JP7130084B1 - In-vehicle electronic control unit - Google Patents
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Abstract
【課題】通常動作中に定期的にファンの故障診断を行うことができ、信頼性の高い車載電子制御装置を提供する。【解決手段】制御基板に搭載された電子部品を冷却する複数のファン5-1,5-2と、車載バッテリ1に接続された異常検出手段2と、異常検出手段に接続され、複数のファンへの電源供給を制御する複数の制御回路4-1,4-2と複数の制御回路を制御する制御マイコン3とを備え、電子部品への空冷効果を与えるように制御マイコンが風量割合を制御し、制御マイコンは故障診断モードを定期的に投入し、一方のファンを停止するとともに他方のファンを最大風量で駆動させ、異常検出手段により故障診断を行うことができる。【選択図】図1An object of the present invention is to provide a highly reliable in-vehicle electronic control device capable of periodically diagnosing a failure of a fan during normal operation. A plurality of fans (5-1, 5-2) for cooling electronic parts mounted on a control board, an abnormality detection means (2) connected to an in-vehicle battery (1), and a plurality of fans connected to the abnormality detection means. Equipped with a plurality of control circuits 4-1 and 4-2 that control the power supply to the air conditioner and a control microcomputer 3 that controls the plurality of control circuits, the control microcomputer controls the air volume ratio so as to give an air cooling effect to the electronic parts. However, the control microcomputer periodically activates the failure diagnosis mode, stops one fan and drives the other fan at the maximum air flow rate, and can perform failure diagnosis by means of the abnormality detection means. [Selection drawing] Fig. 1
Description
本願は、車載電子制御装置に関するものである。 The present application relates to an in-vehicle electronic control device.
近年、自動車の高機能化により電子化の進む中、車載電子制御装置の搭載数あるいは制御信号の数は増加傾向にあり、車載電子制御装置の搭載スペースの制約から車載電子制御装置の小型化、統合化のニーズがあり、小型で高機能な電子部品の採用が求められている。 In recent years, the number of on-board electronic control units and the number of control signals are increasing as automobiles become more sophisticated and electronic. There is a need for integration, and the adoption of small, high-performance electronic components is required.
従来、車載電子制御装置における放熱技術は、電子部品の熱をTIM(Thermal Interface Material)材を介して金属筐体に逃がし、自然空冷による放熱手段が用いられている。
ただ、電子部品の発熱量が増加傾向にあり、空冷効果の大きい手法が必要となっておりファンによる強制空冷が知られている。
Conventionally, in the heat dissipation technology in an in-vehicle electronic control device, the heat of electronic parts is released to a metal housing via a TIM (Thermal Interface Material) material, and the heat dissipation means by natural air cooling is used.
However, the amount of heat generated by electronic components tends to increase, and a method with a large air cooling effect is required, and forced air cooling using a fan is known.
例えば、特許文献1には、複数のファンが搭載された電子機器において、ファン故障検出装置を用いて複数個のファン各々が故障しているかを診断することが記載され、具体的には、電源投入時またはテスト信号が入力されると、シーケンサが故障診断モードに設定される。選択部により、複数のファンから診断対象のファンを連続して順番に選択する。運転制御部は、選択されたファンに対して電源を供給し、他のファンの電源は遮断する。これにより他のファンが動作しないので、選択されたファンが故障しているか判断できることを提案している。
For example,
上述した従来の特許文献1の記載においては、ファン故障検出装置は、テスト信号によりシーケンサが故障診断モードに設定され、運転部・運転制御部によりファンの動作/非動作を選択し制御されている。しかし、一度故障診断モードに入れる必要があり、車両運転中は故障診断ができないという問題点があった。
In the
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、車載電子制御装置への通常動作時と同等のファンによる空冷効果を保ちつつ、故障診断を実現することができる車載電子制御装置を提供するものである。 The present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, and an in-vehicle electronic control unit that can realize failure diagnosis while maintaining the air cooling effect of a fan equivalent to that during normal operation of an in-vehicle electronic control unit. An electronic controller is provided.
