WO2022254780A1

WO2022254780A1 - 車載用制御装置

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Publication number: WO2022254780A1
Application number: PCT/JP2022/003128
Authority: WO
Inventors: 直道山口; 祐太田中; 仁佐藤
Original assignee: 日立Astemo株式会社
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2022-12-08
Also published as: US20240042951A1; JPWO2022254780A1; CN117203092A; DE112022001064T5

Abstract

回路を追加することなく、電子制御装置１００のＧＮＤ線１０４の断線故障を検知することができると共に、電子制御装置１００のＧＮＤ線１０４の断線故障と、電気負荷の断線故障とを識別することができる車載用制御装置を実現する。車載用制御装置１００は、電圧源１０３からＧＮＤ線１０４を介して駆動電圧が供給され、複数の電気負荷を駆動する。さらに、車載用制御装置１００は電気負荷に供給する電圧源１０３の電圧を計測する電圧モニタ部１１４と、電気負荷に流れる電流を計測する電流モニタ部１１４と、電気負荷の通電量を調整する駆動部１１５と、駆動部１１５にて電気負荷に流れる電流を遮断するか否かを判定する電流遮断判定部２０１と、電気負荷の断線故障か、ＧＮＤ線１０４の断線故障かを識別する断線識別診断部２０２と、を備える。

Description

車載用制御装置

　本発明は、車載用制御装置におけるソレノイド等の電気負荷の診断及びフェールセーフ制御に関する。

　車両を制御するための車載用制御装置には、モータやソレノイドバルブ等で構成されたアクチュエータが多数搭載されている。各アクチュエータは、電子制御装置と電気配線にて接続され、車両の駆動力や制動力を発生する際には、電子制御装置より各アクチュエータに流す電流を制御する。

　このような車載用制御装置において、小型化や低コスト化の要求の高まりにより、電子制御装置とアクチュエータ間の電気配線の省配線化が進んでいる。

　一般的なアクチュエータは、ソレノイド等の電気負荷で構成され、電子制御装置に搭載された負荷駆動回路により、電気負荷に流れる電流が制御される。電気負荷と電子制御装置間の電気配線は、電子制御装置側から電気負荷への出力線と、電気負荷側からの帰還電流が電子制御装置へ流れ込む入力線が、共に電子制御装置に配線されるが、低コスト化、省配線化の観点より、配線を電気負荷への出力線のみとし、電気負荷側からの入力線を電子制御装置のＧＮＤ接地点と同電位の外部ＧＮＤ接地点へと接続することで、電子制御装置を小型化している。

　このような車載用制御装置において、電子制御装置とＧＮＤ接地点との接続線(所謂ＧＮＤ線)が断線した場合に、電気負荷に電流が逆流し、意図せずアクチュエータが作動することがあった。

　特許文献１には、逆電流発生時に適切な処理を行うために、電気負荷を逆流する電流を計測する回路を追加し、電子制御装置のＧＮＤ線の断線故障を検知する技術が記載されている。

特開２０１９-１８９１４４号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の技術にあっては、電気負荷を逆流する電流を計測する回路を追加する必要があり、回路の複雑化やコストアップを招く課題があった。

　本発明の目的は、回路を追加することなく、電子制御装置のＧＮＤ線の断線故障を検知することができると共に、電子制御装置のＧＮＤ線の断線故障と、電気負荷の断線故障とを識別することができる車載用制御装置を実現することである。

　上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。

　電圧源からＧＮＤ線を介して駆動電圧が供給され、複数の電気負荷を駆動する車載用制御装置において、前記電気負荷に供給する前記電圧源の電圧を計測する電圧モニタ部と、前記電気負荷に流れる電流を計測する電流モニタ部と、前記電気負荷の通電量を調整する駆動部と、前記駆動部にて前記電気負荷に流れる電流を遮断するか否かを判定する電流遮断判定部と、前記電気負荷の断線故障か、前記ＧＮＤ線の断線故障かを識別する断線識別診断部と、を備える。

　本発明によれば、回路を追加することなく、電子制御装置のＧＮＤ線の断線故障を検知することができると共に、電子制御装置のＧＮＤ線の断線故障と、電気負荷の断線故障とを識別することができる車載用制御装置を実現することができる。

本発明の実施例１による車載用制御装置である電子制御装置の概略構成図である。実施例１におけるＣＰＵ内部の機能構成を示す図である。断線識別診断部のソフトウェアロジックの詳細を示したフロー図である。図２に示した電流遮断判定部のソフトウェアロジックの詳細を示したフロー図である。正常に負荷を制御している状態から、断線が発生した際の負荷のモニタ電流、バッテリ電圧モニタ値、ＦＥＴ動作モードのタイムチャートである。負荷駆動用ＩＣで駆動する負荷の断線が発生した場合のタイムチャートである。変速機の電子制御装置にてＧＮＤ断線の故障を検知した場合に、変速比を３速固定にフェールセーフする例を示す図である。変速機の電子制御装置にてＧＮＤ断線の故障を検知した場合に、変速比を３速固定にフェールセーフする例を示す図である。実施例２における目標電流値が所定目標電流値以下の場合に経過時間を計測し、所定時間経過した場合に、電流遮断要求ありと判定するロジックを示すフローチャートである。図７に示したロジックのソフトウェアを実装した場合の電流遮断ロジックの説明図である。電流制御が不安定になることを抑制する対策を実施した場合のソレノイドの電流量と、通電量と、ＦＥＴ動作モードとを示したタイムチャートである。電流制御が不安定になることを抑制する対策を実施した場合のソレノイドの電流量と、通電量と、ＦＥＴ動作モードとを示したタイムチャートである。本実施例３の車載用制御装置である電子制御装置の概略構成図である。実施例３におけるソフトウェアロジックの詳細を示したフローチャートである。

