特許 6248232 低電圧異常判定装置及び低電圧異常判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6248232

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】低電圧異常判定装置及び低電圧異常判定方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20171204BHJP

   H02H 3/24 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   H02J1/00 309D

   H02H3/24 A

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-528694(P2017-528694)

(86)(22)【出願日】2016年7月12日

(86)【国際出願番号】JP2016070611

(87)【国際公開番号】WO2017010490

(87)【国際公開日】20170119

【審査請求日】2017年3月13日

(31)【優先権主張番号】特願2015-141833(P2015-141833)

(32)【優先日】2015年7月16日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000231350

【氏名又は名称】ジヤトコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】イ ソヨン

(72)【発明者】

【氏名】川東 秀登

(72)【発明者】

【氏名】濱野 正宏

【審査官】 永井 啓司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２６４７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２８４１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ５９／００−６１／１２

６１／１６−６１／２４

６１／６６−６１／７０

６３／４０−６３／５０

Ｈ０２Ｈ３／０８−３／２５３

Ｈ０２Ｊ１／００−１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源と、前記電源とデバイスとを接続する電源ラインと、前記電源ラインの途中に設けられる第１のスイッチと、前記電源ラインの途中であって前記第１のスイッチよりも前記デバイスに近い側に設けられる第２のスイッチと、を備えた電源回路において前記デバイスへの入力電圧が不足する低電圧異常を判定する低電圧異常判定装置であって、
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチの間の電圧である第１の電圧と、前記第２のスイッチと前記デバイスとの間の電圧である第２の電圧を取得し、
前記第１の電圧が前記第１のスイッチが正常であると判断する第１の閾値よりも高く、前記第２の電圧が前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチいずれも正常であると判断する第２の閾値と前記デバイスの動作を保証できる最低電圧との間にあり、かつ、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差が前記第２のスイッチが正常であると判断する第３の閾値よりも小さい場合は、前記デバイスの自己診断を実行し、
前記自己診断において前記デバイスが正常に動作しなかった場合は、前記低電圧異常が生じていると判定する、
ように構成される低電圧異常判定装置。

【請求項2】

電源と、前記電源とデバイスとを接続する電源ラインと、前記電源ラインの途中に設けられる第１のスイッチと、前記電源ラインの途中であって前記第１のスイッチよりも前記デバイスに近い側に設けられる第２のスイッチと、を備えた電源回路において前記デバイスへの入力電圧が不足する低電圧異常を判定する低電圧異常判定方法あって、
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチの間の電圧である第１の電圧と、前記第２のスイッチと前記デバイスとの間の電圧である第２の電圧を取得し、
前記第１の電圧が前記第１のスイッチが正常であると判断する第１の閾値よりも高く、前記第２の電圧が前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチいずれも正常であると判断する第２の閾値と前記デバイスの動作を保証できる最低電圧との間にあり、かつ、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差が前記第２のスイッチが正常であると判断する第３の閾値よりも小さい場合は、前記デバイスの自己診断を実行し、
前記自己診断において前記デバイスが正常に動作しなかった場合は、前記低電圧異常が生じていると判定する、
低電圧異常判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源回路における低電圧異常を判定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ソレノイドバルブ、センサ、アクチュエータ等のデバイスの動作不良は、デバイスの故障だけでなく、電源ラインの途中に設けられるスイッチ等における電圧降下によってこれらデバイスへの入力電圧が不足すること（低電圧異常）によっても起こる。

【0003】

このため、車両に搭載されるエンジンコントローラ、変速機コントローラ等は、低電圧異常を監視し、低電圧異常と判定された場合は、全てのデバイスへの通電を停止して動作を停止させる低電圧異常対応フェイルセーフ制御を行う。

【0004】

低電圧異常時は各デバイスの正常な動作を保証することができないが、全てのデバイスが動作を停止しても車両が走行可能な特定の状態に落ち着く（固定される）ようにエンジン、変速機等を予め設計しておき、低電圧異常時は上記低電圧異常対応フェイルセーフ制御を行うようにしておけば、車両を少なくとも走行可能な状態に維持することができる。

