JP4538852B2

JP4538852B2 - 車両用制御装置

Info

Publication number: JP4538852B2
Application number: JP2006086649A
Authority: JP
Inventors: 貴史高田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2026-03-27
Also published as: JP2007262934A

Description

本発明は、ダイアグノーシス機能を備えた車両用制御装置に関する。

一般に自動車等の車両のＥＣＵ(Electronic Control Unit)には、車両に異常が発生していないかどうかをセンサ類から送られてくるデータなどに基づいて自己診断する機能、つまりダイアグノーシス機能が組み込まれている。また、車両には通常複数のＥＣＵを搭載しており、その中には車載用エンジンの作動（駆動）状態を制御するエンジンＥＣＵも含まれる。

そして、エンジン制御ユニット（エンジンＥＣＵ）において、イグニッションスイッチオン信号に基づきバッテリー電圧と閾値との比較結果及びエンジン回転数の検出結果によってスタータの駆動時と停止時とを判別し、エンジンの始動制御の精度を高める技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開平９−１１９３３１号公報

ところが、特許文献１に示すようなエンジン始動制御を上記ダイアグノーシス機能搭載車に組み込もうとすると、バッテリー電圧の低下が検出されたときにダイアグノーシス情報として記憶ないし情報伝達され、ＥＣＵでの誤動作や制御の暴走を惹き起こすおそれがある。すなわち、エンジン始動時のイグニッションスイッチオン信号に基づき、スタータを始動させるためにバッテリー電圧が一時的に低下し（その後正常値に復帰し）たときでも、エンジン始動時の異常発生と判断されダイアグノーシス情報として記憶される場合がある。

本発明の課題は、エンジン始動時にバッテリー電圧の一時的な低下が検出されても、そのことがそのまま直ちにダイアグノーシス情報として記憶されたり、そのことのみに基づいてダイアグノーシス判定がなされたりすることを回避し、誤った情報伝達がなされたり、誤作動が発生することを防止できる車両用制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明の車両用制御装置は、
センサ類から送られてくるデータに基づいて異常発生の有無を自己診断するダイアグノーシス機能を備えた車両用制御装置であって、
エンジン始動時のバッテリー電圧の変化を検出するバッテリー電圧検出手段と、
エンジン始動時の異常発生情報を記憶するための異常発生記憶手段と、
エンジン始動のための受電開始後に前記バッテリー電圧検出手段により検出されるバッテリー電圧のサンプリング値が所定の閾値を下回り、かつ所定時間を経過しても受電に基づくエンジン始動が完了しなかった場合に、エンジン始動時の異常発生情報をダイアグノーシス情報として前記異常発生記憶手段に記憶するエンジン始動制御手段と、を備え、
前記エンジン始動制御手段は、前記バッテリー電圧のサンプリング値が前記閾値を下回っても、その後前記エンジン始動が完了した場合には、前記異常発生記憶手段への前記ダイアグノーシス情報の記憶を回避し、エンジン始動完了情報を出力することを特徴とする。

このように、エンジン始動時においてバッテリー電圧検出手段が標準電圧（例えば１２Ｖ）より低く設定された閾値（例えば１１Ｖ）を下回るバッテリー電圧を検出しても、直ちにエンジン始動時の異常発生情報とはならない。つまり、所定時間（例えば１０秒）以内にエンジン始動が完了した場合には、異常発生とは見なさない。したがって、エンジン始動制御手段から正確でない異常発生情報がダイアグノーシス情報として発信されたり、エンジン制御上の誤作動を惹き起こしたりすることを防止できる。

なお、「エンジン始動の完了」というとき、下記の（１），（２）を含む。
（１）イグニッションスイッチオンによる受電開始から所定時間（例えば１０秒）を経過するまでに、エンジン回転数が０でなくなったとき、又は０以外の所定値（例えば１００ｒｐｍ）を超えたとき；
（２）イグニッションスイッチオンによる受電開始から所定時間（例えば１０秒）を経過するまでに、バッテリー電圧が閾値（例えば１１Ｖ）を上回る状態へ復帰したとき。

