JP2007022432A - Load abnormality detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、負荷異常検出装置に関し、より詳細には、負荷に電流を流すことによって負荷の異常を検出する負荷異常検出装置に関する。 The present invention relates to a load abnormality detection device, and more particularly to a load abnormality detection device that detects a load abnormality by flowing a current through a load.
従来から、スクイブ(等価的に抵抗)に診断電流を供給した際のスクイブの両端の電位差に基づいてスクイブのオープンショート検出を行う検出回路が知られている(例えば、特許文献1参照)。この検出回路は、マイクロコンピュータ(以下、「マイコン」という)が定電流源からの診断電流によってスクイブの両端に生じる電位差を読み取ることによって、スクイブのオープンショート検出を行っている。
ところで、マイコンが入力電位をA/Dポートで読み込んだ場合、読み取り誤差(オフセット誤差)が生じるため、2つの異なる大きさの診断電流I1、I2を定電流源によって負荷に流し、それぞれの診断電流を流すことにより生じる入力電位同士の差分をとることによって、オフセット誤差の影響をキャンセルすることができる。この差分が負荷を異常と判定する所定の異常判定閾値を超えるか否かを判断することによって、オフセット誤差を排除して負荷の異常検出を行うことができる。 By the way, when the microcomputer reads the input potential at the A / D port, a reading error (offset error) occurs. Therefore, the diagnostic currents I1 and I2 having two different magnitudes are supplied to the load by the constant current source, and the respective diagnostic currents are supplied. By taking the difference between the input potentials generated by flowing the current, the influence of the offset error can be canceled. By determining whether or not the difference exceeds a predetermined abnormality determination threshold value for determining the load as abnormal, it is possible to detect the load abnormality while eliminating the offset error.
このとき、定電流源から流れる診断電流自体にも少なからず誤差が含んでいたり診断電流自体が多少変動したりするため、その診断電流の誤差や変動が上記の差分に与える影響を抑えるために、2つの診断電流I1,I2のうち一方を他方よりある程度大きく(例えば、I1≪I2)する必要がある。 At this time, since the diagnostic current itself flowing from the constant current source includes not a little error or the diagnostic current itself slightly varies, in order to suppress the influence of the error and fluctuation of the diagnostic current on the above difference, One of the two diagnostic currents I1 and I2 needs to be somewhat larger than the other (for example, I1 << I2).
しかしながら、経時変化等により負荷の抵抗値が大きくなったり、設計上想定されている抵抗値よりも大きい抵抗分を有する負荷が取り付けられたりした場合には、診断電流を流したときの負荷の抵抗分による電圧降下が大となり、マイコンが入力電位をA/Dポートで読み込むことができなくなるおそれがある。ここで、この点について、上述の特許文献1では開示及び示唆がされていなく、解決されていなかった。 However, if the load resistance increases due to changes over time, or if a load with a resistance larger than the designed resistance is installed, the resistance of the load when a diagnostic current is passed The voltage drop due to the minute becomes large, and the microcomputer may not be able to read the input potential through the A / D port. Here, this point has not been disclosed or suggested in the above-mentioned Patent Document 1, and has not been solved.
そこで、本発明は、負荷の抵抗値変化に対応して負荷の異常を検出することができる負荷異常検出装置の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a load abnormality detection device that can detect a load abnormality in response to a change in the resistance value of the load.
上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
負荷に定電圧を印加する定電圧源と、
前記負荷に診断電流を供給する定電流源と、
前記負荷に前記定電圧を印加した際の前記負荷の一端の電位を検出する第1の電位検出手段と、
前記負荷に前記定電圧の印加に加えて前記診断電流を供給した際の前記一端の電位を検出する第2の電位検出手段とを備え、
前記第1の電位検出手段により検出された電位と前記第2の電圧検出手段により検出された電位とを比較して前記負荷の異常を検出することを特徴とする負荷異常検出装置が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
A constant voltage source for applying a constant voltage to the load;
A constant current source for supplying a diagnostic current to the load;
First potential detecting means for detecting a potential at one end of the load when the constant voltage is applied to the load;
Second potential detecting means for detecting the potential of the one end when the diagnostic current is supplied to the load in addition to the application of the constant voltage;
A load abnormality detection device is provided that detects the load abnormality by comparing the potential detected by the first potential detection means with the potential detected by the second voltage detection means. .
