JPWO2018047553A1 - 制御装置 - Google Patents

Abstract

バッテリの短絡及び負荷における断線を含む各異常を互いに区別して確実に検出できる制御装置を提案する。入力端子から入力された駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて出力端子から出力することにより該出力端子に接続されている駆動対象の動作を制御する電子制御装置において、駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて出力する駆動回路と、駆動回路の動作を制御する制御部とを備え、制御部は、駆動回路を流れる駆動電流が所定値よりも小さく、かつ、駆動回路に指示するデューティ比が所定値よりも大きい第１の条件と、駆動回路を流れる駆動電流が所定の下降率よりも大きく、かつ、駆動回路に指示するデューティ比が所定の上昇率よりも大きい第２の条件とに基づいて、出力端子と入力端子との間が短絡しているか否かを検出する。

Description

本発明は、電子制御装置に関し、特に駆動に大電流を必要とする負荷のための電子制御装置に適用して好適なものである。

従来車両には、直流のバッテリ電圧で駆動されて動作が制御されるトランスミッション油圧制御用のアクチュエータとしてソレノイドバルブが設けられている。ソレノイドバルブを駆動する駆動回路は、例えばＴＣＵ（Transmission Control Unit）内に設けられる。このような駆動回路においては、ソレノイドバルブの高電圧側が電流スイッチ回路部分及び実電流値検出部分に接続されている。一方でソレノイドバルブの下流側が直接アースに接続されている。

この駆動回路においては、ソレノイドバルブへ接続されるべき端子（以下「ソレノイド端子」と呼ぶ）とバッテリ電圧との間の接続線の短絡（以下「ショートバッテリ」と呼ぶ）またはソレノイド端子における断線（以下「オープンロード」と呼ぶ）のような異常が仮に発生した場合各々の異常を確実に検出することが求められる。

国際公開２０１５／０９３２１９Ａ１号公報 特開２００８−１５７３０４号公報 特開２００６−２５２４１６号公報

上述したようにショートバッテリやオープンロードのような各異常を区別して確実に検出することが望まれているものの、現実的には両者を正確に区別しつつ確実に検出することは困難である。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ショートバッテリを確実に検出することができる電子制御装置を提案するものである。

かかる課題を解決するため、本発明においては、入力端子から入力された駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて出力端子から出力することにより該出力端子に接続されている駆動対象の動作を制御する電子制御装置において、前記駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて出力する駆動回路と、前記駆動回路の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記駆動回路を流れる駆動電流が所定値よりも小さく、かつ、前記駆動回路に指示するデューティ比が所定値よりも大きい第１の条件と、前記駆動回路を流れる駆動電流が所定の下降率よりも大きく、かつ、前記駆動回路に指示するデューティ比が所定の上昇率よりも大きい第２の条件とに基づいて、前記出力端子と、前記入力端子との間が短絡しているか否かを検出することを特徴とする。

本発明によれば、ショートバッテリを確実に検出することができる。

本実施の形態におけるＴＣＵの回路図である。 駆動制御処理を示すフローチャートである。 時間に対する監視電流及びデューティ比の関係を示す図である。

本発明の一実施の形態について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。

図１は、制御装置１の概略構成を示す。この制御装置１は、例えばトランスミッションの動作を制御するＴＣＵ（Transmission Control Unit）である。

制御装置１は、車両に搭載されるバッテリ３５からの電力を入力端子３１から入力する。入力された電力は、リバースプロテクション３３及びＣＨＳＳ（Common High Side Switch）３４を介して例えば６個の駆動回路２４に入力される。図示の例では一例として１つの駆動回路２４が表されている。駆動回路２４内に入力された電力は、制御部２００からの制御信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦが切り替えられて、出力端子３２から負荷ＳＯＬに対して出力される。

駆動回路２４は上述したシフトアクチュエータ５６の一部であるソレノイドのような負荷ＳＯＬの作動に応じて制御対象としてのトランスミッションを制御する。このソレノイドは例えば車両トランスミッションの油圧バルブを駆動するためのアクチュエータである。

駆動回路２４内における左側には電流制御スイッチ（Individual High Side Switch（以下「ＩＨＳＳ」と呼ぶ））２４Ａ、電流検出部２４Ｂ、シャント抵抗２４Ｄ及びフライホイールダイオード２４Ｅが設けられている。

電流制御スイッチ２４Ａは制御部２００に接続されている。制御部２００は、電流制御スイッチ２４Ａに対して、例えばパルス幅制御における各パルス幅のデューティ比を変更しながらオン／オフ制御を行うことにより負荷ＳＯＬに供給すべき負荷電流Ｉの電流量を制御する。

電流検出部２４Ｂは負荷ＳＯＬと電流制御スイッチ２４Ａとの間に設けられている。この電流検出部２４Ｂはシャント抵抗２４Ｄを含んでおり、このシャント抵抗２４Ｄに流れる電流（後述の負荷電流Ｉに相当）を計測することによりバッテリ３５から負荷ＳＯＬに供給される負荷電流Ｉを検出する。この負荷電流Ｉの電流量は検出電流ＩＮ１として制御部２００にフィードバックされる。

