JP2007024825A - Fault diagnostic system for current sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流センサの故障診断装置に関し、特に、バッテリの充放電電流を検出する電流センサの出力が固定してしまう出力固着異常を診断する電流センサの故障診断装置に関する。 The present invention relates to a failure diagnosis device for a current sensor, and more particularly to a failure diagnosis device for a current sensor for diagnosing an output sticking abnormality in which an output of a current sensor for detecting a charge / discharge current of a battery is fixed.
バッテリの充放電電流を検出する電流センサの故障診断装置として、従来、電流センサの出力領域の上限値と下限値との間の中間領域において、電流センサの出力電圧がある値に固定してしまう出力固着異常を診断するものがある(例えば、特許文献1参照)。
このものは、電圧センサで検出した任意の時刻からのバッテリ電圧の変動量が基準変動量以上になったときに、その基準変動量に対応する電流センサの検出電流値の変動量が基準値以下であり、且つ、その状態が所定時間継続したときに、電流センサが出力固着故障を起こしていると判定するものである。
In this case, when the amount of battery voltage fluctuation from an arbitrary time detected by the voltage sensor exceeds the reference fluctuation amount, the fluctuation amount of the detected current value of the current sensor corresponding to the reference fluctuation amount is less than the reference value. And, when the state continues for a predetermined time, it is determined that the current sensor has caused the output fixing failure.
しかしながら、上述した特許文献1の診断方法のように、バッテリの電圧と電流の変動量の関係を利用して出力固着診断する場合、バッテリ電圧がバッテリの残容量や温度に応じて変化する内部抵抗値に依存するので、バッテリの電圧と電流の変動量の関係もバッテリ状態によって変化する。このために、電圧変動量や電流変動量の基準値をバッテリ状態を推定して変更する必要があり基準値の設定が難しいという問題がある。また、バッテリとコントロールユニット間のハーネスが長い場合や、バッテリとコントロールユニットの間で別の電気負荷へ電源供給を行っていた場合には、ハーネスドロップによるオフセットや、負荷駆動時の電圧降下によりバッテリ電圧の信号情報にばらつきが生じるため、誤診断する可能性がある。
However, when the output fixation diagnosis is performed using the relationship between the battery voltage and the current fluctuation amount as in the diagnosis method of
また、断線やショートを判別するため、電流センサの出力に上限値(上側クランプ値)と下限値(下側クランプ値)を設定し出力範囲を規定した場合、クランプされた状態においてはセンサの出力固着異常時とセンサ出力電圧の挙動が同じとなるために、クランプ状態とセンサ出力固着異常とを区別して、電流センサが正常であるにも拘わらず、出力固着異常と誤判定することを回避する必要がある。 In addition, in order to determine disconnection or short-circuit, if an output range is defined by setting an upper limit value (upper clamp value) and a lower limit value (lower clamp value) for the output of the current sensor, the sensor output will remain in the clamped state. Since the behavior of the sensor output voltage is the same as that at the time of sticking abnormality, the clamp state and the sensor output sticking abnormality are distinguished from each other, and it is avoided that the current sensor is normal but erroneously judged as an output sticking abnormality. There is a need.
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、電流センサの出力固着異常の診断が容易で、しかも、電流センサの出力範囲を規定した場合でも、センサ出力クランプ時の誤判定が容易に回避可能な電流センサの故障診断装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to the above problems, and it is easy to diagnose an abnormality in the output sticking of the current sensor, and even when the output range of the current sensor is defined, erroneous determination at the time of sensor output clamping is easy. An object of the present invention is to provide a current sensor failure diagnosis apparatus that can be avoided.
このため、本発明は、バッテリの充放電電流を検出し、検出電流値に応じた電圧値を出力する電流センサの出力が固定してしまう出力固着異常を診断する電流センサの故障診断装置であって、前記電流センサの出力電圧値の変動が所定値範囲内になったときの前記電流センサの出力電圧値を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された記憶値に対する前記電流センサの出力電圧値の変動が前記所定値範囲内である状態が所定時間継続したときに、電流センサの出力固着異常と判定する判定手段とを備えて構成したことを特徴とする。 For this reason, the present invention is a current sensor failure diagnosis device that detects a charging / discharging current of a battery and diagnoses an output sticking abnormality in which an output of a current sensor that outputs a voltage value corresponding to the detected current value is fixed. Storage means for storing the output voltage value of the current sensor when the fluctuation of the output voltage value of the current sensor falls within a predetermined value range, and the output of the current sensor with respect to the stored value stored in the storage means And a determination unit that determines that the output of the current sensor is abnormally fixed when the voltage value variation is within the predetermined value range for a predetermined time.