これによれば、定電圧源を用いることによって、2つの異なる大きさの診断電流を流す必要がなくなり、診断電流を小さな値に設定しておけば、負荷の抵抗値が大きくなっても電圧降下は大とはならないため、マイコンが入力電位をA/Dポートで読み込むことができなくなるおそれはなくなる。 According to this, by using a constant voltage source, it is not necessary to flow diagnostic currents of two different magnitudes, and if the diagnostic current is set to a small value, the voltage drop even if the resistance value of the load increases. Therefore, there is no possibility that the microcomputer cannot read the input potential through the A / D port.
なお、GND(グランド)電位の変化に影響されないように負荷の両端電圧を検出できるようにするため、前記第1の電位検出手段は、更に、前記負荷に前記定電圧を印加した際の前記一端に対する他端の電位を検出し、前記第2の電圧検出手段は、更に、前記負荷に前記定電圧の印加に加えて前記診断電流を供給した際の前記他端の電位を検出するようにしてもよい。 In addition, in order to be able to detect the voltage across the load so as not to be affected by a change in the GND (ground) potential, the first potential detecting means further includes the one end when the constant voltage is applied to the load. The second voltage detecting means further detects the potential of the other end when the diagnostic current is supplied to the load in addition to the application of the constant voltage. Also good.
本発明によれば、負荷の抵抗値変化に対応して負荷の異常を検出することができる。 According to the present invention, it is possible to detect a load abnormality in response to a load resistance value change.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図1は、本発明の負荷異常検出装置の第1の実施例を示す図である。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a load abnormality detection apparatus according to the present invention.
負荷30は、本発明の負荷異常検出装置が異常検出(例えば、オープン検出やショート検出)をする対象である。負荷30は、抵抗分を有する導電体であり、より具体的に挙げるならば、インダクタンス分と抵抗分を含むソレノイドや、エアバッグ等のガス発生剤を点火するためのスクイブである。
The
負荷30の上流は後述する定電圧源20につながり、下流はGND(グランド)60につながる。負荷30の下流とGND60を直接つないでもよいし、負荷30とGND60間に抵抗やトランジスタ等の回路要素(省略記号40で示す)が挿入されていてもよい。なお、GND60は、後述するマイコン50のGND70と同一配線でつないでもよいし、負荷30に流れる電流(特に、負荷30を駆動するための駆動電流(動作電流))によってマイコン50のGND70に影響を与えないようにGND70と別配線でつないでもよい。
The upstream of the
負荷30と定電圧源20の間のa点には、定電流源10が接続されている。定電流源10は、負荷の異常を検出するための診断電流Ii(定電流Ii)を負荷30に供給する。診断電流Iiの負荷30への供給は停止することが可能である。例えば、マイコン50等が、停止信号を送信することによって、a点から定電流源10を切り離したり、定電流源10からの診断電流Iiの供給自体を停止したりする。
A constant
また、a点の電位を検出できるように、a点とマイコン50のA/Dポート60が接続されている。A/Dポート60は、マイコン50内のA/D変換部(図示しない)に接続される。そして、マイコン50内のCPU(図示しない)は、A/D変換部の出力データ(つまり、a点の電位データ)を演算処理する。なお、マイコン50(その構成要素であるCPUやRAM等も含めて)は、GND70を基準に動作する。