そして、エンジン始動制御手段は、バッテリー電圧のサンプリング値が閾値を下回っても、その後エンジン始動が完了した場合には、異常発生記憶手段へのダイアグノーシス情報の記憶を回避することが望ましい。よって、エンジン始動前に標準電圧（例えば１２Ｖ）より低く閾値（例えば１１Ｖ）を少し上回る程度のバッテリー電圧（例えば１１．３Ｖ）であったとき、スタータの始動によって一時的に閾値を下回るバッテリー電圧（例えば８Ｖ）となっても、エンジン始動に伴う充電機能によってバッテリー電圧がエンジン始動から所定時間（例えば２０秒）以内に標準電圧を回復する場合には、ダイアグノーシス情報として記憶されなくなる。これにより、ダイアグノーシス情報の信頼性を高め、ダイアグノーシス機能の充実を図ることができる。

また、エンジン始動制御手段は、エンジン始動が完了したことにより異常発生記憶手段へのダイアグノーシス情報の記憶を回避したときには、エンジン始動完了情報を出力することができる。これにより、エンジン始動が無事に完了したこととあわせて、エンジン始動時に異常（ダイアグノーシス情報）が発生しなかったことを把握することができる。

さらには、エンジン始動制御手段は、バッテリー電圧のサンプリング値が閾値を下回り、その後エンジン始動が完了した場合に、そのエンジン始動から所定時間経過後においてもバッテリー電圧のサンプリング値が閾値を下回っているときには、低レベルの異常発生情報をダイアグノーシス情報として異常発生記憶手段に記憶するか、又はその低レベルの異常発生情報に基づく報知を行うこととしてもよい。

エンジン始動から所定時間（例えば２０秒）経過後においてもバッテリー電圧が閾値（例えば１１Ｖ）を下回っている場合であっても、所定時間（例えば１０秒）以内にエンジン始動が完了できたのであるから、エンジン始動系を始めとするエンジンＥＣＵが故障しているわけではない。実際に、スタータの始動時にバッテリー電圧が閾値を大きく下回って（例えば瞬間的に３Ｖ程度まで低下）いてもエンジン始動が完了できる場合がある。そこで、低レベルの異常発生情報をダイアグノーシス情報として記憶することによって、車両の危険状態を回避するためのフェールセーフ機能が働きエンジンＥＣＵの作動が全面停止する事態を回避できる。ただし、夏場のエアコン使用等によってバッテリーの電解液の比重が低下して使用限界を迎えつつあるケースも想定されるので、バッテリーの交換や充電を促すために警告（低レベルの異常発生情報や報知）を発することが望ましい。

（実施例）
以下、本発明の実施の形態につき図面に示す実施例を参照して説明する。図１はダイアグノーシス機能を有する車両用制御システムの全体構成を概念的に示す系統図である。車両用制御システム１０００は、自動車上の種々の被制御要素の電気的動作を制御するために、各々ＣＰＵを有した複数の制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）１００，２００，３００、４００、５００が車内ネットワークを形成し、多重通信可能なシリアル通信ネットワークバスであるＣＡＮ（Controller Area Network）バス２０を介して接続された構造を有する。

図１に示す車両用制御システム１０００においては、ネットワークバス２０に対して、エアコンＥＣＵ（エアコン制御ユニット）１００、メータＥＣＵ（メータ制御ユニット）２００、エンジンＥＣＵ（エンジン制御ユニット）３００、ボデーコントロールＥＣＵ（ボデー制御ユニット）４００、及びこれらとは異なる他のＥＣＵ５００が接続されて構成される。また、車両用制御システム１０００には、ダイアグノーシスの診断機能や異常コードの表示機能を備え、ＥＣＵの故障診断に用いられるダイアグモニタ６００も接続可能に構成される。ただし、車両用制御システム１０００を構成するＥＣＵは上記以外のものであってもよく、ネットワークバス（車内ネットワーク）２０に対し、少なくとも２以上のＥＣＵが接続されていればよい。

図２は本発明に係る車両用制御装置の一例としてのエンジンＥＣＵのブロック図である。エンジンＥＣＵ３００の主要部を構成するエンジン制御部１は、マルチプレクサ１５、Ａ／Ｄ変換器１７、ＣＰＵ５、ＲＯＭ７、カウンタタイマ回路９、ＲＡＭ１１、バックアップＲＡＭ１３、Ｉ／Ｏ１９および図示しないバッファ回路部、波形整形回路部等を含んで構成される。

ＲＡＭ１１は、ＣＰＵ５が各種センサから取得するセンサ検出データや、エンジン制御などのために算出した演算データを一時的に記憶したり、プログラムの実行に使用されたりするワーク用のメモリである。他方、バックアップＲＡＭ１３は、ダイアグコードやフリーズフレームデータを格納する記憶部である。バックアップＲＡＭ１３には、イグニッションがＯＦＦされた後も図示しない電源回路部から電力が供給されており、格納されているデータを記憶保持することができる。このバックアップＲＡＭ１３は、ＥＥＰＲＯＭにより構成することもでき、その場合には、バッテリが外されるなどしてエンジン制御部１への電力供給が断たれてもデータが記憶保持されるので好適である。

