JP5314495B2 - 車載機器の診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載機器の異常を検出する車載機器の診断装置に関する。

自動車等の車両のシステムは複雑に電子制御化されており、システムに異常が発生した場合、その原因究明に高度な知識と判断を要求される。このため、車両の電子制御系には、オンボードの自己診断機能が備えられており、この自己診断によって確実に故障を検出するため、従来から各種提案がなされている。

例えば、特許文献１には、制御装置の故障前提条件が成立する作動状態の継続量が予め設定された故障判定閾値を超えることで故障を判定する際、実際の継続量に基づいて故障判定閾値を補正し、車両の製品間ばらつき等の個体差による誤判定を防止する技術が開示されている。

また、特許文献２には、エンジン制御システムの異常判定値を、過渡運転時には定常運転時よりも異常検出条件が緩くなるように変更することで、誤判定を防止する技術が開示されている。

特開２００４−３２２７４０号公報 特開２００４−３２４４１６号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示されているような従来の技術は、ユーザが車両を使用中の故障を自己診断するための技術であり、車両の点検や整備による影響は考慮されていない。

すなわち、車両を整備する場合、車載機器に対して何らかの作業が行われ、また、その機器が整備状態にあることから、作業ミス或いはその作業によって他の機器へ影響が及ぶ可能性がある。また、整備作業中であれば、現在は正常動作の範囲にある機器においても、正常範囲の限界付近にあるような機器では、整備が終了してユーザに渡された後、早期に故障に至る可能性があり、このような機器に対しては、予め故障を予測できることが好ましい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両の整備作業中に生じる新たな故障要因や潜在的な故障要因を速やかに発見することが可能な車載機器の診断装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明による車載機器の診断装置は、車載機器の動作を監視し、所定の診断条件と比較することで前記車載機器の異常を検出する車載機器の診断装置において、前記車載機器の動作に影響を及ぼす可能性のある整備作業の実行を検出する整備作業検出部と、前記整備作業の実行が検出された場合、予め決められた設定時間の間、前記診断条件を通常の診断条件よりも異常を検出しやすい条件に変更する診断条件変更部とを備えること特徴とする。

本発明によれば、車両の整備作業中に生じる新たな故障要因や潜在的な故障要因を速やかに発見することが可能となり、予防安全性を向上することができる。

車両制御系の構成図 油圧式自動変速機の油圧制御系を示す説明図 故障診断系の機能ブロック図 故障診断処理のフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
本発明による車載機器の診断装置は、車両に搭載される各種機器、例えば、運転状態を検出する各種センサ類、油圧バルブやモータ等の各種アクチュエータ類、メータやディスプレイ等の表示機器、その他、点火装置やアクチュエータ駆動装置等の電子器機器類を対象として故障診断を行うものである。本実施の形態においては、図１に示すような車両駆動系における油圧式自動変速機を診断対象とする例を中心として説明する。

先ず、図１に示す車両駆動系について説明する。図中、符号１はエンジン１であり、このエンジン１の出力軸にトルクコンバータ２を介して油圧式自動変速機３が連設されている。自動変速機３は、歯車機構による複数の変速段を有する自動変速機、又は金属ベルトやチェーンによる巻き掛け式の無段変速機である。この自動変速機３の下部には、トルクコンバータや動力伝達機構の各機構部や係合要素に供給するオイルを貯留するオイルパンが設けられ、このオイルパンに、各部に供給するオイル（圧力媒体）の圧力を制御する各種制御弁を一体的に形成したコントロールバルブボディ３ａが収容されている。

また、エンジン１及び自動変速機３に対する制御系として、エンジン１を制御するエンジン制御ユニット１０、コントロールバルブボディ３ａを介して自動変速機３を制御する変速機制御ユニット２０が備えられ、ＣＡＮ（Controller Area Network）バス１００等によるネットワークを介して互いに接続されている。ＣＡＮバス１００には、エンジン制御ユニット１０、変速機制御ユニット２０の他、ブレーキ制御用のブレーキ制御ユニット３０、パワーウインド、シートベルト、ドア等のボディ系制御用のボディ制御ユニット４０等の車両制御システムを構成する複数の制御ユニットが接続されている。

