JP2003536076A - 電気的負荷の給電に関する故障状態を診断するシステム及び方法 - Google Patents
電気的負荷の給電に関する故障状態を診断するシステム及び方法Info
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Abstract
Description
ントが搭載されている。コンポーネントの一例として、種々の車両コンポーネン
トを作動する電気モーターがある。他の負荷の例には、モーターブレーキが含ま
れる。かかる負荷の給電に際して問題が発生するのは珍しいことではない。故障
が発生しているのを認識するのはいつも困難であるとは限らないが、故障の性質
または原因を正確に突き止める方法はこれまでなかった。
、故障が負荷の両端間のショートかまたは負荷の一方の側からアースへのショー
トかを判定できると便利である。本発明以前には、故障の原因または性質を突き
止める有効で効率的な方法は存在しなかった。
バ部分を含む場合、その電気的負荷の給電に関する故障状態を診断する方法及び
システムに関する。
複数の組み合わせで選択的に給電される。組み合わせの例として、両方のドライ
バ部分を給電しない組み合わせ、高電圧側ドライバ部分だけを給電する組み合わ
せ、及び両方のドライバ部分を給電する組み合わせが含まれる。
も1つの電圧をサンプリングする。給電組み合わせそれぞれ選択して、低電圧側
ドライバ部分に関連する少なくとも1つの電圧をサンプリングする。サンプリン
グにより得られた電圧は、所与の状況下で存在する故障の種類を突き止めるため
の情報を提供する。
説明を読めば、当業者にとって明らかになるであろう。
電圧側ドライバ分26を有する。図示の構成は、負荷22を給電する半ブリッジ
形である。説明の目的のために、この負荷を誘導負荷22として示す。本発明が
有用である電気的負荷22には、多くの種類がある。一例として、電気的モータ
ーのブレーキが含まれる。本発明は、電気モーターにより駆動される車両のコン
ポーネントの制御に関連のある電気的負荷の故障状態の診断に特に有用であると
思われる。
イバ部分24及び低電圧側ドライバ部分26を可能化するようにプログラムされ
ている。マイクロプロセッサー28はまた、ドライバ部分24、26を複数の組
み合わせで選択的に給電するようにプログラムされているのが好ましい。組み合
わせの例として、何れのドライバ部分も給電しない組み合わせ、高電圧側ドライ
バ部分24だけを給電する組み合わせ、及びドライバ部分24及び26の両方を
給電する組み合わせが含まれる。
ましくは、回路20の動作に関する情報を収集する。マイクロプロセッサー28
は、高電圧側ドライバ部分24に関連する1つの電圧をサンプリングするのが好
ましい。図示の例では、テスト電圧AD1がノード30からサンプリングされる
。AD1電圧は、抵抗32、34を含む分圧器から抽出される。
が好ましい。第2のサンプリング電圧信号を便宜的にAD2と呼ぶが、これは低
電圧側ドライバ26に関連する電圧である。電圧AD2の値は、抵抗38、40
を含む分圧器により与えられる。
ー28内のアナログ−デジタルコンバーターによりデジタル信号に変換するのが
好ましくい。サンプリングにより得られる電圧が論理「高」または「低」レベル
かを判定するしきい値は、所与の状況に用いるコンポーネントの特定の構成によ
り異なる。
42から収集される。一例として、状態ビット42は、高電圧側ドライバ部分2
4に関連するBTS426Lコンポーネントからの状態ビットである。状態ビッ
トは、高電圧側ドライバ部分24で検知可能な故障状態に応答する公知のスイッ
チ関数である。
も診断フィードバック信号を用いて、負荷22の給電に関する複数の故障状態を
診断するようにプログラムされている。状態ビット42から得られる故障フィー
ドバック信号は、起こる可能性のある故障状態の少なくとも1つの種類を突き止
めるために使用するのが好ましい。故障状態の性質または原因により、正確な診
断に必要な信号の数がある程度決まる。当業者は、この説明を読めば、特定の状
況において何れのまたは何個の信号が必要であるかが分かるであろう。
nトランジスタ52を制御する。故障状態が存在すれば、トランジスタ52を作
動状態にして、低電圧側ドライバ部分26への可能化信号をアースに結合し、負
荷22の給電を禁止するのが好ましい。この回路に循環ダイオード54を組み込
んで、負荷22の脱勢時にエネルギーの消費を制御するのが好ましい。
突き止める能力を有する。
したものである。先ず第1に、ドライバ部分24、26を給電しないようにする
のが好ましい。これを、ドライバ部分の第1の給電組み合わせと呼ぶことができ
る。好ましくは、その後、マイクロプロセッサー28により各診断信号をサンプ
リングする。マイクロプロセッサー28は、この時点で故障状態の存在を突き止
