JP7073189B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、主にエンジンやオートマチックトランスミッションを制御するための電子制御装置に係り、主に自動車、船舶機、農耕機、工機に実装される電子制御装置に関する。

近年、コストダウン競争の激化に伴い、自動車部品の削減・統廃合が頻繁に実施されている。オートマチックトランスミッション用の構成部品についても同様に部品の削減が実施されており、特許文献１に記載のように、ソレノイド下流側のハーネスを削減した構成が知られている。

より詳細に述べると、特許文献１に記載の電子制御装置は、「車両用トランスミッションの変速制御に使用され、かつ、一端が車体グランドに接続された複数のソレノイドを、それぞれ制御する電子制御装置であって、外部電源が接続される電源端子およびグランド端子と、前記外部電源の電圧が印加されると動作を開始して、前記電子制御装置の内部電源を生成する電源生成回路と、前記複数のソレノイドの各々に対してそれぞれ設けられ、前記電源端子に接続された電源ラインと前記ソレノイドの他端との間に設けられたスイッチング素子と、前記複数のソレノイドの各々に対してそれぞれ設けられ、前記グランド端子に接続されたグランドラインと前記ソレノイドの前記他端との間に接続されて、該ソレノイドに流れる電流を還流するための半導体素子と、前記電源生成回路で生成された内部電源により動作し、前記スイッチング素子の各々を制御して前記複数のソレノイドに流れる電流を制御する第１の制御部と、前記電源生成回路で生成された内部電源により動作し、電子制御装置起動時に、前記第１の制御部による制御を行う前に、前記複数のソレノイドの各々に設けられた前記スイッチング素子の全てを同時にオン状態にする第２の制御部と、を備え、前記グランド端子が非接続状態の場合、前記第２の制御部の制御のときに前記電源生成回路の動作が停止することを特徴とする電子制御装置」のように構成したものである。

特許第５７６４５３６号

しかしながら、ソレノイド下流側のハーネスを削減した特許文献１に記載の構成によれば、電子制御装置のグランド端子（以下ＧＮＤ端子という）が断線し、且つ複数あるソレノイド駆動回路において、少なくとも１駆動回路が動作停止している状態になると、回路ＧＮＤ－ダイオード－電流検出抵抗－ソレノイド－車体ＧＮＤ－バッテリＧＮＤと擬似的にＧＮＤ経路が形成され、電子制御装置のＧＮＤ端子が断線していても電子制御装置が動作してしまうことになる。

擬似的なＧＮＤ経路はダイオード、抵抗、ソレノイドを介しているためインピーダンスが大きく電子制御装置の動作が不安定になるため、電子制御装置のＧＮＤ端子が断線している場合に電子制御装置のが動作するのは好ましくない。

以上のことから本発明においては、ソレノイド下流側のハーネスを削減した場合におけるＧＮＤ端子の断線を検知可能とする電子制御装置を提供することを目的とする。

以上のことから本発明においては、「一端がグランドに接続された複数のソレノイドを、それぞれ制御する電子制御装置であって、外部電源が接続される電源端子およびグランド端子と、外部電源の電圧が印加されると動作を開始して、電子制御装置の内部電源を生成する電源生成回路と、複数のソレノイドの各々に対してそれぞれ設けられ、電源端子に接続された電源ラインとソレノイドの他端との間に設けられたスイッチング素子と、複数のソレノイドの各々に対してそれぞれ設けられ、グランド端子に接続されたグランドラインとソレノイドの他端との間に接続されて、ソレノイドに流れる電流を還流するための半導体素子と、電源生成回路で生成された内部電源により動作し、スイッチング素子の各々を制御して複数のソレノイドに流れる電流を制御する演算制御部と、電源端子に接続された電源ラインとグランド間に接続されパルス信号を与えるパルス発生回路と、パルス発生回路が与えるパルス列を波形成形するとともに、波形成形後にパルス列が連続信号であることをもってグランド端子が非接続状態であると判定し、報知、表示あるいは演算制御部の動作を停止する断線検知部を備えることを特徴とする電子制御装置」のように構成する。

