JP2002136158A - ピエゾアクチュエータの異常検出装置 - Google Patents
ピエゾアクチュエータの異常検出装置Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピエゾアクチュエータの異常を確実に検出し
て、その安全性を向上させることの可能なピエゾアクチ
ュエータの異常検出装置を提供する。 【解決手段】 印加電圧に応じて伸縮する圧電体を複数
積層してなるピエゾアクチュエータ２に高電圧を印加し
て電荷を蓄積させ、または蓄積した電荷を放電させる駆
動回路１と、ピエゾアクチュエータ２に実際に印加され
ている電圧を検出する印加電圧検出回路３と、駆動回路
１へ、ピエゾアクチュエータ２に高電圧の印加を開始お
よび放電を開始させる印加電圧信号を出力する制御装置
１０と、制御装置１０から出力される印加電圧信号を検
出する印加電圧信号検出回路４を設け、異常判定回路５
で検出された実際の印加電圧と印加電圧信号を比較す
る。正常時には実際のこれらの波形はほぼ同じであり、
異常が発生すると実際の印加電圧波形が崩れるため、こ
れらを比較することにより異常判定が可能である。
て、その安全性を向上させることの可能なピエゾアクチ
ュエータの異常検出装置を提供する。 【解決手段】 印加電圧に応じて伸縮する圧電体を複数
積層してなるピエゾアクチュエータ２に高電圧を印加し
て電荷を蓄積させ、または蓄積した電荷を放電させる駆
動回路１と、ピエゾアクチュエータ２に実際に印加され
ている電圧を検出する印加電圧検出回路３と、駆動回路
１へ、ピエゾアクチュエータ２に高電圧の印加を開始お
よび放電を開始させる印加電圧信号を出力する制御装置
１０と、制御装置１０から出力される印加電圧信号を検
出する印加電圧信号検出回路４を設け、異常判定回路５
で検出された実際の印加電圧と印加電圧信号を比較す
る。正常時には実際のこれらの波形はほぼ同じであり、
異常が発生すると実際の印加電圧波形が崩れるため、こ
れらを比較することにより異常判定が可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾアクチュエ
ータの異常を検出する異常検出装置に関する。
ータの異常を検出する異常検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電体の伸縮により印加電圧に応じた変
位を発生するピエゾアクチュエータは、高応答で制御性
に優れることから、従来より車両用駆動装置に広く使用
されている。また、内燃機関、特にコモンレール式噴射
システムの燃料噴射弁への適用も検討されている。一
方、ピエゾアクチュエータの駆動には高電圧を要するた
め、ピエゾアクチュエータが短絡もしくは開放等の状態
になると、ピエゾアクチュエータに過大電流が通電もし
くは過大電圧が印加され、ピエゾアクチュエータ自身の
破損、ひいてはシステムの破損につながるおそれがあ
る。特に、近年、新たな車両規制に対応するために車両
搭載機器の故障診断技術を確立する必要が生じており、
高電圧が発生するピエゾアクチュエータにおいても、そ
の安全対策が課題となっている。
位を発生するピエゾアクチュエータは、高応答で制御性
に優れることから、従来より車両用駆動装置に広く使用
されている。また、内燃機関、特にコモンレール式噴射
システムの燃料噴射弁への適用も検討されている。一
方、ピエゾアクチュエータの駆動には高電圧を要するた
め、ピエゾアクチュエータが短絡もしくは開放等の状態
になると、ピエゾアクチュエータに過大電流が通電もし
くは過大電圧が印加され、ピエゾアクチュエータ自身の
破損、ひいてはシステムの破損につながるおそれがあ
る。特に、近年、新たな車両規制に対応するために車両
搭載機器の故障診断技術を確立する必要が生じており、
高電圧が発生するピエゾアクチュエータにおいても、そ
の安全対策が課題となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、ピエゾアクチュエー
タの異常を確実に検出して、その安全性を向上させるこ
との可能なピエゾアクチュエータの異常検出装置を提供
することにある。
みてなされたもので、その目的は、ピエゾアクチュエー
タの異常を確実に検出して、その安全性を向上させるこ
との可能なピエゾアクチュエータの異常検出装置を提供
することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、印加
電圧に応じて伸縮する圧電体を複数積層してなるピエゾ
アクチュエータの異常検出装置であって、このピエゾア
クチュエータに高電圧を印加して電荷を蓄積させ、また
は蓄積した電荷を放電させる駆動手段と、上記ピエゾア
クチュエータに実際に印加されている電圧を検出する印
加電圧検出手段と、上記駆動手段へ、上記ピエゾアクチ
ュエータに上記高電圧の印加を開始および放電を開始さ
せる印加電圧信号を出力する印加電圧信号出力手段と、
上記印加電圧信号出力手段から出力される上記印加電圧