　以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

　（実施例１）
　図１は、本発明の実施例１による車載用制御装置である電子制御装置１００の概略構成図である。

　図１において、電子制御装置１００は、バッテリ１０３（電圧源）からＧＮＤ線１０４を介して駆動電源が供給され、ＣＰＵ１０１、負荷駆動用ＩＣ１０２、バッテリ電圧計測回路(図示しない)を備えている。ＣＰＵ１０１、負荷駆動用ＩＣ１０２は、ＧＮＤ１０５（回路パターン）を介してＧＮＤ線１０４と同じ電圧レベルで接続され、バッテリ１０３より駆動電圧が供給される。ＣＰＵ１０１は、電圧源であるバッテリ１０３から供給される駆動電圧を各ソレノイド（ＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂ）を駆動する電圧としてパルスで出力する（図示しない）。各パルスは、ＣＰＵ１０１内でＰＷＭ制御され、ＰＷＭ信号線１１１にて負荷駆動用ＩＣ１０２のロジック回路１２３Ａ、１２３Ｂに入力される。

　ロジック回路１２３Ａ、１２３Ｂは、パルスのＯＮ/ＯＦＦ時間に従い、駆動回路１１５を形成する上下段ＦＥＴ１２４Ａ１、１２４Ａ２、１２４Ｂ１、１２４Ｂ２をＯＮ/ＯＦＦ制御し、各ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂに流れる電流量を制御する。

　電気負荷であるソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂに流れる電流量は、負荷駆動用ＩＣ１０２の電流モニタ部である電流計測回路１１４にて計測され、ＳＰＩ通信１１２にてモニタ電流値として、ＣＰＵ１０１に送信される。

　本実施例１では、負荷駆動用ＩＣ１０２からソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂに流れ出る電流の方向を正方向とし、モニタ電流は、正方向のみの電流値をプラスの電流値として計測可能であり、負方向の電流値は、０ｍＡとして計測するシステムであることを前提とする。

　ここで、ＣＰＵ１０１は、各ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂに流す電流量を制御するための、制御量演算部２０４Ａ（図２）を備えており、制御量演算部２０４Ａでは、各ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂに流す目標の電流値（所謂目標電流値）とモニタ電流値との偏差量からＰＷＭ制御するためのパルスのＤｕｔｙ比を決定する。

　また、制御量演算部２０４ＡはＰＷＭ制御のパルス周期は一定とし、以降で述べる制御ロジック及び制御演算の実行周期はＰＷＭのパルス周期と同周期で実施されることとする。

　また、本実施例１のモニタ電流は、実際に流れている実電流値に対し、ＰＷＭ制御周期２周期分の時間的な遅れがあることを前提とする。

　負荷駆動用ＩＣ１０２はＦＥＴ動作モード設定部１２１を有しており、各ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂの駆動回路１１５内のＦＥＴの動作モードを個別に設定可能な構成とする。ＦＥＴの動作モードとしては、ＰＷＭモードとＦｕｌｌＯｐｅｎモードがあり、各モードの選択は、ＣＰＵ１０１よりＳＰＩ通信１１２にてＦＥＴ動作モード設定部１２１のレジスタ(図示しない)の設定値を変更することで実施される。

　ＰＷＭモードが選択される場合は、負荷駆動用ＩＣ１０２の上下段のＦＥＴ１２４Ａ１、１２４Ａ２、１２４Ｂ１、１２４Ｂ２は、ＯＮ/ＯＦＦ制御し、ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂに流す電流量がＰＷＭ制御される。一方、ＦｕｌｌＯｐｅｎモードが選択された場合は、上下段のＦＥＴ１２４Ａ１、１２４Ａ２、１２４Ｂ１、１２４Ｂ２は全てＯＦＦとなり、ソレノイドＳＯＬＡ　１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂに流れる電流の経路がＯＰＥＮとなるため、電流の流れが遮断される。

　また、ＣＰＵ１０１はバッテリ１０３の電圧をモニタするバッテリ電圧モニタ回路１１３(電圧モニタ部)を有しており、ＣＰＵ１０１より供給されるバッテリ１０３の電圧値をバッテリ電圧モニタ値として取得可能な構成となっている。

　ここで、本実施例１のモニタ電流は、ＦＥＴ１２４Ａ１、１２４Ａ２、１２４Ｂ１、１２４Ｂ２の動作モードがＰＷＭモードからＦｕｌｌＯｐｅｎとなった場合には、ＰＷＭモード時のモニタ電流値が保持されることを前提とする。

　図２は、本実施例１におけるＣＰＵ１０１内部の機能構成を示す図である。本発明に関わるＣＰＵ１０１内部の機能構成は、電流遮断判定部２０１、断線識別診断部２０２、ＳＰＩ通信部２０３、電流制御部２０４、目標電流演算部２０５を備え、いずれもソフトウェアにて実装される。その他の構成については図１で示した構成のものと同一とする。