Further, the point a and the A /
ここで、マイコン50が入力電位をA/Dポート60で読み込んだときの状態について、図3及び図4を参照しながら、簡単に説明する。なお、図3及び図4の構成において図1の構成と同一の構成要素には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
Here, the state when the
図3のようにマイコン50が入力電位V1をA/Dポート60で読み込んだ場合、読み取り誤差(オフセット誤差err)が生じる。このオフセット誤差errによって、入力電位V1に基づくCPUによる演算処理がばらついてしまう。そして、極端に言えば、オフセット誤差errが大きくなると、負荷30に診断電流I1を流すことにより生じる入力電位V1をA/Dポート60で読み込んだ値(V1+err)によっては、マイコン50による負荷30の異常判定を誤判定する場合がある。
When the
これに対し、図4に示されるように、2つの異なる大きさの診断電流I2,I3を定電流電源10によって負荷30に流し、負荷30に診断電流I2を流すことにより生じる入力電位V2をA/Dポート60で読み込んだ値(V2+err)と負荷30に診断電流I3を流すことにより生じる入力電位V3をA/Dポート60で読み込んだ値(V3+err)との差分をとることにより、オフセット誤差の影響をキャンセルすることができる。すなわち、マイコン50内のCPUは、『(V3+err)−(V2+err)=V3−V2』というようにオフセット誤差の影響が排除された値に基づいて演算処理することができる。これにより、マイコン50は、差分(V3−V2)が正常判定領域『Vmin<V3−V2<Vmax』内にあるか否かを判断することによって、オフセット誤差の影響を排除して、負荷30の異常検出を行うことができる(Vminは正常判定領域の下限値、Vmaxは正常判定領域の上限値)。差分(V3−V2)が正常判定領域内になければ、マイコン50は負荷30を異常(オープン故障またはショート故障)と判定する。
On the other hand, as shown in FIG. 4, two different magnitudes of diagnostic currents I2 and I3 are supplied to the
なお、負荷30の抵抗分の抵抗値をRとすると、GND70基準のマイコン50は、V3−V2を『V3−V2=(I3−I2)・R』として読み取ることになる(診断電流I2,I3の違いにより省略部分40での電圧降下量の違いがないものとして計算。違いがあればその差分項も上式に現れる)。
If the resistance value of the
しかしながら、定電流源10から流れる診断電流I2,I3にも少なからず誤差が含んでいたり、診断電流I2,I3が多少変動したりする。したがって、診断電流I2,I3の誤差や変動が差分(V3−V2)に与える影響を抑えるために『I2≪I3』とする必要がある。
However, the diagnostic currents I2 and I3 flowing from the constant
例えば、R=3[Ω],I2=0.1[A],I3=0.2[A]と定義した場合、差分は『V3−V2=(0.2−0.1)×3=0.3[V]』となり、R=3[Ω],I2=0.1[A],I3=1.0[A]と定義した場合、差分は『V3−V2=(1.0−0.1)×3=2.7[V]』となる。したがって、例えば0.15[A]の誤差や変動が診断電流I2もしくはI3にあったとしても、I2=0.1[A],I3=1.0[A]と定義した場合の方が差分に与える影響が小さい。 For example, when R = 3 [Ω], I2 = 0.1 [A], and I3 = 0.2 [A] are defined, the difference is “V3−V2 = (0.2−0.1) × 3 = 0.3 [V] ”, and R = 3 [Ω], I2 = 0.1 [A], and I3 = 1.0 [A], the difference is“ V3−V2 = (1.0− 0.1) × 3 = 2.7 [V] ”. Therefore, for example, even if there is an error or fluctuation of 0.15 [A] in the diagnostic current I2 or I3, the difference is defined when I2 = 0.1 [A] and I3 = 1.0 [A]. Has little effect on
ところが、経時変化等により負荷30の抵抗値が大きくなったり、設計上想定されている抵抗値よりも大きい抵抗分を有する負荷が取り付けられたりした場合には、V2がV3に比べ極めて大きな値となる。
However, when the resistance value of the