信号を検出する印加電圧信号検出手段と、上記印加電圧
検出手段で検出された実際の印加電圧と上記印加電圧信
号検出手段で検出された印加電圧信号とを比較して異常
を判定する異常判定手段を備えている。
電圧に応じて伸縮する圧電体を複数積層してなるピエゾ
アクチュエータの異常検出装置であって、このピエゾア
クチュエータに高電圧を印加して電荷を蓄積させ、また
は蓄積した電荷を放電させる駆動手段と、上記ピエゾア
クチュエータに実際に印加されている電圧を検出する印
加電圧検出手段と、上記駆動手段へ、上記ピエゾアクチ
ュエータに上記高電圧の印加を開始および放電を開始さ
せる印加電圧信号を出力する印加電圧信号出力手段と、
上記印加電圧信号出力手段から出力される上記印加電圧
信号を検出する印加電圧信号検出手段と、上記印加電圧
検出手段で検出された実際の印加電圧と上記印加電圧信
号検出手段で検出された印加電圧信号とを比較して異常
を判定する異常判定手段を備えている。
【０００５】本発明は、充放電時に上記ピエゾアクチュ
エータに印加される電圧波形が、ピエゾアクチュエータ
に電圧を印加するための印加電圧信号の波形とほぼ同じ
であり、短絡もしくは開放等の異常が発生すると、この
実際に印加された電圧波形が崩れるという点に着目した
ものである。つまり、上記印加電圧検出手段で検出した
実際の印加電圧と、上記印加電圧信号検出手段で検出し
た印加電圧信号とを比較し、その差または比が正常時と
比べて大きく外れていれば、異常と判定する。本発明で
は実際の印加電圧を基に異常判定を行うので、より確実
な故障診断が可能であり、異常検出時に速やかに充放電
動作を停止することにより、安全性を大きく向上させる
ことができる。
エータに印加される電圧波形が、ピエゾアクチュエータ
に電圧を印加するための印加電圧信号の波形とほぼ同じ
であり、短絡もしくは開放等の異常が発生すると、この
実際に印加された電圧波形が崩れるという点に着目した
ものである。つまり、上記印加電圧検出手段で検出した
実際の印加電圧と、上記印加電圧信号検出手段で検出し
た印加電圧信号とを比較し、その差または比が正常時と
比べて大きく外れていれば、異常と判定する。本発明で
は実際の印加電圧を基に異常判定を行うので、より確実
な故障診断が可能であり、異常検出時に速やかに充放電
動作を停止することにより、安全性を大きく向上させる
ことができる。
【０００６】請求項２の発明では、上記異常判定手段
は、上記実際の印加電圧と上記印加電圧信号とをそれぞ
れ積算し、所定の異常判定期間において、これら積算値
の差または比が所定の許容範囲内にある時には正常と判
定し、所定の許容範囲内にない時には異常と判定する。
具体的には、例えば、印加電圧信号に応じて一連の充電
および放電動作を行い、その間、実際の印加電圧と上記
印加電圧信号をそれぞれ積算する。放電開始から一定期
間後を所定の異常判定期間として、これら積算値を比較
すれば、正常か異常かの判定が容易になされる。
は、上記実際の印加電圧と上記印加電圧信号とをそれぞ
れ積算し、所定の異常判定期間において、これら積算値
の差または比が所定の許容範囲内にある時には正常と判
定し、所定の許容範囲内にない時には異常と判定する。
具体的には、例えば、印加電圧信号に応じて一連の充電
および放電動作を行い、その間、実際の印加電圧と上記
印加電圧信号をそれぞれ積算する。放電開始から一定期
間後を所定の異常判定期間として、これら積算値を比較
すれば、正常か異常かの判定が容易になされる。
【０００７】請求項３の発明では、上記異常判定期間
を、上記印加電圧信号が入力されていない期間に設け
る。異常判定をより正確に行うには、上記印加電圧信号
が入力されておらず、上記実際の印加電圧と上記印加電
圧信号の積算値が変動しない期間に異常判定を行うこと
がより好ましい。
を、上記印加電圧信号が入力されていない期間に設け
る。異常判定をより正確に行うには、上記印加電圧信号
が入力されておらず、上記実際の印加電圧と上記印加電
圧信号の積算値が変動しない期間に異常判定を行うこと
がより好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は積層型ピエゾアクチュエ
ータ２の異常検出装置の全体構成を示す図で、ピエゾア
クチュエータ２に高電圧を印加して電荷を蓄積させ、ま
たは蓄積した電荷を放電させる駆動手段たる駆動回路１
と、ピエゾアクチュエータ２に実際に印加されている電
圧を検出する印加電圧検出手段たる印加電圧検出回路３
と、駆動回路１へ、ピエゾアクチュエータ２に高電圧の
印加を開始および放電を開始させる印加電圧信号を出力
する印加電圧信号出力手段を構成する制御装置１０と、
制御装置１０から出力される印加電圧信号を検出する印
加電圧信号検出手段たる印加電圧信号検出回路４と、印
加電圧検出回路３で検出された実際の印加電圧と印加電
圧信号検出回路４で検出された印加電圧信号とを比較し
て異常を判定する異常判定手段たる異常判定回路５を備
えている。
面に基づいて説明する。図１は積層型ピエゾアクチュエ
