WO2017130669A1 - 電磁負荷駆動装置、車載制御システム - Google Patents

Abstract

リレーの故障診断をより多く実施することができる電磁負荷駆動装置を提供する。 本発明に係る電磁負荷駆動装置は、電磁誘導負荷を制御している期間においてリレーを遮断するとともに、そのとき発生するサージ電圧に基づき前記リレーに対する診断を実施する。

Description

電磁負荷駆動装置、車載制御システム

　本発明は、電磁負荷を制御する技術に関する。

　従来、電磁誘導負荷を駆動する電磁負荷駆動装置は、電磁誘導負荷に対して供給する通電電流を遮断するスイッチング素子（例えばリレー素子）を備えている。リレーが故障すると負荷制御を正常に継続することができないので、電磁負荷駆動装置は一般にリレーに対する故障診断を実施している。

　下記特許文献１は、『通電経路上に二つのスイッチング素子を直列に設けた誘導性負荷駆動装置において、通電制御中であっても各スイッチング素子のオン故障を検出できるようにする』ことを目的として、『リニアソレノイドの上流側にデューティ駆動用トランジスタＴ１０を、下流側にフェイルセーフ用トランジスタＴ２０を設けた構成において、通常制御中において目標電流が０である通電ゼロ制御時（Ｓ１４０：ＮＯ）、デューティ駆動用トランジスタＴ１０のデューティ比を０にして通電ゼロにするのではなく、デューティ駆動用トランジスタＴ１０は任意のデューティ比にてデューティ駆動を継続しつつフェイルセーフ用トランジスタＴ２０をオフさせることにより、通電ゼロにする（Ｓ２６０）。このとき、通電電流が０にならなければ、フェイルセーフ用トランジスタＴ２０がオン故障しているものと判定する（Ｓ３００）。』という技術を開示している（要約参照）。

特開２００４－２０１４１０号公報

　上記特許文献１のような従来技術においては、負荷に対して供給する通電電流の制御精度に影響が生じないようにするため、例えば負荷に対する通電経路を切り替えた直後や、負荷が作動していない期間など、限定された条件下において故障診断を実施している。このように故障診断を実施する期間を限定した場合、故障診断を実施する回数が相応に少なくなり、リレーの故障を検出する頻度が低くなる可能性がある。

　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、リレーの故障診断をより多く実施することができる電磁負荷駆動装置を提供することを目的とする。

　本発明に係る電磁負荷駆動装置は、電磁誘導負荷を制御している期間においてリレーを遮断するとともに、そのとき発生するサージ電圧に基づき前記リレーに対する診断を実施する。

　本発明に係る電磁負荷駆動装置によれば、電磁誘導負荷の駆動精度に対して与える影響を抑えつつ、リレーに対する故障診断を実施することができる。

実施形態１に係るＥＣＵ１１（電子制御変速装置）を搭載した車両の自動変速機の構成を模式的に示す図である。 ＥＣＵ１１の回路構成図である。 ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する手順を説明するフローチャートである。 目標電流と実電流との間の関係を示すタイムチャートである。 通電電流３２と遮断可能時間との間の対応関係を表す特性を例示するグラフである。 ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。 実施形態２に係るＥＣＵ１１の回路構成図である。 ＥＣＵ１１が電源リレー２２の故障診断を実施する手順を説明するフローチャートである。 ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。 実施形態３に係るＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する手順を説明するフローチャートである。 ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。 実施形態４に係るＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する手順を説明するフローチャートである。 ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。 実施形態５に係るＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する手順を説明するフローチャートである。 ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。 実施形態６に係るＥＣＵ１１の回路構成図である。 実施形態７に係るＥＣＵ１１の回路構成図である。 ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。 実施形態８に係るＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。

＜実施の形態１：装置構成＞
　図１は、本発明の実施形態１に係るＥＣＵ１１（電子制御変速装置）を搭載した車両の自動変速機の構成を模式的に示す図である。エンジン１から出力された回転出力は変速機２に対して入力される。変速機２はその回転出力を減速し、駆動輪３に対して出力する。油圧回路５は、変速機２の変速比を制御する。油圧ポンプ４は、油圧回路５が動作するための油圧を生成する。電磁誘導負荷（ソレノイド）１４は、油圧回路５を切り替える。ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１１は、電磁誘導負荷１４を駆動するための負荷電流３３を出力する。

　図２は、ＥＣＵ１１の回路構成図である。ＥＣＵ１１は、マイコン２１、電源リレー２２、電圧検出部２３、負荷駆動回路２５、コンデンサ２４、遮断回路６０を備える。

　電源リレー２２は、車載バッテリー１３の下流側と接続されている。電圧平滑用のコンデンサ２４と負荷駆動回路２５は、電源リレー２２の下流側に互いに並列となるように接続される。電圧検出部２３は、電源リレー２２の上流側と下流側それぞれに接続され、電源リレー２２の上流電圧と下流電圧を監視し、その監視結果をマイコン２１に対して出力する。マイコン２１に対して入力される監視結果は、それぞれ上流電圧４２と下流電圧４３である。車載バッテリー１３の下流側にはスイッチ１２が接続され、ＥＣＵ１１を起動停止する際にオンオフされる。