例えば、I2=0.1[A],I3=1.0[A]のときにR=300[Ω]の抵抗値になった場合には、『V2=I2・R=30[V]』,『V3=I3・R=300[V]』となる。すなわち、負荷30による電圧降下が大きく、数V程度のマイコンの電源電圧値を超えてしまう。
For example, when the resistance value is R = 300 [Ω] when I2 = 0.1 [A] and I3 = 1.0 [A], “V2 = I2 · R = 30 [V]” , “V3 = I3 · R = 300 [V]”. That is, the voltage drop due to the
したがって、マイコン50が入力電位V2,V3をA/Dポート60で読み込むことができない。その結果、差分(V3−V2)が正しく演算処理されず、マイコン50による負荷30の異常判定が誤判定となり得る。なお、診断電流を対象となる抵抗分に合うように調整することにより誤判定対策を実施してもよいが、定電流源10等の回路やICを大きく変更しなければならない。
Therefore, the
そこで、本発明の負荷異常検出装置は、図1に示されるように、定電圧源20を備えている。負荷30の上流に定電圧源20が接続されている。定電圧源20は、負荷30の動作に影響を与えない程度の電圧で負荷30に定電圧を印加する。例えば、定電圧源20は、負荷30の動作電源として働き、負荷30の異常検出をする場合に負荷30を動作させない電圧まで下げるようにしてもよい。若しくは、定電圧源20は、負荷30の動作電源とせずに負荷30の動作に影響を与えない程度の電圧を印加する電圧源とし、図示しない別の電圧源を負荷30の動作電源としてもよい。なお、定電圧源20と負荷30の間に、電流の回りこみを防ぐためにダイオード21を挿入してもよいし、抵抗分22があってもよい。
Therefore, the load abnormality detection device of the present invention includes a
それでは、図2を参照しながら、本発明の負荷異常検出装置の動作について説明する。図2は、本発明の負荷異常検出装置のマイコン50の処理動作フローの一例である。
Now, the operation of the load abnormality detection device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an example of a processing operation flow of the
ステップ10において、マイコン50は、定電流源10が接続されていない状態や定電流源10から診断電流Iiが供給されていない状態で、定電圧源20が負荷30に定電圧を印加しているときのa点の電位V0をGND70基準で測定する(測定された電位がE0[V]とすると、『V0=E0』)。なお、ステップ10の実施前に、本負荷異常検出装置の異常検出対象である負荷30以外に異常がないことを確認することが望ましい。
In
ステップ12において、マイコン50は、定電流源10からの診断電流Iiの供給を開始させる。ステップ14において、マイコン50は、負荷30に定電圧源10による定電圧の印加に加えて診断電流Iiを供給した際のa点の電位ViをGND70基準で測定する。重ね合わせの理により、『Vi=E0+R・Ii』となる(診断電流Iiによる省略部分40での電圧降下量やGND70とGND60間の電位差はないものとして計算。違いがあればそれを示す項も上式に現れる)。なお、負荷30にインダクタンス分が含まれている場合には、電流や電位が安定した時に測定することが望ましい。
In
ステップ16において、マイコン50は、差分(Vi−V0)が正常判定領域『Vmin<Vi−V0<Vmax』内にあるか否かを判断することによって、負荷30の異常検出を行う。差分(Vi−V0)が、正常判定領域『Vmin<Vi−V0<Vmax』内にあれば、負荷30は正常であるとみなすことができる。一方、ステップ18において、上記正常判定領域内になければ、負荷30はオープン故障またはショート故障とみなすことができる。
In step 16, the
なお、『Vi−V0=(E0+R・Ii)−(E0)=R・Ii』と演算処理することができる。また、Vminは正常判定領域の下限値、Vmaxは正常判定領域の上限値であるが、その値は異常検出の要求仕様等に従って決めればよい。 It is possible to perform arithmetic processing as “Vi−V0 = (E0 + R · Ii) − (E0) = R · Ii”. Further, Vmin is a lower limit value of the normal determination area, and Vmax is an upper limit value of the normal determination area, and the value may be determined according to the required specification for abnormality detection.