ータ２の異常検出装置の全体構成を示す図で、ピエゾア
クチュエータ２に高電圧を印加して電荷を蓄積させ、ま
たは蓄積した電荷を放電させる駆動手段たる駆動回路１
と、ピエゾアクチュエータ２に実際に印加されている電
圧を検出する印加電圧検出手段たる印加電圧検出回路３
と、駆動回路１へ、ピエゾアクチュエータ２に高電圧の
印加を開始および放電を開始させる印加電圧信号を出力
する印加電圧信号出力手段を構成する制御装置１０と、
制御装置１０から出力される印加電圧信号を検出する印
加電圧信号検出手段たる印加電圧信号検出回路４と、印
加電圧検出回路３で検出された実際の印加電圧と印加電
圧信号検出回路４で検出された印加電圧信号とを比較し
て異常を判定する異常判定手段たる異常判定回路５を備
えている。
【０００９】ピエゾアクチュエータ２は、矩形または円
形の薄板状に成形した圧電体を多数積層して一体化した
公知の構成のもので、各圧電体はＰＺＴ等の圧電材料よ
りなる。積層された各圧電体は電気的に並列に接続さ
れ、電荷を注入することにより伸長し、電荷を除去する
ことにより収縮して変位を発生する。ピエゾアクチュエ
ータ２には、コネクタ（図略）を介して駆動回路１が電
気的に接続され、駆動回路１は、制御装置１０からの印
加電圧信号（例えば０−５Ｖ矩形波信号）に応じて、充
電用スイッチング素子（以下、充電ＳＷという）または
放電用スイッチング素子（以下、放電ＳＷという）をＯ
Ｎ−ＯＦＦして、ピエゾアクチュエータ２の充放電を制
御する。なお、この印加電圧信号は、後述の通り、パル
ス信号の立ち上がりに基づいてピエゾアクチュエータ２
の充電開始時期を、パルス信号の立ち下がりに基づいて
ピエゾアクチュエータ２の放電開始時期を規定するもの
である。
形の薄板状に成形した圧電体を多数積層して一体化した
公知の構成のもので、各圧電体はＰＺＴ等の圧電材料よ
りなる。積層された各圧電体は電気的に並列に接続さ
れ、電荷を注入することにより伸長し、電荷を除去する
ことにより収縮して変位を発生する。ピエゾアクチュエ
ータ２には、コネクタ（図略）を介して駆動回路１が電
気的に接続され、駆動回路１は、制御装置１０からの印
加電圧信号（例えば０−５Ｖ矩形波信号）に応じて、充
電用スイッチング素子（以下、充電ＳＷという）または
放電用スイッチング素子（以下、放電ＳＷという）をＯ
Ｎ−ＯＦＦして、ピエゾアクチュエータ２の充放電を制
御する。なお、この印加電圧信号は、後述の通り、パル
ス信号の立ち上がりに基づいてピエゾアクチュエータ２
の充電開始時期を、パルス信号の立ち下がりに基づいて
ピエゾアクチュエータ２の放電開始時期を規定するもの
である。
【００１０】スイッチングには、例えば、充放電時に段
階的にスイッチングして充放電を行う複数スイッチング
方式が用いられる。多重スイッチング方式では、充電
時、印加電圧信号が入力されると（印加電圧信号の立ち
上がりエッジが検出されると）充電を開始する。この
時、駆動回路１は充電ＳＷをＯＮして、図示せぬ高電圧
発生回路で昇圧した高電圧をピエゾアクチュエータ２に
充電する。ピエゾアクチュエータ２の充電電流が所定値
（例えば２０Ａ）に到達したら、充電ＳＷをＯＦＦす
る。ここで、ピエゾアクチュエータ２の充電電圧が所定
値（例えば１００Ｖ）に到達していれば、充電完了と
し、到達していなければ、一定のＯＦＦ期間（例えば１
０μｓ）後、再び充電ＳＷをＯＮにする。所定の充電電
圧（例えば１００Ｖ）に到達するまでこれを繰り返す。
階的にスイッチングして充放電を行う複数スイッチング
方式が用いられる。多重スイッチング方式では、充電
時、印加電圧信号が入力されると（印加電圧信号の立ち
上がりエッジが検出されると）充電を開始する。この
時、駆動回路１は充電ＳＷをＯＮして、図示せぬ高電圧
発生回路で昇圧した高電圧をピエゾアクチュエータ２に
充電する。ピエゾアクチュエータ２の充電電流が所定値
（例えば２０Ａ）に到達したら、充電ＳＷをＯＦＦす
る。ここで、ピエゾアクチュエータ２の充電電圧が所定
値（例えば１００Ｖ）に到達していれば、充電完了と
し、到達していなければ、一定のＯＦＦ期間（例えば１
０μｓ）後、再び充電ＳＷをＯＮにする。所定の充電電
圧（例えば１００Ｖ）に到達するまでこれを繰り返す。
【００１１】次に、印加電圧信号の立ち下がりエッジが
検出されると、放電を開始する。放電ＳＷをＯＮして、
ピエゾアクチュエータ２の放電電流が所定値（例えば２
０Ａ）に到達後、放電ＳＷをＯＦＦし、一定のＯＦＦ期
間（例えば１０μｓ）後に再び放電ＳＷをＯＮにするこ
とを繰り返す。以後、再び印加電圧信号が入力される
（立ち上がりエッジが検出される）まで、放電を継続す
る。
検出されると、放電を開始する。放電ＳＷをＯＮして、
ピエゾアクチュエータ２の放電電流が所定値（例えば２
０Ａ）に到達後、放電ＳＷをＯＦＦし、一定のＯＦＦ期
間（例えば１０μｓ）後に再び放電ＳＷをＯＮにするこ
とを繰り返す。以後、再び印加電圧信号が入力される
（立ち上がりエッジが検出される）まで、放電を継続す
る。
【００１２】または、充放電時に１回のスイッチングで
