JP2006274897A - 車両用電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水温センサダイアグの異常検出領域を拡大し、かつ容易に水温センサの異常を検出することができる車両用電子制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ４は、一定時間毎に、水温センサ異常検出プログラムを実行し、このプログラムを開始すると、まず、ＥＣＵ４はヒータ１７を駆動することにより、冷却水循環路１５を流れる冷却水を暖める。次に、ＥＣＵ４は、水温センサ３が出力する水温信号を監視することにより、水温センサ３が出力する値に変化がみられるか否かを判定する。そして、ヒータ１７による加熱によって水温センサ３の出力に変化があれば、ＥＣＵ４は水温センサ３が正常と判定し、水温センサ３の出力信号が変化しなければ、水温センサ３が異常と判定して水温センサ３の異常フラグをオンする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電子制御装置、特に、水温センサの異常を検出する車両用電子制御装置に関する。

高い信頼性を要求される車両制御用の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）は、ＥＣＵ内の各部の異常検出を行わないと、走行上の不具合を引き起こす可能性があり、場合によっては走行不能となることもあるため、各ＥＣＵに自己診断機能を備えることにより、信頼性の向上が図られている。すなわち、各ＥＣＵはＣＰＵやセンサ類の動作状態を適当な周期で自動的にチェックし、故障時には異常ランプを点灯したり、その故障内容が修理業者に分かるように異常コード（ＤＴＣ）を記憶したりするダイアグノーシス（以下、ダイアグという）処理を行っている。このダイアグ処理の対象は、クランク角センサ、カム角センサ、水温センサなどの各センサをはじめ、現在では２００以上に及んでいる。

従来、水温センサの異常判定を行う場合、車両の走行パターンが、加速走行→定常走行→第１の減速走行→定常走行→第２の減速走行といった一定の加減速パターンに一致したか否かを判断し、走行パターン条件が成立したと判断された場合に、最高水温と最低水温との差分が水温偏差判定値以上であるか否かを判断し、一定水温の上昇があった場合に正常と判断し、定められた加減速パターンで走行したにもかかわらず、一定の水温上昇が見られない場合に、異常と判断している。
また、エンジン制御中に自然に変化したエンジン冷却水温に対し、水温センサが有り得ない値を出力している場合に異常と判定することも行われている。

さらに、エンジン制御中に暖まったエンジン冷却水温は、エンジン停止後一定時間が経過すれば下がるものであり、ＥＣＵが内蔵する時計ＩＣを用いてエンジン停止中の時間経過を計測し、エンジン停止後、所定時間が経過した時の水温センサの検出値（水温）の下がり具合から水温センサの異常を判定することも行われている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１４７２０号公報

従来の水温センサの異常検出は、上記のようにして行われているが、車両の走行パターンが一定の加減速パターンに一致したか否かを判断して水温センサの異常を検知する場合、異常検出を行う条件が厳しいため、上記の加減速パターンに合わないことが多く、条件が成立する確率が少なく異常検出を行う機会が少ないという問題があった。
また、水温センサが有り得ない値を出力している場合に異常と判定する場合、異常判定値を甘く設定すると、水温センサの異常検出が頻発するので、異常検出条件を厳しく設定しなければならず、検出条件が成立しにくいため、水温センサの異常を正確に検出できないという問題があった。

さらに、ソークタイマを使用して、エンジン停止から所定時間後の水温の変化を検出することにより、水温センサの異常を検出する場合、エンジン停止後の冷却水の温度は徐々に低下していくので、エンジン停止から短時間後に水温を計測したのでは、正確に水温センサの異常を検出することができず、ソークタイマによるＥＣＵの起動開始時間を長くしなければならないという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、水温センサダイアグの異常検出領域を拡大し、かつ容易に水温センサの異常を検出することができる車両用電子制御装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係る車両用電子制御装置（１）は、
冷却水の温度を検出する水温センサの異常を検知する制御手段を備えた車両用電子制御装置であって、
水温センサの異常検出時に、上記制御手段が、加熱手段を制御することにより冷却水の温度を強制的に変化させることを特徴とし、
本発明に係る車両用電子制御装置（２）は、車両用電子制御装置（１）において、
上記加熱手段が、冷却水流路を加熱するヒータであることを特徴とする。