本願に開示される車載電子制御装置は、制御基板に搭載された電子部品を冷却する複数のファンと、車載バッテリに接続され、前記複数のファンに共通化された異常検出手段と、前記異常検出手段に接続され、前記複数のファンへの電源供給をそれぞれ制御する複数の制御回路と、前記異常検出手段から異常検知情報が通知されるとともに前記複数の制御回路をそれぞれ制御する制御マイコンとを備えた車載電子制御装置であって、前記電子部品は各前記ファンから均等距離となる中心点もしくは中心線上に配置され、前記ファンすべてをあらかじめ決められた風量割合で動作することで前記電子部品への空冷効果を与えるように前記制御マイコンが風量割合を制御し、前記制御マイコンは故障診断モードへ定期的に投入し、前記異常検出手段の通電中に、一方の前記ファンを停止するとともに他方の前記ファンを最大風量で駆動させ、前記異常検出手段により他方の前記ファンの故障診断を行うとともに、他方の前記ファンを停止するとともに一方の前記ファンを最大風量で駆動させ、前記異常検出手段により一方の前記ファンの故障診断を行うようにしたものである。
An in-vehicle electronic control device disclosed in the present application includes: a plurality of fans for cooling electronic components mounted on a control board ; an abnormality detection means connected to an in-vehicle battery and shared by the plurality of fans ; a plurality of control circuits connected to detection means for respectively controlling power supply to the plurality of fans; and a control microcomputer receiving abnormality detection information from the abnormality detection means and controlling each of the plurality of control circuits. wherein the electronic components are arranged on a central point or on a center line that is equidistant from each of the fans, and the electronic components are controlled by operating all the fans at a predetermined air volume ratio The control microcomputer controls the air volume ratio so as to provide an air cooling effect of 1, and the control microcomputer periodically enters a failure diagnosis mode, stops one of the fans and the other while the abnormality detection means is energized. drive the fan at the maximum air volume, perform failure diagnosis of the other fan by the abnormality detection means, stop the other fan, drive the one fan at the maximum air volume, and The failure diagnosis of one of the fans is performed by the abnormality detection means .
本願に開示される車載電子制御装置によれば、異常検出手段により、通常動作中に定期的にファンの故障診断を行うことができ、信頼性の高い車載電子制御装置を得ることができる。また、ファン1個あたりの風量を抑えることでファン寿命を延ばすことができる。 According to the in-vehicle electronic control device disclosed in the present application, the malfunction detection means can periodically perform failure diagnosis of the fan during normal operation, and a highly reliable in-vehicle electronic control device can be obtained. Also, by suppressing the air volume per fan, the life of the fan can be extended.
実施の形態1.