充放電を行うＬＣ共振方式を用いることもできる。ＬＣ
共振方式では、印加電圧信号の立ち上がりエッジが検出
されることによって充電が開始されると、駆動回路１は
充電ＳＷをある一定の期間（例えば１００μｓ）ＯＮす
る。この時、ピエゾアクチュエータ２には、自身の静電
容量とピエゾアクチュエータ駆動回路の充放電用コイル
等のインダクタンスとの共振により決まる電流が流れ、
充電される。放電時は、印加電圧信号の立ち下がりエッ
ジが検出されることによって放電を開始したら、放電Ｓ
Ｗをある一定の期間（例えば１００μｓ）ＯＮにする。
この時も充電時と同様、共振により決まる電流が流れ、
放電される。
充放電を行うＬＣ共振方式を用いることもできる。ＬＣ
共振方式では、印加電圧信号の立ち上がりエッジが検出
されることによって充電が開始されると、駆動回路１は
充電ＳＷをある一定の期間（例えば１００μｓ）ＯＮす
る。この時、ピエゾアクチュエータ２には、自身の静電
容量とピエゾアクチュエータ駆動回路の充放電用コイル
等のインダクタンスとの共振により決まる電流が流れ、
充電される。放電時は、印加電圧信号の立ち下がりエッ
ジが検出されることによって放電を開始したら、放電Ｓ
Ｗをある一定の期間（例えば１００μｓ）ＯＮにする。
この時も充電時と同様、共振により決まる電流が流れ、
放電される。
【００１３】本発明では、この充放電制御と並行して、
異常判定回路５による異常判定を行う。異常判定回路５
には、印加電圧検出回路３によって検出される実際のピ
エゾアクチュエータ２の印加電圧と、印加電圧信号検出
回路４によって検出される印加電圧信号がそれぞれ入力
されるようになっており、異常判定回路５は、これら実
際の印加電圧と印加電圧信号とをそれぞれ積算して、そ
の値を比較する。この時、印加電圧信号は、例えば０−
５Ｖ信号なのでそのまま積算し、ピエゾアクチュエータ
２の印加電圧は適当な分圧比（例えば１００分の１）で
分圧し積算する。なお、このピエゾアクチュエータ２の
印加電圧の積算値は、異常判定を行う時点で、正常にピ
エゾアクチュエータ２に所定の充電電圧（例えば１００
Ｖ）が印加された時の積算値と、印加電圧信号の積算値
が同じになるように調整する。正常時の所定の充電電圧
を変更する場合には、その調整値も変更する。
異常判定回路５による異常判定を行う。異常判定回路５
には、印加電圧検出回路３によって検出される実際のピ
エゾアクチュエータ２の印加電圧と、印加電圧信号検出
回路４によって検出される印加電圧信号がそれぞれ入力
されるようになっており、異常判定回路５は、これら実
際の印加電圧と印加電圧信号とをそれぞれ積算して、そ
の値を比較する。この時、印加電圧信号は、例えば０−
５Ｖ信号なのでそのまま積算し、ピエゾアクチュエータ
２の印加電圧は適当な分圧比（例えば１００分の１）で
分圧し積算する。なお、このピエゾアクチュエータ２の
印加電圧の積算値は、異常判定を行う時点で、正常にピ
エゾアクチュエータ２に所定の充電電圧（例えば１００
Ｖ）が印加された時の積算値と、印加電圧信号の積算値
が同じになるように調整する。正常時の所定の充電電圧
を変更する場合には、その調整値も変更する。
【００１４】図２は、印加電圧信号に対するピエゾアク
チュエータ印加電圧の変化を、正常時と異常時とで比較
して示したものである。正常時には、印加電圧信号とピ
エゾアクチュエータ印加電圧はほぼ同様の波形を示し、
印加電圧信号の積算値Ａとピエゾアクチュエータ印加電
圧の積算値Ｂもほぼ同様の波形となる。そこで、上述し
た方法で通常の充放電を行い、印加電圧信号が入力され
ていない期間、例えば、印加電圧信号の立ち下がってか
らある一定の期間（例えば１００μｓ）後に、印加電圧
信号の積算値（レベルＳ１）とピエゾアクチュエータ印
加電圧の積算値（レベルＶ１）を比較する異常判定期間
（１）を設ける。そして、これら積算値の差が所定の許
容範囲内にある場合は正常と判定する。
チュエータ印加電圧の変化を、正常時と異常時とで比較
して示したものである。正常時には、印加電圧信号とピ
エゾアクチュエータ印加電圧はほぼ同様の波形を示し、
印加電圧信号の積算値Ａとピエゾアクチュエータ印加電
圧の積算値Ｂもほぼ同様の波形となる。そこで、上述し
た方法で通常の充放電を行い、印加電圧信号が入力され
ていない期間、例えば、印加電圧信号の立ち下がってか
らある一定の期間（例えば１００μｓ）後に、印加電圧
信号の積算値（レベルＳ１）とピエゾアクチュエータ印
加電圧の積算値（レベルＶ１）を比較する異常判定期間
（１）を設ける。そして、これら積算値の差が所定の許
容範囲内にある場合は正常と判定する。
【００１５】一方、異常がある場合、例えば、印加電圧
信号入力時に短絡が生じた場合には、図２のように、一
旦上昇したピエゾアクチュエータ印加電圧が直ちに下降
してその後上昇しなくなる。この場合には、印加電圧信
号の積算値Ａは印加電圧信号が入力されている間、増加
を続けるが、ピエゾアクチュエータ印加電圧の積算値Ｂ
はピエゾアクチュエータ印加電圧が下降した時点の値の