本発明によれば、ソレノイド下流側のハーネスを削減した場合におけるＧＮＤ端子の断線を検知可能とする電子制御装置を得ることができる。

本発明に係る電子制御装置の実施例を説明する図。 正常時と、ハーネス断線故障状態とにおける、電子制御装置２各部の波形、電位を示す図。 マイコン４内の制御演算部５、あるいは断線検知部７における処理内容を示すフロー図。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明に係る電子制御装置の実施例を説明する図である。図１の電子制御装置２は、電源生成回路３、マイコン４、複数のソレノイド駆動回路１０（図１では１０ａ，１０ｂの２組を図示）、回転検知部２０を主要な内部回路として備えている。なお、ソレノイド駆動回路１０の搭載個数はトランスミッションシステムによって異なるが、必ず複数個を有している。図１では、２つのソレノイド駆動回路を備えているが、本発明は、３系統以上備えている場合にも同様に適用することができる。

このうち電源生成回路３は、電子制御装置２の外部のバッテリ１から供給された電力により電子制御装置２内の電源を生成する。なお電子制御装置２には、電源端子２１とＧＮＤ端子２３が設けられ、電源端子２１は外部のバッテリ１の正電位端子に接続されるとともに、電子制御装置２内に正電位母線９８を構成する。またＧＮＤ端子２３は、接地点ＧＮＤ１において外部接地された外部のバッテリ１の負電位端子に接続されるとともに、電子制御装置２内に負電位母線９９を構成する。これらの電源母線９８，９９は、電子制御装置２の外部に設置する外部機器（図１の例ではソレノイド１１、回転センサ１２）の駆動用電源となるものである。

また電源生成回路３は、電子制御装置２の外部のバッテリ１から供給された電力により電子制御装置２内の電源として、マイコン４に与える電力である制御用電源を生成する。なお図１では、マイコン４の制御用電源の表記を割愛している。

複数のソレノイド駆動回路１０は、ＦＥＴ、電流検出抵抗８、オペアンプ９およびダイオードＤにより構成されて、電子制御装置２の外部のソレノイド１１を駆動する。図１の回路構成では、ＦＥＴとダイオードＤの直列回路が正電位母線９８と負電位母線９９間に接続されており、かつＦＥＴとダイオードＤの接続点と外部接地点ＧＮＤ３の間に電流検出抵抗８を介してソレノイド１１が直列接続されている。なお電子制御装置２の外部のソレノイド１１と接続するに当たり、接続端子２２を介して行われる。

回転検出部２０は、オートマチックトランスミッションの一次、二次あるいはクラッチの回転数を検出するものであり、正電位母線９８と外部接地点ＧＮＤ２の間に抵抗１１、接続端子２４を介して直列接続された例えばホール式の回転センサ１２を備えている。

マイコン４は、電流検出抵抗８を流れるソレノイド電流を、オペアンプ９を介して電圧信号Ｓｇ２として内部に入力し、また回転センサ１２で検出した回転数のパルス信号Ｓｇ１を内部に入力している。マイコン４は、ソレノイド電流に応じてＦＥＴのオンオフを制御し、また回転数のパルス信号Ｓｇ１を用いて、ソレノイド下流側のハーネスを削減した場合におけるＧＮＤ端子の断線を検知可能とする。

以下、電子制御装置２の動作について、詳細に説明する。まず、電子制御装置２はバッテリ１を電源として動作し、主にトランスミッションの変速制御を担うソレノイド１１に流れる電流を制御している。ソレノイド１１のソレノイド駆動回路１０において、ＦＥＴはソレノイド１１に流れる電流をオンオフするスイッチとして機能する。ＦＥＴのソースはバッテリ１の電圧が印加される電源ライン９８（正電位母線９８）に接続され、ＦＥＴのドレインは、電流検出抵抗８を介して負荷であるソレノイド１１の一端に接続されている。ソレノイド１１の他端は、車体グランド端子である外部接地点ＧＮＤ３に接続されている。なお図１において、外部接地点ＧＮＤ１，ＧＮＤ２もまた、車体グランド端子である。