マルチプレクサ１５は、エアフローセンサ２１、冷却水温センサ２３、吸気温センサ２５、酸素濃度センサ２７等の複数種類のアナログセンサからのアナログ信号を選択的に取り込んで、その取り込んだアナログ信号をＡ／Ｄ変換器１７に出力する。また、イグニッションスイッチ４０からの入力信号や、バッテリー電圧センサ４１（バッテリー電圧検出手段）、エンジン回転数センサ４２（エンジン始動完了確認手段）からのアナログ信号も選択的に取り込んで、その取り込んだアナログ信号をＡ／Ｄ変換器１７に出力する。このように、各センサ２１，２３，２５，２７，４１，４２及びスイッチ４０からのアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器１７にてデジタル信号に変換されて、Ｉ／Ｏ１９を介してＣＰＵ５に入力される。

同様に、車速センサ２９、回転角センサ３１、スイッチ類３３等からのデジタル信号はＩ／Ｏ１９を介してＣＰＵ５に入力される。ＣＰＵ５が各種センサからサンプリングしたデータは、センサ検出データとしてＲＡＭ１１に一時的に記憶される。そして、これらのセンサ検出データが参照されつつインジェクション３５、イグナイタ３７、スタータ４５、給排気弁４６等を制御するための演算が実行され、その演算結果に基づいてエンジンが制御される。例えば、ＣＰＵ５は、イグニッションスイッチ４０の操作に基づき、バッテリー電圧センサ４１、エンジン回転数センサ４２からの入力信号に応じてエンジン始動時のスタータ４５や給排気弁４６を制御するエンジン始動制御手段としての機能を有する。

また、ＣＰＵ５においては、エンジン制御に関する処理、各種センサからのデータのサンプリング処理とともに、自動車に異常が発生していないかどうかを自己診断する処理（ダイアグ処理）が実行される。すなわちＣＰＵ５は、センサ検出データ等の異常診断用データに基づいて異常の有無を判定する異常診断部としての機能を有する。また、発生した異常の種類によっては、フェイルセーフが作動したり警告灯が点灯したりする。発生した異常の種類はダイアグコードとして、ＲＡＭ１１（異常発生記憶手段）にいったん記憶され、以下に説明するようにバックアップＲＡＭ１３（異常発生記憶手段）に保存される。

ＣＰＵ５が取得するセンサ検出データ、車両を制御するために算出された制御データおよび前述したダイアグコードは、ＲＡＭ１１にその記憶領域が割り当てられている。いったんＲＡＭ１１に記憶されたセンサ検出データ、制御データおよびダイアグコード等のデータは、要保存データとして扱われ、所定のバックアップ周期でバックアップＲＡＭ１３に格納される。

次に図３のエンジン始動処理を示すフローチャートについて説明する。まず、Ｓ１にてエンジンスタートのためのキー操作によりイグニッションスイッチ４０がＯＮとなったかをチェックする。イグニッションスイッチ４０がＯＮになると（Ｓ１でＹＥＳ）、所定時間（０．２〜０．５秒程度）のタイムラグの後スタータ４５がバッテリーから受電してエンジンの強制駆動を開始する。スタータ４５の受電開始に伴って、バッテリー電圧ＶBは通常低下するので、バッテリーの標準電圧（例えば１２Ｖ）のやや下位にエンジン各部の駆動（又は制御信号送信）に必要な電圧の閾値Ｖmin（例えば１１Ｖ）が予め定めてあり、バッテリー電圧ＶBと閾値Ｖminとの大小関係に応じて以下のエンジン始動処理が実行される。

スタータ４５の受電開始とともに、Ｓ２にてバッテリー電圧ＶBをサンプリングし、Ｓ３にてそのサンプリング値に応じて給排気弁４６駆動用の通電電流をデューティ制御する。図５に示すように、バッテリー電圧ＶB＝Ｖminのときデューティ比＝５０％を基準として、バッテリー電圧ＶBに対してデューティ比が逆比例の関係を有するように設定されている。このように、バッテリー電圧ＶB（サンプリング値）に応じて定められるデューティ比により給排気弁４６駆動用の通電電流（の平均値）が決定される。