【発明の概要】

【0005】

低電圧異常は、電源とデバイスとを接続する電源ラインの途中の電圧を計測し、計測された電圧に基づき判断することができる。

【0006】

しかしながら、電源ラインの途中にスイッチ（機械式リレー、半導体リレー等）が複数存在すると、計測される電圧によっては低電圧異常を判定することが難しい場合がある。

【0007】

そして、低電圧異常が生じているにも関わらず特定のデバイスが故障していると誤って判定し、当該デバイスを使用しないで車両が走行可能な状態を実現するフェイルセーフ制御（例えば、ＪＰ２００５−３４４７４１Ａに開示される制御）を実行してしまうと、当該制御は当該デバイス以外のデバイスは正常に動作していることを前提とした制御であるので、低電圧異常によって他のデバイスが続けて動作不良を起こすと車両の動力性能が悪化したりシフトクオリティが悪化したりする可能性がある。

【0008】

本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、電源とデバイスとを接続する電源ラインの途中にスイッチが複数存在する電源回路において、低電圧異常をより高い精度で判定できるようにすることを目的とする。

【0009】

本発明のある態様によれば、電源と、前記電源とデバイスとを接続する電源ラインと、前記電源ラインの途中に設けられる第１のスイッチと、前記電源ラインの途中であって前記第１のスイッチよりも前記デバイスに近い側に設けられる第２のスイッチと、を備えた電源回路において前記デバイスへの入力電圧が不足する低電圧異常を判定する低電圧異常判定装置が提供される。

【0010】

低電圧異常判定装置は、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチの間の電圧である第１の電圧と、前記第２のスイッチと前記デバイスとの間の電圧である第２の電圧を取得し、前記第１の電圧が前記第１のスイッチが正常であると判断する第１の閾値よりも高く、前記第２の電圧が前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチいずれも正常であると判断する第２の閾値と前記デバイスの動作を保証できる最低電圧との間にあり、かつ、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差が前記第２のスイッチが正常であると判断する第３の閾値よりも小さい場合は、前記デバイスの自己診断を実行し、前記自己診断において前記デバイスが正常に動作しなかった場合は、前記低電圧異常が生じていると判定する。

【0011】

また、本発明の別の態様によれば、これに対応する低電圧異常判定方法が提供される。

【0012】

第１の電圧が第１のスイッチが正常であると判断する第１の閾値よりも高く、第２の電圧が第１のスイッチ、第２のスイッチいずれも正常であると判断する第２の閾値とデバイスの動作を保証できる最低電圧との間にあり、かつ、第１の電圧と第２の電圧との差が第２のスイッチが正常であると判断する第３の閾値よりも小さい場合は、第１の電圧、第２の電圧のみからは低電圧異常が生じているのか判断がつかない。

【0013】

これらの態様によれば、このような場合はデバイスの自己診断が併せて実行される。そして、自己診断の結果、いずれかのデバイスが正常に動作しなかった場合は、その動作不良は低電圧に起因するとみなすようにしたので、上記第１の電圧、第２の電圧のみからは低電圧異常が生じているか判断がつかない場合であっても低電圧異常が生じていることを判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る低電圧異常判定装置を変速機コントローラに適用した例を示した図である。

【図2】図２は、低電圧異常判定処理の内容を説明するための図である。

【図3】図３は、低電圧異常判定処理の内容を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

【0016】

図１は、本発明の実施形態に係る低電圧異常判定装置を変速機コントローラ１００に適用した例を示している。

【0017】

変速機コントローラ１００は、変速機２００に所定の動作（変速、ロックアップ等）を行わせるのに必要なデバイス１１を制御する機能の他、第１のスイッチ１２及び第２のスイッチ１３によりデバイス１１への電力供給をＯＮ／ＯＦＦする機能、デバイス１１への入力電圧が不足する低電圧異常を判定する低電圧異常判定機能を有している。

【0018】

変速機コントローラ１００は、メインＣＰＵ１４とサブＣＰＵ１５を備える。変速機２００の制御に係る主な処理はメインＣＰＵ１４によって実行される。サブＣＰＵ１５は、メインＣＰＵ１４の動作を監視し、メインＣＰＵ１４の内部演算値が異常値になった場合には、第２のスイッチ１３をＯＮからＯＦＦに切り替え、電源２０（バッテリ又はオルタネータ）からデバイス１１への電力供給を強制的に遮断する。

【0019】

デバイス１１は、電源２０から供給される電圧によって動作し、デバイス１１には、変速機２００の各部位に供給される油圧を制御するソレノイドバルブ、変速機２００の各部位に供給される油圧や油温を検出するセンサ、アイドルストップ中等に駆動されて油圧を発生させるオイルポンプ等が含まれる。

