JP2001005521A - 負荷駆動システム及びその故障検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで信頼性の高い負荷駆動システム及
びその故障検出方法の提供。 【解決手段】 ＥＣＵ１０と負荷ユニット２０とからな
る負荷駆動システムであって、負荷ユニット２０には、
負荷２１４を駆動するエミッタ接地されたスイッチング
素子２１２の入力側に反転回路２１０を設け、当該素子
の出力側と接地側との間にはプルダウン抵抗２１３を接
続すると共に、当該素子の出力側と反転回路２１０の入
力側との間には帰還抵抗２１１を接続する。ＥＣＵ１０
は、ワイヤハーネス１１２を介して負荷ユニット１０の
動作を制御すると共に、入力端子Ｔ２にて検出した電圧
に基づいて、当該負荷駆動システムに生じた故障を判別
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷駆動システム
及びその故障検出方法に関し、例えば、自動車等の車両
において、半導体スイッチング素子等を内蔵した電磁機
器、モータ、ランプ等の負荷装置を駆動する電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）内に設けて好適な負荷駆動システム及
びその故障検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば自動車等の車両におい
ては、半導体スイッチング素子等を内蔵した電磁機器、
モータ、ランプ等の負荷の駆動を、その車両上の当該負
荷から物理的に離れた位置に設置された電子制御ユニッ
ト（ＥＣＵ）により行うのが一般的である。

【０００３】このような構成のシステムにおいて負荷を
駆動する場合は、その負荷をＯＮ／ＯＦＦさせる駆動回
路素子をＥＣＵに内蔵する場合もあるが、駆動すべき負
荷の消費電流が大きい場合には、該ＥＣＵと負荷とを接
続する電線の線径やコネクタサイズが増大するという問
題が生じる。また、負荷の駆動を一般的なＰＷＭ（パル
ス幅変調）により制御する場合には、ＥＣＵと負荷とを
接続するワイヤハーネス上に、高周波数で断続する負荷
電流が流れることになるため、当該ワイヤハーネスより
電磁界ノイズが発生し、周囲の車載機器に悪影響を与え
るという問題がある。

【０００４】そこで従来は、このような負荷電流が大き
い負荷については、負荷と駆動回路素子とを一体に構成
すると共に、その駆動回路素子が一体に構成された負荷
とＥＣＵとをワイヤハーネスで接続し、ＥＣＵからは当
該負荷の動作制御信号だけを出力し、駆動用の電源供給
は行わないように構成することで、そのワイヤハーネス
自体に流れる電流の大きさを抑え、これによりワイヤハ
ーネスより発生する電磁界ノイズを防止するのが一般的
である。

【０００５】しかしながら、車両に設けられる車載機器
には、一般に、故障状態を検出して警報する等のフェー
ルセーフ機能を備えることが要求されるため、上述した
ように負荷と駆動回路素子とを一体に構成した車載機器
の場合には、その車載機器の中に故障診断回路を設け、
故障の発生をＥＣＵにて認識可能とする必要がある。

【０００６】図１１は、負荷とその負荷を駆動する駆動
回路が別体で設けられた従来の負荷駆動システムにおけ
る回路構成を示す図である。

【０００７】同図に示すように、ＥＣＵ１０と車載機器
２０とは、互いに独立した電源供給ラインを備えてお
り、ＥＣＵ１０に内蔵された制御ユニット１０１と、車
載機器２０に内蔵されたスイッチング素子２０３とは、
ワイヤハーネス１０２を介して接続される。また、車載
機器２０に内蔵された故障診断回路２０１は、スイッチ
ング素子２０３と、モータ等の負荷２０２とに接続され
ており、スイッチング素子２０３または負荷２０２につ
いての故障診断の結果を表わす信号を、ワイヤハーネス
２０４を介してＥＣＵ１０の制御ユニット１０１に伝達
可能な回路構成を備え、これにより故障発生に対するフ
ェールセーフ機能を実現している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
に示した従来の回路構成においては、負荷２０に故障診
断回路２０１を備える必要があると共に、故障診断回路
２０１の出力信号をＥＣＵ１０に伝達するワイヤハーネ
ス２０４が必要であるから、その分だけ車載機器２０に
内蔵しなければならない電子部品点数及びワイヤハーネ
ス本数が増加するため、コストダウンを図る上で障害と
なる。また、故障診断回路２０１及びワイヤハーネス２
０４そのものが故障の要因として加えられるため、シス
テム全体の信頼性を向上させるという観点からは好まし
い回路構成ではない。