　図２において、電流遮断判定部２０１は、駆動回路１１５（駆動部）にて電気負荷であるソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂに流れる電流を遮断するか否かを判定し、ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２ＢのＦＥＴ動作モードがＰＷＭモードである場合に、ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂの目標電流値とモニタ電流値より、当該ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂに流れる電流の異常状態を検出し、異常を検出した場合には、「電流遮断要求あり」と判定する機能を有する。（詳細は図４を用いて後述する。)
　断線識別診断部２０２は、電流遮断判定部２０１にて「電流遮断要求あり」と判定した場合に、図１で示したＧＮＤ線１０４の断線か、または負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷（ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂ）の負荷の断線かを識別する。

　断線識別診断部２０２の識別方法は、電流遮断判定部２０１にて「電流遮断要求あり」と判定された場合に、バッテリ電圧モニタ値が所定電圧値以上であった場合に、ＧＮＤ線１０４の断線と判定する。また、電流遮断判定部２０１にて「電流遮断要求あり」と判定された場合に、バッテリ電圧モニタ回路１１３がモニタした電圧値が所定電圧値未満であった場合は、負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷（ＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂ）の断線と判定する。

　これは、ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２ＢをＰＷＭモードで駆動している際に、ＧＮＤ線１０４が断線すると、一方のソレノイドを介して他方のソレノイドの帰還電流がＧＮＤ１０５に流れ込むことより、ＣＰＵ１０１でモニタしているバッテリ電圧モニタ値が見かけ上、上昇することをソフトウェアで検知することで、ＧＮＤ線１０４の断線を検知するものである。

　負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷（ここではソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂ）の断線の場合は、ＧＮＤ１０５とバッテリ１０３のＧＮＤ線１０４との接続が維持されるため、バッテリ電圧モニタ値の上昇が生じない。

　ＳＰＩ通信部２０３は、断線識別診断部２０２にて負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷（ここではソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂ）の断線と判定された場合には、断線と判定された当該ソレノイドのＦＥＴ動作モードがＦｕｌｌＯｐｅｎモードとなるようにＳＰＩ通信１１２にてＦＥＴ動作モード設定部１２１を設定する。

　一方、断線識別診断部２０２にてＧＮＤ線１０４の断線と判定すると全てのソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２ＢのＦＥＴ動作モードをＦｕｌｌＯｐｅｎモードに設定する。

　電流制御部２０４は、ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂに流す電流量を制御するための、制御量演算部２０４Ａを有しており、制御量演算部２０４Ａでは、モニタ電流値と目標電流演算部２０５が演算した目標電流値との電流の偏差量からＰＷＭ制御するためのＰＷＭ信号のパルスの通電量（所謂Ｄｕｔｙ比）を決定する。パルス出力部２０４Ｂでは、制御量演算部２０４Ａが演算したＤｕｔｙ比に基づきパルスを生成し、ＰＷＭ信号線１１１にて負荷駆動用ＩＣ１０２のロジック回路部である駆動回路１１５（電気負荷の通電量を調整する駆動部）に出力する。

　以上の機能構成にて、図１に示したＧＮＤ線１０４の断線故障か、または負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷の断線故障かを識別する。その結果、負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷（ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂ）の断線故障を判定した場合には、断線した負荷であるソレノイドのみ駆動を止め、正常な負荷であるソレノイドの制御を継続し車両の制御を維持する。さらに、ＧＮＤ１０４の断線故障を判定した場合には、全てのソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂの駆動を停止することで、より高い安全性を確保できる。

　図３は、断線識別診断部２０２のソフトウェアロジックの詳細を示したフロー図である。

　本実施例１によるロジックに基づくソフトウェアの処理は、ＰＷＭ制御のパルス周期毎に繰り返し実行するものとする。

　図３において、ステップＳ００１では電流遮断要求の有無を判定する。電流遮断要求あり（ＹＥＳ）の場合はステップＳ００２に進む。ステップＳ００１において、電流遮断要求なし（Ｎｏ）の場合は、ステップＳ００５に進み、ソレノイドの駆動回路１１５をＰＷＭモードとして、処理を終え、ＥＮＤ（終了）に進む。なお、ステップＳ００１における電流遮断要求あり／なしの判定については、電流遮断判定部２０１内部のソフトウェアロジックにて実施しており、詳細は図４を用いて後述する。

　ステップＳ００２は、バッテリ電圧モニタ回路１１３がモニタしたバッテリ電圧モニタ値が所定電圧以上であるか否かを判定する。ステップＳ００２において、所定電圧値以上（ＹＥＳ）の場合は、ステップＳ００３に進む。ステップＳ００２において、所定電圧値未満（ＮＯ）の場合はステップＳ００４に進む。

　ステップＳ００３は、ステップＳ００２にてバッテリ電圧モニタ値が所定電圧以上であると判定された場合に、ＧＮＤ線１０４の断線と判定し、ＳＰＩ通信部１１２より、全てのソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２ＢのＦＥＴ動作モードをＦｕｌｌＯｐｅｎモードに設定する。

　ステップＳ００４は、ステップＳ００２にてバッテリ電圧モニタ値が所定電圧未満であると判定された場合に、負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷（ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂ）の断線と判定し、ＳＰＩ通信１１２より、断線と判定された当該ソレノイドのＦＥＴ動作モードをＦｕｌｌＯｐｅｎモードに設定し、電流を遮断する。

　以上の処理フローで断線識別診断部２０２のソフトウェアロジックを構成する。

　なお、ステップＳ００２に示すバッテリ電圧モニタ値の判定閾値は、負荷駆動用ＩＣ１０２の動作可能電圧値から設定する。

　図４は、図２に示した電流遮断判定部２０１のソフトウェアロジックの詳細を示したフロー図である。

　図４のステップＳ１０１では、目標電流値が所定目標電流値１以上であるか否かを判定する。所定目標電流値１以上（ＹＥＳ）の場合は、ステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０１において、所定目標電流値１未満（ＮＯ）である場合は、ステップＳ１０４に進み、タイマカウンタをゼロクリアする。