めると、故障状態を指示するようにプログラムされているのが好ましい。
せを実行する。一例として、高電圧側ドライバ部分24を給電すると共に低電圧
側ドライバ部分26をオフにする。その後、診断フィードバック信号をサンプリ
ングして、故障状態の存否のチェックを行なう。故障状態を発見できない場合、
第3の給電組み合わせを実行するのが好ましい。
低電圧側ドライバ部分26を給電する。マイクロプロセッサー28は、この第3
の給電組み合わせ状態の下で診断フィードバック信号をサンプリングするのが好
ましい。この時点で故障が発見されない場合、負荷22を所望の如く給電する。
一例として、モーターの制動を必要に応じて実行する。
することができる。しかしながら、第3の給電組み合わせを実行するまではその
存否が明らかにならない他の故障状態がある。従って、図示の例では、たとえ第
1または第2の給電組み合わせの後の信号のサンプリングにより故障状態の存在
が指示された場合でも、3つの給電組み合わせ全て用いるのが最も好ましい。マ
イクロプロセッサー28は、サンプリングにより得られる信号のうち1つの信号
が予想結果にマッチしない場合は直ちに故障状態を認識するようにプログラムさ
れているのが好ましい。マイクロプロセッサー28また、故障状態が正確に診断
されるまで種々の給電組み合わせの下で信号サンプリングを継続するようにプロ
グラムするのが好ましい。幾つかの故障状態は給電組み合わせを少なくとも1個
または2個使用した後に明らかになるが、図示の例のように3つの異なる給電状
態を実行するまでは正確に診断できない他の故障状態がある。
ドバック信号の組み合わせを使用すると、複数の故障状態を診断することができ
る。故障状態の例として、負荷22のリード線Aの開放回路、負荷22のリード
線Bの開放回路、リード線Aとバッテリーとのショート、リード線Bとバッテリ
ーとのショート、リード線Aとアースとのショート、リード線Bとアースとのシ
ョート及び負荷22の両端間のショートが含まれる。
故障状態の種類を診断する1つの方法を略示する。
部分24と低電圧側ドライバ部分26とは論理値0を有し、オフ状態である。ノ
ード30、36から得られる診断フィードバック信号AD1、AD2は、好まし
くは、マイクロプロセッサー28によりデジタル信号に変換される。従って、フ
ィードバック信号は、回路の適当な箇所での電圧値に合致する論理値を受ける。
電圧値が論理「低」または「高」レベルであるかを決定するしきい値の選択は、
特定の状況でのニーズにより異なる。当業者は、この説明を読めば、適当な電圧
レベルを選択できるであろう。状態ビットフィードバック信号は、この状態に応
じて論理「高」または「低」レベルを与える。
74は、高電圧側ドライバ部分24がオンで、低電圧側ドライバ部分26がオフ
の状態に対応する。給電組み合わせ76は、両方のドライバ部分がオンの状態に
対応する。
として示す。図3の右側部分は、診断フィードバック信号の起こり得る実際の値
、及びそれらの値により指示される故障状態を示す。マイクロプロセッサー28
は、好ましくはメモリーを有し(または外部メモリーへアクセス可能)、実際の
信号を予想値と比較して故障状態を診断するようにプログラムされている。例え
ば、高電圧側ドライバ部分がオンで低電圧側ドライバ部分がオフの時(給電組み
合わせ74)ノード36のフィードバック信号が予想値とは異なり、また両方の
ドライバ部分がオンの時(給電組み合わせが76)状態ビットが予想値と異なる
場合、それは負荷22のリード線AまたはBが開放回路になっていることを示す
。これを図3の80及び82で示す。
ロプロセッサー28は、負荷22のリード線Aがバッテリーとショートしている
と判定する。同様に、実際の値が86で示すような値である場合、マイクロプロ
セッサー28は、負荷22のリード線Bがバッテリーとショートしていると判定
する。
ドバック信号が88で示すような値となり、一方、リード線Bがアースとショー
トすると90に示す信号値が得られる。マイクロプロセッサー28は、フィード
バック信号の値が92に示すような値であると、負荷22の両端間がショートし
ていると判定する。
値に基づき複数の故障状態を認識するようにプログラムするのが好ましい。図3
に示す真理表からわかるように、少なくとも2つのフィードバック信号により大
部分の故障状態を判定するのが好ましい。42の状態ビットフィードバック信号
は、88、90、92に示す故障状態の判定に必須である。負荷の何れかの端部
が開放回路または負荷の何れかの端部がバッテリーとショートしている状態を含
む故障状態については、ノード30、36から得られる2つのフィードバック信
号が必要であるに過ぎない。
路を変更すれば、これらの信号の種々の値が種々の故障状態を異なる態様で指示