したがって、本発明の負荷異常検出装置によれば、上述したように2つの異なる大きさの定電流(I2,I3)を用いる必要がなくなる。そして、定電流源10から供給される診断電流Iiを微小値に設定しておけば、負荷30の抵抗値Rが大きくなってもR・Iiは大とはならないため、マイコン50がA/Dポート60で読み込むことができる範囲で電位の差分(Vi−V0)を正しく演算処理することができる。また、電位を差分することにより上述したオフセット誤差の影響も排除することができる。さらに、定電流源10等の回路やICを大きく変更する必要もない。
Therefore, according to the load abnormality detection device of the present invention, it is not necessary to use two constant currents (I2, I3) having different magnitudes as described above. If the diagnostic current Ii supplied from the constant
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
図5は、本発明の負荷異常検出装置の第2の実施例を示す図である。なお、図5の構成において図1の構成と同一の構成要素には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。 FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the load abnormality detection device of the present invention. In the configuration of FIG. 5, the same components as those of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
負荷30の下流は、抵抗値R23の抵抗23やトランジスタ等の回路要素(省略記号40で示す)を介して、GND60につながる。
Downstream of the
負荷30と抵抗23の間のb点の電位を検出できるように、b点とマイコン50のA/Dポート61が接続されている。A/Dポート61は、マイコン50内のA/D変換部(図示しない)に接続される。マイコン50内のCPU(図示しない)は、A/D変換部の出力データ(つまり、b点の電位データ)を演算処理する。
The point b and the A /
図5に示される第2の実施例の負荷異常検出装置も、図2に示される処理動作フローと同様に動作する。 The load abnormality detection apparatus of the second embodiment shown in FIG. 5 also operates in the same manner as the processing operation flow shown in FIG.
ステップ10において、マイコン50は、定電流源10が接続されていない状態や定電流源10から診断電流Iiが供給されていない状態で、定電圧源20が負荷30に定電圧を印加しているときのb点の電位V0をGND70基準で測定する。定電圧源20が負荷30に定電圧を印加しているときに流れる電流をI0とすると、『V0=I0・R23』となる。
In
ステップ12において、マイコン50は、定電流源10からの診断電流の供給Iiを開始させる。ステップ14において、マイコン50は、負荷30に定電圧源10による定電圧の印加に加えて診断電流Iiを供給した際のb点の電位ViをGND70基準で測定する。重ね合わせの理により、『Vi=(I0+Ii)・R23』となる(GND70とGND60間の電位差はないものとして計算。違いがあればそれを示す項も上式に現れる)。
In
ステップ16において、マイコン50は、差分(Vi−V0)が正常判定領域『Vmin<Vi−V0<Vmax』内にあるか否かを判断することによって、負荷30の異常検出を行う。
In step 16, the
ここで、差分(Vi−V0)は、『Vi−V0=((I0+Ii)・R23)−(I0・R23)=R23・Ii』と演算処理することができる。負荷30の抵抗値が変動すればIiも変動するため、演算したR23・Iiと正常判定領域を比較することによって、負荷30の異常検出を行うことができる。差分(Vi−V0)が、正常判定領域『Vmin<Vi−V0<Vmax』内にあれば、負荷30は正常であるとみなすことができる。一方、ステップ18において、上記正常判定領域内になければ、負荷30はオープン故障またはショート故障とみなすことができる。
Here, the difference (Vi−V0) can be calculated as “Vi−V0 = ((I 0 + Ii) · R 23 ) − (I 0 · R 23 ) = R 23 · Ii”. If the resistance value of the
したがって、第2の実施例の負荷異常検出装置においても、上述の第1の実施例と同様の効果をもたらす。 Therefore, the load abnormality detection device of the second embodiment also brings about the same effect as that of the first embodiment.