【０００９】そこで本発明は、低コストで信頼性の高い
負荷駆動システム及びその故障検出方法の提供を目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る負荷駆動システム及びその故障検出方
法は、以下の特徴を有する。

【００１１】即ち、負荷ユニットと、その負荷ユニット
を制御する制御ユニットとからなる負荷駆動システムに
おいて、当該負荷ユニットには、モータ等の負荷を駆動
する負荷駆動素子（スイッチング素子等）の入力側に電
気信号の論理レベルを反転する反転回路を設け、当該負
荷駆動素子の出力側と当該反転回路の入力側との間には
帰還抵抗を接続し、更に当該負荷駆動素子の出力側と、
接地側との間にはプルダウン抵抗を接続する。そして当
該制御ユニットからは、当該反転回路の入力側と当該制
御ユニット（ＥＣＵ）とを接続する信号線に当該負荷の
駆動を制御する制御信号を与え、その結果として当該信
号線に生じる電圧変動を検出することを特徴とする。

【００１２】係る構成によれば、当該信号線における制
御信号の電圧レベルを、当該負荷駆動素子の出力側の端
子電圧に関連した値とすることができるため、この電圧
レベルを当該制御ユニットにて監視することにより、当
該負荷、負荷駆動素子、並びに信号線の故障診断が可能
となる。

【００１３】このような負荷駆動システムによれば、上
述した従来の回路構成において必要だった故障診断のた
めの専用回路を設ける必要がなく、また制御ユニットと
負荷ユニットとを接続するワイヤハーネスを削減するこ
とができるため、部材コストの低減と、部材点数の低減
による故障率の低減が実現する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る負荷駆動シス
テムの実施形態を、代表的な車両である自動車に適用し
た実施形態として、図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】［第１の実施形態］図１は、第１の実施形
態における負荷駆動システムの回路構成を示す図であ
る。

【００１６】同図に示す負荷駆動システムは、エンジン
制御モジュール等の車載用電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１０と、ＥＣＵ１０により駆動される車載機器の一例と
して、負荷であるクーリングファンモータ２１４を含む
負荷ユニット２０とからなる。

【００１７】ＥＣＵ１０において、制御ユニット１１０
には、不図示のバッテリに接続され、そのバッテリの供
給電圧ＶＢを所定電圧を変換してから駆動ユニット２０
に供給する電源回路（不図示）、入出力信号のインタフ
ェース回路（不図示）、並びに駆動ユニット２０の動作
を制御するコントローラ（不図示）等が内蔵されてお
り、当該制御ユニット１１０の出力端子Ｔ１には、抵抗
１１１及びワイヤハーネス１１２を介して負荷ユニット
２０に接続されている。

【００１８】ここで、制御ユニット１１０の制御動作を
概説すれば、制御ユニット１１０は、接地電位（＝０
Ｖ）に近い低電圧を出力することで負荷ユニット２０を
起動させると共に、バッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）に近い所定
の電源電圧を出力したときには負荷ユニット２０を停止
させるべく、出力端子Ｔ１からは０（Ｖ）からバッテリ
電圧ＶＢ（Ｖ）の間で出力電圧を変更可能なＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号を出力する。

【００１９】また、ＥＣＵ１０の内部においては、抵抗
１１１のワイヤハーネス１１２側と、制御ユニット１１
０の内部に設けられたアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コ
ンバータ（不図示）の入力端子Ｔ２とが接続されてお
り、係る接続により、制御ユニット１１０は、抵抗１１
１のワイヤハーネス１１２側の電圧を測定することがで
きる。

【００２０】一方、負荷ユニット２０の内部において、
負荷２１４は、一方の端子が当該バッテリ（不図示）と
接続され、他方の端子がスイッチング素子２１２の出力
端子と接続されている。スイッチング素子２１２は、当
該素子の出力端子Ｔ３と接地電位との間を接続するプル
ダウン抵抗２１３により、公知のエミッタ接地トランジ
スタスイッチング回路を構成している。

【００２１】また、スイッチング素子２１２の入力端子
には、ワイヤハーネス１１２により伝達される制御信号
を反転させる反転回路２１０が接続されると共に、スイ
ッチング素子２１２の出力端子と反転回路２１０の入力
端子との間には、帰還抵抗２１１が接続されている。

