JP2009208490A - 故障診断装置および故障診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキスイッチの信頼性を高めることができる故障診断装置および故障診断システムを提供する。
【解決手段】故障診断装置１０は、ブレーキ操作のオンオフを検出する独立した第１，第２スイッチ１，２を備え、第１，第２スイッチ１，２の故障の有無を診断する故障診断装置１０であって、第１スイッチ１が、ブレーキランプの点灯用のブレーキスイッチであり、第２スイッチ２が、車両のその他の要素用のものであり、第１スイッチ１と第２スイッチ２との出力関係に基づいて、第１，第２スイッチ１，２の故障を診断することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、故障診断装置および故障診断システムに関するものである。

近年、自動車等に搭載されるエンジンの高効率化、ハイブリッド車種の増加に伴って、エンジン負圧を用いたブレーキ倍力装置の負圧をモニタする必要性が高まってきている。このことから、必然的にブレーキ倍力装置に設けられる負圧センサの故障検知の重要性も高まってきている。
ところで、このような負圧センサの故障検知を行うためには、その前段階で、ブレーキペダルの踏み込み操作が行われていることを検知する必要がある。
従来、ブレーキペダルの操作状態を検出するには、ブレーキペダルの踏み込みによってオンするブレーキスイッチが知られているが、ブレーキスイッチは、機械的な部品であるため、検出信号の信頼性に劣るという難点を備えている。

このため、従来では、ブレーキスイッチからの信号以外の要素から、ブレーキ倍力装置の負圧が変動する条件を限定して、ブレーキ倍力装置の負圧出力値から負圧センサの故障診断を行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−３６９２７号公報

しかしながら、ブレーキ倍力装置の負圧が変動する条件は、例えば、エンジン回転速度、車速から算出した減速度、アクセルペダルの操作状態、シフトポジション等によるものであり、誤診断を排除するために条件を限定する必要が生じていた。
このため、例えば、低車速域や登降坂路等の特定条件では、負圧センサの故障診断を必要とする場合でも、診断を行うことができないといった不具合があった。

一方、ブレーキスイッチの出力信号は、運転者のブレーキ操作意思を明確に示すものであり、このようなブレーキスイッチを利用することを前提として負圧センサの故障診断を行ったほうが、前記のような特定条件に限定されることのない診断が可能である。このため、ブレーキスイッチの信頼性を高めることが可能な故障診断に係る技術の開発が望まれている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ブレーキスイッチの信頼性を高めることができる故障診断装置および故障診断システムを提供することを課題とする。

前記目的を達成するために、本発明の故障診断装置は、ブレーキ操作のオンオフを検出する第１，第２スイッチを備え、前記第１，第２スイッチの故障の有無を診断する故障診断装置であって、前記第１スイッチが、ブレーキランプの点灯用のブレーキスイッチであり、前記第２スイッチが、車両のその他の要素用のものであり、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの出力関係に基づいて、前記第１，第２スイッチの故障を診断することを特徴とする。

この故障診断装置によれば、ブレーキ操作のオンオフを検出する独立した第１，第２スイッチを備えており、これら二つの第１，第２スイッチによる出力関係に基づいて、第１，第２スイッチの故障を診断するので、故障診断の精度の確保が可能となり、前記のような特定条件に限定されることのない診断が可能である。

また、本発明の故障診断装置は、前記第１，第２スイッチのいずれかの出力の変動があった際に、当該出力の変動があった際の直前の出力が前記第１，第２スイッチで一致し、かつ、所定時間後の出力が前記第１，第２スイッチで一致し、かつ、直前の前記出力と所定時間後の前記出力とが前記第１，第２スイッチで不一致であるときに、前記第１，第２スイッチが正常であると診断する構成とするのがよい。

この故障診断装置によれば、一方のスイッチの出力の変動と、他方のスイッチの出力の変動とを所定時間ごとに相互に診断して、所定時間ごとの出力の状態から第１，第２スイッチが正常であると診断するようになっているので、より高い信頼度で第１，第２スイッチの故障診断を行うことができる。