　電源リレー２２は、リレー駆動信号３７によって駆動され、電源リレー２２の下流側に配置された回路に対して電源電圧（車載バッテリー１３が供給する電圧）を供給または遮断する。電源リレー２２がオン（通電）であるとき、電源リレー２２の上流電圧４２と下流電圧４３は同等となる。電源リレー２２がオフ（遮断）であるとき、電源リレー２２の上流電圧４２と下流電圧４３は互いに乖離した値となる。

　負荷駆動回路２５は、電磁誘導負荷１４を駆動するための駆動電圧、および電磁誘導負荷１４に流れる通電電流３２を制御する回路である。負荷駆動回路２５は、駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）２６、還流ダイオード２７、電流検出抵抗２８、電流検出部２９を備える。駆動ＩＣ２６は、駆動信号３６にしたがってスイッチング素子を制御（例えばＰｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ制御）することにより通電電流３２の波形を制御するとともに、電磁誘導負荷１４に対してその制御した通電電流３２を出力する。電流検出部２９は、電流検出抵抗２８を用いて実際の負荷電流３３を検出し、その結果を実電流信号３８としてマイコン２１に対して出力する。

　マイコン２１は、目標電流と電流検出部２９から受け取った実電流信号３８との間の差分を算出し、その差分に基づき駆動ＩＣ２６を動作させる駆動信号３６のデューティを決定して駆動ＩＣ２６を動作させる。駆動信号３６のデューティが高い場合、通電電流３２は大きくなり、デューティが低い場合、通電電流３２は小さくなる。負荷電流３３は、駆動ＩＣ２６から出力される通電電流３２と、還流ダイオード２７から出力される還流電流３５とによって構成される。通電電流３２は駆動ＩＣ２６が動作している期間だけ流れ、非動作中は流れない。還流電流３５は、駆動ＩＣ２６が動作状態から非動作状態に変わった後の非動作期間中のみ流れる。

　遮断回路６０は、電流遮断リレー６１、電圧検出部６２を備える。電流遮断リレー６１は、電磁誘導負荷１４の通電電流３２を遮断するためのスイッチング素子である。電圧検出部６２は、電流遮断リレー６１の上流電圧６４を監視する。電流遮断リレー６１は、電流遮断信号６３によって制御される。負荷駆動回路２５が通電されておりかつ電流遮断リレー６１が通電状態であるとき、上流電圧６４はグランドと同等になる。負荷駆動回路２５が通電されておりかつ電流遮断リレー６１が遮断状態であるとき、負荷電流が流れ続けようとして、電流遮断リレー６１の上流に逆起電圧（サージ電圧）が発生し、上流電圧６４は電源電圧相当以上の電圧になる。電流遮断リレー６１と並列に逆起電圧を制限する電圧制限素子６５が接続される。電圧制限素子６５は、電流遮断リレー６１に内蔵される場合と電流遮断リレー６１から独立している場合のどちらでも構わない。電圧制限素子６５は、電流遮断リレー６１に過剰な電圧が印加されることを防止する。

＜実施の形態１：装置動作＞
　図３は、ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する手順を説明するフローチャートである。以下図３の各ステップについて説明する。

（図３：ステップＳ１００）
　マイコン２１は起動後、マイコン２１自身やその周辺回路に対する自己故障診断を実施し、ＥＣＵ１１が負荷を正しく制御できる状態であることを確認した上で、通常制御モードへ移行する。通常制御中は、マイコン２１に対して入力される各種情報に基づき本フローチャートを繰り返し実行することにより、負荷電流３３を制御する。

（図３：ステップＳ１１０）
　マイコン２１は、リレー診断フラグがオンであるか否かを判断する。リレー診断フラグがオンである場合は、ステップＳ１２０～Ｓ１７０を実行する。リレー診断フラグがオフである場合は、ステップＳ２１０～Ｓ２７０を実行する。ステップＳ２１０～Ｓ２７０は、リレー故障診断の前に実施する前処理である。ステップＳ１２０～Ｓ１７０は、故障診断処理である。以下では説明の都合上、ステップＳ２１０～Ｓ２７０を先に説明する。

（図３：ステップＳ２１０～Ｓ２２０）
　マイコン２１は、負荷電流３３を計測する（Ｓ２１０）。マイコン２１は、電流遮断リレー６１の遮断可能時間を算出する（Ｓ２２０）。電流遮断リレー６１の遮断可能時間とは、電流遮断リレー６１を遮断している間において電磁誘導負荷１４に流れる通電電流３２の変動を、許容範囲以内に収めることができる時間である。具体例については後述の図４～図５で説明する。

（図３：ステップＳ２３０）
　マイコン２１は、ステップＳ２２０において算出した遮断可能時間に基づき、電流遮断リレー６１を実際に遮断する時間（リレー遮断時間）をセットする。リレー遮断時間は、遮断可能時間よりも短い時間とする。リレー遮断時間が遮断可能時間よりも長いと、通電電流３２が目標電流に対して大きく逸脱し、通電電流不足により電磁誘導負荷１４を駆動する制御精度が低下するからである。

（図３：ステップＳ２４０）
　マイコン２１は、電流遮断リレー６１の故障診断を実施する際に用いる上下限閾値を取得する。具体的には、電流遮断リレー６１を遮断したとき逆起電圧によって上流電圧６４が上昇する範囲を電圧制限素子６５の電気特性にしたがってあらかじめ把握しておき、回路バラツキを考慮してその前後に上下限閾値をセットする。例えば、回路バラツキを含めて上流電圧６４が２６Ｖ～２８Ｖの範囲になると想定される場合、上限閾値は２８Ｖ、電下限閾値は２６Ｖとなる。