【００２２】上記の回路構成において、反転回路２１０
の入力スレッショルド電圧は、バッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）
の１／２に設定した。また、本実施形態では、制御ユニ
ット１１０の出力端子Ｔ１の状態、スイッチング素子２
１２のＯＮ／ＯＦＦ状態、並びに負荷２１４の故障状態
に応じて端子Ｔ２にて検出する電圧ＶT2が所定の電圧の
変化するように、抵抗１１１、帰還抵抗２１１、及びプ
ルダウン抵抗２１３の抵抗値を適宜設定する。具体的な
設定として、本実施形態では、これら抵抗の抵抗値をそ
れぞれＲ１１１，Ｒ２１１，Ｒ２１３として、抵抗１１
１、帰還抵抗２１１、及びプルダウン抵抗２１３、並び
に負荷２１４のインピーダンスＺＬの関係を、Ｒ１１１
＋α＝Ｒ２１１＝Ｒ２１３＞＞ＺＬなる関係に設定して
ある（但し、αは、Ｒ１１１×１．１程度の定数であ
る）。

【００２３】以下、上述した構成を備える図１の負荷駆
動システムにおける詳細な動作を説明する。

【００２４】図２から図８は、第１の実施形態に係る負
荷駆動システムの端子Ｔ１乃至端子Ｔ３（以下、複数箇
所と称する）における電圧波形を示すタイムチャートで
ある。

【００２５】図２は、ＥＣＵ１０が負荷ユニット２０に
対して負荷２１４の起動を指示するときの当該複数箇所
の電圧波形の状態を示している。

【００２６】＜負荷２１４の起動＞まず、スイッチング
素子２１２の状態が”ＯＦＦ”であって端子Ｔ３の電圧
がバッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）であることにより、負荷２１
４が停止している状態において、制御ユニット１１０の
出力端子Ｔ１から０Ｖの電圧が出力された場合について
説明する。この場合、反転回路２１０の入力電圧は、上
述した抵抗値の関係を有する抵抗１１１と抵抗２１１と
によって分圧されることにより、バッテリ電圧ＶＢ
（Ｖ）の１／２より僅かに低くなる。このため、１／２
ＶＢ付近にスレッショルド電圧を持つ反転回路２１０の
出力は、”ＨＩ”となり、その結果としてスイッチング
素子２１２が”ＯＮ”となることによって端子Ｔ３にお
ける電圧は０Ｖとなる。これにより、負荷２１４が動作
を開始すると共に、制御ユニット１１０側の入力端子Ｔ
２の電圧は０Ｖとなる。

【００２７】＜負荷２１４の停止＞図３は、ＥＣＵ１０
が負荷ユニット２０に対して負荷２１４の停止を指示す
るときの当該複数箇所の電圧波形の状態を示している。

【００２８】図２を参照して説明した負荷２１４の起動
（動作）状態において、負荷２１４の停止させようとす
る場合には、制御ユニット１１０の出力端子Ｔ１からバ
ッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）の電圧値を出力することにより、
反転回路２１０の入力電圧は、抵抗１１１と抵抗２１１
とによって分圧され、バッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）の１／２
より僅かに高くなる。このため、反転回路２１０の出力
は、”ＬＯＷ”となり、その結果としてスイッチング素
子２１２が”ＯＦＦ”となることによって端子Ｔ３はバ
ッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）となる。これにより、負荷２１４
は停止すると共に制御ユニット１１０の入力端子Ｔ２は
バッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）となる。

【００２９】このような動作により、制御ユニット１１
０によって負荷２１４を起動・停止させることができ
る。

【００３０】＜負荷２１４の速度調整＞次に、負荷ユニ
ット２０に対して、一般的なＰＷＭ制御を行うことによ
り、動作状態にあるクーリングファンモータ（負荷）２
１４の運転速度を調整する場合について説明する。

【００３１】図４は、ＥＣＵ１０が負荷ユニット２０に
対してＰＷＭ制御を行う場合の当該複数箇所の電圧波形
の状態を示しており、制御ユニット１１０の出力端子Ｔ
１から、パルス幅変調によって任意のデューティ比を持
った矩形波信号（図４はデューティ比が５０％の場合を
示す）を送出すると、出力端子Ｔ１の電圧波形は０−Ｖ
Ｂの矩形波信号となる。

【００３２】この矩形波信号が入力される負荷ユニット
２０において、矩形波信号が”Ｈ（＝ＶＢ）”状態にお
ける反転回路２１０の入力電圧は、抵抗１１１と抵抗２
１１とによって分圧されるため、バッテリ電圧ＶＢ
（Ｖ）の１／２より僅かに高くなる。このため、反転回
路２１０の出力が”ＬＯＷ”となってスイッチング素子
２１２は”ＯＦＦ”となる。この状態においては、上述
した負荷２１４を停止させるときと同様に、端子Ｔ３は
バッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）となり、負荷２１４の駆動は中
断されると共に制御ユニット１１０の入力端子Ｔ２はバ
ッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）となる。