また、本発明の故障診断装置は、前記第２スイッチが、エンジンの駆動を停止するアイドルストップ制御装置用のものであり、前記第２スイッチの出力に基づいて前記アイドルストップ制御装置が前記エンジンを少なくとも停止するように制御する構成とするのがよい。

この故障診断装置によれば、エンジンの駆動を停止するアイドルストップ制御装置用のスイッチを用いることで、第１，第２スイッチの故障診断を行うことができるようになり、別途、スイッチを設けることなく、既存のスイッチを用いて好適にブレーキスイッチの故障診断を行うことができる。

また、本発明の故障診断システムは、前記した故障診断装置を用いた故障診断システムであって、前記故障診断装置によって前記第１，第２スイッチが正常であると診断されたときに、ブレーキ倍力装置に関連して設けられた負圧センサによる負圧センサの故障診断を行うことを特徴とする。

この故障診断システムによれば、ブレーキスイッチを利用することを前提として負圧センサの故障診断を行うことができ、簡易な構成でありながらも前記のような特定条件に限定されることがなく、確実性の高い負圧センサの診断が可能である。

本発明によれば、ブレーキスイッチの信頼性を高めることができる故障診断装置およびその故障診断装置を用いた故障診断システムが得られる。

以下、本発明の実施の形態を適宜図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る故障診断装置を用いた故障診断システムの機能を説明するためのブロック図、図２はブレーキ倍力装置周りの構成を示す模式図である。なお、以下では、自動車に適用される故障診断装置について説明するが、故障診断装置が設けられる車両を限定する趣旨ではない。

図１に示すように、本実施形態の故障診断装置１０は、スイッチ部１０Ａと制御部１０Ｂとを備えており、スイッチ部１０Ａには、ブレーキ操作のオンオフを検出する独立した第１スイッチ１および第２スイッチ２を備えている。このような故障診断装置１０は、後記するようにして第１スイッチ１および第２スイッチ２が正常に機能しているか否かを診断することが可能となっている。
第１スイッチ１および第２スイッチ２は、ともに図示しない機械的な接点を有するオンオフスイッチであり、本実施形態では、第１スイッチ１が、図示しないブレーキランプの点灯用のブレーキスイッチとしてある。また、第２スイッチ２が、図示しないエンジンの駆動を停止するアイドルストップ制御装置用のスイッチとしてある。

これらの第１スイッチ１および第２スイッチ２は、図２に示すように、ブレーキペダルＰの側方に並設され、ブレーキペダルＰの踏み込み操作により同期してオンされ、ブレーキペダルＰの踏み込み操作の解除に伴ってオフされるようになっている。この例では、ブレーキペダルＰが支軸Ｐ１を支点として回動するようにしてあるので、踏み込み操作時には、第１，第２スイッチ１，２のうち、支軸Ｐ１から離れた側に位置する第１スイッチ１が先にオンし、その後に続けて第２スイッチ２がオンするようになっている。そして、第１スイッチ１および第２スイッチ２からの信号は、信号線を通じてＥＣＵ２０に入力され、ブレーキランプ点灯用のトリガ、アイドルストップ制御用のトリガとしてそれぞれ利用されるとともに、制御部１０Ｂによる、これらのスイッチ１，２の故障診断を行うためのトリガとして利用される。

制御部１０Ｂは、記憶部１１、ディレイタイマ１２、判定部１３、診断部１４を備えている。記憶部１１は、主として第１スイッチ１、第２スイッチ２からのオン信号またはオフ信号をデータとして時系列的に順次格納することができ、格納した順番通りに先に格納したデータを取り出すことが可能に構成されている。記憶部１１としては、例えば、ＦＩＦＯメモリやランダムアクセスメモリを使用することができる。
ディレイタイマ１２は、第１スイッチ１または第２スイッチ２のいずれかの出力が変動した場合、つまり、オン信号またはオフ信号が入力された場合に、予め設定された時間のカウントダウンを開始する。