【0020】

電源２０とデバイス１１とは電源ライン３０によって接続されている。第１のスイッチ１２と第２のスイッチ１３は電源ライン３０の途中に設けられ、第２のスイッチ１３は第１のスイッチ１２よりもデバイス１１に近い側に設けられる。

【0021】

第１のスイッチ１２は、例えば、機械式リレーであり、変速機コントローラ１００の外部に配置される。イグニッションスイッチ３１がＯＮになって電源２０からメインＣＰＵ１４への電力供給が開始されると、メインＣＰＵ１４から第１のスイッチ１２に指示ライン３２を介して電流が流れ、第１のスイッチ１２がＯＦＦからＯＮに切り替えられる。これにより、イグニッションスイッチ３１がＯＦＦのときは電源２０とデバイス１１との間が完全に遮断され、イグニッションスイッチ３１がＯＦＦの時の暗電流を減らすことができる。

【0022】

第２のスイッチ１３は、例えば、半導体リレーであり、変速機コントローラ１００の内部に配置される。メインＣＰＵ１４の内部演算値が異常値になったとサブＣＰＵ１５が判定した場合は、サブＣＰＵ１５は第２のスイッチ１３をＯＮからＯＦＦに切り替える。これにより、異常値に基づき変速機２００が制御されるのを防止する。

【0023】

また、電源ライン３０の第１のスイッチ１２と第２のスイッチ１３との間の位置と、第２のスイッチ１３とデバイス１１との間の位置には、それぞれの位置における電圧Ｖ１、Ｖ２を検出する第１の電圧センサ４１、第２の電圧センサ４２が設けられている。

【0024】

変速機コントローラ１００は、デバイス１１への入力電圧が不足する低電圧異常を、検出された電圧Ｖ１、Ｖ２、及び、必要に応じてデバイス１１の自己診断の結果に基づき判定する。

【0025】

低電圧異常が生じていると判定されれば、全てのデバイス１１の動作を保証することができない、すなわち、デバイス１１がランダムに動作不良を起こす可能性があるので、全てのデバイス１１の動作を停止させる低電圧異常対応フェイルセーフ制御を実行する。

【0026】

全てのデバイス１１の動作を停止させると車両が走行可能な特定の状態、例えば、変速比が特定の変速比に固定された状態に落ち着く（固定される）ように変速機２００を予め設計しておけば、低電圧異常対応フェイルセーフ制御を実行することで車両を少なくとも走行可能な状態に維持することができる。

【0027】

また、変速機コントローラ１００は、デバイス１１の故障についても判定し、いずれかのデバイス１１が故障していると判定されれば、当該デバイス１１を使用しなくても走行可能になるように当該デバイス１１以外のデバイス１１を制御するデバイス故障対応フェイルセーフ制御を実行する。例えば、電動オイルポンプが故障しているのであれば、アイドルストップを禁止する。

【0028】

図２は、第１の電圧センサ４１によって検出される電圧Ｖ１（以下、第１の電圧Ｖ１）及び第２の電圧センサ４２によって検出される電圧Ｖ２（以下、第２の電圧Ｖ２）に応じて、変速機コントローラ１００が低電圧異常をどのように判定するかを示したマップである。

【0029】

これによると、変速機コントローラ１００は、第１の電圧Ｖ１が、第１のスイッチ１２が正常（電圧降下が許容範囲内）であると判断する第１の閾値Ｖ１ｔｈよりも低い場合は、第１のスイッチ１２の故障に起因する低電圧異常が生じていると判定する。

【0030】

また、第２の電圧Ｖ２が、第１のスイッチ１２、第２のスイッチ１３いずれも正常であると判断する第２の閾値Ｖ２ｔｈよりも高い場合は、低電圧異常は生じていないと判定する。さらに、各デバイス１１の自己診断を行い、自己診断で正常に動作しないデバイス１１が存在すれば、当該デバイス１１が故障していると判定する。

【0031】

また、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との差ΔＶ、すなわち、第２のスイッチ１３における電圧降下が第３の閾値ΔＶｔｈ（許容範囲）を超えている場合は、第２のスイッチ１３の故障に起因する低電圧異常が生じていると判定する。

【0032】

また、第２の電圧Ｖ２が、デバイス１１の動作を保証できる最低電圧Ｖｍｉｎよりも低い場合も、現にデバイス１１に必要な電圧を供給できていないので、低電圧異常が生じていると判定する。