制御部２００は電流検出部２４Ｂによって検出される負荷電流の電流量に基づいて電流制御スイッチ２４Ａのデューティ比を制御することにより負荷ＳＯＬに供給される負荷電流の電流量を調整する一方、電流検出部２４Ｂによって検出される負荷電流Ｉの電流量に応じて異常が発生しているか否かを判定する。

一方駆動回路２４内における右側には、例えば５Ｖの電源電圧の電源とグランドとの間に抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が順に直列に設けられており抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との結合部が制御部２００に接続されている。制御部２００には、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の分圧比によって抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との結合点における電圧（後述する「特定電圧」に相当）がフィードバックされる。このようにフィードバックされる電圧の値は検出電圧ＩＮ２とも呼ぶ。つまり制御部２００には抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との結合点における検出電圧の値が検出電圧ＩＮ２としてフィードバックされている。

図２は、駆動制御処理の一例を示す。制御部２００は初期状態として各ビットＢＩＴ０〜ＢＩＴ５を各々初期化する。制御部２００は電流制御スイッチ２４Ａからフィードバックされた検出電流ＩＮ１としての負荷電流Ｉが１．８Ａを超えているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

制御部２００は検出電流ＩＮ１としての負荷電流Ｉが１．８Ａを超えている場合にはビットＢＩＴ０＝１（過電流検出）に設定する（ステップＳ１０２）。すなわち制御部２００はグランドへの短絡（ショードグランドに相当）が発生しているか否かを判定している。一方制御部２００は検出電流ＩＮ１としての負荷電流Ｉが１．８Ａを超えていない場合にテップＳ１０３を実行する。

ステップＳ１０３では制御部２００が、駆動回路２４を流れる駆動電流、すなわち電流検出部２４Ｂによって検出される負荷電流Ｉの電流量が所定値よりも小さく、かつ、そのデューティ比が所定値よりも大きいという第１の条件、又は、上記駆動回路２４を流れる駆動電流、すなわち電流検出部２４Ｂによって検出される負荷電流Ｉが所定の下降率よりも大きく、かつ、上記デューティ比が所定の上昇率よりも大きいという第２の条件が成立している場合には、検出電圧ＩＮ２としてフィードバックされる特定電圧に基づいて負荷ＳＯＬにおける断線（オープンロードＯＰ）とバッテリ３５における短絡（ショートバッテリＳＢ）とを各々区別する。

具体的には制御部２００は電流検出部２４Ｂによって検出される検出電流ＩＮ１が４１ｍＡ未満でありかつそのデューティ比が２３．２％を超えていること（第１の条件）、又は、電流検出部２４Ｂによる検出電流ＩＮ１が所定の下降率より大きく、かつ、上記デューティ比が所定の上昇率を超えていること（第２の条件）が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

つまり制御部２００はシャント抵抗２４Ｄを流れるとともに負荷ＳＯＬを流れる負荷電流が０に近い所定の閾値以下であり、かつ、ソレノイド駆動制御のための電流スイッチ回路部分である電流制御スイッチ（ＩＨＳＳ）２４Ａによる駆動指示に基づくデューティ比の値が所定値よりも大きいという第１の条件が成立したか否かを常に監視している。制御部２００は、このような第１の条件又は第２の条件が成立すると、負荷ＳＯＬに対する駆動指示はある程度の大きさでなされているのにも関わらず負荷電流が十分に流れていない、すなわち異常である可能性がある状態、つまり、ショートバッテリＳＢまたはオープンロードＯＰの可能性があると判定する。

制御部２００は上述した第１の条件または第２の条件が成立していない場合には異常が発生していない状態（通常状態）であると判定する（ステップＳ１０８）。一方制御部２００は上述した第１の条件または第２の条件が成立している場合ビットＢＩＴ５＝１と設定する（ステップＳ１０５）。この状態は、ショートバッテリＳＢ及びオープンロードＯＰのいずれかの状態を表している。

さらに制御部２００は電流制御スイッチ２４Ａをオフとする（ステップＳ１０６）。さらに制御部２００は異常内容の詳細な確認方法として、例えば電流制御スイッチ２４Ａを一旦オフにした状態でシャント抵抗２４Ｄの上流の電位を測定して詳細な判断を実施する。具体的には制御部２００は検出電圧ＩＮ２が例えば２．１３Ｖ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。

制御部２００は検出電圧ＩＮ２が２．１３Ｖ未満である場合には異常が発生していない状態（通常状態）であると判定する（ステップＳ１０８）。一方制御部２００は検出電圧ＩＮ２が２．１３Ｖ未満２．１３Ｖ未満ではない場合にはステップＳ１０９を実行する。

ステップＳ１０９では制御部２００によって検出電圧ＩＮ２が２．１３Ｖ以上３．９８Ｖ未満であるか否か（以下「第３の条件」という）が判定される。制御部２００は検出電圧ＩＮ２が２．１３Ｖ以上３．９８Ｖ未満である場合にはビットＢＩＴ３＝１と設定する（ステップＳ１１０）。このビットＢＩＴ３＝１は上述したオープンロードＯＰの状態を示している。

