射パルスとの関係を示す図 第２実施形態におけるカットパス診断処理を示すフローチャート 第３実施形態における駆動信号のパルス幅の変化を示す図 変形実施形態における駆動信号のパルス幅の変化を示す図

以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。

（第１実施形態）
本発明を車両のインジェクタ制御システムを構成するＥＣＵ（Electronic Control Unit）に適用した第１実施形態について図１から図４を参照して説明する。
図１に示すＥＣＵ１（電子制御装置に相当）は、図示しないＩＧスイッチのＯＮ状態でバッテリから電源供給されるように設けられており、インジェクタ２（アクチュエータに相当）への通電を制御することで燃料噴射量を調整する。ＥＣＵ１は、マイコン３と駆動ドライバ４（駆動部に相当）とから構成されている。

マイコン３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏを有する。マイコン３は、非遷移的実体的記録媒体に格納されているコンピュータプログラムを実行することで所定の処理部を構成している。

処理部としては、エンジン制御部５（制御部に相当）、トルクモニタ部６（異常判定部に相当）、噴射制御出力部７（制御出力部に相当）、噴射カット要求部８（カット要求部に相当）、カットパス診断部９（診断部に相当）、異常通知部１０が設けられている。

エンジン制御部５、噴射制御出力部７が通常制御に関わる処理部である。トルクモニタ部６、噴射カット要求部８は通常制御に対する診断部である。通常制御とは、ＩＧスイッチ信号（以下、ＩＧ信号と略す）がＯＮの状態、即ちエンジン回転制御中におけるインジェクタ２に対する制御である。

一方、噴射制御出力部７、カットパス診断部９、噴射カット要求部８、異常通知部１０がカットパス診断用制御に関わる処理部である。カットパス診断用制御とは、ＩＧ信号がＯＦＦの状態、即ちエンジン制御停止中におけるインジェクタ２に対する電源カット機能を診断する制御である。

噴射制御出力部７及び噴射カット要求部８は通常制御及び通常制御に対する診断とカットパス診断用制御の両方に関わり、インジェクタ２に対する通常制御及び通常制御に対する診断とカットパス診断用制御とを択一的に切り替える。

駆動ドライバ４は、駆動ロジック部１１とスイッチング素子１２とから構成されている。駆動ロジック部１１は、噴射制御出力部７からの駆動信号に応じてインジェクタ２の負電源側をアースに接続する。

スイッチング素子１２は、ＩＧスイッチのＯＮによる初期状態でＯＮ状態となり、電源をインジェクタ２の正電源側に接続する。また、噴射カット要求部８からのカット信号に応じてＯＦＦ状態となり、電源をインジェクタ２から切り離すことでインジェクタ２への給電経路を遮断する。

駆動ドライバ４には噴射パルスモニタ１３（モニタ部に相当）が一体に設けられている、この噴射パルスモニタ１３は、インジェクタ２への通電を検出して通電を示す噴射パルスをトルクモニタ部６及びカットパス診断部９に出力する。
カットパス診断部９は、後述するようにカットパス診断処理を実行し、異常と判定した場合は異常通知部１０に異常を通知する。
異常通知部１０は、カットパス診断部９から異常を入力したときは、電源カット機能が異常である旨をユーザに通知する。

以下、通常制御及び通常制御に対する診断及びカットパス診断用制御について説明する。
（１）通常制御及び通常制御に対する診断
エンジン制御部５は、ＩＧスイッチのＯＮ状態では、エンジン回転数と吸入空気量などに応じてインジェクタ２の噴射を指示する噴射要求（制御要求に相当）を噴射制御出力部７に出力する。

噴射制御出力部７は、噴射要求を入力すると、噴射要求が指示する噴射に対応した駆動信号を駆動ドライバ４に出力する。駆動ドライバ４は、駆動信号に応じてインジェクタ２に通電する。これにより、インジェクタ２からエンジンへ燃料が噴射されるので、それに伴ってエンジンの回転速度が上昇する。

トルクモニタ部６は、エンジン回転速度の変動量またはインジェクタパルス幅から計算される燃料噴射量に基づいてエンジンの出力トルクをマップまたは数式等から推定すると共に、アクセル開度などに基づいてドライバが要求する要求トルクをマップまたは数式等から算出する。推定トルクと要求トルクとを比較し、推定トルクが要求トルクよりも所定値以上大きい場合は、意図しないトルク増大が生じるおそれがあると判断して噴射カット要求部８にカット要求を出力する。

噴射カット要求部８は、カット要求を入力したときは、インジェクタ２への電源供給の停止を指示するカット信号を駆動ドライバ４に出力する。インジェクタ２に対する電源カット機能が正常であれば、カット信号に応じて駆動ドライバ４からインジェクタ２への給電経路が遮断される。この結果、エンジンのトルクが急激に増大することが抑制される。