　ステップＳ１０２は、当該ソレノイドのモニタ電流が所定モニタ電流値以下であるか否かを判定する。ステップＳ１０２において、所定モニタ電流値以下（ＹＥＳ）の場合は、ステップＳ１０３にてタイマカウンタをインクリメントし、ステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０２において、所定モニタ電流値未満（ＮＯ）の場合は、ステップＳ１０４にてタイマカウンタをゼロクリアしステップＳ１０７へ進む。

　ステップＳ１０５において、タイマカウンタ値が所定時間以上か否かを判定する。ステップＳ１０５において、タイマカウント値が所定時間以上（ＹＥＳ）の場合は、ステップＳ１０６にて当該ソレノイドに電流異常ありとみなし、「電流遮断要求あり」と判定する。ステップＳ１０５におけるタイマカウント値が所定時間以上か否かの判定は、電流値が安定するまでの時間が経過したか否かの判定である。ステップＳ１０５において、タイマカウント値が所定時間以上でなければ（ＮＯ）の場合は、ステップＳ１０７に進む。

　ステップＳ１０７では、当該ソレノイドは電流異常なしであり、「電流遮断要求なし」と判定する。

　以上の処理フローで電流遮断判定部２０１のソフトウェアロジックを構成する。
なお、所定目標電流値１は、モニタ電流値の計測バラつきを考慮し、所定モニタ電流値１よりも十分に大きい値を設定する。所定モニタ電流値１は、断線によりモニタ電流が０［ｍＡ］となることから０［ｍＡ］を設定する。

　図５Ａは、前述した図１から図４の機能構成にて、正常にソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂを制御している状態から、図５Ａ中の断線発生タイミングで断線が発生した際のソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａのモニタ電流、バッテリ電圧モニタ値、ＦＥＴ動作モードのタイムチャートである。なお、図５Ａにおいては、ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａを単にＳＯＬＡと記載する（後述する図５Ｂについても同様）。

　ここで、図１の構成中のＧＮＤ線１０４の断線が発生した場合のタイムチャートを図５Ａに示し、負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷であるソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａの断線が発生した場合のタイムチャートを図５Ｂに示した。

　図５Ａは、ＳＯＬＡ１２２Ａを目標電流５００［ｍＡ］、ＰＷＭモードで制御している状態で、図５Ａ中の断線発生タイミングにて、ＧＮＤ線１０４の断線が発生すると、ソレノイドＳＯＬＢ１２２Ｂに流れる帰還電流がソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａを介してＧＮＤ１０５に流れ込む(図示しない)。

　本実施例１のモニタ電流は、負方向の電流値は、０ｍＡとして計測するシステムであるため、(ａ)のタイミングにて、ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａのモニタ電流（実線)が０ｍＡとなる。所定時間経過後、(ｂ)のタイミングにてソレノイドＳＯＬＡ１２２ＡのＦＥＴ動作モードがＦｕｌｌＯｐｅｎモードにセットされる。

　ＧＮＤ断線が生じると、バッテリ電圧モニタ値が見かけ上、上昇し、所定電圧以上となる(ｃ)のタイミングにてＧＮＤ断線を判定し、全てのソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２ＢのＦＥＴ動作モードをＦｕｌｌＯｐｅｎモードに設定して駆動を止める。

　次に、図５Ｂについて説明する。ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａを目標電流５００ｍＡ、ＰＷＭモードで制御している状態で、図５Ｂ中の断線発生タイミングにて、負荷であるソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａの断線が発生すると、ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａには電流が流れなくなるため、(ａ)のタイミングにてモニタ電流値は、０ｍＡとなる。

　所定時間経過後の(ｂ)のタイミングにて、ソレノイドＳＯＬＡ１２２ＡのＦＥＴ動作モードがＦｕｌｌＯｐｅｎモードにセットされる。負荷であるソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａの断線の場合は、ＧＮＤ１０５とバッテリ１０３のＧＮＤ接続が維持されるため、バッテリ電圧モニタ値の上昇は生じない。

　したがって、断線識別診断部２０２では、負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷ＳＯＬＡ１２２Ａの断線と判定し、ＳＰＩ通信部２３A、１１２３Bより、断線と判定されたＳＯＬＡのＦＥＴ動作モードをＦｕｌｌＯｐｅｎモードに設定し駆動を止める。

　以上、断線が発生した場合に、負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷の断線故障とＧＮＤ断線の故障を識別し、ソレノイドの駆動を停止する方法について説明した。

　なお、本実施例１では、ＧＮＤ断線の故障検知後、全てのソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂの駆動を止めているが、本発明の範囲は、そのケースに限らず、特定のソレノイドのみ駆動を止める方法も含まれる。実施例１における次の変形例では、車両の変速機の電子制御装置にてＧＮＤ断線の故障を検知した場合のフェールセーフ制御について述べる。

　本実施例１の変速機では、複数のソレノイドを備えており、各ソレノイドの電流を制御することで変速機内に流れる油の圧力を調整し、変速比を変えている。したがって、各ソレノイドに流す電流量で変速比が決まる。例えば、変速に関わる４つのソレノイドＳＯＬＡ、ＳＯＬＢ、ＳＯＬＣ、ＳＯＬＤをもつ変速機で、変速段が３速で車両を走行する際には、４つのソレノイドＳＯＬＡ、ＳＯＬＢ、ＳＯＬＣ、ＳＯＬＤの電流を所定の電流になるように制御する。