一方制御部２００は検出電圧ＩＮ２が２．１３Ｖ以上３．９８Ｖ未満ではない場合にはビットＢＩＴ２＝１と設定する（ステップＳ１１１）。このビットＢＩＴ２＝１は上述したショートバッテリＳＢの状態を示している。

以上のようにして制御部２００は検出電圧ＩＮ２に基づいて負荷ＳＯＬにおける断線（オープンロードＯＰ）とバッテリ３５における短絡（ショートバッテリＳＢ）とを各々区別する。

以上のように、上述した第１の条件が成立しただけで異常を判定しようとすると、微小抵抗及びシャント抵抗２４Ｄの値の大小次第によっては設定した電流閾値以上の負荷電流Ｉがシャント抵抗２４Ｄに流れてしまい、一見すると、異常が検知されないおそれも考えられる。

このように微小抵抗を介したショートバッテリＳＢの場合には従前の方法によって電流値の閾値を調整することによって異常検出について正確にカバーすることは困難である。なぜならば、負荷ＳＯＬの正常使用範囲は、電流−デューティ比の２次元平面上ではその下限が傾いた直線になる（傾きの幅は駆動電圧の変動幅や素子の抵抗値の温度変動幅に相当する）ため、異常の可能性が有る状態を検出するための閾値を、電流の閾値とデューティ比の閾値との組み合わせとすると、電流対ディーティ比の２次元平面上で検出可能な範囲は、頂点の１つが負荷ＳＯＬの使用範囲の下限の傾いた直線上にある長方形の領域になる。

上記のような微小抵抗を介したショートバッテリＳＢの場合をもこの方法で検出しようとして異常検出範囲が正常使用範囲と重ならないようにするために電流の閾値を上げるとそれに伴ってデューティ比の閾値が上がることとなる。その結果一見すると低電流かつ低ディーティ比領域において異常を検出できないようにも思える。

これに対し、本実施形態では、異常判定に関して上述した第２の条件も用いるためバッテリ３５の短絡及び負荷における断線を含む各異常を互いに区別してより確実に検出することができるようになる。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ、制御部２００がショートバッテリＳＢを検出しうる電流などの状態を示す。なお、図示の例では、ショートバッテリＳＢと図示した時点でショートバッテリが発生したことを表している。

制御部２００は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すようにショートバッテリＳＢが発生したことを契機として、既述の第２の条件、すなわち電流検出部２４Ｂによって検出される検出電流ＩＮ１（図示の監視電流Ｉｍに相当）が所定の下落率よりも大きく（図３（Ａ）に示す破線の楕円部分に相当）、かつ、上記デューティ比Ｄｒが所定の高閾値比（図示の場合２３．２％）を超えていること（図３（Ｂ）に示す破線の楕円部分に相当）が成立しているか否かを判定する。

このような判定の結果、制御部２００が既述の第１の条件と上述した第２の条件とに基づいて出力端子３２と入力端子３１との間がショートしているか否か、すなわちショートバッテリＳＢが発生しているか否かを検出することができる。

１……制御装置、２４Ａ……電流制御スイッチ、２４Ｂ……電流検出部、２００……制御部

Claims (3)

1. 入力端子（３１）から入力された駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて出力端子（３２）から出力することにより該出力端子（３２）に接続されている駆動対象（５６）の動作を制御する電子制御装置（１）において、
   前記駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて出力する駆動回路（２４）と、
   前記駆動回路（２４）の動作を制御する制御部（２００）とを備え、
   前記制御部（２００）は、
   前記駆動回路（２４）を流れる駆動電流が所定値よりも小さく、かつ、前記駆動回路（２４）に指示するデューティ比が所定値よりも大きい第１の条件と、前記駆動回路（２４）を流れる駆動電流が所定の下降率よりも大きく、かつ、前記駆動回路（２４）に指示するデューティ比が所定の上昇率よりも大きい第２の条件とに基づいて、前記出力端子（３２）と、前記入力端子（３１）との間が短絡（ＳＢ）しているか否かを検出する
   ことを特徴とする電子制御装置。
2. 前記駆動回路（２４）に流れる駆動電流を計測する電流検出部（２４Ｂ）と、
   前記駆動回路（２４）に流れる駆動電流を遮断可能な電流制御スイッチ（２４Ａ）とを備え、
   前記制御部は、
   前記第１の条件及び前記第２の条件を満たす場合、前記電流制御スイッッチをオフ状態として前記駆動回路（２４）を流れる駆動電流を遮断した際に、前記電流制御スイッチ（２４Ａ）と前記電流検出部（２４Ｂ）との接続点における特定電圧が所定電圧値未満である場合、通常状態であると判定する
   請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記制御部は、
   前記第１の条件及び前記第２の条件を満たす場合、前記電流制御スイッッチをオフ状態として前記駆動回路（２４）を流れる駆動電流を遮断した際に前記特定電圧が所定電圧値未満ではない場合、前記特定電圧が前記所定電圧値以上かつ他の所定電圧値よりも小さいときには、該出力端子（３２）に接続されている駆動対象（５６）が断線している（ＯＰ）と判定する
   請求項２に記載の電子制御装置。

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