（２）カットパス診断用制御
電源カット機能はハザードを回避するために極めて重要であることから、定期的にカットパス診断するようにしている。

カットパス診断部９は、ＩＧ信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態となると、図２に示すカットパス診断処理を実行する。即ち、噴射カット要求部８に診断用噴射要求を出力する（Ｓ１）。噴射カット要求部８は、診断用噴射要求を入力すると、駆動ドライバ４への電源供給の停止を指示するカット信号を駆動ドライバ４に出力する。これにより、図３のｔ１で示すタイミングで診断開始となりカット信号が出力されるので、駆動ドライバ４からインジェクタ２への給電経路が遮断される。

次にカットパス診断部９は、噴射制御出力部７に診断用噴射要求を出力する（Ｓ２）。噴射制御出力部７は、診断用噴射要求を入力すると、インジェクタ２の噴射を示す駆動信号を駆動ドライバ４に出力する。これにより、図３のｔ２で示すタイミングで駆動ドライバ４からインジェクタ２に給電されるようになる。

ここで、カットパス診断部９は、診断用カット要求を出力する場合はインジェクタ２の噴射幅（動作量に相当）が時間経過に従って徐々に大きくなる制御要求を出力する。これにより、図３に示すようにインジェクタ２への通電幅、つまりローレベルのパルス幅が時間経過に従って徐々に大きくなる。

この場合、パルスは、インジェクタ２が動作しないパルス幅で出力される。また、噴射パルスモニタ１３は、少なくとも最後のパルスによるインジェクタ２への通電を検出可能である。
そして、カットパス診断部９は、噴射パルスモニタ１３により噴射パルスを検出したか（Ｓ３）、診断終了か（Ｓ４）の判定を繰り返す。

（電源カット機能正常時）
診断用カット要求に応じて駆動ドライバ４への給電経路が正常に遮断されている場合は、噴射要求によりインジェクタ２の噴射が指示されるにしても、インジェクタ２に電源供給されて動作することはなくインジェクタ２から燃料が噴射されてしまうことはない。
カットパス診断部９は、診断終了となると（Ｓ４：ＹＥＳ）、電源カット機能は正常であると特定し（Ｓ５）、図３のｔ３に示すようにカットパス診断処理を終了する。

（電源カット機能異常時）
噴射カット要求部８に診断用カット要求を出力するにしても噴射カット要求部８の異常によりカット信号が出力されなかったり、カット信号が出力されるにしても駆動ドライバ４のスイッチング素子１２の異常によりＯＦＦしなかったりすることがある。

このような異常の場合、インジェクタ２への給電経路が維持されることから、カットパス診断部９が噴射制御出力部７に診断用噴射要求を出力すると、駆動ドライバ４からインジェクタ２に給電されて動作するようになる。

ここで、図４に示すように駆動信号のパルス幅が徐々に大きくなるので、噴射パルスモニタ１３は、少なくとも最後のパルス幅に対応したインジェクタ２への通電を確実に検出することができる。

そこで、カットパス診断部９は、診断終了するまでに噴射パルスを検出した場合は（Ｓ３：ＹＥＳ）、電源カット機能が異常であると特定することで（Ｓ６）、異常を異常通知部１０に通知し（Ｓ７）、図４のｔ３に示すようにカットパス診断処理を終了する。異常通知部１０は、ユーザに異常を報知する。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
カットパス診断部９は、インジェクタ２に対する電源カット機能をカットパス診断する際は、インジェクタ２が動作することがない領域で実行するので、インジェクタ２が動作することによる影響を抑制可能となる。
インジェクタ２への通電を検出した場合は異常と判断してカットパス診断を終了するので、カットパス診断時間の短縮を図ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について図５を参照して説明する。この第２実施形態は、異常と判定した場合に再診断することを特徴とする。

図５に示すようにカットパス診断部９は、カットパス診断処理実行時に、診断終了となるまでに噴射パルスを検出した場合は（Ｓ３：ＹＥＳ）、再診断を実行し（Ｓ８）、再診断の結果、異常であると再度判定した場合は（Ｓ９：ＹＥＳ）、最終的に異常であると特定し（Ｓ６）、異常を通知する（Ｓ７）。一方、再診断の結果、正常な場合は（Ｓ９：ＮＯ）、異常を通知することはない。

このような実施形態によれば、電源カット機能が異常と判定した場合は再診断を実行し、再診断の結果、異常であった場合に最終的に異常であると特定して異常を通知するので、例えば電気ノイズの影響を受けた場合であってもカットパス診断の信頼性を高めることができる。

尚、電源カット機能を再診断する回数は１回に限定されることなく複数回実行し、全ての診断結果を異常と判定した場合に最終的に異常であると特定するようにしても良い。つまり、再診断を少なくとも１回実行すれば良い。