（図３：ステップＳ２４０：補足）
　逆起電圧による上流電圧６４の上昇範囲は、電圧制限素子６５の電気特性によってほぼ支配的に定まるので、本ステップにおいて定める上下限閾値はあらかじめ固定的に定めることができる。ただし素子の温度特性によってその上昇範囲が変動する場合がある。その場合はその温度特性をデータテーブルなどにあらかじめ記述しておき、別途設けた温度センサから取得した温度とその温度特性を照合することにより、上流電圧６４の上昇範囲を算出することができる。

（図３：ステップＳ２５０～Ｓ２７０）
　マイコン２１は、リレー診断フラグをＯＮにセットする（Ｓ２５０）。マイコン２１は電流遮断リレー６１をオフ（遮断）する（Ｓ２６０）。マイコン２１は、電流遮断リレー６１が遮断されている時間を計測するために用いる遮断時間タイマを開始する（Ｓ２７０）。

（図３：ステップＳ１２０）
　マイコン２１は、電流遮断リレー６１を遮断してから現時刻までの間に、ステップＳ２３０で設定したリレー遮断時間が経過したか否かを判断する。経過時間は、ステップＳ２７０において開始した遮断時間タイマにより計測する。リレー遮断時間を経過していない場合は、本フローチャートを終了する（電流遮断リレー６１の故障診断は実施しない）。リレー遮断時間が経過している場合、ステップＳ１３０へ進む。

（図３：ステップＳ１３０～Ｓ１４０）
　マイコン２１は、上流電圧６４を計測する（Ｓ１３０）。マイコン２１は、上流電圧６４がステップＳ２４０でセットした上限閾値と下限閾値の間にあるか否かを判断する（Ｓ１４０）。上流電圧６４が上限閾値と下限閾値の間にある（電流遮断リレー６１が正常である）場合は、ステップＳ１６０へ進む。上流電圧６４が上限閾値と下限閾値の間にない（電流遮断リレー６１が異常である）場合は、ステップＳ１５０へ進む。

（図３：ステップＳ１５０～Ｓ１６０）
　マイコン２１は、電流遮断リレー６１が異常であると判断した場合はリレー故障フラグをオンにセットし（Ｓ１５０）、電流遮断リレー６１が正常であると判断した場合はリレー診断フラグをオフした上で遮断時間タイマをリセットする（Ｓ１６０）。

（図３：ステップＳ１７０）
　マイコン２１は、電流遮断リレー６１をオンし、図３のフローチャートを終了する。

　図４は、目標電流と実電流との間の関係を示すタイムチャートである。一般的に電磁誘導負荷１４に流れる通電電流３２は、目標電流と一致するように駆動ＩＣ２６によって制御される。しかし実際に流れる実電流と目標電流との間には、図４に示すように差分が生じる。マイコン２１は、電磁誘導負荷１４を制御するに際して要求される制御精度にもとづき、差分が許容範囲内となるように、かつ、差分がゼロに収束するように、駆動ＩＣ２６を介して通電電流３２を制御する。電流遮断リレー６１をオフすることによる変動は、この許容範囲内に収まるようにすべきである。ステップＳ２２０において算出する遮断可能時間は、これに基づきセットされる。

　図５は、通電電流３２と遮断可能時間との間の対応関係を表す特性を例示するグラフである。マイコン２１は、図５に示すような対応関係を記述したデータを例えば内部的に備える記憶装置２１ａ内に保持しておき、これにしたがって電流遮断リレー６１の遮断可能時間を算出する。例えば通電電流３２が１．０Ａである場合、遮断可能時間は駆動信号３６のデューティの０．１％に相当する時間となる。図５に示す特性は、ＥＣＵ１１の内部素子／負荷のばらつきや劣化などを考慮し、または実験データなどを考慮して定めることもできる。

　図６は、ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。時刻ｔ１００からｔ１２０までは、負荷駆動回路２５の駆動信号の１周期を示す。時刻ｔ１００からｔ１１０は駆動信号３６がオンされている期間であり、電磁誘導負荷１４には通電電流３２が流れる。時刻ｔ１１０からｔ１２０は駆動信号３６がオフされている期間であり、電磁誘導負荷１４には還流電流３５が流れる。マイコン２１は、時刻ｔ２００からｔ２１０の間にステップＳ２１０からＳ２５０までを実行する。時刻ｔ３１０において、マイコン２１は電流遮断リレー６１をオフする。時刻ｔ３１０からｔ３２０までがリレー遮断時間となり、上流電圧６４が上昇する。マイコン２１は、時刻ｔ３２０で電流遮断リレー６１の故障診断を実行する。

＜実施の形態１：効果＞
　本実施形態１に係るＥＣＵ１１は、電磁誘導負荷１４を駆動している通常制御期間においても、通電電流３２の制御精度の変動を許容できる範囲内において電流遮断リレー６１を遮断する。これにより、遮断にともなって駆動制御の精度に対して与える影響を抑えることができる。したがって、電流遮断リレー６１の故障を検知する頻度を向上させることができる。

