JP2008187873A - Motor driving controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータを駆動する駆動回路の故障診断機能を備えたモータ駆動制御装置に関する。 The present invention relates to a motor drive control device having a failure diagnosis function of a drive circuit that drives a motor.
従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている(特許文献1〜3参照)。これらの文献に記載された故障診断の技術では、モータに駆動電流を供給制御するブリッジ回路を構成する複数のスイッチング素子を選択的に導通(オン)/非導通(オフ)させ、そのときのモータの端子電圧を検出し、検出した電圧に基づいて、モータ端子の地絡、天絡、モータの断線等の故障、ならびにスイッチング素子のオン(ショート)故障、オフ(オープン)故障、スイッチング時間の異常等の故障を診断する手法を採用していた。
上記従来の故障診断技術において、故障診断時にモータの端子電圧を検出する検出回路は、抵抗と容量とを含む回路で構成されている。このため、モータの動作時には検出回路で検出された信号はその立ち上がりならびに立ち下がりが鈍った状態で故障診断の中枢部となるCPUに取り込まれることになり、PWM制御(Pulse Width Modulation:パルス幅変調制御)によりモータが動作状態にある場合には、スイッチング素子をオン/オフ制御するPWM信号に同期して変動するモータの端子電圧は平均化されてCPUに取り込まれていた。 In the conventional failure diagnosis technique, the detection circuit that detects the motor terminal voltage at the time of failure diagnosis is configured by a circuit including a resistor and a capacitor. For this reason, when the motor is operating, the signal detected by the detection circuit is taken into the central CPU of the fault diagnosis with its rise and fall being dull, and PWM control (Pulse Width Modulation) When the motor is in the operating state by the control), the terminal voltage of the motor that fluctuates in synchronization with the PWM signal for controlling the on / off of the switching element is averaged and taken into the CPU.
したがって、PWM制御におけるPWM信号のオンデューティ(ハイレベルの期間)がオフデューティ(ロウレベル期間)に比べて著しく長い場合には、CPUではモータの端子電圧は電源電圧等の高位電圧として認識してしまうおそれがあり、その逆にオンデューティ(ハイレベルの期間)がオフデューティ(ロウレベル期間)に比べて著しく短い場合には、CPUではモータの端子電圧は接地電位等の低位電圧として認識してしまうおそれがあった。このため、モータの動作時における故障診断では、CPUはスイッチング素子でオン故障、オフ故障、モータ端子で天絡、地絡、断線等の故障が発生した際のモータの端子電圧と区別することが困難となり、誤診断してしまうおそれがあった。 Therefore, when the on-duty (high level period) of the PWM signal in PWM control is remarkably longer than the off-duty (low level period), the CPU recognizes the motor terminal voltage as a high voltage such as a power supply voltage. Conversely, if the on-duty (high level period) is significantly shorter than the off-duty (low level period), the CPU may recognize the motor terminal voltage as a low voltage such as the ground potential. was there. For this reason, in fault diagnosis during motor operation, the CPU can distinguish from the terminal voltage of the motor when a failure such as an ON fault or an OFF fault occurs at the switching element, or a fault such as a power fault, ground fault, or disconnection occurs at the motor terminal. There was a risk of misdiagnosis due to difficulty.
一方、モータの停止時にはスイッチング素子はPWM制御されていないので、スイッチング素子を十分に長い時間オン状態もしくはオフ状態にすることで、検出回路はモータの端子電圧を飽和電圧として検出してCPUに与えることが可能であった。このため、スイッチング素子のスイッチング時間を正確に認識することができた。しかし、モータの動作時には、スイッチング素子はPWM制御されているため十分に長い時間オン状態もしくはオフ状態に設定することができず、かつ上述したように検出回路に抵抗と容量を含むため、検出回路ではモータの端子において飽和電圧を検出することができなかった。このため、CPUはPWM信号に同期してモータの端子電圧を正確に得ることはできず、スイッチング素子におけるスイッチング時間の故障を正確に診断することが困難になっていた。 On the other hand, since the switching element is not PWM-controlled when the motor is stopped, the detection circuit detects the terminal voltage of the motor as a saturation voltage and applies it to the CPU by turning the switching element on or off for a sufficiently long time. It was possible. For this reason, it was possible to accurately recognize the switching time of the switching element. However, since the switching element is PWM controlled during motor operation, it cannot be set to an on state or an off state for a sufficiently long time, and the detection circuit includes a resistor and a capacitor as described above. Then, the saturation voltage could not be detected at the motor terminal. For this reason, the CPU cannot accurately obtain the terminal voltage of the motor in synchronization with the PWM signal, and it has been difficult to accurately diagnose the failure of the switching time in the switching element.
このように、従来の故障診断技術では、主にモータの停止時に故障を診断することが想定されていたため、モータの動作時における故障診断では上述したような不具合を招いていた。 As described above, in the conventional failure diagnosis technology, it is assumed that the failure is mainly diagnosed when the motor is stopped. Therefore, the failure diagnosis during the operation of the motor causes the above-described problems.