判定部１３は、第１，第２スイッチ１，２から出力されたオン信号またはオフ信号が、一致しているか否かを判断する。具体的に、判定部１３は、第１，第２スイッチ１，２のいずれかの出力が変動した際に、出力が変動した際の直前の出力が第１，第２スイッチ１，２で一致しているか否かを判定し、かつ、ディレイタイマ１２のカウント後（所定時間後）の出力が第１，第２スイッチ１，２で一致しているか否かを判定し、かつ、直前の前記出力とカウント後の前記出力とが第１，第２スイッチ１，２でともに不一致であるか否かを判定する。なお、出力の変動の際の直前の出力は、記憶部１１から判定部１３に入力される（図１参照）。

診断部１４は、判定部１３の判定に基づき、第１，第２スイッチ１，２が正常であるか否かを診断する。ここで、診断部１４は、判定部１３が次のように判定した場合に、第１，第２スイッチ１，２が正常であると診断する。具体的に、判定部１３が、第１，第２スイッチ１，２のいずれかの出力が変動した際に、出力が変動した際の直前の出力が第１，第２スイッチ１，２で一致していると判定し、かつ、ディレイタイマ１２のカウント後の出力が第１，第２スイッチ１，２で一致していると判定し、かつ、直前の前記出力とカウント後の前記出力とが第１，第２スイッチ１，２でともに不一致であると判定した場合に、診断部１４は、第１，第２スイッチ１，２が正常であると診断する。したがって、これらの判定のうちいずれかの判定が前記の状態と異なる場合には、第１，第２スイッチ１，２の少なくとも一方が異常であると診断する。
このような診断部１４によるで診断結果は、負圧センサ故障診断装置３０に出力される。

負圧センサ故障診断装置３０は、診断部１４からの診断結果に基づいて、負圧センサ６の故障診断を行うようになっている。具体的に、負圧センサ故障診断装置３０は、診断部１４から、第１，第２スイッチ１，２がいずれも正常であるとの診断結果を入力した場合にのみ、負圧センサ６の故障診断を行い、第１，第２スイッチ１，２が異常であるとの診断結果を入力した場合には、負圧センサ６の故障診断を行わない。
負圧センサ故障診断装置３０による負圧センサ６の故障診断は、例えば、図示しないエンジンの吸入負圧と負圧センサ６により計測された計測値との間に許容値を超える偏差が生じている場合等に負圧センサ６が故障していると判断することで行うことができる。

図２に示すように、第１，第２スイッチ１，２は、前記したように、ブレーキペダルＰの側方に並設されており、ブレーキペダルＰの踏み込み操作あるいは踏み込み操作の解除に伴って同期してオンオフし、その信号をＥＣＵ２０に出力するようになっている。
ブレーキペダルＰは、ブレーキ倍力装置３に接続され、ブレーキ倍力装置３は、負圧配管４を介してインテークマニホールド５に接続されている。負圧配管４には、負圧センサ６が接続されており、負圧センサ６によってブレーキ倍力装置３の内圧が検出可能となっている。負圧センサ６の検出値はＥＣＵ２０に出力され、エンジン等の出力制御に用いられる他、前記したように負圧センサ故障診断装置３０の故障診断に利用される。
なお、負圧配管４には逆止弁４ａが設けられており、インテークマニホールド５側からブレーキ倍力装置３への通流が阻止されている。

次に、第１，第２スイッチ１，２の故障診断を行う際の手順について、図３のフローチャートを参照しつつ適宜図１，図２を参照して詳細に説明する。
はじめに、ブレーキペダルＰが踏み込まれると、第１スイッチ１または第２スイッチ２のいずれかがオンとなり（ステップＳ１でＹｅｓ）、その信号がＥＣＵ２０に入力される。そして、ＥＣＵ２０によりディレイタイマ１２がカウントダウンを開始する（ステップＳ２）。