＜実施の形態２：装置構成＞
　図７は、本発明の実施形態２に係るＥＣＵ１１の回路構成図である。本実施形態２において、ＥＣＵ１１は負荷駆動回路２５を２つ備える。これらを区別するため、図７において負荷駆動回路２５およびその構成要素に対して、添え字「ａ」「ｂ」をそれぞれ付与した。以下この添え字を用いてこれらを区別する。その他の構成は実施形態１と同様であるため、以下では主に差異点について説明する。

＜実施の形態２：装置動作＞
　図８は、ＥＣＵ１１が電源リレー２２の故障診断を実施する手順を説明するフローチャートである。図３と比較すると、ステップＳ２００が新たに追加されている。その他のステップは図３と同様である。

（図８：ステップＳ２００）
　マイコン２１は、いずれの負荷駆動回路２５を動作させている状態における通電電流３２についてＳ２１０以降の処理を実施するのかを確認するため、動作している負荷駆動回路２５を識別する。

（図８：ステップＳ２００：補足）
　本ステップを実施しない場合、いずれの負荷駆動回路２５が動作しているか確認しないまま通電電流３２を計測することになる。そうするとステップＳ２２０において、実際に流れている電流とは異なる電流値を用いて遮断可能時間を算出する可能性がある。この場合、電流遮断リレー６１の故障を誤検知し、または電流遮断リレー６１の故障を見逃してしまう可能性がある。そこで本実施形態２においては、実際に流れている通電電流３２にしたがって正しい遮断可能時間を算出するため、本ステップを設けることとした。

　図９は、ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。時刻ｔ１００からｔ２００までは実施形態１と同様である。時刻ｔ２００からｔ２１０までの間に、マイコン２１は動作中の負荷駆動回路２５を識別し、各負荷駆動回路の負荷電流を監視し、総負荷電流３３を算出し、上流電圧６４の上下限閾値をセットする。時刻ｔ３１０からｔ３２０までの時間は、ステップＳ２３０で設定されたリレー遮断時間である。マイコン２１は時刻ｔ３２０において電流遮断リレー６１の故障診断を実行する。

＜実施の形態２：効果＞
　本実施形態２に係るＥＣＵ１１は、複数の負荷駆動回路２５を動作させている場合であっても、電磁誘導負荷１４の駆動制御の精度に影響を与えることなく、実施形態１と同様に電流遮断リレー６１の故障診断を実施することができる。

　本実施形態２においては、ＥＣＵ１１が２つの負荷駆動回路２５を備える構成を示したが、負荷駆動回路２５を３つ以上備える場合であっても同様の効果を得られる。本実施形態２においては、複数の負荷駆動回路２５が動作している状態における電流遮断リレー６１の故障診断方法を記載したが、ＥＣＵ１１が複数の負荷駆動回路２５を備え、そのうち１つの負荷駆動回路２５が動作している状態で電流遮断リレー６１の故障診断を実施することもできる。

＜実施の形態３＞
　図１０は、本発明の実施形態３に係るＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する手順を説明するフローチャートである。図３と比較すると、ステップＳ１０１が新たに追加されている。その他のステップは図３と同様である。ＥＣＵ１１の構成は実施形態１と同様である。

（図１０：ステップＳ１０１）
　マイコン２１は、負荷電流３３の目標値が一定であるか否か、および負荷電流３３が整定しているか否かを判断する。目標電流値が一定であり、かつ、負荷電流３３が整定している場合、ステップＳ１１０へ進む。目標電流値が一定でない場合、または、負荷電流３３が整定していない場合は、ステップＳ１６０へスキップする。すなわち、目標電流値が一定ではない状態や負荷電流３３が整定していない過渡状態においては、電源リレー２２の故障診断を中断する。

（図１０：ステップＳ１０１：補足その１）
　負荷電流３３の目標値は、動作中に変更される場合がある。目標値が変更されると、マイコン２１は負荷電流３３をその変更後の目標値に向かって制御する。目標電流値が変化した直後から負荷電流３３が整定していない期間において、電流遮断リレー６１の故障診断を実施すると、以下の不具合が生じる可能性がある。ステップＳ２１０からＳ２４０においてリレー遮断時間と上下限閾値を算出する際に用いた値と比較して実際の負荷電流３３が少ない場合、上流電圧６４の実際の上昇分はステップＳ２４０において考慮した上流電圧６４の上昇分よりも少なくなり、電流遮断リレー６１が故障していると誤検知することになる。一方で実際の負荷電流３３が多い場合、通電電流３２の制御精度についての許容範囲内で電流遮断リレー６１を遮断したとしても、制御精度がその許容範囲内に収まらない可能性がある。ステップＳ１０１により、故障の誤検知や制御精度の低下を回避することが可能となる。

（図１０：ステップＳ１０１：補足その２）
　負荷電流３３が整定しているか否かは、例えば、目標電流に対して負荷電流３３が９５％から１０５％の範囲内に収束しているか否か、などに基づき判断することができる。その他適当なルールにしたがって判断してもよい。

　図１１は、ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。負荷電流３３と駆動信号３６はそれぞれのこぎり波と矩形波であるが、図１１においては模式的に直線で記載する。

　マイコン２１は、時刻ｔ３１０において電流遮断リレー６１をオフし、故障診断を開始する。時刻ｔ３１１において目標電流値が目標値ａから目標値ｂに切り替わったと仮定する。時刻ｔ３１１からｔ４００までは、目標電流値が変化し、かつ、負荷電流３３が整定していない状態に相当する。マイコン２１はこの期間において、電流遮断リレー６１の故障診断を中断する。

