JP5223936B2 - スタータ制御装置 - Google Patents
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Description
また、下記[D]または[E]の異常が発生すると、3つのスイッチ手段をオフさせている場合のV1〜V3は、正常基準電圧よりも高い電圧(電源電圧)となる。
[E]第2のコイル下流側経路の電源ショート。
また、下記[F]の異常が発生しても、3つのスイッチ手段をオフさせている場合のV1〜V3は、正常基準電圧よりも高い電圧(電源電圧)となる。
また、下記[G]の異常が発生すると、3つのスイッチ手段をオフさせている場合のV1〜V3のうち、V3は、プルアップ用抵抗の作用により、正常基準電圧よりも高い電圧(電源電圧)となり、V1とV2は、第1及び第2のプルダウン用抵抗の作用により、正常基準電圧よりも低い電圧(0V)となる。
また、下記[H]の異常が発生すると、3つのスイッチ手段をオフさせている場合のV1〜V3のうち、V1は、第1のプルダウン用抵抗の作用により、正常基準電圧よりも低い電圧(0V)となり、V2とV3は、正常基準電圧よりも高い電圧であって、電源電圧をr3とr2とで分圧した電圧となる。
また、下記[I]の異常が発生すると、3つのスイッチ手段をオフさせている場合のV1〜V3のうち、V2は、第2のプルダウン用抵抗の作用により、正常基準電圧よりも低い電圧(0V)となり、V1とV3は、正常基準電圧よりも高い電圧であって、電源電圧をr3とr1とで分圧した電圧となる。
このため、3つのスイッチ手段をオフさせている場合のV1〜V3の全てが正常基準電圧になっているか否かを判定し(現実的には、例えば、正常基準電圧であると見なすことができる所定の電圧範囲内に入っているか否かを判定し)、V1〜V3の全てが正常基準電圧になっていなければ、上記[A]〜[I]の何れかの異常が発生していると判断することができる。また、[A]〜[C]の異常が発生した場合と、[D]〜[F]の異常が発生した場合と、[G]の異常が発生した場合と、[H]の異常が発生した場合と、[I]の異常が発生した場合とでは、V1〜V3の各値の組み合わせが異なるため、V1〜V3の各値を更に詳しく判定することで、何れの異常が発生しているのかを特定することもできる。
また、このため、請求項4のスタータ制御装置では、請求項3のスタータ制御装置において、異常検出手段は、3つのスイッチ手段(動作阻止用のスイッチ手段、第1のスイッチ手段、第2のスイッチ手段)を、オフするように駆動した状態で、コイル上流側経路の電圧V3と、第1のコイル下流側経路の電圧V1と、第2のコイル下流側経路の電圧V2とをモニタし、その各電圧V1〜V3に基づいて、通電回路の異常を検出する全スイッチ手段オフ駆動時異常検出処理を行う。
つまり、第1及び第2のコイルへの通電回路に異常が生じた場合には、スタータを正常に機能させることが困難となるため、アイドルストップ車両(アイドルストップ制御手段を備えた車両)において、アイドルストップ制御手段がエンジンを停止させてしまうと、その後のエンジン自動再始動ができずに、車両が路上で走行不能になってしまう可能性がある。そこで、通電回路の異常を検出した場合には、アイドルストップ(アイドルストップ制御手段によるエンジンの自動停止)を禁止することで、車両が走行不能になってしまうことを防止することができる。
[第1実施形態]
まず図1は、第1実施形態のECU11とそれの周辺機器とを表す構成図である。尚、図1において、前述した図9に示したものと同じものについては、その図9で用いた符号と同一の符号を付しているため、詳細な説明を省略する。また、本実施形態のECU11は、車両のエンジン(図示省略)を始動させるためのスタータ(独立制御型スタータ)1の制御を行うが、エンジンを自動停止及び自動始動させるアイドルストップ制御も行うものである。また、ここでは、車両の変速機は手動変速機(マニュアルトランスミッション)であるものとして説明する。