また、本発明に係る車両用電子制御装置（３）は、
冷却水の温度を検出する水温センサの異常を検知する制御手段を備えた車両用電子制御装置であって、
水温センサの異常検出時に、上記制御手段が、冷却手段を制御することにより冷却水の温度を強制的に変化させることを特徴とする。

さらに、本発明に係る車両用電子制御装置（４）は、車両用電子制御装置（３）において、
上記冷却手段が、コンプレッサにより生成された冷却水または氷を貯蔵する貯蔵手段であり、水温センサの異常検出時に上記貯蔵手段に貯蔵された冷却水または氷により冷却水流路が冷却されることを特徴とし、
本発明に係る車両用電子制御装置（５）は、車両用電子制御装置（３）において、
上記冷却手段が、冷機時の冷却水を貯蔵する貯蔵手段であり、水温センサの異常検出時に上記貯蔵手段に貯蔵された冷却水により暖機時の冷却水が冷却されることを特徴とする。

また、本発明に係る車両用電子制御装置（６）は、
ソークタイマを備え、エンジン停止から一定時間経過後に冷却水の温度を検出することにより水温センサの異常を検知する制御手段を備えた車両用電子制御装置であって、
上記制御手段が、エンジン停止時に冷却手段により冷却水を冷却することを特徴とする。

本発明に係る車両用電子制御装置（１）〜（５）によれば、強制的に水温を変化させたときの水温センサの状態を計測して異常検出を行うので、任意の時点で水温センサの異常検出を行うことができ、水温センサダイアグにおける検出領域を拡大することができる。
また、本発明に係る車両用電子制御装置（６）によれば、エンジン停止時に冷却水が強制的に冷却させられるので、短時間のソークタイマ時間で水温センサの異常を正確に検出することができる。

以下、本発明の車両用電子制御装置の実施例について、図面を用いて説明する。
図１は水温センサの異常検出を行うＥＣＵを含むシステムの全体構成を示すブロック図であり、エンジン１、冷却ユニット２、水温センサ３、ＥＣＵ４により構成されている。冷却ユニット２は、ラジエータ１１、電動ファン１２、サーモスタット１３、ウォータポンプ１４、冷却水循環路１５、バイパス通路１６及びヒータ１７により構成され、また、ＥＣＵ４は電源ＩＣやマイコン（図示せず）等から構成されている。

ラジエータ１１は、エンジン１とラジエータ１１との間を連通する冷却水循環路１５に設けられ、熱を吸収した冷却水を冷却する装置であり、車両が走行しているときは、車両の進行方向から受ける風によってラジエータ１１内の冷却水が強制的に冷却される。
電動ファン１２は、冷却水循環路１５に対して送風を行い、冷却水循環路１５内の冷却水を冷却するとともに、ラジエータ１１に対して送風を行うことによって、ラジエータ１１の放熱効果を高めて、ラジエータ１１内の冷却水の冷却を促進する。

サーモスタット１３は、冷却水循環路１５に設けられ、冷却水を適温に保持するために、冷却水温度に応じて自動的に弁を開閉することによって、ラジエータ１１からの冷却水を車両のエンジン１側に流すか否かを切換える。
ウォータポンプ１４は、冷却水を循環させるポンプであって、エンジン１の動力によって回転駆動され、このウォータポンプ１４を回転駆動させることにより、バイパス通路１６を通過した冷却水及びラジエータ１１内を通り、冷却水循環路１５を通過した冷却水を、再びエンジン１側に送ることができる。

そして、エンジン１の始動時は、エンジン１内の冷却水は冷えているので、サーモスタット１３の弁は閉じられ、冷却水はラジエータ１１へは流れずに、エンジン１付近の冷却水循環路１５及びバイパス通路１６を循環して、ウォータポンプ１４によってエンジン１側に還流される。これによって、ラジエータ１１側の冷却された冷却水はエンジン１側へは供給されないので、エンジン１が速やかに暖機されて、燃費の向上及び有害なＨＣ及びＣＯなどの排気ガスの低減を図ることができる。