さらに、図6は、本発明の負荷異常検出装置の第3の実施例を示す図である。なお、図6の構成において図1の構成と同一の構成要素には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。 Furthermore, FIG. 6 is a figure which shows the 3rd Example of the load abnormality detection apparatus of this invention. In the configuration of FIG. 6, the same components as those of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
負荷30の両端(a点、b点)の電位を検出できるように、a点とマイコン50のA/Dポート60が接続され、b点とマイコン50のA/Dポート61が接続されている。A/Dポート60,61は、マイコン50内のA/D変換部(図示しない)に接続される。マイコン50内のCPU(図示しない)は、A/D変換部の出力データ(つまり、a点及びb点の電位データ)を演算処理する。
The point a and the A /
図6に示される第3の実施例の負荷異常検出装置も、図2に示される処理動作フローと同様に動作する。 The load abnormality detection apparatus of the third embodiment shown in FIG. 6 also operates in the same manner as the processing operation flow shown in FIG.
ステップ10において、マイコン50は、定電流源10が接続されていない状態や定電流源10から診断電流Iiが供給されていない状態で、定電圧源20が負荷30に定電圧を印加しているときのa点及びb点の電位V00とV01をGND70基準で測定する。測定された電位がE00[V]、E01[V]とすると、負荷30の両端電圧(つまり、a点とb点の電位差)をV0と定義した場合、『V0=E00−E01』となる。
In
ステップ12において、マイコン50は、定電流源10からの診断電流Iiの供給を開始させる。ステップ14において、マイコン50は、負荷30に定電圧源10による定電圧の印加に加えて診断電流Iiを供給した際の負荷30の両端電圧をGND70基準で測定する。重ね合わせの理により、『Vi=(E00−E01)+R・Ii』となる。
In
ステップ16において、マイコン50は、差分(Vi−V0)が正常判定領域『Vmin<Vi−V0<Vmax』内にあるか否かを判断することによって、負荷30の異常検出を行う。
In step 16, the
ここで、『Vi−V0=((E00−E01)+R・Ii)−(E0−E01)=R・Ii』と演算処理することができる。したがって、上述と同様の考えで、第3の実施例の負荷異常検出装置においても、上述の第1の実施例と同様の効果をもたらす。 Here, it is possible to perform arithmetic processing as “Vi−V0 = ((E00−E01) + R · Ii) − (E0−E01) = R · Ii” ”. Therefore, based on the same idea as described above, the load abnormality detection device of the third embodiment also brings about the same effect as that of the first embodiment.
10 定電流源
20 定電圧源
21 ダイオード
22,23 抵抗
30 負荷
50 マイコン
60,61 A/Dポート
10 constant
Claims (2)
前記負荷に診断電流を供給する定電流源と、
前記負荷に前記定電圧を印加した際の前記負荷の一端の電位を検出する第1の電位検出手段と、
前記負荷に前記定電圧の印加に加えて前記診断電流を供給した際の前記一端の電位を検出する第2の電位検出手段とを備え、
前記第1の電位検出手段により検出された電位と前記第2の電圧検出手段により検出された電位とを比較して前記負荷の異常を検出することを特徴とする負荷異常検出装置。 A constant voltage source for applying a constant voltage to the load;
A constant current source for supplying a diagnostic current to the load;
First potential detecting means for detecting a potential at one end of the load when the constant voltage is applied to the load;
Second potential detecting means for detecting the potential of the one end when the diagnostic current is supplied to the load in addition to the application of the constant voltage;
A load abnormality detection device that detects an abnormality of the load by comparing the potential detected by the first potential detection means with the potential detected by the second voltage detection means.
前記第2の電圧検出手段は、更に、前記負荷に前記定電圧の印加に加えて前記診断電流を供給した際の前記他端の電位を検出する、請求項1記載の負荷異常検出装置。 The first potential detecting means further detects a potential of the other end with respect to the one end when the constant voltage is applied to the load,
The load abnormality detection device according to claim 1, wherein the second voltage detection unit further detects a potential of the other end when the diagnostic current is supplied to the load in addition to the application of the constant voltage.
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