まず、マイコン13は、車両の運転者が始動用操作を行ってスタータ信号がアクティブレベル(例えばハイ)になると、エンジンを始動させるために、スタータ1にエンジンをクランキングさせる。尚、これが図3における(1)の初回始動の状態である。
次に、エンジン運転中において、マイコン13は、所定の自動停止条件が成立したと判定したならば、エンジンへの燃料噴射を停止したり、エンジンへの吸気供給経路を遮断したりすることにより、エンジンを自動的に停止させる。そして、このようにエンジンが自動停止された状態が、図3における(3)のアイドルストップ中である。
バッテリ電圧VBが所定値以上である。車速が所定値以下である。ブレーキ負圧の絶対値が所定値以上である。ブレーキペダルが踏まれている。シフト位置がニュートラルであるか、あるいはシフト位置がニュートラル以外でクラッチペダルが踏まれている。アクセルペダルが踏まれていない。前回にエンジンを自動停止して再始動させてから一定時間以上経過している。
シフト位置がニュートラル以外且つクラッチペダルが踏まれている状態でアイドルストップした場合、その状態でブレーキペダルが放された。ブレーキペダルは踏まれたままだが、シフト位置がニュートラル以外でクラッチペダルのリリース(即ち、クラッチペダルの踏み込みを緩めてクラッチを接続しようとする動作)が開始された。ブレーキペダルが踏まれたままだが、シフト位置がニュートラルからニュートラル以外に操作された(その時点でクラッチペダルは踏まれている)。
コイルL1,L2に対する通電回路が正常ならば、3つのトランジスタT1〜T3をオフさせている場合、前述したように、モニタ電圧V1,V2,V3は「VB/2」となるため、図4の「検査用駆動モード(1)」の行における“正常”の列に示すように、CM3はロー(Lo)となり、CM1,CM2はハイ(Hi)となる。「VB/2」は、比較器23の第3閾値電圧Vth3よりも低く、比較器21,22の第1閾値電圧Vth1及び第2閾値電圧Vth2よりは高いからである(図2参照)。
[a]ピニオン駆動リレーRY1のコイルL1の下流側がグランドラインに接続されたままになる異常。より具体的には、トランジスタT1のオン故障、または、コイルL1とトランジスタT1との間の電流経路である第1のコイル下流側経路のグランドショート。
そして、上記[a]〜[c]のうちの何れかの異常が発生すると、3つのトランジスタT1〜T3をオフさせている場合のモニタ電圧V1〜V3は、正常時の「VB/2」よりも低い電圧であって、更に第1閾値電圧Vth1及び第2閾値電圧Vth2よりも低い電圧(ほぼ0V)となる。このため、[a]〜[c]のうちの何れかの異常が発生すると、3つのトランジスタT1〜T3をオフさせている場合、図4の「検査用駆動モード(1)」の行における(a),(b),(c)の各列に示すように、CM1〜CM3が全てローとなる。
[d]第1のコイル下流側経路の電源ショート(バッテリ電圧VBへのショート)。
[e]第2のコイル下流側経路の電源ショート。
そして、上記[d]〜[f]のうちの何れかの異常が発生すると、3つのトランジスタT1〜T3をオフさせている場合のモニタ電圧V1〜V3は、正常時の「VB/2」よりも高い電圧であって、更に第3閾値電圧Vth3よりも高い電圧(バッテリ電圧VB)となる。このため、[d]〜[f]のうちの何れかの異常が発生すると、3つのトランジスタT1〜T3をオフさせている場合、図4の「検査用駆動モード(1)」の行における(d),(e),(f)の各列に示すように、CM1〜CM3が全てハイとなる。
[g]コイル上流側経路において、プルアップ用抵抗R3との接続点よりも下流側(即ち、プルアップ用抵抗R3のバッテリ電圧VB側とは反対側端部からコイルL1,L2の上流側端部同士の接続点Pcまでの電流経路であり、現実的には、ECU11の端子J3と上記接続点Pcとを接続する車両内配線)が断線。