また、車両の走行中に冷却水温度が、サーモスタット１３の所定の開弁温度、例えば８０度まで上昇したときは、サーモスタット１３の弁が開き、エンジン１側の熱せられた冷却水は、エンジン１とラジエータ１１との間を連通する冷却水循環路１５を通過して、ラジエータ１１内に入る。ラジエータ１１と対向する位置には、電動ファン１２が設けられており、この電動ファン１２から送られてくる風と、車両の進行方向から受ける風とによってラジエータ１１内の冷却水は放熱されて冷却される。ラジエータ１１内の冷却された冷却水は、冷却水循環路１５を通過してウォータポンプ１４によってエンジン１側へ還流される。このように冷却ユニット２によって、高温になったエンジン１を、適正温度になるまで冷却し、エンジン１がオーバーヒートを起こすことを防いでいる。

一方、水温センサ３はエンジン１を構成するシリンダブロックに設けられ、エンジン１内の冷却水温度を検出する。なお、水温センサ３の設置位置は、図１に示す位置に限らず、サーモスタット１３が設置されている位置よりもエンジン１寄りの位置であればよい。この水温センサからは水温信号が出力され、この出力された水温信号がＥＣＵ４に取り込まれる。
また、ヒータ１７は冷却水循環路１５に設けられており、ＥＣＵ４によってこのヒータ１７が駆動されると、ヒータ１７は冷却水循環路１５内の冷却水を加熱する。
なお、図１はサーモスタットを出口側に設けた出口制御方式の場合であるが、入口側制御方式においてもヒータの同様な取り付けが可能である。

次に、水温センサの異常判定時の、ＥＣＵ４のマイコンの作用を図２のフローチャートにより説明する。
ＥＣＵ４のマイコンは、一定時間毎に、図２のフローチャートに示す水温センサ異常検出プログラムを実行し、このプログラムを開始すると、まず、マイコンはヒータ１７を駆動することにより、冷却水循環路１５を流れる冷却水を暖める（ステップ１０１）。次に、マイコンは、水温センサ３が出力する水温信号を監視することにより、水温センサ３が出力する値に変化がみられるか否かを判定する（ステップ１０２）。

すなわち、水温センサ３に異常がなければ、図３（ａ）に示すように、ヒータ１７による加熱によって冷却水の温度が上昇すると、水温センサ３の出力信号も上昇するので、このように水温センサ３の出力に変化があれば、正常と判定し、マイコンはプログラムを終了する。
一方、図３（ｂ）に示すように、ヒータ１７による加熱によって冷却水の温度が上昇しても、水温センサ３の出力信号が変化していなければ、マイコンは、水温センサ３が異常と判定し、水温センサの異常フラグをオンする（ステップ１０３）。

以上のように、ヒータによって強制的に水温を変化させたときの水温センサの出力信号を計測することによって異常検出を行うことができ、車両の走行パターンにかかわらず、任意の時点で水温センサの異常を検出することができるので、水温センサダイアグにおける検出領域を拡大することが可能となる。

上記の実施例では、ヒータによって強制的に水温を変化させたが、冷却水が流れる経路に取り付けた冷却装置により作成した氷または冷やされた水により冷却水の温度を強制的に変化させることもでき、以下、氷または冷やされた水により冷却水の温度を強制的に変化させる実施例について説明する。

図４は氷または冷やされた水により冷却水の温度を強制的に変化させる場合の全体構成を示すブロック図であり、ヒータ１７に代えてエアコンで使用するコンプレッサ１８の経路に設けられた冷却機構１９が設けられている点が相異しているのみであり、その他の構成は図１と同じであるので、詳細な説明は省略する。
なお、図４はサーモスタットを出口側に設けた出口制御方式の場合であるが、上記と同様に、入口側制御方式においても冷却機構の同様な取り付けが可能である。

冷却機構１９は図５の拡大図に示すように、コンプレッサ経路２０に設けられており、ＥＣＵ４により制御される弁２１、弁２２及び冷却水循環路１５を冷却する冷却室２３を備えている。この冷却機構１９において、通常時は、弁２１は閉じており、コンプレッサ１８により作られた氷２４は、弁２２が開くことにより弁２１と弁２２の間に貯められ、その後弁２２が閉じられる。