そして、ディレイタイマ１２のカウントがゼロ（０）になる（ステップＳ３でＹｅｓ、ステップＳ３でＮｏのときはカウントがゼロになるまでステップＳ３を繰り返す）と、判定部１３は、まず、出力の変動した際の直前の出力が第１，第２スイッチ１，２で一致しているか否かを判定し（ステップＳ４）、一致していると判定する（ステップＳ４でＹｅｓ）と、ステップＳ５に移行し、ディレイタイマ１２のカウント後の出力が第１，第２スイッチ１，２で一致しているか否かを判定する。
そして、判定部１３は、ステップＳ５でディレイタイマ１２のカウント後の出力が第１，第２スイッチ１，２で一致していると判定する（ステップＳ５でＹｅｓ）と、ステップＳ６に移行し、直前の前記出力とカウント後の前記出力とが第１，第２スイッチ１，２でともに不一致であるか否かを判定する。
そして、判定部１３は、ステップＳ６で直前の前記出力とカウント後の前記出力とが第１，第２スイッチ１，２でともに不一致であると判定する（ステップＳ６でＹｅｓ）と、ステップＳ７に移行し、診断部１４が、第１，第２スイッチ１，２は正常であると診断する。つまり、ステップＳ４〜Ｓ６において、いずれもＹｅｓであると判定された場合にのみ、第１，第２スイッチ１，２が正常であると診断される。

一方、ステップＳ４で、出力の変動した際の直前の出力が第１，第２スイッチ１，２で一致していない（ステップＳ４でＮｏ）と判定されると、ステップＳ８に移行して、診断部１４が、第１，第２スイッチ１，２は異常であると診断する。
また、ステップＳ５で、ディレイタイマ１２のカウント後の出力が第１，第２スイッチ１，２で一致していない（ステップＳ５でＮｏ）と判定された場合や、ステップＳ６で直前の前記出力とカウント後の前記出力とが第１，第２スイッチ１，２でともに不一致ではない（一致する、ステップＳ６でＮｏ）と判定された場合も同様に、ステップＳ８に移行して、診断部１４が、第１，第２スイッチ１，２は異常であると診断する。
つまり、ステップＳ４〜Ｓ６において、一つでもＮｏであると判定された場合には、第１，第２スイッチ１，２が異常であると診断される。

次に、図４のタイムチャートを参照して、第１，第２スイッチ１，２の故障判定を説明する。なお、以下では、ブレーキペダルＰの踏み込み操作によって、第１スイッチ１が先にオンし、次いで第２スイッチ２がオンする場合を例にとって説明するが、オンする順序を限定するものではない。

時刻ｔ１において、ブレーキペダルＰの踏み込みがなされると、図４（ａ）に示すように、第１スイッチ１が先にオンとなり、図４（ｃ）に示すように、ディレイタイマ１２がカウントダウンを開始する。これとともに、判定部１３が、出力の変動した際の直前の出力を記憶部１１から読み取り、これらの出力が第１，第２スイッチ１，２で一致しているか否かを判定する。この場合、図４（ａ）（ｂ）に示すように、時刻ｔ１の直前では、第１，第２スイッチ１，２ともにオフ状態であるので、判定部１３は、第１，第２スイッチ１，２で一致していると判定する。

図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ２においては、第２スイッチ２がオンとなり、その信号がＥＣＵ２０に入力される。

時刻ｔ３において、図４（ｃ）に示すように、ディレイタイマ１２がカウントを終了すると、判定部１３が、第１，第２スイッチ１，２で出力が一致しているか否かを判定し、かつ、直前の前記出力とカウント後の前記出力とが第１，第２スイッチ１，２でともに不一致であるか否かを判定する。この場合、図４（ａ）（ｂ）に示すように、時刻ｔ３における第１，第２スイッチ１，２の出力はオン状態で一致しており、かつ、直前の前記出力とカウント後の前記出力とが、第１，第２スイッチ１，２でともにオフ状態とオン状態となって不一致であると判定する。
したがって、以上の判定を踏まえて、図４（ｄ）に示すように、診断部１４は、第１，第２スイッチ１，２が正常であると診断する。

同様にして、時刻ｔ４において、ブレーキペダルＰの踏み込みが解除されると、図４（ｂ）に示すように、第２スイッチ２が先にオフとなり、図４（ｃ）に示すように、ディレイタイマ１２がカウントダウンを開始する。これとともに、判定部１３が、出力の変動した際の直前の出力を記憶部１１から読み取り、これらの出力が第１，第２スイッチ１，２で一致しているか否かを判定する。この場合、図４（ａ）（ｂ）に示すように、時刻ｔ４の直前では、第１，第２スイッチ１，２ともにオン状態であるので、判定部１３は、第１，第２スイッチ１，２で一致していると判定する。