ダイオードＤは、ＦＥＴがスイッチオフした際に、ソレノイド１１に流れる電流を還流させるための還流ダイオードである。ダイオードＤのアノードはグランドライン９９（負電位母線９９）に接続され、カソードは電流検出抵抗８を介してソレノイド１１の一端に接続されている。ソレノイド１１に流れる電流ｉは、電流検出抵抗８によって電圧信号Ｓｇ２として検知される。電流検出抵抗８で得られた電圧信号Ｓｇ２は、オペアンプ９で増幅されてマイコン４に入力される。

ソレノイド１１に流れる電流ｉは、マイコン４に設けられた制御演算部５の演算結果に基づいて、ＦＥＴをスイッチング制御することにより制御される。制御演算部５は、ソレノイド１１の目標電流を計算し、その目標電流と検知された電流ｉとに基づいて、ソレノイド１１を流れる電流ｉが目標電流となるようにフィードバック制御している。ＦＥＴを制御するＰＷＭ制御信号のデューティを変化させることにより、ソレノイド１１を流れる電流を変化させることができる。複数のソレノイド１１に関するソレノイド駆動回路１０についても、ソレノイド１１のソレノイド駆動回路１０と同様の構成および機能を有している。

また図１において、マイコン４内の断線検知部７には、回転検知部２０からの回転数を示すパルス信号Ｓｇ１が入力されている。断線検知部７では、例えばホール式の回転センサ１２で検知した大きさのパルス信号を、マイコン内で取り扱う大きさのパルス信号に変換すべく、パルス波形成形処理を実行している。パルス波形成形処理では、入力パルスを高、低、２つの閾値ＶＨ，ＶＬと比較することで、新たな大きさのパルス波形として、閾値ＶＨより大きいときに「１」、閾値ＶＬより小さいときに「０」となるパルス信号を与える。

図１のように構成された、ソレノイド下流側のハーネスを削減した電子制御装置２は、例えば上記のように構成されており、電流検出抵抗８を介してＦＥＴに接続されているソレノイド１１の一端は、車体グランドである外部接地点ＧＮＤ３に接続されている。

上記電子制御装置２は、その筐体に一端が接地された外部機器（バッテリ１，回転センサ１２，ソレノイド１１）を接続するための接続端子２１，２３，２２，２４を備え、かつ筐体内に正電位母線９８と負電位母線９９による駆動用電源と、マイコン４の制御用電源を構成する。また電子制御装置２の接続端子２１，２３，２２，２４と外部機器の間は、いわゆるハーネスを構成している。

係る構成において、ＦＥＴがスイッチオフした際に、ソレノイド１１に流れる帰還電流ｉ０について検討すると、帰還電流ｉ０は外部のバッテリ１の外部接地点ＧＮＤ１―ＧＮＤ端子２３―グランドライン９９（負電位母線９９）―ダイオードＤ―電流検出抵抗８―接続端子２２―ソレノイド１１―外部接地点ＧＮＤ３の経路で循環する。

これに対し、図１に示す構成において、電子制御装置２のＧＮＤ端子２３のＧＮＤ接続線が外れていたり断線していたりして、かつ、複数あるソレノイド駆動回路１０の内の少なくとも一つが動作停止している状態では、ＧＮＤ端子２３―グランドライン９９（負電位母線９９）―ダイオードＤ―電流検出抵抗８―ソレノイド１１―車体グランドである外部接地点ＧＮＤ３―車体グランドである外部接地点ＧＮＤ１と、擬似的なＧＮＤ経路が形成される。そのため、電子制御装置２のＧＮＤ端子２３が断線状態であっても、電子制御装置２は車体外部接地点ＧＮＤ３を基準にして動作することが可能である。

然るに、このようにＧＮＤ端子２３が非接続状態の場合には、電子制御装置２が動作せずトランスミッションとしては機能停止することが望ましい。そのため、本発明においては、以下に説明するような制御を採用することにより、ＧＮＤ非接続時の動作を検知して、電子制御装置２の信頼性向上を図ったものである。