次に、水温センサの異常判定時の、ＥＣＵ４のマイコンの作用を図６のフローチャートにより説明する。
ＥＣＵ４のマイコンは、一定時間毎に、図６のフローチャートに示す水温センサ異常検出プログラムを実行し、このプログラムを開始すると、まず、マイコンは弁２１に駆動信号を送って弁２１を開くことにより、通常時に弁２１と弁２２の間に貯められた氷２４を冷却室２３に流れ込ませることにより冷却水循環路１５を冷却する（ステップ２０１）。次に、マイコンは、水温センサ３が出力する水温信号を監視することにより、水温センサ３が出力する値に変化がみられるか否かを判定する（ステップ２０２）。

すなわち、水温センサ３に異常がなければ、図７（ａ）に示すように、氷２４による冷却によって冷却水の温度が低下すると、水温センサ３の出力信号も低下するので、このように水温センサ３の出力に変化があれば、正常と判定し、マイコンはプログラムを終了する。
一方、図７（ｂ）に示すように、氷２４による冷却によって冷却水の温度が低下しても、水温センサ３の出力信号が変化していなければ、マイコンは、水温センサ３が異常と判定し、水温センサの異常フラグをオンする（ステップ２０３）。

なお、上記の実施例では、弁２１と弁２２の間にコンプレッサ１８により作られた氷２４を貯蔵したが、コンプレッサ１８からの冷たい水を弁２１と弁２２の間に貯蔵し、この貯蔵された冷たい水によって冷却水循環路１５を冷やすことにより冷却水の温度を下げることも可能である。

以上のように、コンプレッサによって作られた氷または冷たい水によって強制的に水温を変化させたときの水温センサの出力信号を計測することにより異常検出を行うことができ、上記と同様に、車両の走行パターンにかかわらず、任意の時点で水温センサの異常を検出することができるので、水温センサダイアグにおける検出領域を拡大することが可能となる。

さらに、コンプレッサによって作られた氷に代えて冷機時の冷却水を使用して暖機時の冷却水の温度を強制的に変化させることもでき、以下、冷機時の冷却水を使用する実施例について説明する。
図８は冷機時の冷却水により暖機時の冷却水の温度を強制的に変化させる場合の全体構成を示すブロック図であり、ヒータ１７に代えてバイパス通路１６に取り付けられた冷却容器２５が設けられている点が相異しているのみであり、その他の構成は図１と同じであるので、詳細な説明は省略する。
なお、図８はサーモスタットを出口側に設けた出口制御方式の場合であるが、上記と同様に、入口側制御方式においても冷却容器の同様な取り付けが可能である。

冷却容器２５は図９の拡大図に示すように、バイパス通路１６に設けられており、ＥＣＵ４により制御される弁２６、弁２７及び冷却室２８を備え、バイパス通路１６からの冷機時の冷却水を貯蔵できるようになっている。この冷却容器２５において、通常時は、弁２６は閉じており、冷機時の冷却水が弁２６と弁２７の間に貯められ、その後弁２７が閉じられる。

次に、水温センサの異常判定時の、ＥＣＵ４のマイコンの作用を図１０のフローチャートにより説明する。
ＥＣＵ４のマイコンは、エンジン１の暖機時に、図１０のフローチャートに示す水温センサ異常検出プログラムを実行し、このプログラムを開始すると、まず、マイコンは弁２６に駆動信号を送って弁２６を開くことにより、通常時に弁２６と弁２７の間に貯められた冷却水２９を冷却室２８に流れ込ませることによりラジエータ１１を冷却する（ステップ３０１）。次に、マイコンは、水温センサ３が出力する水温信号を監視することにより、水温センサ３が出力する値に変化がみられるか否かを判定する（ステップ３０２）。

すなわち、水温センサ３に異常がなければ、冷却水２９によるラジエータ１１の冷却によって冷却水の温度が低下すると、水温センサ３の出力信号も低下するので、図１１（ａ）に示すように、水温センサ３の出力に変化があれば、正常と判定し、マイコンはプログラムを終了する。
一方、図１１（ｂ）に示すように、冷却水２９によるラジエータ１１の冷却によって冷却水の温度が低下しても、水温センサ３の出力信号が変化していなければ、マイコンは、水温センサ３が異常と判定し、水温センサの異常フラグをオンする（ステップ３０３）。