　図６Ａ、図６Ｂに変速機の電子制御装置にてＧＮＤ断線の故障を検知した場合に、変速比を３速固定にフェールセーフする例を示す。

　本実施例１における変速機（図示しない）は、ソレノイドＳＯＬＡ、ＳＯＬＢ、ＳＯＬＣ、ＳＯＬＤの４つのソレノイドで構成され、変速段を３速とする場合、図６Ｂの表１に記載するように、ソレノイドＳＯＬＡに６００［ｍＡ］、ソレノイドＳＯＬＢに０[ｍＡ]、ソレノイドＳＯＬＣに７００[ｍＡ]、ソレノイドＳＯＬＤに０[ｍＡ]を流すシステムである。以下、ＧＮＤ断線の故障検知後のフェールセーフ制御について述べる。

　図６Ａは、正常にソレノイドＳＯＬＡを制御している状態から、図６Ａ中の断線発生タイミングでＧＮＤ断線が発生した際のソレノイドＳＯＬＡのモニタ電流、バッテリ電圧モニタ値、ＦＥＴ動作モードのタイムチャートを示している。ソレノイドＳＯＬＡのモニタ電流、バッテリ電圧モニタ値、挙動としては、図５Ａに示した場合と同じであるが、(ｃ)のタイミングにてＧＮＤ断線を判定した後の、各ソレノイドのＦＥＴ動作モードの設定が、図６Ｂに示した表１記載の３速時におけるソレノイドＳＯＬＡ、ＳＯＬＢ、ＳＯＬＣ、ＳＯＬＤの電流に合わせて設定する点が異なる。

　これは、ＧＮＤ線１０４の断線が発生した際、ソレノイドの電流の逆流が発生し０［ｍＡ］に電流を制御できない（ソレノイドをＯＦＦできない）ことを防止するために、３速時に電流が０［ｍＡ］（ＯＦＦ）となるソレノイドのＦＥＴ駆動モードを、ＦｕｌｌＯｐｅｎモードにすることで、強制的に電流の流れを遮断し、０［ｍＡ］（ＯＦＦ）とするものである。

　なお、本実施例１の変形例における電子制御装置１００は、図３のステップＳ００３に示すＧＮＤ断線検知後のフェールセーフ処理のみが、３速時に電流が０[ｍＡ]（ＯＦＦ）となるソレノイドのＦＥＴ駆動モードを、ＦｕｌｌＯｐｅｎモードにするように変更となり、それ以外は、前述で述べた構成と同じである。

　このような制御とすることで、ＧＮＤ断線の故障を検知した場合に、変速段を３速固定にフェールセーフし、安全な場所まで車両を移動させることができる。

　以上のように、本発明の実施例1によれば、電流制御装置１００にＣＰＵ１０１により、負荷電流駆動用ＩＣ１０２で検出される負荷電流の異常が検知されたときは、バッテリ電圧のモニタ値から、ＧＮＤ線の断線故障か電気負荷であるソイレイドの断線故障であるかを判定しているので、回路を追加することなく、電子制御装置のＧＮＤ線の断線故障を検知することができると共に、電子制御装置のＧＮＤ線の断線故障と、電気負荷の断線故障とを識別することができる車載用制御装置を実現することができる。

　さらに、本発明の実施例1によれば、ＧＮＤ断線の故障を検知した場合に、変速段を３速固定にフェールセーフとするので、安全な場所まで車両を移動させることができるという効果を得ることができる。

　（実施例２）
　次に、本発明の実施例２について説明する。

　実施例２は、断線を検知する前に、事前に電流遮断を実施することで、負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷に流れる電流の逆流の発生を抑制する例である。実施例２における電子制御装置１００の全体構成は、実施例１の図１及び図２に示した構成と同様となるので、図示は省略する。

　図７は、実施例２における目標電流値が所定目標電流値２以下の場合に経過時間を計測し、所定時間経過した場合に、電流遮断要求ありと判定するロジックを示すフローチャートである。

　本実施例２では、図４で説明した電流遮断判定部２０１のロジックに図７に示したロジックのソフトウェアを実装し、電流遮断要求の有りか否か判定する。

　図７のステップＳ２０１で目標電流値が所定目標電流値２以下になっているか否かを判定する。所定目標電流値２以下(ＹＥＳ)の場合は、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０１において、所定目標電流値２より大きい（ＮＯ）の場合は、ステップＳ２０３に進む。

　ステップＳ２０２に進むと、タイマカウンタをインクリメントして、ステップＳ２０４へ進む。ステップＳ２０３では、タイマカウンタをゼロクリアし、ステップＳ２０６へ進む。

　ステップＳ２０４では、タイマカウンタ値が所定時間以上であるか否かを判定する。ステップＳ２０４において、タイマカウンタ値が所定時間未満（ＮＯ）の場合は、ステップＳ２０６に進み、電流遮断要求なしと判定する。ステップＳ２０４において、タイマカウンタ値が所定時間以上（ＹＥＳ）である場合は、ステップＳ２０５に進み、電流遮断要求ありと判定し、ソレノイドのＦＥＴ駆動モードをＦｕｌｌＯｐｅｎモードとする。