まま、増加しない。従って、正常時と同様、印加電圧信
号の立ち下がってからある一定の期間（例えば１００μ
ｓ）後に異常判定期間（２）を設けて両積算値を比較す
ると、ピエゾアクチュエータ印加電圧の積算値（レベル
Ｖ２）は印加電圧信号の積算値（レベルＳ２）から大き
く外れ、上記許容範囲を超える。この時、異常判定回路
５は、ピエゾアクチュエータの異常と判定し、駆動回路
１にピエゾアクチュエータ２の駆動を禁止する印加禁止
信号を出力する。
信号入力時に短絡が生じた場合には、図２のように、一
旦上昇したピエゾアクチュエータ印加電圧が直ちに下降
してその後上昇しなくなる。この場合には、印加電圧信
号の積算値Ａは印加電圧信号が入力されている間、増加
を続けるが、ピエゾアクチュエータ印加電圧の積算値Ｂ
はピエゾアクチュエータ印加電圧が下降した時点の値の
まま、増加しない。従って、正常時と同様、印加電圧信
号の立ち下がってからある一定の期間（例えば１００μ
ｓ）後に異常判定期間（２）を設けて両積算値を比較す
ると、ピエゾアクチュエータ印加電圧の積算値（レベル
Ｖ２）は印加電圧信号の積算値（レベルＳ２）から大き
く外れ、上記許容範囲を超える。この時、異常判定回路
５は、ピエゾアクチュエータの異常と判定し、駆動回路
１にピエゾアクチュエータ２の駆動を禁止する印加禁止
信号を出力する。
【００１６】このように、印加電圧信号の積算値Ａとピ
エゾアクチュエータ印加電圧の積算値Ｂを比較すること
で、異常の検出が可能となる。このピエゾアクチュエー
タ駆動と異常検出のフローチャートを図３に示す。な
お、図３のフローチャートは上述の複数スイッチング方
式にてピエゾアクチュエータ２の充放電を行うもので説
明している。図３において、制御がスタートすると、駆
動回路１は、まず、ステップ１で印加電圧信号（例えば
０−５Ｖ）がハイレベル（Ｈ）かローレベル（Ｌ）かを
判定する。アクチュエータ駆動のため印加電圧信号がＬ
＝０ＶからＨ＝５Ｖになると、駆動回路１は、ステップ
２でその立ち上がりエッジを検出して、充電動作を開始
する。この時、異常判定回路５は、ステップ３で印加電
圧検出回路３が出力する実際のピエゾアクチュエータ印
加電圧の積算（Ａ）を、ステップ４で印加電圧信号検出
回路４が出力する印加電圧信号の積算（Ｂ）を開始す
る。
エゾアクチュエータ印加電圧の積算値Ｂを比較すること
で、異常の検出が可能となる。このピエゾアクチュエー
タ駆動と異常検出のフローチャートを図３に示す。な
お、図３のフローチャートは上述の複数スイッチング方
式にてピエゾアクチュエータ２の充放電を行うもので説
明している。図３において、制御がスタートすると、駆
動回路１は、まず、ステップ１で印加電圧信号（例えば
０−５Ｖ）がハイレベル（Ｈ）かローレベル（Ｌ）かを
判定する。アクチュエータ駆動のため印加電圧信号がＬ
＝０ＶからＨ＝５Ｖになると、駆動回路１は、ステップ
２でその立ち上がりエッジを検出して、充電動作を開始
する。この時、異常判定回路５は、ステップ３で印加電
圧検出回路３が出力する実際のピエゾアクチュエータ印
加電圧の積算（Ａ）を、ステップ４で印加電圧信号検出
回路４が出力する印加電圧信号の積算（Ｂ）を開始す
る。
【００１７】充電は、ステップ５で充電ＳＷをＯＮにし
て、ステップ６で充電電流が所定値（例えば２０Ａ）に
到達したことを確認した後、ステップ８で充電ＳＷをＯ
ＦＦにするという動作を繰り返す。この時、一回の充電
ＳＷのＯＮ時間は一定期間（ＴCON ）の制限（例えば２
０μｓ）が設けてあり、ステップ６で充電電流が所定値
（例えば２０Ａ）に到達しない場合にも、ステップ７で
一定期間（ＴCON ）待機した後、充電ＳＷをＯＦＦす
る。この充電動作を繰り返し行い、ステップ９で充電電
圧が所定値（例えば１００Ｖ）に到達していれば、充電
を完了する。所定値に到達していなければ、ステップ１
０で一定期間（ＴCOff、例えば１０μｓ）待機した後、
所定の充電電圧値（例えば１００Ｖ）に到達するまでス
テップ３以降を繰り返す。充電が完了した後はステップ
１へ戻る。
て、ステップ６で充電電流が所定値（例えば２０Ａ）に
到達したことを確認した後、ステップ８で充電ＳＷをＯ
ＦＦにするという動作を繰り返す。この時、一回の充電
ＳＷのＯＮ時間は一定期間（ＴCON ）の制限（例えば２
０μｓ）が設けてあり、ステップ６で充電電流が所定値
（例えば２０Ａ）に到達しない場合にも、ステップ７で
一定期間（ＴCON ）待機した後、充電ＳＷをＯＦＦす
る。この充電動作を繰り返し行い、ステップ９で充電電
圧が所定値（例えば１００Ｖ）に到達していれば、充電
を完了する。所定値に到達していなければ、ステップ１
０で一定期間（ＴCOff、例えば１０μｓ）待機した後、
所定の充電電圧値（例えば１００Ｖ）に到達するまでス
テップ３以降を繰り返す。充電が完了した後はステップ
１へ戻る。
【００１８】本実施の形態では、一例として、異常検出
のタイミングをピエゾアクチュエータの放電後、ある一
定期間の後としている。ピエゾアクチュエータの充電が
完了した後、ステップ１では印加電圧信号がハイレベル