図２は、正常時と、ハーネス断線状態（ＧＮＤ端子２３のＧＮＤ接続線が外れ、あるいは断線した状態）における、電子制御装置２各部の波形、電位を示している。図２において横軸は時間、縦軸は電子制御装置２内の各部の波形、電位である。

図２の縦軸の最上位の段には、ａ）正常とハーネス断線状態の時間経緯を示している。ここでは、時刻ｔ０までは正常状態であるが、時刻ｔ０においてハーネス断線状態（ＧＮＤ端子２３のＧＮＤ接続線が外れ、あるいは断線した状態）になったことを示している。

図２の二段目には、ｂ）リニアソレノイド１１波形（ポイントＡ）を示している。ｂ）の波形は、マイコン４内の制御演算部５によるＦＥＴのオンオフ制御を反映した矩形波信号であり、時刻ｔ０のハーネス断線前後では、回路条件が相違することから、矩形波信号の大きさが相違するものとして表示している。

図２の三段目には、ｃ）グランドライン９９（負電位母線９９）、従ってＧＮＤ端子２３における電位を、車体グランドである外部接地点ＧＮＤ１を基準にして示している。この電位は時刻ｔ０以前の正常状態では、車体グランドである外部接地点ＧＮＤ１であり、０（Ｖ）になっている。

これに対し、ハーネス断線状態（ＧＮＤ端子２３のＧＮＤ接続線が外れ、あるいは断線した状態）においては、ＦＥＴがスイッチオフした際に、ソレノイド１１に流れる帰還電流ｉ０が、先に述べた擬似的に形成されたＧＮＤ経路上を流れることから、車体グランドである外部接地点ＧＮＤ１を基準としたときには、グランドライン９９（負電位母線９９）、従ってＧＮＤ端子２３における電位は、例えば－５（Ｖ）程度に低下し、電位ＶＸの変動を生じることになる。

図２の四段目には、回転センサ１２からの入力波形Ｓｇ１を、グランドライン９９（負電位母線９９）、従ってＧＮＤ端子２３を基準にして示している。ここでは点線は０（Ｖ）を示しており、回転センサ１２からの入力波形Ｓｇ１が、高、低、２つの閾値ＶＨ，ＶＬと比較されることを示している。

断線検知部７における正常状態での波形成形処理によれば、回転センサ１２からの入力波形Ｓｇ１は高、低、２つの閾値ＶＨ，ＶＬと比較されることで、新たな大きさのパルス波形として、閾値ＶＨより大きいときに「１」、閾値ＶＬより小さいときに「０」となるパルス列に成形されている。

然るに時刻ｔ０以降のハーネス断線状態（ＧＮＤ端子２３のＧＮＤ接続線が外れ、あるいは断線した状態）においては、グランドライン９９（負電位母線９９）、従ってＧＮＤ端子２３における電位変動ＶＸが、回転センサ１２からの入力波形Ｓｇ１にバイアスされた波形として、断線検知部７に入力されることになる。

このバイアスされた波形は、高レベル閾値ＶＨよりも十分に大きいことから、今まで得られていた連続するパルス列は、連続する高レベル信号となり、この状態が継続する。これにより断線検知部７は、回転数ゼロを検知することになり、図２の五段目のｅ）マイコン回転数読み値に示すように、ハーネス断線状態と判断することができる。なおハーネス断線状態と判断するに当たり、他の条件（例えばソレノイド電流制御が健全に実行されている）をＡＮＤ条件として加味することで、より確度の高い判断を行う事ができる。

なお図１におけるハーネス断線状態での事象を簡単に整理すると、以下のようである。リニアソレノイド１１のオフ時還流電流がグランドライン９９（負電位母線９９）、従ってＧＮＤ端子２３から引っ張られることにより、電子制御装置２内のグランドライン９９波形はマイマス電位に沈む。このため電子制御装置２内のグランドライン９９基準での回転センサ入力波形は、沈み込み分浮いて、マイコン４の高レベル閾値ＶＨよりも高くなる。このとき、マイコン４の回転数読み値は、パルスを認識できないため、ゼロ回転を示すこととなり、マイコンゼロ回転を検知して、電子制御装置のＧＮＤハーネス断線故障を検知することが可能となる。