各制御ユニットは、それぞれマイクロコンピュータを中心として構成され、ＣＡＮバス１００を介して制御情報を互いに送受信すると共に、各制御ユニットが制御する機器に対する自己診断情報をバス上に送出し、異常が発生した場合、異常発生を他の制御ユニットに報知する。

例えば、自動変速機３が、プライマリプーリとセカンダリプーリとの間に金属ベルトやチェーン等を介装する巻き掛け式の無段変速機である場合、トルク伝達に必要な張力を確保するため、油圧シリンダによるセカンダリプーリ圧が予め定められた目標圧になるよう制御している。このセカンダリプーリ圧の制御は、具体的には、図２に示すように、油圧シリンダ４に通路５を介してオイルを供給するリニアソレノイドからなるアクチュエータ６の駆動電流を制御することによって実行される。

すなわち、変速機制御ユニット２０は、予め保有するアクチュエータ６の電流油圧特性に基づいてアクチュエータ６の駆動電流を制御するが、個体部品のばらつき等で目標圧と、シリンダ圧を検出する油圧センサ７からの信号に基づく実油圧とが異なる場合、その偏差分をフィードバック制御により修正し、実際のシリンダ圧が目標圧になるように制御する。

このとき、油圧センサ７の故障、特に、油圧センサ７の接地ラインの接触不良等により、実機で想定される範囲内ながら比較的高い油圧を示す中間電位固着故障が発生すると、センサ電圧で示される見かけ上の油圧が本来の目標油圧に対して非常に高い油圧となる。従って、変速機制御ユニット２０は、フィードバック制御により、偏差分の油圧を下げるべくアクチュエータ６を駆動するが、油圧センサ７の故障は出力電圧が一定値に固着する固着故障であり、制御油圧をどんなに下げても見かけ上の油圧は変化しない。

結果として、変速機制御ユニット２０は、機械的な最低油圧までアクチュエータ６の制御を行ってしまい、動力伝達要素のトルク伝達容量が必要容量を下回るという現象が発生し、変速機がスリップする等の不具合が発生する虞がある。こうした現象は、油圧センサ７の出力電圧の変化量が所定範囲内で、且つ目標油圧と見かけ上の油圧の偏差が所定値以上のときには、フィードバック制御を禁止し、その状態が所定時間継続した場合、故障を確定してフェール判定を行うという診断機能を備えることで、回避することができる。

しかしながら、通常の場合は、誤判定を考慮して故障判定領域を狭く設定しているため、始動直後のような過渡的な状況では、上述の診断機能を有効に作用させて異常を検出することは困難である。このような特性となる故障パターンは、変速機の換載等の整備作業の際の２次的不具合として発生しやすいことから、変速機制御ユニット２０は、このような整備作業が実行された場合、予め決められた設定時間の間、診断条件を通常の診断条件よりも異常を検出しやすい条件に変更することで、過渡的な状況下で通常の診断では検出しにくい故障を確実に検出するようにしている。このため、変速機制御ユニット２０は、図３に示すように、診断機能として、整備作業検出部２１、診断条件変更部２２、故障診断部２３を備えている。

整備作業検出部２１は、診断対象となる機器の動作に影響を及ぼす可能性のある整備作業の実行を検出する。本実施の形態においては、変速機換装時等の整備作業時にはユニットのハーネス類が外されることから、変速機制御ユニット２０のバックアップＲＡＭ２０ａのデータが破壊されているか否かを調べることにより、整備作業の実行を検出する。

一般に、電子制御ユニットは、主として制御プログラムや制御定数等を記憶している不揮発性メモリであるＲＯＭと、演算中のワークデータ等を記憶する揮発性メモリであるＲＡＭとを有している。これらのメモリ空間の一部は、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦされ、ユニットへの電源が遮断されて動作を停止した後も、バッテリからのバックアップ電源によって記憶が保持されるバックアップＲＡＭの領域として使用され、学習データや診断データの一部が格納されている。