【００３３】一方、矩形波信号が”Ｌ（＝０）”状態に
おける反転回路２１０の入力電圧は、負荷ユニット２０
に印加されているバッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）が抵抗１１１
と抵抗２１１とによって分圧されることにより、バッテ
リ電圧ＶＢ（Ｖ）の１／２より僅かに低くなる。このた
め、反転回路２１０の出力は”ＨＩ”となってスイッチ
ング素子２１２が”ＯＮ”となる。この状態において
は、上述した負荷２１４を起動させるときと同様に、端
子Ｔ３は０Ｖとなり、負荷２１４は駆動されると共に制
御ユニット１１０の入力端子Ｔ２は０Ｖとなる。

【００３４】従って、出力端子Ｔ１から制御信号として
出力される矩形波信号の波形、スイッチング素子２１２
の出力波形（＝負荷２１４の端子波形）、並びに入力端
子Ｔ２の波形は、それぞれ概ね等しい形状となる。

【００３５】＜スイッチング素子２１２の短絡検出＞続
いて、スイッチング素子２１２が短絡故障した場合、即
ち、制御ＰＷＭ信号と無関係に負荷２１４が１００％運
転となる故障が発生した場合について説明する。

【００３６】図５は、ＥＣＵ１０が負荷ユニット２０に
対してＰＷＭ制御を行っている場合に、スイッチング素
子２１２が短絡故障を起こしたときの当該複数箇所の電
圧波形の状態を示している。

【００３７】同図に示すように、この場合は、出力端子
Ｔ１から図４と同様に所定のＰＷＭ信号を出力している
にも関わらず、スイッチング素子２１２の出力端子Ｔ３
の電圧は０Ｖとなっている。しかるに、入力端子Ｔ２の
電圧は、出力端子Ｔ１の電圧が”０Ｖ”のときに入力端
子のＴ２の電圧が０Ｖであり、出力端子Ｔ１の電圧が”
ＶＢ”のときには、抵抗１１１と抵抗２１１とで分圧さ
れて１／２ＶＢより僅かに高い電圧まで上昇する。従っ
て、ＥＣＵ１０の制御ユニット１１０において、正常時
には出力端子Ｔ１の電圧がバッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）のと
きに入力端子Ｔ２の電圧がバッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）であ
るところ、図５に示すように実際に検出した入力端子Ｔ
２の電圧は１／２ＶＢ付近であることを検出した場合に
は、負荷ユニット２０のスイッチング素子２１２が短絡
故障していることを検出することができる。

【００３８】＜スイッチング素子２１２の断線検出、負
荷２１４の短絡検出＞更に、スイッチング素子２１２が
断線、若しくは負荷２１４の短絡故障が発生した場合、
即ち、制御ＰＷＭ信号と無関係に負荷が０％運転となる
故障が発生した場合について説明する。

【００３９】図６は、ＥＣＵ１０が負荷ユニット２０に
対してＰＷＭ制御を行っている場合に、スイッチング素
子２１２が断線故障、若しくは負荷２１４の短絡故障を
起こしたときの当該複数箇所の電圧波形の状態を示して
いる。

【００４０】同図に示すように、この場合は、出力端子
Ｔ１から図４と同様に所定のＰＷＭ信号を出力している
にも関わらず、端子Ｔ３の電圧がバッテリ電圧ＶＢ
（Ｖ）のまま変化しないことから、出力端子Ｔ１の電圧
が０Ｖのときに、入力端子Ｔ２の電圧は１／２ＶＢより
僅かに低い電圧となり、一方、出力端子Ｔ１の電圧がＶ
Ｂのときに、入力端子Ｔ２の電圧はＶＢとなる。

【００４１】このように、スイッチング素子２１２の短
絡故障が発生した場合（図５）と、スイッチング素子２
１２の断線故障、及び負荷２１４の短絡故障が発生した
場合（図６）とでは、制御ユニット１１０の入力端子Ｔ
２における電圧が正常時（図４）の場合と異なるため、
これら異常な入力電圧をＥＣＵ１０側で検出することに
より、係る故障状態を判別することができる。