例えば、バッテリー電圧ＶBのサンプリング値が閾値Ｖminを下回る場合には、デューティ比（通電電流）を相対的に大として給排気弁４６（特に給気弁）の開放時間を長くし、バッテリー電圧ＶBの不足分（スタータ４５のパワー不足分）を給排気弁４６からの吸気量増大でカバーするように、デューティ制御（ＰＷＭ制御）する。一方、バッテリー電圧ＶBのサンプリング値が閾値Ｖmin以上となる場合には、デューティ比（通電電流）を相対的に小として給排気弁４６（特に給気弁）の開放時間を短くし、バッテリー電圧ＶBの余裕分（スタータ４５のパワーアップ分）を給排気弁４６からの吸気量抑制で調整するように、デューティ制御（ＰＷＭ制御）する。

図３のＳ４に戻り、バッテリー電圧ＶBのサンプリング値と閾値Ｖminとの大小関係を判断する。バッテリー電圧ＶBのサンプリング値が閾値Ｖminを下回る場合には（Ｓ４でＹＥＳ）、Ｓ５にて受電開始から１０秒が経過するまで待ち、Ｓ６にてエンジン始動の完了有無を確認する。ここでは、エンジン始動の完了確認を受電開始から１０秒後に取得するエンジン回転数Ｎによって行う。Ｓ７にてエンジン始動が完了したか、すなわちエンジン回転数Ｎが基準値（例えばＮ0＝１００ｒｐｍ）以上となっているかをチェックする。エンジン回転数Ｎが１００ｒｐｍに達せず、エンジン始動が未了であることが確認されれば（Ｓ７でＮＯ）、Ｓ８にてエンジン始動時の異常発生情報をダイアグノーシス情報としてＲＡＭ１１に記憶し、Ｓ９にて通常のエンジン制御を実行してリターンする。ただし、Ｓ９での通常のエンジン制御として実行されるのは、ここではエンジン始動の未了（未達成）を報知すること等に限られる。なお、バッテリー電圧ＶBのサンプリング値が閾値Ｖmin以上である場合には（Ｓ４でＮＯ）、Ｓ９を経てリターンする。

一方、エンジン回転数Ｎが１００ｒｐｍ以上となり、エンジン始動が完了したことが確認されれば（Ｓ７でＹＥＳ）、Ｓ１０にて「エンジン始動完了」を音声及び／又は発光により出力する。Ｓ１１にて受電開始から２０秒後にバッテリー電圧ＶBをサンプリングし、Ｓ１２にてバッテリー電圧ＶBのサンプリング値と閾値Ｖminとの大小関係を判断する。バッテリー電圧ＶBのサンプリング値が閾値Ｖminを下回る場合には（Ｓ１２でＹＥＳ）、Ｓ１３にてエンジン始動時の低レベルの異常発生情報を準ダイアグノーシス情報としてＲＡＭ１１に記憶するか、又は「近い将来エンジン始動ができなくなる」ことを音声及び／又は発光により報知し、Ｓ９を経てリターンする。また、バッテリー電圧ＶBのサンプリング値が閾値Ｖmin以上である場合には（Ｓ１２でＮＯ）、Ｓ９を経てリターンする。なお、イグニッションスイッチ４０がＯＦＦのままであるときには（Ｓ１でＮＯ）、直ちにリターンする。

次に、図４のタイムチャートでエンジン始動時の作動例を説明する。図４において、イグニッションスイッチ４０のＯＮから所定時間（０．２〜０．５秒程度）のタイムラグをおいて、スタータ４５がバッテリーからの受電によりエンジン始動を開始し、バッテリー電圧ＶBのサンプリングが行われる。バッテリー電圧ＶBは、エンジン始動前には、標準電圧（１２Ｖ）より低く閾値Ｖmin（１１Ｖ）を少し上回る程度（例えば１１．３Ｖ）であった場合、スタータ４５の始動によって一時的に閾値Ｖminを下回る値（例えば８Ｖ）となる。このように、バッテリー電圧ＶBは、一時的に閾値Ｖminを下回ってもエンジン始動が可能であれば、エンジン回転数Ｎが徐々に上昇するに伴い、オルタネータ（図示せず）によるバッテリーへの充電が開始されるので、徐々に回復（上昇）する。