　時刻ｔ４００以降は、目標電流値が一定、かつ、負荷電流３３が整定している状態に相当する。マイコン２１はこの期間において、電流遮断リレー６１の故障診断を実施することができる。マイコン２１は、時刻ｔ２００からｔ２１０において、図５と同様にステップＳ２１０からＳ２４０までを実行する。マイコン２１は、時刻ｔ３１０からｔ３２０において、図５と同様に電流遮断リレー６１をオフし、故障診断を実施する。

＜実施の形態３：効果＞
　本実施形態３に係るＥＣＵ１１は、負荷電流３３が過渡的に変化している期間においては電流遮断リレー６１の故障診断を中断する。これにより、故障の誤検知や電磁誘導負荷１４の駆動制御の精度低下を避けることができる。本実施形態３に係る構成および動作は例えば実施形態２に対して適用することもできる。

＜実施の形態４＞
　図１２は、本発明の実施形態４に係るＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する手順を説明するフローチャートである。図３と比較すると、ステップＳ２０１が新たに追加されている。その他のステップは図３と同様である。ＥＣＵ１１の構成は実施形態１と同様である。

（図１２：ステップＳ２０１）
　マイコン２１は、駆動信号３６のデューティが、電流遮断リレー６１を遮断しても電磁誘導負荷１４の駆動制御の精度に対して影響が生じない程度であるか否かを確認する。すなわち、駆動信号３６のデューティがデューティ上限値とデューティ下限値の間にあるか否かを判断する。駆動信号３６のデューティがデューティ上限値とデューティ下限値の間にない場合、本フローチャートを終了する。駆動信号３６のデューティがデューティ上限値とデューティ下限値の間にある場合、ステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２０１を追加することにより、以下に説明する故障見逃しや負荷駆動制御の精度低下を回避することができる。

（図１２：ステップＳ２０１：補足その１）
　通電電流３２が十分に小さい場合、つまり駆動信号３６のデューティが低い場合、電流遮断リレー６１をオフさせたとしても、上流電圧６４は充分に上昇しない。そのため、電流遮断リレー６１がショート故障していることにより上流電圧６４が充分に上昇しないのか否かを、正しく判断することができない。つまり、電流遮断リレー６１がショート故障していたとしても、故障が生じているのか否かを正しく判断することができず、故障を見逃す可能性がある。

（図１２：ステップＳ２０１：補足その２）
　通電電流３２が十分に大きい場合、すなわち駆動信号３６のデューティが高い場合、電流遮断リレー６１の遮断可能時間が極端に短くなる（図５参照）。他方、電流遮断リレー６１の通電と遮断は電流遮断信号６３によって制御されるが、電流遮断信号６３はある程度の遅れを含んでいる。遅れ時間以内で電流遮断信号６３を遮断状態にセットしたとしても、電流遮断リレー６１の状態は変化しない。つまり、遮断可能時間が極端に短い場合、電流遮断リレー６１を想定通り遮断することができず、上流電圧６４が充分に上昇しない可能性がある。この場合、電流遮断リレー６１が正常であっても、故障であると誤診断してしまう。

　図１３は、ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。負荷電流３３と駆動信号３６はそれぞれのこぎり波と矩形波であるが、図１３においては模式的に直線で記載する。

　時刻ｔ５００以前は駆動信号３６がデューティ下限値以下であり、マイコン２１はこの期間において電流遮断リレー６１の故障診断を実施しない。時刻ｔ５１０以降は駆動信号３６がデューティ上限値以上であり、マイコン２１はこの期間において電流遮断リレー６１の故障診断を実施しない。時刻ｔ５００からｔ５１０の期間は、駆動信号３６のデューティがデューティ上限値とデューティ下限値の間にあり、マイコン２１はこの期間において電流遮断リレー６１の故障診断を実施する。

＜実施の形態４：効果＞
　本実施形態４に係るＥＣＵ１１によれば、（ａ）通電電流３２が十分に小さい場合に電流遮断リレー６１の故障を見逃す可能性を抑制するとともに、（ｂ）通電電流３２が十分に大きい場合に電流遮断リレー６１の故障を誤検知する可能性を抑制することができる。本実施形態４に係る構成および動作は例えば実施形態２に対して適用することもできる。

＜実施の形態５＞
　図１４は、本発明の実施形態５に係るＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する手順を説明するフローチャートである。図３と比較すると、ステップＳ１２０からステップＳ１４０ｂ、およびステップＳ２３０とステップＳ２４０が変更されている。ＥＣＵ１１の構成は実施形態１と同様である。

（図１４：ステップＳ２３０）
　マイコン２１は、リレー遮断時間ａとリレー遮断時間ｂをセットする。リレー遮断時間ａは、リレー遮断時間ｂよりも短い時間にセットする。リレー遮断時間ｂは、電流遮断リレー６１を実際に遮断する時間（実施形態１におけるリレー遮断時間と同様）である。