本発明によれば、電流センサ出力が所定時間の間、略同じ値を継続したときに出力固着異常と判定する構成としたので、従来のようにバッテリ状態を推定して基準値を設定するような必要がなく、出力固着異常の診断が確実かつ容易にできる。また、センサ出力のクランプ時間を予め把握しておけば所定時間を適切に設定することで、容易にクランプ状態と出力固着異常を区別でき、センサクランプ時の誤判定を防止できる。 According to the present invention, since it is determined that the output sticking abnormality is detected when the current sensor output continues substantially the same value for a predetermined time, the battery state is estimated and the reference value is set as in the prior art. Therefore, it is possible to reliably and easily diagnose output sticking abnormality. In addition, if the clamping time of the sensor output is grasped in advance, by appropriately setting the predetermined time, it is possible to easily distinguish between the clamped state and the output fixing abnormality, and prevent erroneous determination at the time of sensor clamping.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る電流センサの故障診断装置の第1実施形態を示す概略構成図で、車載バッテリの充放電電流を検出する電流センサに適用した場合の例を示す。
図1において、バッテリ1は、図示しないオルタネータと車載電気負荷に接続されている。電流センサ2は、バッテリ1の端子近傍の電流ラインに設けられて車載電気負荷に電力を供給する際にバッテリ1から放電される放電電流と、オルタネータにより充電される際の充電電流を検出する。電流センサ2の出力電圧は故障診断ユニット3に入力し、故障診断ユニット3は電流センサ2の出力状態に基づいて出力固着診断を行う。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a failure diagnosis device for a current sensor according to the present invention, and shows an example of application to a current sensor for detecting a charge / discharge current of an in-vehicle battery.
In FIG. 1, a
前記電流センサ2は、例えば図2に示す特性を有する。即ち、電流が流れていないときの出力電圧を例えば2.5Vに設定し、充電電流(正方向の電流)の増大に応じて出力電圧が増大し、放電電流(負方向の電流)の増大に応じて出力電圧が減少し、0V〜5Vの範囲の電圧値を出力する。そして、電流ラインの断線やショート(短絡)の判定を可能にするため、出力電圧に上限値(例えば4.5V)と下限値(例えば0.5V)を設定して検出電流に応じて変化する出力電圧範囲が規定(0.5V〜4.5V)されている。従って、4.5Vに対応する電流(図2では100A)以上の充電電流が流れた場合に出力電圧は4.5Vにクランプされ、また、0.5Vに対応する電流(図2では−100A)以上の負方向の放電電流が流れた場合に出力電圧が0.5Vにクランプされるようになっている。これにより、電流センサ2の出力が0Vになった時は断線と判定でき、電流センサ2の出力が5Vになった時はショートと判定できる。尚、電流センサ2の出力の変動を考慮して上下限値に範囲を設けるようにしてもよく、例えば、上限値として4.25〜4.75Vの範囲を設定し、下限値として0.25〜0.75Vの電圧範囲を設定するようにしてもよい。
The
前記故障診断ユニット3は、電流センサ2の出力が所定時間、略同じ値を継続したときに出力固着異常と判定するもので、電流センサ2の出力電圧値の変動が予め定めた所定値範囲内になったときの電流センサ2の出力電圧値を記憶し、この記憶値に対する電流センサ2の出力電圧値の変動が前記所定値範囲内である状態が所定時間継続したときに、電流センサの出力固着異常と判定する。従って、故障診断ユニット3は、記憶手段と判定手段の機能を備えている。
The
次に、図3及び図4のフローチャートを参照して第1実施形態の故障診断ユニット3の具体的な固着診断動作について説明する。尚、以下では、前記上限値を上側クランプ値(4.5V)と称し、下限値を下側クランプ値(0.5V)と称する。
図3は、出力固着を推定するための動作フローチャートで、例えばキースイッチがONされると動作が開始され、一定の周期で実行される。
Next, a specific adhesion diagnosis operation of the
FIG. 3 is an operation flowchart for estimating output sticking. For example, when a key switch is turned on, the operation is started and executed at a constant cycle.