[h]第1のコイル下流側経路において、プルダウン用抵抗R1との接続点よりも上流側(即ち、プルダウン用抵抗R1のグランドライン側とは反対側端部からコイルL1の下流側端部までの電流経路であり、現実的には、ECU11の端子J1とコイルL1とを接続する車両内配線)が断線。
[i]第2のコイル下流側経路において、プルダウン用抵抗R2との接続点よりも上流側(即ち、プルダウン用抵抗R2のグランドライン側とは反対側端部からコイルL2の下流側端部までの電流経路であり、現実的には、ECU11の端子J2とコイルL2とを接続する車両内配線)が断線。
[j]トランジスタT1のオフ故障。
[k]トランジスタT2のオフ故障。
そして、上記[j]〜[l]のうちの何れかの異常が発生した場合、3つのトランジスタT1〜T3をオフさせている場合のモニタ電圧V1〜V3は、正常時と同じ「VB/2」となる。つまり、トランジスタT1〜T3をオフさせているのだから、オフ故障の影響は現れない。よって、3つのトランジスタT1〜T3をオフさせている場合には、[j]〜[l]のうちの何れかの異常が発生していても、CM1〜CM3は正常時と同じ出力値となり、図4の「検査用駆動モード(1)」の行における(j),(k),(l)の各列に示すように、CM3はローで、CM1,CM2はハイとなる。
次に、マイコン13が異常を検出した場合に行うフェイルセーフ用の処置内容について、図5を用い説明する。尚、以下では、図4の最下行に示すように、前述した異常[1]〜異常[5]という分類に加えて、上記[l]の異常(トランジスタT3のオフ故障)を、「異常[6]」と分類し、上記[j]の異常(トランジスタT1のオフ故障)を、「異常[7]」と分類し、上記[k]の異常(トランジスタT2のオフ故障)を、「異常[8]」と分類する。
まず、異常[1]のうち、[f]の異常であれば、トランジスタT1,T2のオン/オフによってスタータ1を制御することは可能であるが、万一、[a]または[b]の異常が更に生じた場合に、トランジスタT3によってコイルL1,L2への電流経路を遮断できないことと、そもそも、[f]の異常か[d],[e]の異常かが識別できず、もし[d]または[e]の異常ならば、リレーRY1,RY2を駆動できず、スタータ1を機能させることができない。更に、[d]または[e]の異常であれば、トランジスタT1,T2に前述の過電流保護機能が無いと、アイドルストップからのエンジン再始動時においてトランジスタT1,T2をオンさせたときに、該トランジスタT1,T2が過電流で破壊してしまう可能性がある。
まず、異常[2]のうち、[a]または[b]の異常であれば、トランジスタT3のオン/オフによってスタータ1を制御することは可能であるが、エンジン始動時においては、厳密には、ピニオンギヤ2を先に動作させてからモータ4を動作させる、という順序制御を行わなければならない。そして、[a],[b]の異常の区別がつかず、もし[b]の異常ならば、上記順序制御を行うことができない。また、そもそも[c]の異常であると、リレーRY1,RY2がオンしないため、スタータ1を機能させることができない。
図6は、異常検出処理を表すフローチャートである。尚、この異常検出処理は、前述したように、例えば、エンジンの初回始動が完了した直後、あるいは更に、エンジンの運転中において定期的に実行される。
そして、「CM3=ロー且つCM1,CM2=ハイ」でなければ、前述したように、異常[1]〜異常[5]の何れかが発生しているということであるため(図4の「検査用駆動モード(1)の行を参照)、発生している異常を特定するために、S140に進む。
つまり、S260で「CM1=ハイ且つCM2,CM3=ロー」ではないと判定した場合には、3つのトランジスタT1〜T3をオフさせている場合のCM1〜CM3の組み合わせが、図4の「検査用駆動モード(1)」の行に示した組み合わせの何れにも該当しないということであるため、ダイアグ回路の異常と判断している。
そして、「CM3=ロー且つCM1,CM2=ハイ」であれば、異常[7](即ち、トランジスタT1のオフ故障)が発生していると判断して(図4の「検査用駆動モード(2)の行を参照)、S430に進む。