（図１４：ステップＳ２４０）
　マイコン２１は、リレー遮断時間ａに基づいて、上流電圧６４ａの上昇電圧分ａを算出する。また、リレー遮断時間ｂに基づいて、上流電圧６４ｂの上昇電圧分ｂを算出する。マイコン２１はさらに、上昇電圧分ａとｂそれぞれに対応して、上限閾値ａとｂ、下限閾値ａとｂをセットする。上下限閾値ａとｂは同一であってもよいし、範囲の一部が重複してもよい。下流電圧６４ａと６４ｂの区別については後述する。

（図１４：ステップＳ１２０）
　マイコン２１は、電流遮断リレー６１をオフしてから、リレー遮断時間ａが経過したか否かを判断する。リレー遮断時間ａを超えてない場合は本フローチャートを終了し、ステップＳ１３０ａ以降の電流遮断リレー６１の診断処理は実施しない。リレー遮断時間ａを超えている場合は、ステップＳ１３０ａに進む。

（図１４：ステップＳ１３０ａ）
　マイコン２１は、上流電圧６４ａを計測済みであるか否かを判断する。計測していない場合は、上流電圧６４ａを計測する。本フローチャートにおいては上流電圧６４を２回測定するので、これらを区別するため添え字ａとｂを用いた。

（図１４：ステップＳ１３０ｂ）
　マイコン２１は、電流遮断リレー６１をオフしてから、リレー遮断時間ｂが経過したか否かを判断する。リレー遮断時間ｂを超えてない場合は本フローチャートを終了し、ステップＳ１３１ｂ以降の電流遮断リレー６１の診断処理は実施しない。リレー遮断時間ｂを超えている場合は、ステップＳ１３１ｂへ進む。

（図１４：ステップＳ１３０ｂ）
　マイコン２１は、上流電圧６４ｂを計測する。

（図１４：ステップＳ１４０ａ～Ｓ１４０ｂ）
　マイコン２１は、上流電圧６４ａが上限閾値ａと下限閾値ａの間にあるか否かを判断する（Ｓ１４０ａ）マイコン２１は、上流電圧６４ｂが上限閾値ｂと下限閾値ｂの間にあるか否かを判断する（Ｓ１４０ｂ）。ステップＳ１４０ａとステップＳ１４０ｂのいずれかの判断条件が成立しない場合、ステップＳ１５０へ進む。ステップＳ１４０ａとステップＳ１４０ｂの判断条件がどちらも成立する場合、ステップＳ１６０へ進む。

（図１４：ステップＳ１６０）
　マイコン２１は、リレー診断フラグとタイマをリセットすることに加えて、上流電圧６４ａと６４ｂをリセットする。

　図１５は、ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。時刻ｔ３１０からｔ３２０の期間に電流遮断リレー６１がオフされる。時刻ｔ３１０はリレー遮断時間ａに対応し、時刻ｔ３２０はリレー遮断時間ｂに対応する。時刻ｔ３１１において、マイコン２１は上流電圧６４ａを計測する。時刻ｔ３２０において、マイコン２１は上流電圧６４ｂを計測する。マイコン２１は、時刻ｔ３１１と時刻ｔ３２０のそれぞれにおける上流電圧６４が上下限閾値ａとｂの間にあるか否かを判断する。

＜実施の形態５：効果＞
　実施形態１においては、電流遮断リレー６１がショート故障し、かつ、電流遮断リレー６１の故障診断を実施しているときに、電流遮断リレー６１の上流電圧６４が変動し、上下限閾値の範囲に入る場合がある。そうすると、電流遮断リレー６１がショート故障しているにも関わらず、マイコン２１は電流遮断リレー６１が正常であると誤診断してしまう。これに対し、本実施形態５に係るＥＣＵ１１は、電流遮断リレー６１がショート故障している状態においても、電流遮断リレー６１の上流電圧６４を複数回監視し、１度でも上下限閾値の範囲外であることを検知すれば、故障状態であると判断する。これにより、上記現象による誤診断を回避することができる。本実施形態６に係る構成および動作は例えば実施形態２に対して適用することもできる。本実施形態６におけるリレー遮断時間ａを複数設定しても同様の効果が得られる。

＜実施の形態６＞
　図１６は、本発明の実施形態６に係るＥＣＵ１１の回路構成図である。本実施形態６においては、電流検出部２９は駆動ＩＣ２６の一部として構成されている。負荷電流３３を制御する処理は、駆動ＩＣ２６が備える電流制御部５１によって実施される。この回路構成においても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。また実施形態２のように複数の負荷駆動回路２５を備える場合においても、同様の効果を得ることができる。

＜実施の形態７＞
　図１７は、本発明の実施形態７に係るＥＣＵ１１の回路構成図である。本実施形態７に係るＥＣＵ１１は、実施形態１における負荷駆動回路２５の位置と遮断回路６０の位置が入れ替わった構成を備える。すなわち負荷駆動回路２５は電磁誘導負荷１４の下流側に配置され、遮断回路６０は電磁誘導負荷１４の上流側に配置されている。以下、この入れ替えにともなって実施形態１とは異なる点について説明する。

　負荷電流３３は電磁誘導負荷１４の下流側から負荷駆動回路２５に至り、駆動ＩＣ２６を介してグラウンドへ向かって流れる。電流検出部２９は、駆動ＩＣ２６に対して入力する電流を検出する。