ステップ1(図中S1で示し、以下同様とする)では、電流センサ2の出力電圧を読込む。
ステップ2では、今回値と前回値の差が予め定めた所定値A以下か否かを判定し、判定がYESであれば、電流センサ2の出力電圧値の変動がなく出力が固着している可能性があると推定してステップ3に進む。尚、初回では、例えば電流が流れていない2.5Vを前回値として演算するようにすればよい。
In step 1 (indicated by S1 in the figure, the same applies hereinafter), the output voltage of the
In
ステップ3では、今回値を固着判定用基準値としてメモリに記憶する。尚、今回値の代わりに前回値を記憶するようにしてもよい。
ステップ4では、固着判定動作を開始する。
図4は、前記ステップ4で開始される固着判定動作のフローチャートである。
ステップ11で、タイマーを作動する。
In
In
FIG. 4 is a flowchart of the sticking determination operation started in
In
ステップ12では、図3のフローチャートで電流センサ2の出力値が読込まれる毎に、読込まれた検出値と記憶値の差が前記所定値A以下か否かを判定する。判定がYESの場合は、ステップ13でタイマーのカウント値をカウントアップする。
ステップ14では、タイマーのカウント値から予め定めた所定時間経過したか否かを判定し、所定時間経過したならば判定がYESとなり、電流センサ2の出力が所定時間継続して変動しないと判断してステップ15に進み、センサ固着異常を知らせる。
In step 12, each time the output value of the
In step 14, it is determined whether a predetermined time has elapsed from the count value of the timer. If the predetermined time has elapsed, the determination is YES, and it is determined that the output of the
ステップ12で、検出値と記憶値の差が所定値Aを超えて判定がNOとなった場合は、電流センサ2の出力が変動しており、出力の固着はないと判断してステップ16に進み、タイマーのカウント値をクリアする。
かかる第1実施形態によれば、電流センサ2の出力状態から電流センサ2の出力固着異常を判定しているので、従来のようにバッテリ状態を推定して基準値を設定する必要がなく、出力固着異常の診断が確実かつ容易にできる。また、車載バッテリ1の場合、電流センサ2がクランプされる大きい電流が流れるのは、主にエンジン始動時であるので、エンジン始動時にバッテリ電流が通常状態に復帰する時間を予め把握して所定時間を適切に設定することで、クランプ状態と出力固着異常を区別して診断することが可能となり、電流センサ2のクランプ時に電流センサ2が正常であるにも拘わらず出力固着異常と誤診断することを防止できる。
If the difference between the detected value and the stored value exceeds the predetermined value A in step 12 and the determination is NO, it is determined that the output of the
According to the first embodiment, since the output sticking abnormality of the
そして、このように電流センサ2の故障を検出することにより、オルタネータ負荷に対するエンジン空気量補正の誤動作や、バッテリ1の充電量の誤検知等を未然に防止できる。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
第2実施形態は、電流センサ2のクランプ状態における出力固着異常をより一層確実に診断できるようにしたものである。
By detecting the failure of the
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, an output fixing abnormality in the clamped state of the
第2実施形態では、図示しないが、図1の構成において、バッテリ1の正負の端子間に、バッテリ端子電圧を検出する電圧センサを付加する構成とする。
図5のフローチャートを参照して第2実施形態による出力固着異常の診断動作を説明する。尚、図5のフローチャートは、第1実施形態の図4の動作に対応するものであり、図3の出力固着推定動作フローによって今回値と前回値の差が所定値A以下で出力固着の可能性ありと判断されたときの動作フローである。
In the second embodiment, although not shown, a voltage sensor for detecting a battery terminal voltage is added between the positive and negative terminals of the
With reference to the flowchart of FIG. 5, the output fixing abnormality diagnosis operation according to the second embodiment will be described. The flow chart of FIG. 5 corresponds to the operation of FIG. 4 of the first embodiment, and the output fixation can be fixed when the difference between the current value and the previous value is less than or equal to the predetermined value A by the output fixation estimation operation flow of FIG. It is an operation flow when it is determined that there is a sex.