そして、受電開始から１０秒を経過するまでにエンジン回転数Ｎが基準値Ｎ0以上となるので、エンジン始動は完了する（図３のＳ６）。さらに、受電開始から２０秒後にサンプリングされたバッテリー電圧ＶBが閾値Ｖmin（１１Ｖ）を上回り、標準電圧（１２Ｖ）をも上回っているので、低レベルの異常発生情報の記憶又は報知も行われず、ＲＡＭ１１にはダイアグノーシス情報の書き込み等は行われない（図３のＳ１２）。

このように、エンジン始動時においてサンプリングされたバッテリー電圧ＶBが閾値Ｖmin（例えば１１Ｖ）を下回っても、所定時間（例えば１０秒）以内にエンジン始動が完了した場合には、異常発生とは見なさない。したがって、エンジンＥＣＵ３００から正確でない異常発生情報がダイアグノーシス情報として発信されたり、エンジン制御上の誤作動を惹き起こしたりすることを防止できる。

また、バッテリー電圧ＶBのサンプリング値が閾値Ｖminを下回り、その後エンジン始動が完了した場合に、そのエンジン始動から所定時間（例えば２０秒）経過後においてもバッテリー電圧ＶBのサンプリング値が閾値Ｖminを下回っているときには、低レベルの異常発生情報をダイアグノーシス情報としてＲＡＭ１１に記憶するか、又はその低レベルの異常発生情報に基づく報知を行う。低レベルの異常発生情報をダイアグノーシス情報として記憶することによって、車両の危険状態を回避するためのフェールセーフ機能が働きエンジンＥＣＵ３００の作動が全面停止する事態を回避できる。

さらに、エンジン始動が完了したことによりＲＡＭ１１へのダイアグノーシス情報の記憶が回避されたときには、エンジン始動完了情報を出力している。これにより、エンジン始動が無事に完了したこととあわせて、エンジン始動時に異常（ダイアグノーシス情報）が発生しなかったことを把握することができる。

なお、図３のＳ６及びＳ７において、「エンジン始動の完了確認」は、「受電開始から所定時間経過後（例えば１０秒後）のエンジン回転数Ｎが基準値Ｎ0以上」に代えて、「受電開始から所定時間経過後（例えば１０秒後）のバッテリー電圧ＶBが閾値Ｖmin以上」としてもよい。

ダイアグノーシス機能を有する車両用制御システムの全体構成を概念的に示す系統図。本発明に係る車両用制御装置の一例としてのエンジンＥＣＵのブロック図。エンジン始動処理を示すフローチャート。エンジン始動時の作動例を示すタイムチャート。給排気弁駆動用通電電流のデューティ制御を示す説明図。

符号の説明

１エンジン制御部
５ＣＰＵ（エンジン始動制御手段；異常診断部）
１１ＲＡＭ（異常発生記憶手段）
１３バックアップＲＡＭ（異常発生記憶手段）
４０イグニッションスイッチ
４１バッテリー電圧センサ（バッテリー電圧検出手段）
４２エンジン回転数センサ（エンジン始動完了確認手段）
４５スタータ
４６給排気弁
３００エンジンＥＣＵ（車両用制御装置）
１０００車両用制御システム

Claims

センサ類から送られてくるデータに基づいて異常発生の有無を自己診断するダイアグノーシス機能を備えた車両用制御装置であって、
エンジン始動時のバッテリー電圧の変化を検出するバッテリー電圧検出手段と、
エンジン始動時の異常発生情報を記憶するための異常発生記憶手段と、
エンジン始動のための受電開始後に前記バッテリー電圧検出手段により検出されるバッテリー電圧のサンプリング値が所定の閾値を下回り、かつ所定時間を経過しても受電に基づくエンジン始動が完了しなかった場合に、エンジン始動時の異常発生情報をダイアグノーシス情報として前記異常発生記憶手段に記憶するエンジン始動制御手段と、を備え、
前記エンジン始動制御手段は、前記バッテリー電圧のサンプリング値が前記閾値を下回っても、その後前記エンジン始動が完了した場合には、前記異常発生記憶手段への前記ダイアグノーシス情報の記憶を回避し、エンジン始動完了情報を出力することを特徴とする車両用制御装置。
前記エンジン始動制御手段は、前記バッテリー電圧のサンプリング値が前記閾値を下回り、その後前記エンジン始動が完了した場合に、そのエンジン始動から所定時間経過後においても前記バッテリー電圧のサンプリング値が前記閾値を下回っているときには、低レベルの異常発生情報をダイアグノーシス情報として前記異常発生記憶手段に記憶するか、又はその低レベルの異常発生情報に基づく報知を行う請求項１に記載の車両用制御装置。