そして、「CM3=ロー且つCM1,CM2=ハイ」であれば、異常[8](即ち、トランジスタT2のオフ故障)が発生していると判断して(図4の「検査用駆動モード(3)の行を参照)、S490に進む。
そして、「CM3=ロー且つCM1,CM2=ハイ」であれば、異常[6](即ち、トランジスタT3のオフ故障)が発生していると判断して(図4の「検査用駆動モード(4)の行を参照)、S550に進む。
S330では、当該異常検出処理を開始する前の状態に戻すために、S120と同様にトランジスタT1〜T3をオフさせる処理を行う。
次に、第2実施形態について図8を用い説明する。尚、図8において、前述した図1,図9に示したものと同じものについては、その図1,図9で用いた符号と同一の符号を付しているため、詳細な説明を省略する。
ECU41は、第1実施形態のECU11と比較すると、トランジスタT3を備えておらず、その代わりに、ECU41の外部に、リレーRY3と、別のECU43とが設けられている。そして、本第2実施形態では、その2つのECU41,43とリレーRY3とが、スタータ制御装置に相当している。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
一方、図1におけるトランジスタT3の代わりに、リレーを用いても良く、また、そのトランジスタT3に代わるリレーは、ECU11の外に設けても良い。
5…ピニオン制御用ソレノイド、6…通電用リレー、7…バッテリ
8…バッテリ電圧VBのライン、11,41,43…ECU(電子制御装置)
13,45…マイコン、15…入力回路、M1〜M3…電圧モニタ回路
21〜23…比較器、24〜26,31〜36…抵抗、47…通信線
R1…第1のプルダウン用抵抗、R2…第2のプルダウン用抵抗
R3…プルアップ用抵抗、T1〜T4…トランジスタ、J1〜J3…端子
RY1…ピニオン駆動リレー、RY2…モータ駆動リレー、RY3…リレー
L1〜L3…コイル、Pc…接続点
Claims (14)
- モータと、エンジンのリングギヤに噛み合った状態で前記モータにより回転駆動されることで前記エンジンをクランキングするピニオンギヤとを有するスタータとして、前記ピニオンギヤが、前記モータの動作/非動作に拘わらず、前記リングギヤに噛み合う状態と、前記リングギヤに噛み合わない状態とに、切替可能に構成されたスタータを備えると共に、
一端に電源電圧が供給されるコイルである第1のコイルを有し、該第1のコイルへの通電によりオンすることで前記ピニオンギヤを前記リングギヤに噛み合う状態にする第1のリレーと、
一端が前記第1のコイルの前記一端と接続されたコイルである第2のコイルを有し、該第2のコイルへの通電によりオンすることで前記モータを動作させる第2のリレーと、
を備えた車両において、
前記2つのリレーをオンさせることにより前記スタータに前記エンジンをクランキングさせるスタータ制御装置であって、
前記第1のコイルの前記一端とは反対側である他端とグランドラインとを結ぶ電流経路に設けられ、オンすることで該電流経路を連通して前記第1のコイルに電流を流すことにより、前記第1のリレーをオンさせる第1のスイッチ手段と、
前記第2のコイルの前記一端とは反対側である他端とグランドラインとを結ぶ電流経路に設けられ、オンすることで該電流経路を連通して前記第2のコイルに電流を流すことにより、前記第2のリレーをオンさせる第2のスイッチ手段と、に加えて、
更に、前記電源電圧のラインと前記第1及び第2のコイルの前記一端同士の接続点とを結ぶ電流経路に設けられたスイッチ手段であって、オフすることで該電流経路を遮断して前記スタータの動作を阻止する動作阻止用のスイッチ手段を備えており、
前記3つのスイッチ手段をオンさせることにより、前記2つのリレーをオンさせて前記スタータに前記エンジンをクランキングさせること、
を特徴とするスタータ制御装置。 - 請求項1に記載のスタータ制御装置において、