ステップ21で、タイマーを作動する。
ステップ22で、下側クランプ値<記憶値<上側クランプ値か否かを判定し、記憶値が下側クランプ値と上側クランプ値の間の検出電流値に応じて出力電圧が変化する中間出力領域内であれば判定がYESとなりステップ23に進み、記憶値が中間出力領域でない上側クランプ値又は下側クランプ値であれば判定がNOとなり、ステップ28に進む。
In step 21, a timer is activated.
In
ステップ23〜27の動作は、図4のフローチャートのステップ12〜16と同様であり、検出値と記憶値の差が所定値A以下である状態が所定時間継続した場合に出力固着異常を知らせる。
記憶値が上側クランプ値又は下側クランプ値でステップ28に進んだ場合は、ステップ28で、検出値と記憶値の差が所定値A以下か否かを判定する。判定がYESの場合は、ステップ29に進み、判定がNOであればステップ34に進む。
The operations of
If the stored value is the upper clamp value or the lower clamp value and the process proceeds to step 28, it is determined in step 28 whether or not the difference between the detected value and the stored value is equal to or less than a predetermined value A. If the determination is yes, the process proceeds to step 29, and if the determination is no, the process proceeds to step 34.
ステップ29では、記憶値が上側クランプ値、且つ、電圧センサで検出されるバッテリ端子電圧VBがバッテリ1の起電力(例えば11.8〜12.8V)より低い所定電圧(例えば9V)以下かを判定する。判定がNOであればステップ33に進み、記憶値が下側クランプ値、且つ、バッテリ端子電圧VBがバッテリ1の前記起電力より高い所定電圧(例えば14V)以上かを判定する。ステップ29とステップ33のどちらかの判定がYESであればステップ30に進み、どちらもNOであればステップ34に進む。
In
ステップ30に進んだ場合は、ステップ24〜26と同様に、ステップ30で、タイマーのカウント値をカウントアップし、ステップ31で、所定時間経過したか否かを判定し、所定時間経過すれば、ステップ32で、出力固着異常と診断して知らせる。
ステップ34に進んだ場合は、タイマーのカウント値をクリアする。
かかる第2実施形態によれば、バッテリの端子電圧VBがバッテリ1の起電力より低い所定電圧以下で放電状態であるにも拘わらず電流センサ2の出力電圧値が上側クランプ値で充電状態を示している状態や、逆に、バッテリの端子電圧VBがバッテリ1の起電力より高い所定電圧以上で充電状態であるにも拘わらず電流センサ2の出力電圧値が下側クランプ値で放電状態を示している状態が、それぞれ所定時間継続した場合に電流センサ2が固着異常と診断する。従って、第1実施形態のように、単に時間経過だけで診断する構成に比較して、出力のクランプ領域における電流センサ2の出力固着異常の診断精度を高めることができる。
If the process proceeds to step 30, as in steps 24-26, the timer count value is incremented in step 30, and it is determined in step 31 whether or not a predetermined time has elapsed. In step 32, an output fixing abnormality is diagnosed and notified.
When the routine proceeds to step 34, the count value of the timer is cleared.
According to the second embodiment, the output voltage value of the
次に、本発明の第3実施形態を説明する。
図6のフローチャートを参照して第3実施形態の出力固着異常の診断動作を説明する。
ステップ41では、スタータスイッチがONされたことを検出して始動タイマーを作動し、エンジン始動からの経過時間の計時を開始する。
ステップ42では、記憶値が下側クランプ値と上側クランプ値の間の検出電流値に応じて出力電圧が変化する出力領域内の値か否かを判定し、下側クランプ値<記憶値<上側クランプ値であれば、判定がYESとなりステップ43に進み、記憶値が上側クランプ値以上又は下側クランプ値以下であれば判定がNOとなり、ステップ49に進む。ここで、通常は、エンジンの始動に伴ってバッテリ1が放電されて大きな放電電流が流れるので、電流センサ2が正常であれば、記憶値として例えば下側クランプ値が記憶される。従って、ステップ42の判定がYESであれば、ステップ49で固着判定動作を禁止する。そして、ステップ50で、始動タイマーで計時した時間が予め定めた所定時間経過したか否かを判定し、所定時間経過するまで固着判定動作を禁止し、所定時間経過したならばステップ51で、固着判定動作の禁止を解除して固着判定動作を開始する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
With reference to the flowchart of FIG. 6, the output fixing abnormality diagnosis operation of the third embodiment will be described.