以上のように、冷機時の冷却水によってラジエータを冷却することによって強制的に水温を変化させたときの水温センサの状態を計測することによって異常検出を行うことができ、上記と同様に、車両の走行パターンにかかわらず、任意の時点で水温センサの異常を検出することができるので、水温センサダイアグにおける検出領域を拡大することが可能となる。

次に、ソークタイマを利用した水温センサの異常検出の実施例について説明する。
図１２はＥＣＵの構成を含む全体構成を示すブロック図であり、ＥＣＵ４、バッテリ５１、水温センサ３、冷却機構５３により構成され、ＥＣＵ４は、電源ＩＣ４１、時計ＩＣ４２、スタンバイＲＡＭ（以下、ＳＲＡＭという）４３及びマイコン４４から構成されている。
このＥＣＵ４は、２系統の給電路によりバッテリ５１に接続されており、ＥＣＵ４内の電源ＩＣ４１には、ＩＧスイッチ５２のオン／オフに応じてバッテリ電源が供給される一方、別系統にて常時バッテリ電源が供給される。

ＥＣＵ４内の電源ＩＣ４１は、メイン電源とサブ電源を生成し出力するものであり、ＩＧスイッチ５２のオン／オフ状態に関わらず常に生成されるサブ電源が、計時部としての時計ＩＣ４２とＳＲＡＭ４３に供給される。これにより、時計ＩＣ４２は、ＩＧスイッチ５２のオン／オフに関わらず継続的に時間の計測を行うことができ、ＳＲＡＭ４３は、ＩＧスイッチ５２のオフ時にも記憶内容を保持することができる。

一方、ＩＧスイッチ５２のオンに伴い生成されるメイン電源は、制御部としてのマイコン４４に供給され、マイコン４４は、メイン電源の供給に伴い起動する。すなわち、ＩＧスイッチ５２がオンになるとマイコン４４が動作し、ＩＧスイッチ５２がオフになるとマイコン４４が停止する。このマイコン４４は、ＣＰＵやメモリ等からなる周知の論理演算回路で構成されており、各種データ演算や制御を実施する。

また、水温センサ３は、上記のように、エンジン冷却水の温度を検出するものであり、その検出値がマイコン４４に取り込まれ、マイコン４４は、水温センサ３の検出値からその時々のエンジン冷却水温を検知する。
一方、冷却機構５３は図４の冷却機構１９、図８の冷却容器２５と同様な機構であり、エンジンのシリンダブロック５４に取り付けられている。

次に、時計ＩＣを使用した水温センサ３の故障診断時のマイコン４４の作用について、図１３、図１４のフローチャートにより説明する。
図１３のフローチャートは、ＩＧスイッチオフ時のマイコン４４の作用を示すものであり、マイコン４４は、常時、ＩＧスイッチ５２がオフになったか否かを判定しており（ステップ４０１）、ＩＧスイッチ５２がオフになったと判定すると、水温センサ３の出力を取り込み、取り込んだ水温センサの出力信号をＳＲＡＭ４３に記憶する（ステップ４０２）。次に、マイコン４４は、冷却機構５３の弁を駆動し、氷または冷却水によりシリンダブロック５４を冷却した（ステップ４０３）後、電源ＩＣ４１に指令し、メイン電源をオフさせる（ステップ４０４）。

一方、時計ＩＣ４２はソーク時間（ＩＧスイッチ５２がオフになってからの時間）を計測しており、このソーク時間が所定時間以上となると、電源ＩＣ４１を制御してメイン電源をオンにし、マイコン４４を起動する。
図１４は起動時のマイコン４４の作用を示すフローチャートであり、マイコン４４は、水温センサ３の出力を取り込んだ（ステップ５０１）後、ＳＲＡＭ４３に記憶しているＩＧスイッチオフ時のセンサ出力と比較することにより、水温センサが出力する値に変化がみられたか否かを判定する（ステップ５０２）。