前記2つのリレーの接点には、前記電源電圧のラインから、前記動作阻止用のスイッチ手段を経由せずに電流が流れるように、電気配線が形成されていること、
を特徴とするスタータ制御装置。 - 請求項1又は請求項2に記載のスタータ制御装置において、
前記動作阻止用のスイッチ手段と前記接続点との間の電流経路であるコイル上流側経路に一端が接続され、前記電源電圧のラインに他端が接続されたプルアップ用抵抗と、
前記第1のコイルの前記他端と前記第1のスイッチ手段との間の電流経路である第1のコイル下流側経路に一端が接続され、前記グランドラインに他端が接続された第1のプルダウン用抵抗と、
前記第2のコイルの前記他端と前記第2のスイッチ手段との間の電流経路である第2のコイル下流側経路に一端が接続され、前記グランドラインに他端が接続された第2のプルダウン用抵抗と、
前記コイル上流側経路の電圧と、前記第1のコイル下流側経路の電圧と、前記第2のコイル下流側経路の電圧とに基づいて、前記2つのコイルに電流を流すための通電回路の異常を検出する異常検出手段と、
を備えていることを特徴とするスタータ制御装置。 - 請求項3に記載のスタータ制御装置において、
前記異常検出手段は、
前記3つのスイッチ手段を、オフするように駆動した状態で、前記コイル上流側経路の電圧と、前記第1のコイル下流側経路の電圧と、前記第2のコイル下流側経路の電圧とをモニタし、その各電圧に基づいて前記通電回路の異常を検出する全スイッチ手段オフ駆動時異常検出処理を行うこと、
を特徴とするスタータ制御装置。 - 請求項3又は請求項4に記載のスタータ制御装置において、
前記異常検出手段は、
前記動作阻止用のスイッチ手段と前記第2のスイッチ手段とを、オフするように駆動すると共に、前記第1のスイッチ手段を、オンするように駆動した状態で、前記コイル上流側経路の電圧と、前記第1のコイル下流側経路の電圧と、前記第2のコイル下流側経路の電圧とをモニタし、その各電圧に基づいて前記通電回路の異常を検出する第1のスイッチ手段オン駆動時異常検出処理を行うこと、
を特徴とするスタータ制御装置。 - 請求項3ないし請求項5の何れか1項に記載のスタータ制御装置において、
前記異常検出手段は、
前記動作阻止用のスイッチ手段と前記第1のスイッチ手段とを、オフするように駆動すると共に、前記第2のスイッチ手段を、オンするように駆動した状態で、前記コイル上流側経路の電圧と、前記第1のコイル下流側経路の電圧と、前記第2のコイル下流側経路の電圧とをモニタし、その各電圧に基づいて前記通電回路の異常を検出する第2のスイッチ手段オン駆動時異常検出処理を行うこと、
を特徴とするスタータ制御装置。 - 請求項3ないし請求項6の何れか1項に記載のスタータ制御装置において、
前記異常検出手段は、
前記第1のスイッチ手段と前記第2のスイッチ手段とを、オフするように駆動すると共に、前記動作阻止用のスイッチ手段を、オンするように駆動した状態で、前記コイル上流側経路の電圧と、前記第1のコイル下流側経路の電圧と、前記第2のコイル下流側経路の電圧とをモニタし、その各電圧に基づいて前記通電回路の異常を検出する動作阻止用のスイッチ手段オン駆動時異常検出処理を行うこと、
を特徴とするスタータ制御装置。 - 請求項4に記載のスタータ制御装置において、
前記異常検出手段は、
前記全スイッチ手段オフ駆動時異常検出処理によって異常を検出しなかった場合に、前記通電回路の異常を検出するための他の処理として、前記動作阻止用のスイッチ手段と前記第2のスイッチ手段とを、オフするように駆動すると共に、前記第1のスイッチ手段を、オンするように駆動した状態で、前記コイル上流側経路の電圧と、前記第1のコイル下流側経路の電圧と、前記第2のコイル下流側経路の電圧とをモニタし、その各電圧に基づいて前記通電回路の異常を検出する第1のスイッチ手段オン駆動時異常検出処理を行うこと、
を特徴とするスタータ制御装置。 - 請求項4に記載のスタータ制御装置において、
前記異常検出手段は、