する。当業者は、この説明を読めば、マイクロプロセッサー28を、特定の回路
の高電圧側及び低電圧側ドライバ部分を給電する複数の組み合わせ時にサンプリ
ングにより得られる複数のフィードバック信号に基づき種々の故障状態を正確に
診断するように適当にプログラムすることができるであろう。
例に対する、本発明の範囲から必ずしも逸脱しない種々の変形例及び設計変更が
、当業者に明らかになるであろう。本発明が付与される法的保護の範囲は、頭書
の特許請求の範囲を検討することによってのみ決定することができる。
Claims (15)
- 【請求項1】 高電圧側ドライバ部分及び低電圧側ドライバ部分を有する電
気的負荷の給電に関する故障状態の診断方法であって、 (A)高電圧側及び低電圧側ドライバ部分を複数の組み合わせで選択的に給電
し、 (B)各組み合わせの間高電圧側ドライバ部分に関連する少なくとも1つの信
号をサンプリングし、 (C)各組み合わせの間低電圧側ドライバ部分に関連する少なくとも1つの信
号をサンプリングし、 (D)サンプリングにより得られた電圧の組み合わせにより故障状態の存否を
判定し故障状態を診断するステップより成る故障状態の診断方法。 - 【請求項2】 ステップ(A)は、第1の組み合わせとして何れのドライバ
部分も給電せず、第2の組み合わせとして高電圧側ドライバ部分のみ給電し、第
3の組み合わせ部分として両方のドライバ部分を給電するステップを含む請求項
1の方法。 - 【請求項3】 ステップ(B)は、サンプリングにより得られる信号をステ
ップ(A)の組み合わせのうち少なくとも1つの組み合わせに対応して予想され
る信号と比較するステップを含む請求項2の方法。 - 【請求項4】 ステップ(A)は、第1、第2及び第3の組み合わせで高電
圧側及び低電圧側ドライバ部分を給電するステップを含み、ステップ(A)は、
サンプリングにより得られる信号を各組み合わせで予想される信号値と比較する
ステップを含む請求項2の方法。 - 【請求項5】 高電圧側ドライバ部分に関連する第3の信号をサンプリング
するステップを含む請求項1の方法。 - 【請求項6】 サンプリングにより得られる信号は、高電圧側ドライバ部分
に関連する状態ビット信号と、高電圧側ドライバ部分に関連する電圧と、低電圧
側ドライバ部分に関連する電圧とを含む請求項5の方法。 - 【請求項7】 ステップ(B)及び(C)は、高電圧側及び低電圧側ドライ
バ部分に関連する電圧をサンプリングし、これらの電圧を論理値がサンプリング
により得られた電圧の大きさに対応するデジタル信号に変換するステップを含む
請求項1の方法。 - 【請求項8】 電気的負荷に関連する故障状態を診断するシステムであって
、 高電圧側ドライバ部分と、 低電圧側ドライバ部分と、 ドライバ部分を複数の給電組み合わせで選択的に可能化し、各給電組み合わせ
の間に各ドライバ部分に関連する少なくとも1つの信号をサンプリングし、給電
組み合わせに関連するサンプリングにより得られた信号により故障状態の存否を
判定し、故障状態を診断するコントローラとより成る故障状態診断システム。 - 【請求項9】 高電圧側及び低電圧側ドライバは半ブリッジの形に構成され
ている請求項8のシステム。 - 【請求項10】 高電圧側ドライバ部分に関連する信号を与える分圧器と、
低電圧側ドライバ部分に関連する信号を与える第2の分圧器とを有する請求項8
のシステム。 - 【請求項11】 コントローラは、サンプリングにより得られる電圧を論理
値が電圧の大きさに対応するデジタル信号に変換する請求項10のシステム。 - 【請求項12】 高電圧側ドライバ部分はスイッチ関数としての状態ビット
を含み、コントローラは、故障状態の存否を判定する際の第3の信号として状態
ビットの値を用いて故障状態の種類を診断する請求項8のシステム。 - 【請求項13】 低電圧側ドライバ部分とアースとの間に結合され選択的に
作動されるスイッチを備え、コントローラは故障状態を検知するとスイッチを作
動させて低電圧側ドライバを選択的に接地する請求項8のシステム - 【請求項14】 高電圧側及び低電圧側ドライバを給電するための複数の組
み合わせの各々について予想される信号値を含むメモリー部分を有し、コントロ
ーラは、サンプリングにより得られる信号を予想値と比較して、故障状態の存否
を判定し、故障状態を診断する請求項8のシステム。 - 【請求項15】 コントローラは、何れのドライバ部分も給電しない第1の
組み合わせと、高電圧側ドライバ部分をオンに低電圧側ドライバ部分をオフにす
る第2の組み合わせと、高電圧側及び低電圧側ドライバ部分をオンにする第3の
組み合わせとを含む少なくとも3つの組み合わせにより高電圧側及び低電圧側ド
ライバ部分を給電する請求項8のシステム。
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