なお、本発明における上記処理は、回転センサ１２の一方端が接地されており、かつ回転センサ１２の接地は、電子制御装置内のグランドライン９９（負電位母線９９）、従ってＧＮＤ端子２３とは別のグランドであることが前提である。

図３は、マイコン４内の制御演算部５、あるいは断線検知部７における処理内容を示すフロー図である。

図３のコントローラ起動後の一連の処理フローは、マイコン４における一定の制御周期で起動され、実行される。マイコンの処理では、まず処理ステップＳ１においてコントローラが起動され、制御演算部５における演算に必要なデータ入力として、例えばソレノイド電流に相当する電圧信号Ｓｇ２、また回転センサ１２で検出した回転数のパルス信号Ｓｇ１を内部に入力する。また処理ステップＳ２において制御演算部５によるソレノイド電流制御を実行する。

処理ステップＳ３では、断線検知部７の処理として、入力である回転センサ１２で検出した回転数のパルス信号Ｓｇ１について波形成形処理を実行しており、その結果が連続するパルス列であるか、連続する高レベル信号（あるいは連続する低レベル信号）であるかによって、正常と異常を判別する。

正常である場合には、処理ステップＳ４において処理ステップＳ２以降の処理を繰り返し実行し、以上である場合には、処理ステップＳ５において異常を報知、表示し、さらにはコントローラ停止とする。

以上説明の本発明によれば、電子制御装置２が入力するパルス発生源として、例えばトランスミッションにおける回転センサ１２に着目し、かつ電子制御装置２の内部で実行する波形成形の処理により、正常時のパルス列がハーネス断線時には連続信号になることを利用してハーネス断線を検知可能としたものである。従って、回転センサ１２以外にパルス発生する外部機器がある場合には、代用が可能である。

１：バッテリ
２：電子制御装置
３：電源生成回路
４：マイコン
５：制御演算部
７：断線検知部
８：電流検出抵抗
９：オペアンプ
１０：ソレノイド駆動回路
１１：ソレノイド
１２：回転センサ
２０：回転検知部
２１：電源端子
２２：接続端子
２３：ＧＮＤ端子
２４：接続端子
９８：正電位母線
９９：負電位母線
Ｄ：ダイオード
ＧＮＤ１，ＧＮＤ２，ＧＮＤ３：接地点
Ｓｇ２：電圧信号
Ｓｇ１：回転数のパルス信号

Claims (2)

1. 一端がグランドに接続された複数のソレノイドを、それぞれ制御する電子制御装置であって、
   外部電源が接続される電源端子およびグランド端子と、前記電源端子に接続された電源ラインおよび前記グランド端子に接続されたグランドラインと、前記電源ラインと前記グランドライン間に設けられたスイッチング素子と半導体素子を含む複数の直列回路と、一端がグランドに接続され他端が接続端子を介して前記直列回路に接続された複数のソレノイドと、前記外部電源の電圧が印加されると動作を開始して、前記電子制御装置の内部電源を生成する電源生成回路と、前記電源生成回路で生成された内部電源により動作し、前記スイッチング素子の各々を制御して前記複数のソレノイドに流れる電流を制御する演算制御部と、前記電源端子に接続された電源ラインと前記グランド間に接続端子を介して接続されパルス信号を与えるパルス発生回路と、前記パルス発生回路が与えるパルス列を高および低の２つの閾値と比較することで新たな大きさのパルス列に波形成形するとともに、波形成形後のパルス列がバイアスされて前記高の閾値よりも大きいレベルの信号として継続することをもって前記グランド端子が非接続状態であると判定し、報知、表示あるいは前記演算制御部の動作を停止する断線検知部を備えることを特徴とする電子制御装置。
2. 車両用トランスミッションの変速制御に使用される請求項1に記載の電子制御装置であって、
   前記パルス発生回路は、前記車両用トランスミッションの一次側、二次側、あるいはクラッチのいずれかにおける回転数を検出する回転センサであることを特徴とする電子制御装置。

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