　ここで、所定目標電流値２は、０［ｍＡ］と設定する。これは、ＧＮＤ線１０４の断線が発生した際、ソレノイドの電流の逆流が発生し、０[ｍＡ] に電流を制御できない（ソレノイドをＯＦＦできない）ことを防止するために、予め目標電流が、０[ｍＡ]（ＯＦＦ）の時に、ソレノイドのＦＥＴ駆動モードを、ＦｕｌｌＯｐｅｎモードにすることで、強制的に電流の流れを遮断し、０［ｍＡ］（ＯＦＦ）とするものである。

　図８は前述した図７に示したロジックのソフトウェアを実装した場合の電流遮断ロジックの説明図である。

　図８において、ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａの目標電流５００[ｍＡ]でＰＷＭ制御している状態から、(ａ)のタイミングで目標電流を０[ｍＡ]に低下開始する。このとき、(ｂ)のタイミングで目標電流値が所定目標電流値２（０［ｍＡ］に設定）以下になると、タイマカウンタがインクリメントする。次に、(ｃ)のタイミングでタイマカウンタ値がタイマ閾値（１０[ｍｓ]に設定）以上となると、ソレノイドＳＯＬＡ１２２ＡのＦＥＴ動作モードがＰＷＭモードからＦｕｌｌＯｐｅｎモードになり、電流が遮断される。

　また、（ｄ）のタイミングで目標電流を５００[ｍＡ]に復帰させると、ＦＥＴ動作モードがＦｕｌｌＯｐｅｎモードからＰＷＭモードに切り替わることで電流制御が再開される。

　上述したような動作制御とすることで、電流ＯＦＦ要求時（目標電流０[ｍＡ]要求時）には、モニタ電流値に関わらず、ソレノイドＳＯＬＡ１２２ＡまたはＳＯＬＢ１２２Ｂのうちの対象とするソレノイドの電流遮断要求ありか否かを判定することで、該当するソレノイドのＦＥＴ動作モードがＦｕｌｌＯｐｅｎモードにセットされる。

　その結果、図１の上下段ＦＥＴ１２４Ａ１、１２４Ａ２、１２４Ｂ１、１２４Ｂ２がＯｐｅｎすることにより、電流値が０[ｍＡ]になるとともに、断線発生の有無に関わらず、電流の逆流を防止できる。

　また、タイマ閾値の設定で電流遮断要求の判定タイミングを可変できるので、負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷（ここではソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂ）の出力応答性に応じて電流の遮断タイミングを調整可能となる。

　次に、本発明の実施例２において、負荷であるソレノイドのＦＥＴ動作モードがＦｕｌｌＯｐｅｎモードからＰＷＭモードに復帰する際の電流制御部２０４での制御量演算方法について説明する。

　前述の通り、本実施例２のモニタ電流は、実際に流れている実電流値に対し、ＰＷＭ制御周期２周期分の時間的な遅れがある。加えてＦＥＴ１２４Ａ１、１２４Ａ２、１２４Ｂ１、１２４Ｂ２の動作モードがＰＷＭモードからＦｕｌｌＯｐｅｎとなった場合には、ＰＷＭモード時のモニタ電流値が保持される構成となっている。

　これらの点から、前述までの構成で電流制御を実施すると、ＦＥＴ動作モードがＦｕｌｌＯｐｅｎモードからＰＷＭモードに復帰する際に、モニタ電流の更新が遅れ、電流制御が不安定になる可能性がある。

　図９Ａ及び図９Ｂを用いて、電流制御が不安定になることを抑制する技術について説明する。

　図９Ａ及び図９Ｂは、電流制御が不安定になることを抑制する対策を実施した場合のソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａの電流量と、通電量(Ｄｕｔｙ比)と、ＦＥＴ動作モードとを示したタイムチャートである。

　先ず、図９Ａを参照して説明する。

　ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａを目標電流５００[ｍＡ]、ＰＷＭモードで制御している状態で、(ａ)のタイミングで目標電流を０[ｍＡ]に低下させる動作を開始する。このとき、モニタ電流としては少なくともＰＷＭ制御周期２周期分遅れて低下を開始する。

　次に、(ｂ)のタイミングで目標電流値が所定目標電流値２（０[ｍＡ]に設定）以下になり、ソレノイドＳＯＬＡ１２２ＡのＦＥＴ動作モードがＰＷＭモードからＦｕｌｌＯｐｅｎモードにとなる。このとき、モニタ電流は、０[ｍＡ]以上の値で保持されることになる。この状態で、図２の電流制御部２０４の制御量演算部２０４Ａは、モニタ電流値と目標電流値の電流の偏差量からＰＷＭ制御するためのパルスの通電量（Ｄｕｔｙ比）を算出するため、（ｂ）から（ｃ）の期間にて演算される通電量が増大する。
（ｃ）のタイミングにて目標電流が５００[ｍＡ]に再び設定されると、増大した通電量から制御が開始されるため、電流の応答にオーバーシュートが生じる。その結果、電流制御性能の悪化を招く可能性がある。

　そこで、本実施例２では、図２の電流遮断判定部２０１にて判定される電流遮断要求判定にて、「電流遮断要求あり」と判定された場合には、制御量演算部２０４Ａの電流の偏差量とソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａの通電量を最小の通電量（例えば、Ｄｕｔｙ比ゼロ％）に設定する。