以下、本願の実施の形態1を図1から図4に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図1は実施の形態1による車載電子制御装置を示すブロック図である。図2は実施の形態1による車載電子制御装置におけるファンの制御を示すタイミングチャート図である。図3は実施の形態1による車載電子制御装置における電子部品を示す断面図である。図4は実施の形態1による車載電子制御装置におけるファンおよび電子部品の配置を示す平面図である。
Hereinafter,
図1に示すように、車載電子制御装置100は、タイマ21を内蔵する制御マイコン3と、異常検出手段を構成する例えば電流異常検知回路2と、電流異常検知回路2にそれぞれ接続された複数の制御回路4-1,4-2と、制御回路4-1,4-2にそれぞれ接続された複数のファン5-1,5-2を主体として構成されている。車載電子制御装置100の外部には車載バッテリ1が配置され、車載バッテリ1から電源供給されている。
As shown in FIG. 1, an in-vehicle
図1の車載電子制御装置100において、電源供給経路上には、車載バッテリ1からの電圧が電流異常検知回路2を介して制御回路4-1,4-2に供給され、さらに制御回路4-1,4-2からそれぞれファン5-1,5-2に供給される。また、電流異常検知回路2からの異常検知情報は制御マイコン3に通知されている。
In the in-vehicle
制御回路4-1,4-2は、制御マイコン3により制御されており、内蔵されているタイマ21により管理された周期的な故障診断が行われている。
The control circuits 4-1 and 4-2 are controlled by the control microcomputer 3, and periodic failure diagnosis managed by a built-
次に、電流異常検知回路2、制御マイコン3、制御回路4-1,4-2、ファン5-1,5-2の動作について説明する。
Next, operations of the current
電流異常検知回路2は、車載バッテリ1からファン5-1,5-2に供給される電流値を常にモニタしており、異常を検知した場合は、制御マイコン3に通知する。
The current
制御マイコン3は、制御回路4-1,4-2の出力電圧を制御している。また、タイマ21を内蔵しており、定期的に故障診断を行う。
The control microcomputer 3 controls the output voltages of the control circuits 4-1 and 4-2. Moreover, it has a built-
制御回路4-1,4-2は、制御マイコン3により制御され、ファン5-1,5-2への電源供給をコントロールしている。この実施の形態1では、制御回路4-1,4-2を昇降圧DC/DCで実現する場合について説明する。制御回路4-1,4-2が電子リレーで構成される場合については後述する実施の形態2で説明する。 The control circuits 4-1 and 4-2 are controlled by the control microcomputer 3 and control power supply to the fans 5-1 and 5-2. In this first embodiment, a case where the control circuits 4-1 and 4-2 are realized by step-up/step-down DC/DC will be described. A case in which the control circuits 4-1 and 4-2 are composed of electronic relays will be described later in a second embodiment.
ファン5-1,5-2は、制御マイコン3により制御される制御回路4-1,4-2を介してそれぞれ電源供給され、電子部品6を空冷により冷却させる。
The fans 5-1 and 5-2 are supplied with power through control circuits 4-1 and 4-2 controlled by the control microcomputer 3, respectively, and cool the
車載電子制御装置100は、以上のように構成され、電子部品6が発熱し空冷が必要となった場合、ファン5-1,5-2により冷却される。
また、故障時は電流異常検知回路2で電流異常を検出することにより、ファン5-1,5-2の制御を変化させることにより、車載電子制御装置100の動作を維持する。
The in-vehicle
Further, in the event of a failure, the operation of the in-vehicle
また、複数のファン5-1,5-2により一対のファンシステム200を構成しているが、ファンが4つ以上搭載する場合は、一対のファンシステム200を追加することにより、空冷効果をアップさせることにより実現できる。
A pair of
図2は、実施の形態1におけるファン5-1,5-2の制御を示すタイミングチャート図である。車載バッテリ1より電源が供給されると、制御マイコン3にて制御される制御回路4-1,4-2を介して、ファン5-1,5-2に電源が供給されて回転する。また、定期的な周期T1で故障診断モードに移行し、通常動作の風量を維持しながら故障診断を行う。
FIG. 2 is a timing chart showing control of fans 5-1 and 5-2 in the first embodiment. When power is supplied from the
図2に示すように、車載バッテリ1からは電源が常時供給され、一方のファン5-1および他方のファン5-2は通常それぞれV/2の供給電圧が供給され、ファン5-1,5-2の動作割合は50:50で動作されている。
As shown in FIG. 2, power is always supplied from the
制御マイコン3のタイマ21による定期的な周期T1ごとに故障診断モードの診断イベントを発生させ、他方のファン5-2への供給電圧は0として停止させるとともに一方のファン5-1への供給電圧はVとして最大風量として電子部品6を通常通り冷却し、一方のファン5-1の故障診断を行う。
The
次に、一方のファン5-1への供給電圧は0として停止させるとともに他方のファン5-2への供給電圧はVとして最大風量として電子部品6を通常通り冷却し、他方のファン5-2の故障診断を行う。
Next, the supply voltage to one fan 5-1 is set to 0 and stopped, the supply voltage to the other fan 5-2 is set to V, and the maximum airflow is used to cool the
なお、異常検出手段としては、本願の実施の形態1のように電流異常検知回路を用いなくとも、異常を検出できるものであれば、他の構成であってもよく同様の効果を奏する。 It should be noted that the abnormality detection means may have other configurations as long as the abnormality can be detected without using the current abnormality detection circuit as in the first embodiment of the present application, and the same effects can be obtained.