（第３実施形態）
第３実施形態について図６を参照して説明する。この第３実施形態は、学習機能を有することを特徴とする。

カットパス診断部９は、図６に示すようにカットパス診断を実行した場合は、カットパス診断により異常と判定した際の噴射パルス幅を記憶する。次にカットパス診断を実行する場合は、記憶している噴射パルス幅から開始する。これにより、カットパス診断で異常と判定した噴射パルス幅からカットパス診断が行われるので、以後のカットパス診断では学習機能により直ちに異常の判定を行うことができる。

このような実施形態によれば、電源カット機能をカットパス診断する場合は、カットパス診断で異常と判定した噴射パルス幅から開始するので、カットパス診断処理を短時間で終了することができ、マイコン３の消費電流を削減することが可能となる。特にカットパス診断はＩＧスイッチのＯＦＦ状態、つまり発電が停止した状態で行われるので、消費電流の低減はバッテリの負荷量の低減を図ることに有効である。

（変形実施形態）
図７に示すようにカットパス診断処理を実行する場合は、カットパス診断により異常と判定した噴射パルス幅から所定幅だけ小さなパルス幅から開始するようにしても良い。この場合、異常と判定する噴射パルス幅が上下に変動するような場合に学習機能を有効に機能させることが可能となる。

（その他の実施形態）
カットパス診断処理は、ＩＧスイッチのＯＦＦ時に限定されることなく通常制御が行われていない期間であれば、どのようなタイミングで行うようにしても良い。
インジェクタ制御システムにおけるインジェクタ制御に適用した構成を例示したが、電源供給により動作しない領域が存在するアクチュエータを有した他の制御システムに適用しても良い。
噴射パルスモニタ１３を駆動ドライバ４から独立して設けるようにしても良い。

本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１はＥＣＵ（電子制御装置）、２はインジェクタ（アクチュエータ）、４は駆動ドライバ（駆動部）、５はエンジン制御部（制御部）、６はトルクモニタ部（異常判定部）、７は噴射制御出力部（制御出力部）、８は噴射カット要求部（カット要求部）、９はカットパス診断部（診断部）、１３は噴射パルスモニタ（モニタ部）である。

Claims (4)

1. 制御対象を駆動するアクチュエータ（２）の動作量を制御するための要求である制御要求を出力する制御部（５）と、
   前記制御要求に応じて前記アクチュエータを動作させる駆動指令を出力する制御出力部（７）と、
   前記駆動指令に応じて前記アクチュエータを駆動する駆動部（４）と、 前記制御部による制御が異常であると判定した場合はカット要求を出力する異常判定部（６）と、
   前記カット要求に応じて前記アクチュエータへの給電経路を遮断するカット要求部（８）と、
   前記アクチュエータへの通電をモニタするモニタ部（１３）と、
   前記制御出力部が前記制御要求を出力していない状態で前記カット要求部に対して前記カット要求を出力してから、前記制御出力部に対して前記アクチュエータが動作しない動作量を示す制御要求を出力し、前記モニタ部により前記アクチュエータへの通電を検出した場合は異常と判定するカットパス診断を実行する診断部（９）と、を備え、
   前記診断部は、前記カットパス診断により異常と判定した場合は前記アクチュエータの動作量を記憶し、次にカットパス診断を実行する場合は記憶している動作量から開始するように前記制御要求を出力する電子制御装置。
2. 制御対象を駆動するアクチュエータ（２）の動作量を制御するための要求である制御要求を出力する制御部（５）と、
   前記制御要求に応じて前記アクチュエータを動作させる駆動指令を出力する制御出力部（７）と、
   前記駆動指令に応じて前記アクチュエータを駆動する駆動部（４）と、
   前記制御部による制御が異常であると判定した場合はカット要求を出力する異常判定部（６）と、
   前記カット要求に応じて前記アクチュエータへの給電経路を遮断するカット要求部（８）と、
   前記アクチュエータへの通電をモニタするモニタ部（１３）と、
   前記制御出力部が前記制御要求を出力していない状態で前記カット要求部に対して前記カット要求を出力してから、前記制御出力部に対して前記アクチュエータが動作しない動作量を示す制御要求を出力し、前記モニタ部により前記アクチュエータへの通電を検出した場合は異常と判定するカットパス診断を実行する診断部（９）と、を備え、
   前記診断部は、前記カットパス診断により異常と判定した場合は前記アクチュエータの動作量を記憶し、次にカットパス診断を実行する場合は記憶している動作量よりも所定量だけ小さい動作量から開始するように前記制御要求を出力する電子制御装置。
3. 前記診断部は、前記アクチュエータが動作しない領域において動作量が徐々に大きくなる制御要求を出力する請求項１または２に記載の電子制御装置。
4. 前記診断部は、前記カットパス診断により異常と判定した場合は前記カットパス診断を再実行し、複数の診断結果に基づいて異常を判定する請求項１または２に記載の電子制御装置。

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