　図９Ｂは、本実施例２を実施した場合の挙動を示すタイムチャートである。図９Ｂにおいて、時点(ｂ)から(ｃ)の期間における制御量演算部２０４Ａの電流の偏差量とソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａの通電量を最小の通電量（例えば、Ｄｕｔｙ比ゼロ％）に設定する。これにより、（ｃ）のタイミングにて電流制御が再開時に最小の通電量から制御が開始されるため電流の応答にオーバーシュートが生じることなく制御が可能となる。

　上述した構成とすることで、ソレノイドＳＯＬＡ１２２ＡがＦｕｌｌＯｐｅｎモードからＰＷＭ制御モードに復帰した際の電流の制御を安定化することが可能となる。

　実施例２によれば、実施例１と同様な効果を得ることができる他、負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷に流れる電流の逆流発生を抑制でき、より安定した電流制御が可能となる。

　（実施例３）
　次に、本発明の実施例３について説明する。実施例３は、電流遮断判定部２０１での誤判定を防止することが可能な例についての提案である。

　本実施例３では、図１に示したソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａの端子及びソレノイドＳＯＬＢ１２２Ｂの端子電圧が、バッテリ１０３の電圧ラインと短絡した場合（所謂天絡故障が発生した場合）、負荷駆動用ＩＣ１０２の下段ＦＥＴ１２４Ａ１、１２４Ｂ２を介してソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａの端子及びソレノイドＳＯＬＢ１２２Ｂに流れる電流が負荷駆動用ＩＣ１０２に流れ込む事象が発生する。

　上記事象の検知機能として負荷駆動用ＩＣ１０２は、天絡検知機能を備えているが、天絡時には、モニタ電流が０ｍＡとなることから、電流遮断判定部２０１にて「電流遮断要求あり」と判定し、断線識別診断部２０２にて負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷（ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂ）の断線と判定されることがあった。　
　そこで、本実施例３では、電流遮断判定部２０１にて負荷駆動用ＩＣ１０２からの天絡情報の有無を判定し、天絡情報がある場合は、電流遮断判定をしないようにする（電流遮断判定を停止する）。

　図１０は、本実施例３の車載用制御装置である電子制御装置１００Ａの概略構成図である。

　図１０に示した電子制御装置１００Ａは、図２に示した実施例１の電子制御装置１００の機能構成に対し、負荷駆動用ＩＣ１０２に天絡検知部３０１が追加され、天絡情報を電流遮断判定部２０１にて参照することを追加している。電子制御装置１００Ａのその他の構成は、図２に示した電子制御装置１００と同様となっている。

　天絡検知部３０１は、図１のソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａの端子及びソレノイドＳＯＬＢ１２２Ｂの端子が、バッテリ１０３の電圧ラインに天絡した状態を検知する機能である。本機能は、ハードウェアで天絡状態を検知し、天絡の有無の情報をＳＰＩ通信１１２にてＣＰＵ１０１に対して送信する構成となっている。

　電流遮断判定部２０１では、天絡検知部３０１から受信した天絡の有無の情報より、電流遮断判定の処理(図１１に示すソフトウェアロジック)を実施する構成とする。

　図１１は、本実施例３におけるソフトウェアロジックの詳細を示したフローチャートである。

　本実施例３のソフトウェアロジックは、ロジック１００１と１００２とを有し、図４で示した電流診断判定部２０１のロジックはロジック１００２に対応する。よって、本実施例３のソフトウェアロジックは、実施例１のロジック１００２に対して、天絡検知部３０１からの天絡情報を処理する天絡判定部のロジック１００１を追加したものである。

　図１１において、ステップＳ３０１にてＳＰＩ通信部２０３より受信した天絡検知部３０１からの天絡情報の有無の情報を取得し、ステップＳ３０２へ進む。

　ステップＳ３０２では、天絡情報がないか否かを判定し、天絡情報なし(ＹＥＳ)の場合は、ステップＳ１０１に進む。

　ステップＳ３０２において、天絡情報あり(ＮＯ)の場合は、ステップＳ１０４へ進みタイマカウンタをゼロクリアする。

　ステップＳ１０１以降の処理は、図４にて説明した電流遮断判定部２０１の処理と同じである。

　図１１に示した処理とすることで、天絡時には電流遮断判定部２０１のロジック１００２におけるタイマカウンタをゼロクリアする処理により「電流遮断要求をなし」と判定することで、天絡故障を後段の処理である断線識別診断部２０２にて負荷駆動用ＩＣ１０２で駆動する負荷の断線と誤判定しないようにすることができる。

　つまり、天絡異常検出部にて天絡故障を検知した場合には、電流遮断判定部２０１にて計測する目標電流演算部２０５にて演算された目標電流値が所定電流値以上を指示している状態で、電流モニタ部である電流計測回路１１４にて計測された電気負荷（ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂ）に流れるモニタ電流値が所定モニタ電流値以下となり、その継続時間が計時されていた場合は、その継続時間をゼロクリアとする。これによって、天絡故障発生時に、断線故障であると誤判定した場合であっても、上記継続時間をゼロクリアすることにより、電流遮断判定を行ってしまうことを回避することができる。

　実施例３においては、電気負荷（ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂ）に流す目標電流値を演算する目標電流演算部２０５を備え、天絡異常検出部３０１が、電気負荷（ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂ）の天絡状態を検知したときは、目標電流演算部２０５にて演算された目標電流値が所定電流値以上を示し、電流モニタ回路１１４（電流モニタ部）で計測された電気負荷（ソレノイドＳＯＬＡ１２２Ａ、ＳＯＬＢ１２２Ｂ）に流れる電流値が所定モニタ電流値以下となり、その継続時間が計時されていた場合は、その継続時間をゼロクリアとする。