従って、整備作業検出部２１は、イグニッションスイッチがＯＮされたとき、バックアップＲＡＭ２０ａの記録内容を参照し、その記録内容が正常でないとき、イグニッションスイッチＯＦＦ中に、バックアップ電源が落ちた、すなわち変速機の換載を含めた整備作業が実行されたと見なす。

バックアップＲＡＭ２０ａは、変速機換装等で変速機制御ユニット２０のハーネスが外され、バックアップ電源がＯＦＦになると、記憶内容が失われる（記憶データが破壊される）。作業の終了等によってハーネスが接続され、再度バックアップ電源が投入されたときには、バックアップＲＡＭ２０ａのデータは、元のデータとは全く関連のないデータ（ランダムなデータ）となる。

従って、イグニッションスイッチのＯＮによる初期化でバックアップＲＡＭ２０ａがクリアされたとき、予め制御ユニット内のＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶されている初期値と比較することで、バックアップ電源が遮断されてバックアップＲＡＭ２０ａの内容が破壊されたか否かを判別することができる。

診断条件変更部２２は、整備作業検出部２１によって診断対象となる機器の動作に影響を及ぼす可能性のある整備作業が実行されたと検出されたとき（本実施の形態においては、バックアップＲＡＭ２０ａのデータが正常でないと判定されたとき）、所定時間だけ通常時よりも故障診断の判定領域を広くする等して異常を検出しやすい診断条件に変更設定する。

本実施の形態における油圧センサ７の中間電位固着異常に対する診断の場合、変速機換装等の整備作業が実行されたことを検出した場合、油圧センサ７の出力電圧に対する診断条件、例えば、センサ電圧値が規定電圧以下且つセンサ電圧変化量が規定範囲内である通常の診断条件を、通常よりも低い規定電圧、通常よりも広い変化範囲に拡大設定し、異常を検出しやすくする。診断条件の変更後、所定時間が経過して異常が検出されない場合には、通常の診断条件に戻し、以降のドライビングサイクルは、バックアップＲＡＭ２０ａのデータ破壊がない限り、イグニッションスイッチＯＮ直後から通常の診断条件による故障診断を行う。

故障診断部２３は、診断条件変更部２２で設定された診断条件で油圧センサ７の故障診断を行い、センサ電圧異常を検出する。異常を検出した場合には、油圧フィードバックを停止させ、必要圧を確保して、変速機のスリップを防止する。

尚、以上の診断機能は、変速機系に特有のものではなく、例えば、エンジン系においても同様に適用することができる。エンジン制御ユニット１０は、変速機制御ユニット２０と同様、バックアップＲＡＭを備えており、このバックアップＲＡＭに、燃料噴射制御や点火時期制御における学習データ等を記憶保持している。

従って、バックアップＲＡＭの記録内容が正常か否かをチェックすることにとり、エンジン換装等の作業が行われたか否かを判別することができ、万一、スロットル開度センサ等に対して２次的に異常を誘発してしまった場合であっても、早期に異常を検出することができる。

また、以上の故障診断は、センサに対する診断のみに限定されるものではなく、アクチュエータ類、メータやディスプレイ等の表示機器、点火装置やアクチュエータ駆動装置等の電子器機器類にも同様に適用することができる。例えば、経年劣化等によりアクチュエータの応答速度や駆動力が低下している状態で、変速機換装やエンジン換装といったように、２次的にアクチュエータ類の性能低下を促進する虞のある作業が行われた場合、所定時間の間、通常よりも異常を検出しやすい条件でアクチュエータ類の診断を行うことで異常を早期に発見し、ユーザの実走行環境下での故障を未然に回避することができる。

次に、以上の故障診断に係るプログラム処理について、図４のフローチャートを用いて説明する。

この故障診断処理は、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮにされ、システムがイニシャライズされた後、所定周期で実行される処理である。最初のステップＳ１では、診断条件変更フラグＣＴが１にセットされているか否かを調べる。診断条件変更フラグＣＴは、故障診断の異常判定閾値（診断条件）の変更を示すフラグであり、ＣＴ＝１のとき、異常判定閾値が通常時の値から変更されていることを示している。