【0033】

第１の電圧Ｖ１が第１の閾値Ｖ１ｔｈよりも高く、第２の電圧Ｖ２が第２の閾値Ｖ２ｔｈよりも低く、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との差ΔＶが第３の閾値ΔＶｔｈよりも小さく、第２の電圧Ｖ２がデバイス１１の動作を保証できる最低電圧Ｖｍｉｎよりも大きい場合（図２のハッチング領域）は、第１の電圧Ｖ１、第２の電圧Ｖ２のみからは、低電圧異常が生じているかを判定することができない。

【0034】

このため、変速機コントローラ１００は、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との関係が図２のハッチング領域に含まれることとなった場合は、デバイス１１の自己診断を併せて行い、その結果、いずれかのデバイス１１が正常に動作しなかった場合は、それは低電圧が原因で正常に動作しなかったとみなし、低電圧異常が生じていると判定する。

【0035】

図３は、上記低電圧異常判定処理のフローチャートであり、変速機コントローラ１００において実行される。

【0036】

これによると、ステップＳ１では、変速機コントローラ１００は、第２の電圧Ｖ２を、第１のスイッチ１２、第２のスイッチ１３いずれも正常であると判断する第２の閾値Ｖ２ｔｈと比較する。第２の電圧Ｖ２が第２の閾値Ｖ２ｔｈよりも低い場合は低電圧異常が生じている可能性があるので、変速機コントローラ１００は、処理をステップＳ２に進め、低電圧異常の判定を開始する。

【0037】

ステップＳ２では、変速機コントローラ１００は、第１の電圧Ｖ１を、第１のスイッチ１２が正常（電圧降下が許容範囲内）であると判断する第１の閾値Ｖ１ｔｈと比較する。第１の電圧Ｖ１が第１の閾値Ｖ１ｔｈよりも低い場合は第１のスイッチ１２の故障によって低電圧異常が生じていると考えられるので、変速機コントローラ１００は、処理をステップＳ７に進め、低電圧異常が生じていると判定する。

【0038】

第１の電圧Ｖ１が第１の閾値Ｖ１ｔｈよりも高い場合は、第１のスイッチ１２は正常であると考えられるものの、ステップＳ１での判断結果を考慮すれば、第２のスイッチ１３の故障により低電圧異常が生じている可能性があるので、変速機コントローラ１００は、処理をステップＳ３に進め、低電圧異常の有無についてさらに検証する。

【0039】

ステップＳ３では、変速機コントローラ１００は、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との差ΔＶ、すなわち、第２のスイッチ１３における電圧降下を、第３の閾値ΔＶｔｈ（許容範囲）と比較する。第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との差ΔＶが第３の閾値ΔＶｔｈよりも小さい場合は、第２のスイッチ１３の故障によって低電圧異常が生じていると考えられるので、変速機コントローラ１００は、処理をステップＳ７に進め、低電圧異常が生じていると判定する。

【0040】

第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との差ΔＶが第３の閾値ΔＶｔｈよりも小さい場合は、第２のスイッチ１３は正常であると考えられるものの、第１のスイッチ１２における電圧降下及び第２のスイッチ１３における電圧降下が合算されることでデバイス１１への入力電圧が不足している可能性があることから、変速機コントローラ１００は、処理をステップＳ４に進め、低電圧異常の有無についてさらに検証する。

【0041】

ステップＳ４では、変速機コントローラ１００は、第２の電圧Ｖ２とデバイス１１の動作を保証できる最低電圧Ｖｍｉｎとの比較を行う。第２の電圧Ｖ２がデバイス１１の動作を保証できる最低電圧Ｖｍｉｎよりも低い場合は、まさにデバイス１１の入力電圧が不足している状態であるので、変速機コントローラ１００は、処理をステップＳ７に進め、低電圧異常が生じていると判定する。

【0042】

第２の電圧Ｖ２がデバイス１１の動作を保証できる最低電圧Ｖｍｉｎよりも高い場合は、理論上は入力電圧が不足しない。しかしながら、供給電力が十分とは言えない状態であるため、実際には製造バラツキ、経時劣化、動作環境によってはデバイス１１への入力電圧が不足しうる。このため、この場合は、変速機コントローラ１００は、デバイス１１の自己診断を行ってデバイス１１を実際に動作させ、その結果、デバイス１１が正しく動作したかどうかに基づき低電圧異常が生じているか判断する。