（Ｈ）にあるため、ステップ１１で印加電圧信号が立ち
下がりエッジを検出することによって放電動作が開始さ
れる。この時、積算結果（ＡおよびＢ）の判定までの時
間をＮ秒（例えば１００μｓ）として、ステップ１２で
積算結果判定タイマのカウントを開始する。充電時と同
様、放電は、ステップ２３で放電ＳＷをＯＮにし、ステ
ップ１４で放電電流が所定値（例えば２０Ａ）に到達し
た後、ステップ１６で放電ＳＷをＯＦＦにするという動
作を繰り返すことによってなされる。この時、放電ＳＷ
のＯＮ時間は一定期間（ＴdoN ）の制限（例えば２０μ
ｓ）が設けてあり、ステップ１４で所定の放電電流に到
達しなくても、ステップ１５で一定期間（ＴCON ）待機
した後、放電ＳＷをＯＦＦする。
のタイミングをピエゾアクチュエータの放電後、ある一
定期間の後としている。ピエゾアクチュエータの充電が
完了した後、ステップ１では印加電圧信号がハイレベル
（Ｈ）にあるため、ステップ１１で印加電圧信号が立ち
下がりエッジを検出することによって放電動作が開始さ
れる。この時、積算結果（ＡおよびＢ）の判定までの時
間をＮ秒（例えば１００μｓ）として、ステップ１２で
積算結果判定タイマのカウントを開始する。充電時と同
様、放電は、ステップ２３で放電ＳＷをＯＮにし、ステ
ップ１４で放電電流が所定値（例えば２０Ａ）に到達し
た後、ステップ１６で放電ＳＷをＯＦＦにするという動
作を繰り返すことによってなされる。この時、放電ＳＷ
のＯＮ時間は一定期間（ＴdoN ）の制限（例えば２０μ
ｓ）が設けてあり、ステップ１４で所定の放電電流に到
達しなくても、ステップ１５で一定期間（ＴCON ）待機
した後、放電ＳＷをＯＦＦする。
【００１９】この放電動作を例えば、ピエゾアクチュエ
ータ２の印加電圧が再び立ち上がるまで繰り返す。ピエ
ゾアクチュエータ２の印加電圧をモニタして０Ｖもしく
は所定の電圧値に低下するまで放電を繰り返すといった
方法を採ってもよい。放電ＳＷのＯＦＦ後、ステップ１
７で積算結果判定タイマがＮ秒以下であれば、ステップ
１へ戻り、以下の動作を繰り返す。ステップ１７で積算
結果判定タイマがＮ秒より大きければ、ステップ１８、
１９で積算結果（ＡおよびＢ）を比較し、その差が所定
の許容値以上であれば、ピエゾアクチュエータ２の異常
として検出し、駆動回路１に印加禁止信号を出力して、
充放電動作を停止する。ステップ１９で積算結果（Ａお
よびＢ）の差が所定の許容値未満であれば、正常と判定
してステップ１へ戻る。
ータ２の印加電圧が再び立ち上がるまで繰り返す。ピエ
ゾアクチュエータ２の印加電圧をモニタして０Ｖもしく
は所定の電圧値に低下するまで放電を繰り返すといった
方法を採ってもよい。放電ＳＷのＯＦＦ後、ステップ１
７で積算結果判定タイマがＮ秒以下であれば、ステップ
１へ戻り、以下の動作を繰り返す。ステップ１７で積算
結果判定タイマがＮ秒より大きければ、ステップ１８、
１９で積算結果（ＡおよびＢ）を比較し、その差が所定
の許容値以上であれば、ピエゾアクチュエータ２の異常
として検出し、駆動回路１に印加禁止信号を出力して、
充放電動作を停止する。ステップ１９で積算結果（Ａお
よびＢ）の差が所定の許容値未満であれば、正常と判定
してステップ１へ戻る。
【００２０】以上のように、本発明の異常検出装置によ
れば、実際の印加電圧を検出して印加電圧信号と比較す
るので、充放電時の異常を確実に検出することができ
る。よって、異常時には速やかに充放電動作を停止する
ことにより、安全性をより向上させることができる。な
お、上記実施の形態では、異常判定期間を、ピエゾアク
チュエータの放電動作開始から一定期間後に設けたが、
印加電圧信号が入力されていない期間であれば、これに
限る必要は必ずしもない。
れば、実際の印加電圧を検出して印加電圧信号と比較す
るので、充放電時の異常を確実に検出することができ
る。よって、異常時には速やかに充放電動作を停止する
ことにより、安全性をより向上させることができる。な
お、上記実施の形態では、異常判定期間を、ピエゾアク
チュエータの放電動作開始から一定期間後に設けたが、
印加電圧信号が入力されていない期間であれば、これに
限る必要は必ずしもない。
【００２１】なお、上述の実施の形態では、ピエゾアク
チュエータ２の充電開始および放電開始をさせるため
に、ピエゾアクチュエータの駆動回路１へ制御装置１０
から出力される印加電圧信号を、矩形波信号として説明
したが、これに限るものではない。例えば、矩形波信号
を印加電圧信号とする代わりに、ピエゾアクチュエータ
２の充電開始を行うタイミングで、駆動回路１へエッジ
信号（第１のエッジ信号）を出力し、その後の放電開始
を行うタイミングで、駆動回路１へエッジ信号（第２の
エッジ信号）を出力するように構成し、この２つのエッ
ジ信号を印加電圧信号としてもよい。そして、第１のエ
ッジ信号出力から第２のエッジ信号が出力されるまでの
時間と、所定の電圧とを乗算することによって、印加電
圧信号の積算値を演算し、これと実際の印加電圧の積算