図４（ａ）に示すように、時刻ｔ５においては、第１スイッチ１がオフとなり、その信号がＥＣＵ２０に入力される。

時刻ｔ６において、図４（ｃ）に示すように、ディレイタイマ１２がカウントを終了すると、判定部１３が、第１，第２スイッチ１，２で出力が一致しているか否かを判定し、かつ、直前の前記出力とカウント後の前記出力とが第１，第２スイッチ１，２でともに不一致であるか否かを判定する。この場合、図４（ａ）（ｂ）に示すように、時刻ｔ６における第１，第２スイッチ１，２の出力はオフ状態で一致しており、かつ、直前の前記出力とカウント後の前記出力とが、第１，第２スイッチ１，２でともにオン状態とオフ状態となって不一致であると判定する。
したがって、以上の判定を踏まえて、図４（ｄ）に示すように、診断部１４は、第１，第２スイッチ１，２が正常であるとの診断を維持する。これによって、負圧センサ故障診断装置３０による負圧センサ６の故障診断を行うことが許可され、負圧センサ６が正常であると診断された場合に、負圧センサ６の計測値に基づく車両の制御等がなされる。

ここで、第１，第２スイッチ１，２のいずれかが故障した際の判定について、図５を参照して説明する。図５では、第２スイッチ２が故障した場合を例示しており、時刻ｔ１３以降に第２スイッチ２が故障した場合を想定している。図中、第１判定とは、前記した判定部１３による判定のうち、出力が変動した際の直前の出力が第１，第２スイッチ１，２で一致しているか否かの判定を示しており、また、第２判定とは、同じく、ディレイタイマ１２のカウント後の出力が第１，第２スイッチ１，２で一致しているか否かの判定を示しており、さらに、第３判定は、同じく、直前の前記出力とカウント後の前記出力とが第１，第２スイッチ１，２でともに不一致であるか否かの判定を示している。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３において、第１，第２スイッチ１，２は、オンオフ状態がともに同期しており、診断部１４によって正常であると診断される。

時刻ｔ１４において、第２スイッチ２に故障が生じ、ブレーキペダルＰの踏み込みが解除されたにもかかわらず、第２スイッチ２がオン状態を維持すると、判定部１３によって第２判定がＮＧ（前記したステップＳ５でＮｏ、図３参照）であると判定する。つまり、第１〜第３判定において、ＮＧ判定を含んでいるので、総合判定は、ＮＧとなる。これにより、図５（ｄ）に示すように、診断部１４によって異常であると診断される。なお、図５（ｃ）では、説明の便宜上、第１〜第３判定をすべて行うように示したが、前記した図３のフローチャートのように、Ｎｏの判定（例えば、ステップＳ４においてＮｏの判定）がなされると、ステップＳ８に移行して（第２，第３判定は行わずに）、診断部１４が第１，第２スイッチ１，２は異常であると診断する。なお、図５（ｃ）に示すように、第１判定〜第３判定の全ての判定を行うことによって、これらを総合的に判定するように構成してしてもよい。

時刻ｔ１４〜時刻ｔ１８においては、図５（ｃ）に示すように、第１〜第３判定において、ＮＧ判定を含んでいるので、総合判定は、ＮＧとなる。これにより、図５（ｄ）に示すように、診断部１４によって異常であると診断される。これにより、アイドルストップ制御や全筒休止制御等が行われなくなる。
また、時刻ｔ１４以降、つまり、診断部１４によって異常であると診断された後は、負圧センサ故障診断装置３０による負圧センサ６の故障判定許可フラグが図５（ｅ）に示すように、「０」（不許可）となって、負圧センサ６の故障判定が行われない。これによって、時刻ｔ１４以降は、負圧センサ６の計測値を利用した制御も行われなくなる。