【００４２】＜負荷２１４の断線検出、負荷抵抗値の異
常検出＞更に、負荷２１４が断線故障、若しくは当該負
荷の負荷抵抗値が異常に大きくなる故障が発生した場合
について説明する。

【００４３】図７は、ＥＣＵ１０が負荷ユニット２０に
対してＰＷＭ制御を行っている場合に、負荷２１４が断
線故障、若しくは当該負荷の負荷抵抗値が異常に大きく
なる故障（即ち、負荷２１４の断線に近い状態）を起こ
したときの当該複数箇所の電圧波形の状態を示してい
る。

【００４４】同図に示すように、この場合は、出力端子
Ｔ１の電圧がバッテリＶＢのときに反転回路２１０の出
力が”ＬＯＷ”となってスイッチング素子２１２がＯＦ
Ｆ状態のときに、端子Ｔ３の電圧は、正常時にはバッテ
リ電圧ＶＢ（Ｖ）であるところ、負荷２１４の負荷抵抗
と抵抗２１３とにより分圧された電圧となる。即ち、当
該負荷抵抗値が異常に大きくなる故障が発生した場合に
は、出力端子Ｔ１の電圧がバッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）の期
間において、入力端子Ｔ２の電圧が正常時のバッテリ電
圧ＶＢ（Ｖ）と比較して、当該負荷抵抗に応じた低い電
圧値となるのであり、また、負荷２１４が完全に断線し
ている場合には、入力端子Ｔ２の電圧は約２／３ＶＢと
なる。従って、これら異常な入力電圧をＥＣＵ１０側で
検出することにより、負荷２１４の断線故障、若しくは
当該負荷の負荷抵抗値が異常に大きくなる故障を検出す
ることができる。

【００４５】このように、本実施形態によれば、負荷２
１４を駆動するところの、エミッタ接地トランジスタス
イッチング回路を構成しているスイッチング素子２１２
の入力段に反転回路２１０を設け、当該スイッチング素
子の出力端子Ｔ３から反転回路２１０の入力側に帰還抵
抗２１１を追加する簡単な回路構成により、従来は必要
であった故障診断回路等の専用回路を備えることなく、
負荷２１４の断線（負荷抵抗が異常に大きい場合を含
む）及び短絡故障、スイッチング素子２１２の断線及び
短絡故障の発生を制御ユニット１１０にて判別して検出
することができる。また、負荷２１４の動作制御信号
と、上記の各故障状態の検出信号とを、１本のワイヤハ
ーネス１１２で兼用することができる。このため、本実
施形態に係る負荷駆動システムによれば、従来のような
故障診断のために複雑な回路構成と、故障診断の結果を
ＥＣＵに伝達させるワイヤハーネスとが必要なくなるた
め、部品点数の削減による低コスト化と、部品点数の削
減による故障率の低減とを実現することができる。

【００４６】［第２の実施形態］次に、上述した第１の
実施形態に係る負荷駆動システムを基本とする第２の実
施形態を説明する。以下の説明においては、第１の実施
形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本
実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。

【００４７】本実施形態では、上記の図１の負荷ユニッ
ト２０側の構成において、負荷２１４が直流モータであ
る場合について説明する。

【００４８】図８は、第２の実施形態において、ＥＣＵ
１０が負荷ユニット２０に対してＰＷＭ制御を行ってい
る場合の当該複数箇所の電圧波形の状態を示している。

【００４９】同図において、ａ点に至るまでの期間は、
上記の第１の実施形態と同様にＥＣＵ１０内の制御ユニ
ット１１０の出力端子Ｔ１から任意デューティのＰＷＭ
制御信号を発生して負荷２１４の運転速度が制御されて
いたとする。

【００５０】次に、ａ点に示すタイミングにおいて、制
御ユニット１１０の出力端子Ｔ１からバッテリ電圧ＶＢ
（Ｖ）が連続して出力されたことによって負荷２１４の
停止が指示されたとする。このとき、直流モータである
負荷２１４は、その内部のインダクタンスに蓄積された
電流を放出する期間ｔ１の間、当該インダクタンスのフ
ライバック電圧を、負荷２１４に設けられた一般的なフ
ラホイール回路（不図示）によってクランプする。この
ため、そのクランプ期間における端子Ｔ３の電圧は、バ
ッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）となる。そして、当該インダクタ
ンスに蓄積されたエネルギの放出が完了した時点におい
て、端子Ｔ３の電圧はＶＭとなる。ここで、電圧値ＶＭ
は、バッテリ電圧ＶＢ（Ｖ）から負荷２１４の直流モー
タの惰性回転によって生じる誘導起電圧の分だけ小さい
電圧値であり、該ＶＭの値は、モータの回転速度に略比
例する。