値とを比較して、ピエゾアクチュエータ２の異常判定を
するように構成すればよく、同様の効果が得られる。
チュエータ２の充電開始および放電開始をさせるため
に、ピエゾアクチュエータの駆動回路１へ制御装置１０
から出力される印加電圧信号を、矩形波信号として説明
したが、これに限るものではない。例えば、矩形波信号
を印加電圧信号とする代わりに、ピエゾアクチュエータ
２の充電開始を行うタイミングで、駆動回路１へエッジ
信号（第１のエッジ信号）を出力し、その後の放電開始
を行うタイミングで、駆動回路１へエッジ信号（第２の
エッジ信号）を出力するように構成し、この２つのエッ
ジ信号を印加電圧信号としてもよい。そして、第１のエ
ッジ信号出力から第２のエッジ信号が出力されるまでの
時間と、所定の電圧とを乗算することによって、印加電
圧信号の積算値を演算し、これと実際の印加電圧の積算
値とを比較して、ピエゾアクチュエータ２の異常判定を
するように構成すればよく、同様の効果が得られる。
【図１】本発明のピエゾアクチュエータの異常検出装置
の全体構成を示す図である。
の全体構成を示す図である。
【図２】本発明のピエゾアクチュエータの異常検出装置
の基本概念を説明するためのタイムチャートである。
の基本概念を説明するためのタイムチャートである。
【図３】本発明のピエゾアクチュエータの異常検出装置
の作動を説明するためのフローチャートである。
の作動を説明するためのフローチャートである。
１ 駆動回路（駆動手段） ２ ピエゾアクチュエータ ３ 印加電圧検出回路（印加電圧検出手段） ４ 印加電圧信号検出回路（印加電圧信号検出手段） ５ 異常検出回路（異常検出手段） １０ 制御装置（印加電圧信号出力手段）
フロントページの続き (72)発明者 森次 通泰 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 大島 健司 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 熊野 幹夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G084 DA27 EA05 EA11 EB22 EC06 3G301 HA02 JB09 LB11 LC05 PG00B PG00Z
Claims (3)
- 【請求項１】 印加電圧に応じて伸縮する圧電体を複数
積層してなるピエゾアクチュエータと、上記ピエゾアク
チュエータに高電圧を印加して電荷を蓄積させ、または
蓄積した電荷を放電させる駆動手段と、上記ピエゾアク
チュエータに実際に印加されている電圧を検出する印加
電圧検出手段と、上記駆動手段へ、上記ピエゾアクチュ
エータに上記高電圧の印加を開始および放電を開始させ
る印加電圧信号を出力する印加電圧信号出力手段と、上
記印加電圧信号出力手段から出力される上記印加電圧信
号を検出する印加電圧信号検出手段と、上記印加電圧検
出手段で検出された実際の印加電圧と上記印加電圧信号
検出手段で検出された印加電圧信号とを比較して異常を
判定する異常判定手段を備えていることを特徴とするピ
エゾアクチュエータの異常検出装置。 - 【請求項２】 上記異常判定手段が、上記実際の印加電
圧と上記印加電圧信号とをそれぞれ積算し、所定の異常
判定期間において、これら積算値の差または比が所定の
許容範囲内にある時には正常と判定し、所定の許容範囲
内にない時には異常と判定する請求項１記載のピエゾア
クチュエータの異常検出装置。 - 【請求項３】 上記異常判定期間を、上記印加電圧信号
が入力されていない期間に設ける請求項２記載のピエゾ
アクチュエータの異常検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000326849A JP4480252B2 (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | ピエゾアクチュエータの異常検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000326849A JP4480252B2 (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | ピエゾアクチュエータの異常検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002136158A true JP2002136158A (ja) | 2002-05-10 |
| JP4480252B2 JP4480252B2 (ja) | 2010-06-16 |
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ID=18803970