図3は、実施の形態1における電子部品6の放熱手段の構成を示す断面図である。制御基板8に実装された電子部品6は、放熱材7を介して金属筐体9に伝熱させ放熱させる。金属筐体9は車載電子制御装置100にねじ12により取り付けられ、金属筐体9の表面にヒートシンク11が設けられている。
また、ファン5-1,5-2の駆動により金属筐体9が冷却され、金属筐体9が冷却されることにより電子部品6が冷却される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the heat dissipation means of the
Further, the
図4は、実施の形態1におけるファン5-1,5-2および電子部品6の配置を示す平面図である。ヒートシンク11を備えた制御基板8が収納された金属筐体9に複数のファン5-1,5-2が取り付けられた構造である。また、電子部品6は複数のファン5-1,5-2の中心点または中心線上になるように配置されている。
FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of fans 5-1, 5-2 and
一対のファン5-1,5-2の動作割合が50:50の場合について述べたが、これに限定されるものではなく、ファン5-1,5-2の動作割合が異なるようにすることもでき、例えば、ファン5-1,5-2の動作割合を60:40のように動作させ、2つトータルの空冷効果は保ちながら、ファン同士の最大風量動作による摩耗故障のタイミングを意図的にずらして、同時故障のリスクを回避することもできる。 Although the case where the operating ratio of the pair of fans 5-1 and 5-2 is 50:50 has been described, the present invention is not limited to this, and the operating ratios of the fans 5-1 and 5-2 may be different. It is also possible, for example, to operate the fans 5-1 and 5-2 at a ratio of 60:40, while maintaining the total air cooling effect of the two fans, intentionally timing the wear failure due to the maximum air flow operation between the fans. to avoid the risk of simultaneous failure.
ファン5-1,5-2の風量は、制御マイコン3により常時行う温度測定と電子部品6の負荷率による温度上昇推定を加算して必要な最大風量を算出し、ファン5-1,5-2の回転数をコントロールすることにより、電子部品6の発熱状態に応じた最適な風量を与えることができる。
The required maximum air volume of the fans 5-1 and 5-2 is calculated by adding the temperature measurement always performed by the control microcomputer 3 and the estimated temperature rise based on the load factor of the
ファン5-1,5-2が電流異常検知回路2にて、異常電流であることを検知した場合は、故障表示灯(MIL:Malfunction Indicator Lamp)を点灯させることにより、ドライバに視覚的に通知することが可能となる。
When the fan 5-1, 5-2 detects an abnormal current in the current
以上のとおり、本願による車載電子制御装置は、高負荷時に電子部品6が発熱した際、制御マイコン3にコントロールされた制御回路4-1,4-2を介して車載バッテリ1から電源が供給されるファン5-1,5-2の強制空冷機構により冷却され、電子部品6の定格温度を超えないように保つことができるとともに、一対のファン5-1,5-2に共通化された電流異常検知回路2で通常動作中に、定期的に故障診断を実施することで動作異常時に故障していない方のファンで通常時と同等の空冷効果を保つことで車両の信頼性を確保することができる。
As described above, in the in-vehicle electronic control device according to the present application, power is supplied from the in-
実施の形態2.