　本発明の実施例３によれば、実施例１と同様な効果を得ることができる他、天絡故障を負荷の断線と誤判定することを抑制することができる。

　なお、上述した例は、電気負荷をソレノイドとした例であるが、ソレノイドのみならず、モータ等のその他のアクチュエータを電気負荷とした場合についても、本発明は適用可能である。

　１００、１００Ａ・・・電子制御装置、１０１・・・ＣＰＵ、１０２・・・負荷駆動用ＩＣ、１０３・・・バッテリ、１０４・・・ＧＮＤ線、１０５・・・ＧＮＤ、１１１・・・ＰＷＭ信号線、１１２・・・ＳＰＩ通信、１１３・・・バッテリ電圧モニタ回路、１１４・・・電流計測回路、１１５・・・駆動回路、１２１・・・ＦＥＴ動作モード設定部、１２２ＡＳＯＬＡ、１２２ＢＳＯＬＢ・・・ソレノイド、１２３Ａ、１２３Ｂ・・・ロジック回路、１２４Ａ１、１２４Ｂ１・・・上段ＦＥＴ、１２４Ａ２、１２４Ｂ２・・・下段ＦＥＴ、２０１・・・電流遮断判定部、２０２・・・断線識別診断部、２０３・・・ＳＰＩ通信部、２０４・・・電流制御部、２０４Ａ・・・制御量演算部、２０４Ｂ・・・パルス出力部、２０５・・・目標電流演算部、３０１：天絡検知部

Claims

　電圧源からＧＮＤ線を介して駆動電圧が供給され、複数の電気負荷を駆動する車載用制御装置において、
　前記電気負荷に供給する前記電圧源の電圧を計測する電圧モニタ部と、
　前記電気負荷に流れる電流を計測する電流モニタ部と、
　前記電気負荷の通電量を調整する駆動部と、
　前記駆動部にて前記電気負荷に流れる電流を遮断するか否かを判定する電流遮断判定部と、
　前記電気負荷の断線故障か、前記ＧＮＤ線の断線故障かを識別する断線識別診断部と、
　を備えることを特徴とする車載用制御装置。
　請求項１に記載の車載用制御装置において、
　前記断線識別診断部は、前記電流遮断判定部にて前記電気負荷に流れる電流を遮断すると判定された場合に、前記電圧モニタ部より計測した前記電圧源の電圧に従って、前記電気負荷の断線故障か、前記ＧＮＤ線の断線故障かを識別することを特徴とする車載用制御装置。
　請求項２に記載の車載用制御装置において、
　前記断線識別診断部は、前記電流遮断判定部にて前記電気負荷に流れる電流を遮断すると判定された場合に、前記電圧モニタ部より計測した前記電圧源の電圧が所定電圧値未満のときは、前記電気負荷の断線故障と判定し、断線故障した前記電気負荷の電流を遮断することを特徴とする車載用制御装置。
　請求項２に記載の車載用制御装置において、
　前記電流遮断判定部にて前記電気負荷に流れる電流を遮断すると判定された場合に、前記電圧モニタ部より計測した前記電圧源の電圧が所定電圧値以上のときは、前記ＧＮＤ線の断線故障と判定し、前記複数の電気負荷の電流を遮断することを特徴とする車載用制御装置。
　請求項１に記載の車載用制御装置において、
　前記電気負荷に流す目標電流値を演算する目標電流演算部と、
　前記電気負荷に流れる電流が前記目標電流値となるように前記駆動部の通電量を決定する電流制御部と、
　をさらに備え、
　前記電流遮断判定部は、前記目標電流演算部にて演算された前記目標電流値が所定目標電流値以上であり、前記電流モニタ部にて計測された前記電気負荷に流れるモニタ電流が所定モニタ電流値以下となる状態の継続時間を計測し、当該継続時間が所定時間以上となったときに、電流遮断要求ありと判定し、前記駆動部にて前記電気負荷に流れる電流を遮断することを特徴とする車載用制御装置。
　請求項１に記載の車載用制御装置において、
　前記電気負荷に流す目標電流値を演算する目標電流演算部と、
　前記電気負荷に流れる電流が前記目標電流値となるように前記駆動部の通電量を決定する電流制御部と、
　をさらに備え、
　前記電流遮断判定部は、前記目標電流演算部にて演算された前記目標電流値が所定目標電流値以下となってから所定時間経過後に、前記電気負荷に流れる電流を遮断すると判定することを特徴とする車載用制御装置。
　請求項１に記載の車載用制御装置は、
　前記電気負荷に流す目標電流値を演算する目標電流演算部と、
　前記電気負荷に流れる電流が前記目標電流値となるように前記駆動部の通電量を決定する電流制御部と、
　をさらに備え、
　前記電流制御部は、前記目標電流演算部にて演算された前記目標電流値と前記電流モニタ部にて計測された前記電気負荷に流れるモニタ電流との偏差量より前記電気負荷の通電量を決定する制御量演算部を有し、
　前記電流遮断判定部にて、前記電気負荷の電流を遮断すると判定した場合に、前記電流制御部の前記制御量演算部で決定される通電量を最小の通電量に設定とすることを特徴とする車載用制御装置。
　請求項１に記載の車載用制御装置において、
　前記電気負荷の天絡状態を検知する天絡検知部をさらに備え、
　前記天絡検知部が、前記電気負荷の前記天絡状態を検知したときは、前記電流遮断判定部の電流遮断判定を停止することを特徴とする車両用制御装置。