ステップＳ１においてＣＴ＝０であり、故障診断における異常判定の閾値が通常時の値から変更されていない場合には、ステップＳ１からステップＳ２へ進み、バックアップＲＡＭのデータが正常であるか否かを調べる。その結果、バックアップＲＡＭが正常である場合には、ステップＳ２からステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では通常時の異常判定閾値を設定し、ステップＳ４で、この通常時の異常判定閾値を用いた診断の結果、正常判定がなされているか否かを調べる。そして、診断結果が正常の判定である場合には本処理を抜け、以後、本処理の実行毎に、バックアップＲＡＭをチェックし、バックアップＲＡＭが正常である限り、通常の異常判定閾値を用いた診断を行う。

一方、ステップＳ２で、バックアップＲＡＭのデータが正常でない場合には、ステップＳ２からステップＳ５へ分岐し、バックアップＲＡＭデータ破壊時（診断対象機器の動作に影響を及ぼす整備作業実行時）の異常判定閾値を、通常時の判定閾値よりも異常を検出しやすい閾値に設定する。そして、ステップＳ６で、診断条件変更フラグＣＴを１にセットし、ステップＳ７で、異常を検出しやすいように変更した異常判定閾値を用いた診断で、正常判定されたか否かを調べる。

ステップＳ７での診断により正常判定がなされた場合、ステップＳ８で正常判定が所定時間継続しているか否かを調べる。そして、正常判定が所定時間継続したとき、ステップＳ８からステップＳ９へ進んで診断条件変更フラグＣＴを０にクリアし、前述した通常時の異常判定閾値を設定するステップＳ３へ進む。

一方、ステップＳ４での通常時の異常判定閾値を用いた診断、或いはステップＳ７での通常時よりも異常を検出しやすくした異常判定閾値を用いた診断において、異常が検出された場合には、ステップＳ１０へ進み、異常時処理に移行し、ドライバへの警告やフェール制御を実行して安全を確保し、また、異常診断のデータを記録する。

このように本実施の形態においては、車載機器の動作に影響を及ぼす可能性のある整備作業が実行された場合、予め決められた設定時間の間、診断条件を通常の診断条件よりも異常を検出しやすい条件に変更するようにしているので、車両の整備作業中に生じる新たな故障要因や潜在的な故障要因を速やかに発見することが可能となり、ユーザの実走行環境下での故障を未然に回避して予防安全性を向上することができる。しかも、整備作業の実行を検出してから所定時間の間だけ限定的に行う故障診断であるため、ユーザの実用走行での誤診断を招くこともない。

３ 油圧式自動変速機
７ 油圧センサ
２０ 変速機制御ユニット
２０ａ バックアップＲＡＭ（バックアップ電源でデータを保持する揮発性メモリ）
２１ 整備作業検出部
２２ 診断条件変更部
２３ 故障診断部

Claims (3)

1. 車載機器の動作を監視し、所定の診断条件と比較することで前記車載機器の異常を検出する車載機器の診断装置において、
   前記車載機器の動作に影響を及ぼす可能性のある整備作業の実行を検出する整備作業検出部と、
   前記整備作業の実行が検出された場合、予め決められた設定時間の間、前記診断条件を通常の診断条件よりも異常を検出しやすい条件に変更する診断条件変更部と
   を備えること特徴とする車載機器の診断装置。
2. 前記整備作業検出部は、前記車載機器を制御する電子制御装置が電源遮断によって停止した後もバックアップ電源によって前記電子制御装置のデータを保持する揮発性メモリの記録内容を参照し、前記記録内容が正常でないとき、前記整備作業が実行されたと検出することを特徴とする請求項１記載の車載機器の診断装置。
3. 前記車載機器は、油圧駆動式自動変速機の機器であることを特徴とする請求項１又は２記載の車載機器の診断装置。

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