図5は実施の形態2による車載電子制御装置を示すブロック図である。図6は実施の形態2による車載電子制御装置におけるファンの制御を示すタイミングチャート図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an in-vehicle electronic control device according to
実施の形態2では、図5に示すように、車載電子制御装置100Aは、タイマ21Aを内蔵する制御マイコン3Aと、異常検出手段を構成する例えば電流異常検知回路2Aと、電流異常検知回路2Aにそれぞれ接続された複数の制御回路4A-1,4A-2と、制御回路4A-1,4A-2にそれぞれ接続された複数のファン5A-1,5A-2を主体として構成されている。車載電子制御装置100Aの外部には車載バッテリ1Aが配置され、車載バッテリ1Aから電源供給されている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 5, an in-vehicle
図5の車載電子制御装置100Aにおいて、電源供給経路上には、車載バッテリ1Aからの電圧が電流異常検知回路2Aを介して制御回路4A-1,4A-2に供給され、さらに制御回路4A-1,4A-2からそれぞれファン5A-1,5A-2に供給される。また、電流異常検知回路2Aからの異常検知情報は制御マイコン3Aに通知されている。
In the in-vehicle
制御回路4A-1,4A-2は、制御マイコン3Aにより制御されており、内蔵されているタイマ21Aにより管理された周期的な故障診断が行われている。
The
次に、電流異常検知回路2A、制御マイコン3A、制御回路4A-1,4A-2、ファン5A-1,5A-2の動作について説明する。
Next, the operation of the current
電流異常検知回路2Aは、車載バッテリ1Aからファン5A-1,5A-2に供給される電流値を常にモニタしており、異常を検知した場合は、制御マイコン3Aに通知する。
The current
制御マイコン3Aは、制御回路4A-1,4A-2の出力電圧を制御している。また、タイマ21Aを内蔵しており、定期的に故障診断を行う。
The
制御回路4A-1,4A-2は、制御マイコン3Aにより制御され、ファン5A-1,5A-2への電源供給をコントロールしている。この実施の形態2では、制御回路4A-1,4A-2を電子リレー回路で構成された場合を示している
The
ファン5A-1,5A-2は、制御マイコン3Aにより制御される電子リレー回路で構成された制御回路4A-1,4A-2を介してそれぞれ電源供給され、電子部品6を空冷により冷却させる。なお、遮断回路10-1,10-2は故障診断を行う際、制御回路4-1,4-2のいずれか一方を遮断して、ファン5-1,5-2のいずれか一方を停止させる。
The
車載電子制御装置100Aは、以上のように構成され、電子部品6が発熱し空冷が必要となった場合、ファン5A-1,5A-2により冷却される。
また、故障時は電流異常検知回路2Aで電流異常を検出することにより、ファン5A-1,5A-2の制御を変化させることにより、車載電子制御装置100Aの動作を維持する。
The in-vehicle
Further, in the event of a failure, the operation of the in-vehicle
また、複数のファン5A-1,5A-2により一対のファンシステム200Aを構成しているが、ファンが4つ以上搭載する場合は、一対のファンシステム200Aを追加することにより、空冷効果をアップさせることにより実現できる。
Further, a pair of
図6は、実施の形態2におけるファン5A-1,5A-2の制御を示すタイミングチャート図である。車載バッテリ1Aより電源が供給されると、制御マイコン3Aにて制御される制御回路4A-1,4A-2を介して、ファン5A-1,5A-2に電源が供給されて回転する。また、定期的な周期T1で故障診断モードに移行し、通常動作の風量を維持しながら故障診断を行う。
FIG. 6 is a timing chart showing control of
図6に示すように、車載バッテリ1Aからは電源が常時供給され、一方のファン5A-1および他方のファン5A-2は制御マイコン3Aによって制御される制御回路4A-1,4A-2により回転数制御されて動作している。
As shown in FIG. 6, power is always supplied from the
制御マイコン3Aのタイマ21Aによる定期的な周期T1ごとに故障診断モードのDiagnosticイベントを発生させ、一方のファン5A-1の駆動時間および他方のファン5A-2の駆動時間の割合を制御マイコン3Aにより変化させ、複数のファン5A-1,5A-2の回転数制御を行う。
The
具体的には、遮断回路10-2により他方のファン5A-2を停止させ、その他方のファン5A-2の停止時間を長くし、一方のファン5A-1の駆動時間を長くして故障診断を行う。次に、遮断回路10-1により一方のファン5A-1を停止させ、その一方のファン5A-1の停止時間を長くし、他方のファン5A-2の駆動時間を長くして故障診断を行う。
Specifically, the
なお、異常検出手段としては、本願の実施の形態2のように電流異常検知回路を用いなくとも、異常を検出できるものであれば、他の構成であってもよく同様の効果を奏する As the abnormality detection means, other configurations may be used as long as the abnormality can be detected without using the current abnormality detection circuit as in the second embodiment of the present application, and the same effect can be obtained.