In step 41, it is detected that the starter switch has been turned on, the start timer is activated, and the elapsed time from the start of the engine is started.
In step 42, it is determined whether or not the stored value is within the output region where the output voltage changes according to the detected current value between the lower clamp value and the upper clamp value, and the lower clamp value <stored value <upper side. If it is a clamp value, the determination is YES and the process proceeds to step 43. If the stored value is greater than or equal to the upper clamp value or less than or equal to the lower clamp value, the determination is NO and the process proceeds to step 49. Here, normally, since the
一方、エンジン始動時に記憶値として、前記中間出力領域の値が記憶されていた場合は、電流センサ2が出力固着異常になっている可能性がある。この場合は、図4のステップ11〜16と同様にしてステップ43〜48の動作を実行して出力固着か否かを判定する。
かかる第3実施形態によれば、電流センサ2の出力がクランプ状態となるのは、通常、エンジン始動時であるので、エンジン始動後所定時間経過するまでは固着診断を禁止することで、クランプ領域での誤診断を回避する。また、キースイッチがONされてからスタータスイッチがONされるまでの間で、中間出力領域の出力値が記憶されている場合には電流センサ2が固着異常になっている可能性があるので、この場合には固着診断を実行することで、電流センサ2の固着を早期に発見できる。
On the other hand, if the value of the intermediate output region is stored as a stored value when the engine is started, there is a possibility that the
According to the third embodiment, since the output of the
尚、容量の大きいバッテリでは充放電時間が長くなる傾向にあるため、クランプ状態が長くなる。従って、このようなバッテリの電流検出に用いる電流センサの固着診断を行う場合に、中間出力領域における固着判定用の所定時間とクランプ領域における固着判定用の所定時間を異ならせるとよい。例えば、上述の第1及び第3実施形態では、記憶値が中間出力領域の値かクランプ値かを判定し、判定結果に応じて所定時間を変更するステップを追加すればよく、第2実施形態では、ステップ25の所定時間とステップ31の所定時間を異なる値に定めておくようにすればよい。
A battery having a large capacity tends to have a long charge / discharge time, and therefore the clamp state becomes long. Therefore, when performing the sticking diagnosis of the current sensor used for such battery current detection, the predetermined time for sticking determination in the intermediate output region may be different from the predetermined time for sticking judgment in the clamp region. For example, in the first and third embodiments described above, a step of determining whether the stored value is the value of the intermediate output region or the clamp value and changing the predetermined time according to the determination result may be added. Then, the predetermined time of
また、本発明の故障診断装置は、車載の電流センサだけでなく他の電流センサの故障診断に適用できることは言うまでもない。 Needless to say, the fault diagnosis apparatus of the present invention can be applied not only to in-vehicle current sensors but also to fault diagnosis of other current sensors.
1 バッテリ
2 電流センサ
3 故障診断ユニット
1
Claims (6)
前記電流センサの出力電圧値の変動が所定値範囲内になったときの前記電流センサの出力電圧値を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された記憶値に対する前記電流センサの出力電圧値の変動が前記所定値範囲内である状態が所定時間継続したときに、電流センサの出力固着異常と判定する判定手段と、
を備えて構成したことを特徴とする電流センサの故障診断装置。 A current sensor failure diagnosis device for diagnosing an output sticking abnormality in which a charge / discharge current of a battery is detected and an output of a current sensor that outputs a voltage value corresponding to a detected current value is fixed,
Storage means for storing the output voltage value of the current sensor when the fluctuation of the output voltage value of the current sensor falls within a predetermined value range;
A determination unit that determines that the output sticking abnormality of the current sensor is abnormal when a change in the output voltage value of the current sensor with respect to the stored value stored in the storage unit is within the predetermined value range for a predetermined time;
A fault diagnosis device for a current sensor, comprising:
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