【００５１】そこで、制御ユニット１１０では、端子Ｔ
３の電圧波形と略同様な電圧波形が入力される入力端子
Ｔ２にて当該電圧降下分ＶＭに応じた電圧を測定すれ
ば、その測定結果と、予め制御ユニット１１０に記憶し
た正常回転時のモータ回転速度とに基づく比例計算によ
り、制御ユニット１１０より停止指令を出力した時点
（図８ではａ点のタイミング）における直流モータ（負
荷）２１４の回転速度を検出することができる。

【００５２】従って、ＥＣＵ１０は、第１の実施形態で
説明した各種異常検出に加えて、直流モータである負荷
２１４の機構部分への故障・異物付着等によって生じる
回転動作異常を判別することができる。

【００５３】尚、制御ユニット１１０においては、上記
の如く入力端子Ｔ２の電圧を測定することによって検出
した負荷２１４の回転速度情報を、ＰＷＭ制御によって
出力端子Ｔ１から出力する矩形波信号にフィードバック
することにより、負荷２１４の正確な回転制御を行って
も良い。

【００５４】［第３の実施形態］次に、上述した第１の
実施形態に係る負荷駆動システムを基本とする第３の実
施形態を説明する。以下の説明においては、第１の実施
形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本
実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。

【００５５】図９は、第３の実施形態における負荷駆動
システムの回路構成を示す図であり、第１の実施形態に
おける図１とは、反転回路２１０の出力段と、スイッチ
ング素子２１２の入力段との間に、遅延回路２１５が追
加されている点が異なる。

【００５６】この遅延回路２１５は、反転回路２１０の
出力信号の立ち上がり、立ち下がり等の変化を受けて、
所定の遅延時間を経た後に、当該遅延回路への入力信号
と同極性の信号をスイッチング素子２１２に出力する一
般的な遅延回路である。

【００５７】図１０は、第３の実施形態における負荷駆
動システムの当該複数箇所の電圧波形の状態を示してい
る。

【００５８】制御ユニット１１０の出力端子Ｔ１から、
任意のＰＷＭ信号を出力すると、スイッチング素子２１
２の出力端子Ｔ３の電圧は、所定の遅れ位相となる。こ
のため、入力端子Ｔ２の電圧波形は、図１０に示す如く
階段状になり、制御ユニット１１０は、入力端子Ｔ２よ
り入力される階段状の電圧波形を、１／３ＶＢと２／３
ＶＢとにスライスレベルを持つヒステリシスコンパレー
タ（不図示）で波形整形することにより、図１０に示す
検出信号ＳＣＰを得る。

【００５９】従って、ＥＣＵ１０と負荷ユニット２０と
を接続するワイヤハーネス１１２が正常に接続されてお
り、且つ負荷ユニット２０の内部回路が正常に動作して
いれば、制御ユニット１１０の出力端子Ｔ１から出力さ
れる矩形波信号と、検出信号ＳＣＰとは所定の位相差を
持つ。しかしながら、ワイヤハーネス１１２が断線した
場合、入力端子Ｔ２より入力される電圧波形は、制御ユ
ニット１１０が出力端子Ｔ１より出力した矩形波信号そ
のものであり、この場合は、当該矩形波信号と、検出信
号ＳＣＰとの位相差は”０”となる。

【００６０】また、ワイヤハーネス１１２が地絡、或い
はバッテリ電源に短絡した場合には、出力端子Ｔ１から
出力される矩形波信号には無関係に、入力端子Ｔ２より
入力される電圧波形と、検出信号ＳＣＰはバッテリ電圧
ＶＢ（Ｖ）または接地電位となる。

【００６１】従って、本実施形態のように負荷ユニット
２０に遅延回路２１５を加えることにより、制御ユニッ
ト１１０は、第１の実施形態で説明した各種異常検出に
加えて、ＥＣＵ１０と負荷ユニット２０との間を接続す
るワイヤハーネス１１２の断線、地絡、並びにバッテリ
電源への短絡を検出することができる。

【００６２】尚、上述した各実施形態では、負荷２１４
を駆動する駆動回路素子２１２として半導体スイッチン
グ素子を採用し、エミッタ接地トランジスタスイッチン
グ回路を構成すると共に反転回路２１０を用いたが、こ
れに限られるものではなく、これらの素子は、リレー、
ＭＯＳＦＥＴ、Ｃ−ＭＯＳ＿ＩＣ等の一般的な各種電子
回路デバイスにより実現しても良い。