また、ファン5A-1,5A-2が電流異常検知回路2Aにて、異常電流であることを検知した場合は、故障表示灯(MIL:Malfunction Indicator Lamp)を点灯させることにより、ドライバに視覚的に通知することが可能となる。
Further, when the
以上のとおり、本願による車載電子制御装置は、高負荷時に電子部品6が発熱した際、制御マイコン3Aにコントロールされた制御回路4A-1,4A-2を介して車載バッテリ1Aから電源が供給されるファン5A-1,5A-2の強制空冷機構により冷却され、電子部品6の定格温度を超えないように保つことができるとともに、一対のファン5A-1,5A-2に共通化された電流異常検知回路2Aで通常動作中に、定期的に故障診断を実施することで動作異常時に故障していない方のファンで通常時と同等の空冷効果を保つことで車両の信頼性を確保することができる。この実施の形態2においても、上述した実施の形態1と同様の効果を奏する。
As described above, in the in-vehicle electronic control device according to the present application, when the
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
While this application describes various exemplary embodiments and examples, various features, aspects, and functions described in one or more embodiments may not apply to particular embodiments. can be applied to the embodiments singly or in various combinations.
Accordingly, numerous variations not illustrated are envisioned within the scope of the technology disclosed herein. For example, modification, addition or omission of at least one component, extraction of at least one component, and combination with components of other embodiments shall be included.
本願は、通常動作中に定期的にファンの故障診断を行うことができ、信頼性の高い車載電子制御装置の実現に好適である。 The present application is suitable for realizing a highly reliable in-vehicle electronic control device, which can periodically perform failure diagnosis of the fan during normal operation.
1 車載バッテリ、1A 車載バッテリ、2 電流異常検知回路、2A 電流異常検知回路、3 制御マイコン、3A 制御マイコン、4-1 制御回路(昇降圧DC/DC)、4-2 制御回路(昇降圧DC/DC)、4A-1 制御回路(電子リレー回路)、4A-2 制御回路(電子リレー回路)、5-1 ファン、5-2 ファン、5A-1 ファン、5A-2 ファン、6 電子部品、8 制御基板、10-1 遮断回路、10-2 遮断回路、11 ヒートシンク、100 車載電子制御装置、100A 車載電子制御装置 1 vehicle battery, 1A vehicle battery, 2 current abnormality detection circuit, 2A current abnormality detection circuit, 3 control microcomputer, 3A control microcomputer, 4-1 control circuit (step-up/step-down DC/DC), 4-2 control circuit (step-up/step-down DC /DC), 4A-1 control circuit (electronic relay circuit), 4A-2 control circuit (electronic relay circuit), 5-1 fan, 5-2 fan, 5A-1 fan, 5A-2 fan, 6 electronic parts, 8 control board, 10-1 cutoff circuit, 10-2 cutoff circuit, 11 heat sink, 100 in-vehicle electronic control device, 100A in-vehicle electronic control device
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