　電流遮断リレー６１は、電磁誘導負荷１４の上流側において通電電流３２を遮断する。負荷駆動回路２５が通電されておりかつ電流遮断リレー６１が遮断状態であるとき、負荷電流が流れ続けようとして、電流遮断リレー６１の下流に逆起電圧（サージ電圧）が発生し、下流電圧６４はグラウンド相当以下の電圧になる。したがってステップＳ２４０においてセットする上下限閾値は、そのときの電圧特性に応じて定める必要がある。電圧検出部６２は、電流遮断リレー６１の下流電圧６４を監視し、その監視結果をマイコン２１に対して出力する。

　図１８は、ＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。診断手順は概ね実施形態１と同様である。ただし実施形態１とは異なり、電流遮断リレー６１が遮断している間は下流電圧６４がグラウンド相当以下まで低下するので、上下限閾値はその前後となるようにセットされる。

＜実施の形態８＞
　実施形態１～７においては、電流遮断リレー６１を遮断してからリレー遮断時間が経過した時点において、上流電圧６４を計測することを説明した。本発明の実施形態８に係るＥＣＵ１１は、これに代えて電圧検出部２３が検出する電圧の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジをそれぞれ検出することにより、上流電圧６４を計測するタイミングを定める。その他構成は実施形態１～７と同様であるため、以下ではエッジ検出に関連する差異点について主に説明する。

　図１９は、本実施形態８に係るＥＣＵ１１が電流遮断リレー６１の故障診断を実施する過程を説明するタイミングチャートである。記載の便宜上、実施形態１で説明した各信号波形のうち一部のみを抜粋した。

　電流遮断リレー６１がオフされると、上流電圧６４は急速に立ち上がる。マイコン２１はその立ち上がりエッジを検出すると、上流電圧６４が上限閾値以下であるか否かを確認する。その後、電流遮断リレー６１がオンされると、上流電圧６４は急速に立ち下がる。マイコン２１はその立ち下がりエッジを検出すると、上流電圧６４が下限閾値以上であるか否かを確認する。上流電圧６４がいずれのエッジにおいても閾値範囲内に収まっている場合は電流遮断リレー６１が正常であり、少なくともいずれかのエッジにおいて収まっていない場合は異常であると診断することができる。

　上記診断手順を実施するためには、図３で説明したステップＳ１２０～Ｓ１３０に代えて、（ａ）上流電圧６４の立ち上がりエッジを検出するとともに上流電圧６４を取得するステップ、（ｂ）上流電圧６４の立ち下がりエッジを検出するとともに上流電圧６４を取得するステップ、を実施し、その後にステップＳ１４０以降を実施すればよい。

　マイコン２１は、電流遮断リレー６１が遮断されている期間において、上流電圧６４が上下限閾値の範囲内に収まっているか否かに基づき、電流遮断リレー６１を診断する。したがって、立ち上がりエッジを検出した時点が電流遮断リレー６１を遮断している期間外である場合は、図３のフローチャートを終了する。この場合の異常診断は、図３とは別の手順によって実施することになる。

　上流電圧６４の立ち下がりエッジを検出した時点が電流遮断リレー６１をオンした時点から大きく逸脱している場合、または電流遮断リレー６１をオンする前である場合も、図３のフローチャートを終了して別手順による診断を実施する。マイコン２１は、例えば時刻ｔ３２０と立ち下がりエッジとの間の時間間隔が所定範囲内であるか否かにより、このことをチェックできる。

　以上の説明においては、上流電圧６４の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジについて説明したが、実施形態７で説明したように電磁誘導負荷１４の上流側に電流遮断リレー６１が配置されている場合は、下流電圧６４の立ち下がりエッジと立ち上がりエッジを検出してそれぞれ上記手順と同様に故障診断することになる。

＜本発明の変形例について＞
　本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について他の構成の追加・削除・置換をすることができる。

　以上の実施形態において、電圧検出部２３、電流検出部２９、電圧検出部６２などの検出部は、例えばこれらの機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて実装することができるが、これに限らず同様の機能を実装することができればよい。

　以上の実施形態において、マイコン２１は電圧検出部６２による検出結果を用いて電流遮断リレー６１を診断しているが、この検出結果を用いて、通電電流３２の経路におけるその他異常を検出することもできる。例えば通電経路の一部が断線しているとサージ電圧が発生しないので、これに基づき断線故障を検出することができる。

　実施形態８において、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジを検出することを説明したが、例えばマイコン２１が同機能をハードウェアによって実装している場合はその機能を用いることができる。マイコン２１が同機能を備えていない場合は、同様の機能をソフトウェア処理によって実装してもよいし、その他適当な回路デバイスによってエッジ検出を実装してもよい。

　以上の実施形態は、車両用自動変速機のＥＣＵ１１について記載しているが、本発明は車両用自動変速機に限定されず、電磁誘導負荷を駆動する同様の回路構成を備える車両用制御装置（例えば、エンジン制御装置）に対して適用した場合であっても、本発明と同様の効果を得ることができる。

　１１：ＥＣＵ、１４：電磁誘導負荷、２１：マイコン、２２：電源リレー、２３：電圧検出部、２４：コンデンサ、２５：負荷駆動回路、２７：還流ダイオード、３２：通電電流、３３：負荷電流、３５：還流電流、６１：電流遮断リレー、６２：電圧検出部、６５：電圧制限素子。

Claims (11)