【００６３】また、上述した各実施形態によれば、故障
診断のために負荷ユニット２０に設ける回路素子数が非
常に少なくすることができるため、その回路素子と駆動
回路素子２１３とを一体形成した１チップＩＣにも好適
である。

【００６４】また、上述した各実施形態では、本発明に
係る負荷駆動システムを、車載用の電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）１０と、該ＥＣＵから遠隔配置された負荷２１４に
近接配置した負荷ユニット２０とからなる制御回路に適
用したが、これに限られるものではなく、複数のＥＣＵ
間、或いはＥＣＵとセンサ間、車載用のＥＣＵ以外の用
途を含めて種々の分野に適用することができる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低コストで信頼性の高い負荷駆動システム及びその故障
検出方法の提供が実現する。

【００６６】即ち、請求項１、請求項８の発明によれ
ば、例えば、前記電圧検出回路によって検出した前記分
圧抵抗に生じる電圧変動と、前記パルス幅変調回路が出
力した制御信号の電圧変動とを比較することによって故
障が判別できるため（請求項２、請求項９）、故障診断
のための専用回路を設ける必要がなく、またＥＣＵと負
荷とを接続するワイヤハーネスを削減することができる
ため、部材コストの低減と、部材点数の低減による故障
率の低減が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態における負荷駆動システムの回
路構成を示す図である。

【図２】第１の実施形態に係る負荷駆動システムの複数
箇所における電圧波形を示すタイムチャートである（負
荷起動時）。

【図３】第１の実施形態に係る負荷駆動システムの複数
箇所における電圧波形を示すタイムチャートである（負
荷停止時）。

【図４】第１の実施形態に係る負荷駆動システムの複数
箇所における電圧波形を示すタイムチャートである（Ｐ
ＷＭ制御時）。

【図５】第１の実施形態に係る負荷駆動システムの複数
箇所における電圧波形を示すタイムチャートである（ス
イッチング素子短絡時）。

【図６】第１の実施形態に係る負荷駆動システムの複数
箇所における電圧波形を示すタイムチャートである（ス
イッチング素子断線または負荷短絡時）。

【図７】第１の実施形態に係る負荷駆動システムの複数
箇所における電圧波形を示すタイムチャートである（負
荷断線時）。

【図８】第２の実施形態において、ＥＣＵ１０が負荷ユ
ニット２０に対してＰＷＭ制御を行っている場合の当該
複数箇所の電圧波形の状態を示す図である。

【図９】第３の実施形態における負荷駆動システムの回
路構成を示す図である。

【図１０】第３の実施形態における負荷駆動システムの
当該複数箇所の電圧波形の状態を示す図である。

【図１１】負荷とその負荷を駆動する駆動回路が別体で
設けられた従来の負荷駆動システムにおける回路構成を
示す図である。

【符号の説明】

１０：ＥＣＵ， ２０：負荷ユニット， １０１，１１０：制御ユニット， １０２，１１２，２０４：ワイヤハーネス， １１１，２１１，２１３：抵抗， ２０１：故障検出回路， ２０２，２１４：負荷， ２０３，２１３：スイッチング素子， ２１０：反転回路， ２１５：遅延回路，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H004 GA28 GA40 GB12 HA14 HB14 KA03 KA22 KA48 MA20 MA58 MA60 5H220 AA08 BB10 CC09 CX08 JJ07 JJ15 JJ19 JJ28 KK05 LL03 MM10 5H223 AA10 AA19 BB08 EE05 EE24 5H571 AA03 BB10 CC01 EE01 EE03 HA08 HB01 HD02 MM08 MM20 PP02