すなわち、水温センサ３に異常がなければ、エンジン停止と冷却機構５３の氷または冷却水による冷却によりシリンダブロック内の冷却水の温度が低下しているので、水温センサ３の出力信号が低下しているはずであり、図１５（ａ）に示すように、水温センサ３の出力が低下していれば、正常と判定し、マイコン４４は電源ＩＣ４１に指令してメイン電源をオフした（ステップ５０３）後、プログラムを終了する。
一方、図１５（ｂ）に示すように、シリンダブロック内の冷却水の温度が低下しても、水温センサ３の出力信号が変化していなければ、マイコン４４は、水温センサ３が異常と判定し、水温センサの異常フラグをオンする（ステップ５０４）。

以上のように、エンジン停止時にシリンダブロック内の冷却水が冷やされるので、短時間のソークタイマ時間で水温センサの異常を検出することができる。

なお、以上の実施例では、加熱機構としてヒータを用い、冷却機構としてコンプレッサにより作られる氷や冷たい水あるいは冷機時の冷却水を用いたが、その他の加熱機構や冷却機構を使用することも可能である。

水温センサの異常検出を行うＥＣＵを含むシステムの全体構成を示すブロック図である。 図１の装置の水温センサの異常判定時のマイコンの作用を示すフローチャートである。 異常判定時の水温センサの出力の変化状態を示す図である。 氷により冷却水の温度を強制的に変化させる場合の実施例の全体構成を示すブロック図である。 冷却機構の詳細を示す拡大図である。 図４の装置の水温センサの異常判定時のマイコンの作用を示すフローチャートである。 異常判定時の水温センサの出力の変化状態を示す図である。 冷機時の冷却水により暖機時の冷却水の温度を強制的に変化させる実施例の全体構成を示すブロック図である。 冷却容器の詳細を示す拡大図である。 図８の装置の水温センサの異常判定時のマイコンの作用を示すフローチャートである。 異常判定時の水温センサの出力の変化状態を示す図である。 ソークタイマを利用した実施例のブロック図である。 図１２の装置のＩＧスイッチオフ時のマイコンの作用を示すフローチャートである。 図１２の装置のマイコンの起動時の作用を示すフローチャートである。 ＩＧスイッチオフ時の水温センサの出力の変化状態を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 冷却ユニット
３ 水温センサ
４ ＥＣＵ
１１ ラジエータ
１２ 電動ファン
１３ サーモスタット
１４ ウォータポンプ
１５ 冷却水循環路
１６ バイパス通路
１７ ヒータ
１８ コンプレッサ
１９、５３ 冷却機構
２０ コンプレッサ経路
２１、２２、２６、２７ 弁
２４ 氷
２５ 冷却容器
４１ 電源ＩＣ
４２ 時計ＩＣ
４３ ＳＲＡＭ
４４ マイコン
５１ バッテリ
５２ ＩＧスイッチ
５４ シリンダブロック

Claims (6)

1. 冷却水の温度を検出する水温センサの異常を検知する制御手段を備えた車両用電子制御装置であって、
   水温センサの異常検出時に、上記制御手段が、加熱手段を制御することにより冷却水の温度を強制的に変化させることを特徴とする車両用電子制御装置。
2. 上記加熱手段が、冷却水流路を加熱するヒータであることを特徴とする、請求項１に記載された車両用電子制御装置。
3. 冷却水の温度を検出する水温センサの異常を検知する制御手段を備えた車両用電子制御装置であって、
   水温センサの異常検出時に、上記制御手段が、冷却手段を制御することにより冷却水の温度を強制的に変化させることを特徴とする車両用電子制御装置。
4. 上記冷却手段が、コンプレッサにより生成された冷却水または氷を貯蔵する貯蔵手段であり、水温センサの異常検出時に上記貯蔵手段に貯蔵された冷却水または氷により冷却水流路が冷却されることを特徴とする、請求項３に記載された車両用電子制御装置。
5. 上記冷却手段が、冷機時の冷却水を貯蔵する貯蔵手段であり、水温センサの異常検出時に上記貯蔵手段に貯蔵された冷却水により暖機時の冷却水が冷却されることを特徴とする、請求項３に記載された車両用電子制御装置。
6. ソークタイマを備え、エンジン停止から一定時間経過後に冷却水の温度を検出することにより水温センサの異常を検知する制御手段を備えた車両用電子制御装置であって、
   上記制御手段が、エンジン停止時に冷却手段により冷却水を冷却することを特徴とする車両用電子制御装置。