【0043】

具体的には、変速機コントローラ１００は、処理をステップＳ５に進め、各デバイス１１の自己診断を行う。自己診断では、例えば、予め定められた制御信号を各デバイス１１に送り、それによる各デバイス１１の状態変化（出力信号の変化）に基づき各デバイス１１が正常に動作したか判断する。

【0044】

そして、変速機コントローラ１００は、ステップＳ６で各デバイス１１が正常に動作したか判断し、いずれかのデバイス１１が正常に動作しなかったと判断した場合は入力電圧の不足によって正常に動作しなかったとみなし、処理をステップＳ７に進めて低電圧異常が生じていると判定する。

【0045】

自己診断の結果、いずれのデバイス１１も正常に動作した場合は、低電圧異常が生じているとは言えないので、変速機コントローラ１００は、処理をステップＳ１に戻して低電圧異常判定処理を再度実行する。

【0046】

ステップＳ７で低電圧異常が生じていると判定された場合は、変速機コントローラ１００は、処理をステップＳ８に進め、全てのデバイス１１の動作を停止させる低電圧異常対応フェイルセーフ制御を行い、変速機２００を特定の状態（例えば、特定の変速比）に固定し、車両を走行可能な状態に維持する。

【0047】

これに対し、ステップＳ１で、第２の電圧Ｖ２が第２の閾値Ｖ２ｔｈよりも高いと判断された場合は、変速機コントローラ１００は処理をステップＳ９に進め、デバイス１１の自己診断を実行する。

【0048】

そして、ステップＳ１０では、変速機コントローラ１００は、各デバイス１１が正常に動作したか判断し、いずれかのデバイス１１が正常に動作しなかったと判断した場合は、処理をステップＳ１１、Ｓ１２に進め、正常に動作しなかったデバイス１１が故障していると判定する。故障したデバイス１１を除けば他のデバイス１１は正常に動作するので、変速機コントローラ１００は、他のデバイス１１を使用して走行可能な状態になるよう他のデバイス１１を制御するデバイス故障対応フェイルセーフを実行する。

【0049】

ステップＳ１０で各デバイス１１が正常に動作した場合は、いずれのデバイス１１も故障していないので、変速機コントローラ１００は、処理をステップＳ１に戻して低電圧異常判定処理を再度実行する。

【0050】

続いて本発明の実施形態の作用効果について説明する。

【0051】

上記実施形態によれば、第１のスイッチ１２と第２のスイッチ１３の間の第１の電圧Ｖ１と第２のスイッチ１３とデバイス１１との間の第２の電圧Ｖ２に基づき、低電圧異常が生じているか判定される。

【0052】

しかしながら、第１の電圧Ｖ１が第１のスイッチ１２が正常であると判断する第１の閾値Ｖ１ｔｈよりも高く、第２の電圧Ｖ２が第１のスイッチ１２、第２のスイッチ１３いずれも正常であると判断する第２の閾値Ｖ２ｔｈとデバイス１１の動作を保証できる最低電圧Ｖｍｉｎとの間にあり、かつ、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との差ΔＶが第２のスイッチ１３が正常であると判断する第３の閾値ΔＶｔｈよりも小さい場合（図２のハッチング領域）は、第１の電圧Ｖ１、第２の電圧Ｖ２のみからは低電圧異常が生じているか判断がつかない。

【0053】

上記実施形態では、このような場合はデバイス１１の自己診断が併せて実行され、自己診断で正常に動作しなかったデバイス１１がある場合はその動作不良が低電圧に起因するものとみなすようにしたので、このような場合であっても低電圧異常が生じていると判定することができる。

【0054】

その他の場合は第１の電圧Ｖ１、第２の電圧Ｖ２に基づき低電圧異常の有無を判定することができることから、本実施形態によれば高い精度で低電圧異常の有無を判定することができる。

【0055】

また、低電圧異常の有無を判定することで、故障原因の特定が容易になり、修理のためにサービス工場に入庫した場合の作業効率が向上する。

【0056】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0057】

例えば、本実施形態は、低電圧異常判定装置を変速機コントローラ１００に組み込んだ例であるが、エンジンコントローラや、ハイブリッド車両のパワーコントロールユニット等に組み込んでもよい。

【0058】

本願は２０１５年７月１６日に日本国特許庁に出願された特願２０１５−１４１８３３に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

【図1】

【図2】

【図3】