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御ユニットと、その制御ユニットから
   出力される制御信号に応じて負荷装置の動作制御を行う
   負荷ユニットとからなり、その制御ユニットと負荷ユニ
   ットとが信号線により接続されて離間設置されると共
   に、それらユニットに対して電源供給がそれぞれ個別に
   行われる負荷駆動システムであって、 前記負荷ユニットが、 前記負荷装置への通電電流を断続すべく、該負荷装置と
   一体若しくは近接配置された負荷駆動素子と、 前記信号線を介して前記制御ユニットより入力される制
   御信号の論理レベルを反転すべく、前記負荷駆動素子の
   入力側に接続された反転回路と、 前記反転回路の入力側と、前記負荷駆動素子の出力側と
   の間に接続された帰還抵抗と、 前記負荷駆動素子の出力側と、接地側との間に接続され
   たプルダウン抵抗と、を備え、 前記制御ユニットが、 前記反転回路の入力側に対して、前記信号線を介して任
   意のデューティ比の制御信号を出力するパルス幅変調回
   路と、 前記信号線の電圧を検出する電圧検出回路と、 前記電圧検出回路により検出した電圧変動に基づいて、
   前記負荷装置、前記負荷駆動素子、並びに該信号線に発
   生した電気的導通状態に関する故障を判別する判別手段
   とを備えることを特徴とする負荷駆動システム。
2. 【請求項２】 前記制御ユニットは、前記信号線と前記
   パルス幅変調回路との間に直列接続された分圧抵抗を更
   に備え、 前記負荷ユニットにおいて、前記帰還抵抗の抵抗値と前
   記プルダウン抵抗の抵抗値とは略一致しており、 前記判別手段は、前記電圧検出回路によって検出した前
   記分圧抵抗に生じる電圧変動と、前記パルス幅変調回路
   が出力した制御信号の電圧変動とを比較することによ
   り、前記電気的導通状態に関する故障を判別することを
   特徴とする請求項１記載の負荷駆動システム。
3. 【請求項３】 前記判別手段は、前記電気的導通状態に
   関する故障として、前記負荷装置の断線及び短絡、前記
   負荷駆動素子の断線及び短絡を判別することを特徴とす
   る請求項２記載の負荷駆動システム。
4. 【請求項４】 前記負荷ユニットは、前記反転回路と前
   記負荷駆動素子との間に遅延回路を更に備え、 前記判別手段は、前記パルス幅変調回路が出力した制御
   信号の波形と、実際に検出した電圧信号の波形との位相
   差に基づいて、前記信号線の断線、地絡、電源への短絡
   を更に判別することを特徴とする請求項２記載の負荷駆
   動システム。
5. 【請求項５】 前記負荷装置は直流モータであって、 前記判別手段は、前記電圧検出手段により検出したとこ
   ろの、前記直流モータが停止するときに発生する逆起電
   力に応じた電圧に基づいて、前記直流モータの回転速度
   を検出する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の
   負荷駆動システム。
6. 【請求項６】 前記反転回路の入力信号に対する電気的
   なスライスレベルは、前記負荷装置側の電源電圧の略１
   ／２に設定されていることを特徴とする請求項１記載の
   負荷駆動システム。
7. 【請求項７】 前記負荷駆動システムは、車両に搭載さ
   れるクーリングファンの駆動システムであることを特徴
   とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の負荷駆動
   システム。
8. 【請求項８】 制御ユニットと、その制御ユニットから
   出力される制御信号に応じて負荷装置の動作制御を行う
   負荷ユニットとからなり、その制御ユニットと負荷ユニ
   ットとが信号線により接続されて離間設置されると共
   に、それらユニットに対して電源供給がそれぞれ個別に
   行われる負荷駆動システムの故障検出方法であって、 前記負荷ユニットには、 前記負荷装置への通電電流を断続する負荷駆動素子を、
   該負荷装置と一体若しくは近接配置し、 前記信号線を介して前記制御ユニットより入力される制
   御信号の論理レベルを反転すべく、前記負荷駆動素子の
   入力側に反転回路を接続し、 前記反転回路の入力側と、前記負荷駆動素子の出力側と
   の間に帰還抵抗を接続し、 前記負荷駆動素子の出力側と、接地側との間にプルダウ
   ン抵抗を接続し、 前記制御ユニットにおいては、 前記反転回路の入力側に対して、パルス幅変調回路より
   前記信号線を介して任意のデューティ比の制御信号を出
   力し、その結果として前記信号線に生じる電圧変動に基
   づいて、前記負荷装置、前記負荷駆動素子、並びに該信
   号線に発生した電気的導通状態に関する故障を判別する
   ことを特徴とする負荷駆動システムの故障検出方法。
9. 【請求項９】 前記制御ユニットには、前記信号線と前
   記パルス幅変調回路との間に分圧抵抗を直列接続し、 前記負荷ユニットにおいて、前記帰還抵抗の抵抗値と前
   記プルダウン抵抗の抵抗値とを略同一に設定しておき、
   前記制御信号を出力することによって前記分圧抵抗に生
   じる電圧変動と、前記パルス幅変調回路が出力した制御
   信号の電圧変動とを比較することにより、前記電気的導
   通状態に関する故障を判別することを特徴とする請求項
   ８記載の負荷駆動システムの故障検出方法。