前記全スイッチ手段オフ駆動時異常検出処理によって異常を検出しなかった場合に、前記通電回路の異常を検出するための他の処理として、前記動作阻止用のスイッチ手段と前記第1のスイッチ手段とを、オフするように駆動すると共に、前記第2のスイッチ手段を、オンするように駆動した状態で、前記コイル上流側経路の電圧と、前記第1のコイル下流側経路の電圧と、前記第2のコイル下流側経路の電圧とをモニタし、その各電圧に基づいて前記通電回路の異常を検出する第2のスイッチ手段オン駆動時異常検出処理を行うこと、
を特徴とするスタータ制御装置。 - 請求項4に記載のスタータ制御装置において、
前記異常検出手段は、
前記全スイッチ手段オフ駆動時異常検出処理によって異常を検出しなかった場合に、前記通電回路の異常を検出するための他の処理として、前記第1のスイッチ手段と前記第2のスイッチ手段とを、オフするように駆動すると共に、前記動作阻止用のスイッチ手段を、オンするように駆動した状態で、前記コイル上流側経路の電圧と、前記第1のコイル下流側経路の電圧と、前記第2のコイル下流側経路の電圧とをモニタし、その各電圧に基づいて前記通電回路の異常を検出する動作阻止用のスイッチ手段オン駆動時異常検出処理を行うこと、
を特徴とするスタータ制御装置。 - 請求項3ないし請求項10の何れか1項に記載のスタータ制御装置において、
前記車両には、所定の自動停止条件が成立すると前記エンジンを停止させ、その後、所定の自動始動条件が成立すると前記エンジンを再始動させるアイドルストップ制御手段が備えられており、
当該スタータ制御装置は、前記アイドルストップ制御手段が前記エンジンを再始動させる場合に、前記3つのスイッチ手段をオンさせることにより、前記スタータに前記エンジンをクランキングさせるようになっており、
更に、当該スタータ制御装置は、前記異常検出手段により、前記通電回路の異常が検出された場合には、前記アイドルストップ制御手段が前記エンジンを停止させるのを禁止すること、
を特徴とするスタータ制御装置。 - 請求項1に記載のスタータ制御装置において、
前記2つのリレーの接点にも、前記電源電圧のラインから、前記動作阻止用のスイッチ手段を経由して電流が流れるように、電気配線が形成されていること、
を特徴とするスタータ制御装置。 - 請求項1ないし請求項12の何れか1項に記載のスタータ制御装置において、
前記第1のリレーは、
当該第1のリレーがオンすることで、前記ピニオンギヤを前記リングギヤに噛み合う位置に動かすためのアクチュエータに当該第1のリレーの接点を介して電流を流すことにより、前記ピニオンギヤを前記リングギヤに噛み合う状態にするものであり、
前記第2のリレーは、
当該第2のリレーがオンすることで、前記モータに通電するための通電用リレーのコイルに当該第2のリレーの接点を介して電流を流すことにより、該通電用リレーをオンさせて前記モータを動作させるものであること、
を特徴とするスタータ制御装置。 - モータとピニオンギヤとが別々に制御可能なエンジンスタータの前記ピニオンギヤの状態を制御する第1のリレーと、
前記第1のリレーと電気的に並列関係にあり、前記モータの状態を制御する第2のリレーとを用いて、前記エンジンスタータを制御するスタータ制御装置であって、
前記第1のリレーの電気的下流側に設けられ、オンすることで前記第1のリレーをオンさせる第1のスイッチと、
前記第2のリレーの電気的下流側に設けられ、オンすることで前記第2のリレーをオンさせる第2のスイッチと、に加えて、
更に、前記第1及び第2のリレー両方の上流側に設けられたスイッチ手段であって、オフすることで前記第1のリレー及び前記第2のリレーへの通電を遮断して前記スタータの動作を阻止する動作阻止用のスイッチを備えており、
前記3つのスイッチをオンさせることにより、前記2つのリレーをオンさせて前記スタータに前記エンジンをクランキングさせること、
を特徴とするスタータ制御装置。
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