1. 　電磁誘導負荷を駆動する電磁負荷駆動装置であって、
   　前記電磁誘導負荷に対して供給する通電電流を制御する第１スイッチ、
   　前記電磁誘導負荷に対して直列に接続され、前記通電電流を遮断するか否かを切り替える第２スイッチ、
   　前記第２スイッチと前記電磁誘導負荷との間の電圧を検出する電圧検出部、
   　前記第１スイッチが前記通電電流を制御している間において前記第２スイッチが前記通電電流を遮断したとき前記電圧検出部が検出するサージ電圧に基づいて前記通電電流の通電経路が正常であるか否かを診断する演算部、
   　を備えることを特徴とする電磁負荷駆動装置。
2. 　前記演算部は、前記サージ電圧に基づいて前記第２スイッチが正常であるか否かを診断する
   　ことを特徴とする請求項１記載の電磁負荷駆動装置。
3. 　前記演算部は、前記サージ電圧が所定の上下限電圧値の範囲内に収まっている場合は前記第２スイッチが正常であると診断し、収まっていない場合は異常であると診断する
   　ことを特徴とする請求項２記載の電磁負荷駆動装置。
4. 　前記電磁負荷駆動装置は、前記通電電流の大きさと、前記第２スイッチを遮断している間における前記通電電流の目標電流からの変動幅を所定範囲内に収めることができる前記第２スイッチの遮断許容時間との間の対応関係を表すデータを格納する記憶部を備え、
   　前記演算部は、前記遮断許容時間以内の時間で前記第２スイッチにより前記通電電流を遮断させる
   　ことを特徴とする請求項１記載の電磁負荷駆動装置。
5. 　前記電磁負荷駆動装置は、複数の前記電磁誘導負荷を駆動するように構成されており、
   　前記演算部は、前記複数の電磁誘導負荷のうち前記電磁負荷駆動装置が駆動しているものに対して供給されている前記通電電流の大きさに対応する前記遮断許容時間にしたがって、前記第２スイッチにより前記通電電流を遮断させる
   　ことを特徴とする請求項４記載の電磁負荷駆動装置。
6. 　前記演算部は、前記電磁誘導負荷に流れる電流が定常状態である間において前記第２スイッチを遮断するとともに前記診断を実施し、
   　前記演算部は、前記電磁誘導負荷に流れる電流が過渡的に変動している間は前記診断を実施しない
   　ことを特徴とする請求項１記載の電磁負荷駆動装置。
7. 　前記演算部は、前記第１スイッチを駆動する駆動信号のデューティ比を取得し、
   　前記演算部は、前記デューティ比が所定の上下限デューティ値の範囲内に収まっている場合は前記第２スイッチを遮断するとともに前記診断を実施し、
   　前記演算部は、前記デューティ比が前記上下限デューティ値の範囲内に収まっていない場合は前記診断を実施しない
   　ことを特徴とする請求項１記載の電磁負荷駆動装置。
8. 　前記電圧検出部は、前記第２スイッチが前記通電電流を遮断している間において第１の前記サージ電圧と第２の前記サージ電圧を検出し、
   　前記演算部は、前記第１のサージ電圧が第１上下限電圧の範囲内に収まっているとともに前記第２のサージ電圧が第２上下限電圧の範囲内に収まっている場合は前記第２スイッチが正常であると診断し、いずれかが収まっていない場合は異常であると診断する
   　ことを特徴とする請求項３記載の電磁負荷駆動装置。
9. 　前記演算部は、前記電圧検出部の検出結果の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジを検出するエッジ検出回路を備え、
   　前記演算部は、前記エッジ検出回路が前記立ち上がりエッジを検出した時点と前記立ち下がりエッジを検出した時点それぞれにおいて、前記電圧検出部が検出する前記サージ電圧を取得し、取得した前記サージ電圧に基づき前記通電電流の通電経路が正常であるか否かを診断する
   　ことを特徴とする請求項１記載の電磁負荷駆動装置。
10. 　前記電磁負荷駆動装置は、前記通電電流の大きさと、前記第２スイッチを遮断している間における前記通電電流の目標電流からの変動幅を所定範囲内に収めることができる前記第２スイッチの遮断許容時間との間の対応関係を表すデータを格納する記憶部を備え、
    　前記演算部は、前記エッジ検出回路が検出した前記立ち上がりエッジが前記遮断許容時間の範囲内に収まっていない場合は、前記診断を実施せず、
    　前記演算部は、前記エッジ検出回路が検出した前記立ち下がりエッジが前記遮断許容時間以後の所定時間範囲内に収まっていない場合は、前記診断を実施しない
    　ことを特徴とする請求項９記載の電磁負荷駆動装置。
11. 　電磁誘導負荷、
    　前記電磁誘導負荷を駆動する電磁負荷駆動装置、
    　を備えた車載制御システムであって、
    　前記電磁負荷駆動装置は、
    　　前記電磁誘導負荷に対して供給する通電電流を制御する第１スイッチ、
    　　前記電磁誘導負荷に対して直列に接続され、前記通電電流を遮断するか否かを切り替える第２スイッチ、
    　　前記第２スイッチと前記電磁誘導負荷との間の電圧を検出する電圧検出部、
    　　前記第１スイッチが前記通電電流を制御している間において前記第２スイッチが前記通電電流を遮断したとき前記電圧検出部が検出するサージ電圧に基づいて前記通電電流の通電経路が正常であるか否かを診断する演算部、
    　を備えることを特徴とする車載制御システム。

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