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000326849A Expired - Fee Related JP4480252B2 (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | ピエゾアクチュエータの異常検出装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4480252B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005097509A3 (en) * | 2004-04-02 | 2006-02-16 | Par Technologies Llc | Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same |
| JP2007037368A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Horon:Kk | 超音波モータおよび超音波モータのモニタ方法 |
| JP2010076312A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Fujifilm Corp | 液体吐出ヘッド駆動回路及び液体吐出ヘッド駆動回路の保護方法 |
| JP2010130734A (ja) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 高電圧出力ドライバーおよび圧電ポンプ |
| KR101025344B1 (ko) * | 2007-10-09 | 2011-03-28 | 캐논 가부시끼가이샤 | 압전 액튜에이터 구동 장치 및 이를 포함하는 노광 장치 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011005283B4 (de) | 2011-03-09 | 2013-05-23 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zur Erkennung fehlerhafter Komponenten eines elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03124274A (ja) * | 1989-10-06 | 1991-05-27 | Nippondenso Co Ltd | ピエゾアクチュエータの駆動装置 |
| JPH03276079A (ja) * | 1990-03-27 | 1991-12-06 | Aisin Seiki Co Ltd | アクチュエータの異常検出装置 |
| JPH0662585A (ja) * | 1992-08-04 | 1994-03-04 | Fujitsu Ltd | 圧電素子駆動回路 |
| JPH11146671A (ja) * | 1997-11-06 | 1999-05-28 | Minolta Co Ltd | 駆動装置 |
-
2000
- 2000-10-26 JP JP2000326849A patent/JP4480252B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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| US7312554B2 (en) | 2004-04-02 | 2007-12-25 | Adaptivenergy, Llc | Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same |
| US7317274B2 (en) | 2004-04-02 | 2008-01-08 | Adaptivenergy, Llc. | Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same |
| JP2007037368A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Horon:Kk | 超音波モータおよび超音波モータのモニタ方法 |
| KR101025344B1 (ko) * | 2007-10-09 | 2011-03-28 | 캐논 가부시끼가이샤 | 압전 액튜에이터 구동 장치 및 이를 포함하는 노광 장치 |
| JP2010076312A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Fujifilm Corp | 液体吐出ヘッド駆動回路及び液体吐出ヘッド駆動回路の保護方法 |
| JP2010130734A (ja) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 高電圧出力ドライバーおよび圧電ポンプ |
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|---|---|
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