以上説明した本実施形態の故障診断装置１０によれば、ブレーキ操作のオンオフを検出する独立した第１，第２スイッチ１，２を備えており、これら二つの第１，第２スイッチ１，２による出力関係に基づいて、第１，第２スイッチ１，２の故障を診断するので、故障診断の精度の確保が可能となり、従来のような特定条件下に限定されることのない診断が可能である。つまり、特定条件下以外のときでも、第１，第２スイッチ１，２の故障診断を行うことができるので、第１，第２スイッチ１，２の利用を前提として、低車速域や登降坂路等の特定条件でも、負圧センサの故障診断を必要とする場合には、その診断を行うことができる。

また、故障診断装置１０は、第１，第２スイッチ１，２のいずれかから出力の変動があった際に、当該出力の変動の直前の出力が前記第１，第２スイッチ１，２で一致し、かつ、ディレイタイマ１２のカウント後の出力が第１，第２スイッチ１，２で一致し、かつ、直前の前記出力と所定時間後の前記出力とが第１，第２スイッチ１，２で不一致であるときに、第１，第２スイッチ１，２が正常であると診断するので、一方のスイッチの出力変動と、他方のスイッチの出力変動とを所定時間ごとに相互に診断して、所定時間ごとの状態から第１，第２スイッチ１，２が正常であると診断することができ、より高い信頼度で第１，第２スイッチ１，２の故障診断を行うことができる。

また、第２スイッチ２が、アイドルストップ制御装置用とされているので、別途、スイッチを設ける必要がなく、既存のスイッチを用いて好適に第１，第２スイッチ１，２の故障診断を行うことができる。

また、故障診断装置１０を用いた故障診断システムでは、故障診断装置１０によって第１，第２スイッチ１，２が正常であると診断されたときに、ブレーキ倍力装置３に設けられた負圧センサ６による負圧センサ６の故障診断を行うことができ、簡易な構成でありながらも従来のような特定条件に限定されることがなく、確実性の高い負圧センサ６の診断が可能である。

また、第２スイッチ２としては、車両のその他の要素用のもの、例えば、クルーズコントロールを制御するためのスイッチ等としてもよい。

本発明の一実施形態に係る故障診断装置を用いた故障診断システムの機能を説明するためのブロック図である。 ブレーキ倍力装置周りの構成を示す模式図である。 故障診断を説明するためのフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は故障診断を説明するためのタイムチャートである。 （ａ）〜（ｅ）は故障診断を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 第１スイッチ
２ 第２スイッチ
３ ブレーキ倍力装置
６ 負圧センサ
１０ 故障診断装置
１０Ａ スイッチ部
１０Ｂ 制御部
１１ 記憶部
１２ ディレイタイマ
１３ 判定部
１４ 診断部
２０ ＥＣＵ
３０ 負圧センサ故障診断装置
Ｐ ブレーキペダル

Claims (4)

1. ブレーキ操作のオンオフを検出する第１，第２スイッチを備え、前記第１，第２スイッチの故障の有無を診断する故障診断装置であって、
   前記第１スイッチが、ブレーキランプの点灯用のブレーキスイッチであり、
   前記第２スイッチが、車両のその他の要素用のものであり、
   前記第１スイッチと前記第２スイッチとの出力関係に基づいて、前記第１，第２スイッチの故障を診断することを特徴とする故障診断装置。
2. 前記第１，第２スイッチのいずれかの出力の変動があった際に、当該出力の変動があった際の直前の出力が前記第１，第２スイッチで一致し、かつ、所定時間後の出力が前記第１，第２スイッチで一致し、かつ、直前の前記出力と所定時間後の前記出力とが前記第１，第２スイッチでともに不一致であるときに、前記第１，第２スイッチが正常であると診断することを特徴とする請求項１に記載の故障診断装置。
3. 前記第２スイッチが、エンジンの駆動を停止するアイドルストップ制御装置用のものであり、前記第２スイッチの出力に基づいて前記アイドルストップ制御装置が前記エンジンを少なくとも停止するように制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の故障診断装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の故障診断装置を用いた故障診断システムであって、
   前記故障診断装置によって前記第１，第２スイッチが正常であると診断されたときに、ブレーキ倍力装置に関連して設けられた負圧センサによる負圧センサの故障診断を行うことを特徴とする故障診断システム。

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