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モータの停止時は勿論動作時であっても確実にスイッチング素子の故障診断を可能にした故障診断機能を備えたモータ駆動制御装置を提供することにある。 In view of the above, the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a failure diagnosis function that can reliably diagnose a failure of a switching element even during operation as well as when the motor is stopped. An object of the present invention is to provide a motor drive control device provided.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、制御手段から与えられるスイッチング指令信号に基づいて、ブリッジ回路を構成する複数のスイッチング素子を導通制御することでモータに駆動電流を供給制御してモータを駆動制御するモータ駆動制御装置において、抵抗成分で構成されて、前記モータの一方の端子に出力される第1の診断信号と、前記モータの他方の端子に出力される第2の診断信号を検出する信号検出手段と、前記モータの停止時における前記スイッチング素子の故障診断時に、前記ブリッジ回路に診断電流を選択的に供給制御する電流供給手段とを備え、前記制御手段は、前記スイッチング素子の故障診断時に前記複数のスイッチング素子を選択的に導通制御し、その結果前記信号検出手段で検出された第1の診断信号と第2の診断信号を入力し、入力された第1の診断信号と第2の診断信号の立ち上がり/立ち下がりを検出し、その検出結果に基づいて少なくとも前記スイッチング素子の故障を診断することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
上記特徴の請求項1記載の発明によれば、モータの停止時はむろんモータの動作時においてもスイッチング素子の故障を確実に診断することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, when the motor is stopped, it is possible to reliably diagnose the failure of the switching element even during the operation of the motor.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のモータ駆動制御装置において、前記制御手段は、前記第1の診断信号と第2の診断信号が予め設定された規定時間内における立ち上がり/立ち下がりを検出し、その検出結果に基づいて少なくとも前記スイッチング素子の故障を検出することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the motor drive control device according to the first aspect, the control means determines whether the first diagnostic signal and the second diagnostic signal rise / fall within a predetermined time set in advance. And detecting at least a failure of the switching element based on the detection result.
上記特徴の請求項2記載の発明によれば、スイッチング素子におけるスイッチング時間の異常を確実に診断することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to reliably diagnose an abnormality in the switching time in the switching element.
請求項3記載の発明は、請求項1または2に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御手段は、PWM制御により前記スイッチング素子を選択的に導通制御し、前記モータを動作させて前記スイッチング素子の故障を診断することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the motor drive control device according to the first or second aspect, the control means selectively controls the conduction of the switching element by PWM control and operates the motor to operate the switching element. It is characterized by diagnosing the failure of
上記特徴の請求項3記載の発明によれば、スイッチング素子をPWM制御により導通制御してモータを動作させた場合に、スイッチング素子の故障を確実に診断することができる。 According to the third aspect of the present invention, the failure of the switching element can be reliably diagnosed when the conduction of the switching element is controlled by PWM control to operate the motor.
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best embodiment for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1に係るモータ駆動制御装置の構成を示す図である。図1に示す実施例1の装置は、Hブリッジ回路1、プリドライバ回路2、第1の診断信号検出回路3、第2の診断信号検出回路4、診断切り換え回路5ならびにCPU6を備えて構成され、例えばバッテリ電源(VB)7から給電されて動作し、モータ8を駆動制御している。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a motor drive control device according to a first embodiment of the present invention. 1 includes an H-
Hブリッジ回路1は、スイッチング素子として機能するFET(電界効果トランジスタ)11,12,13,14を備えて構成され、PチャネルのFET11とNチャネルのFET12とはバッテリ電源7と接地電位(GND)との間で直列接続され、その直列接続点はモータ8の一方の端子となるモータ端子Aならびに第1の診断信号検出回路3に接続され、PチャネルのFET13とNチャネルのFET14とはバッテリ電源7と接地電位(GND)との間で直列接続され、その直列接続点はモータ8の他方の端子となるモータ端子Bならびに第2の診断信号検出回路4に接続されている。
The H-
プリドライバ回路2は、CPU6から与えられるスイッチング指令信号(S1〜S4)に基づいてHブリッジ回路1の各FET11,12,13,14をスイッチング制御する。
The
第1の診断信号検出回路3は、2つの抵抗R2,R3で構成され、抵抗R2はその一端がモータ端子Aに接続され、他端が接地電位(GND)に接続され、抵抗R3はその一端がモータ端子Aに接続され、他端がCPU6に接続されている。第1の診断信号検出回路3は、装置の故障診断時にモータ端子Aの電位を第1の診断信号T1として検出しCPU6に与える。
The first diagnostic
第2の診断信号検出回路4は、2つの抵抗R4,R5で構成され、抵抗R4はその一端がモータ端子Bに接続され、他端が接地電位(GND)に接続され、抵抗R5はその一端がモータ端子Bに接続され、他端がCPU6に接続されている。第2の診断信号検出回路4は、装置の故障診断時にモータ端子Bの電位を第2の診断信号T2として検出しCPU6に与える。
The second diagnostic
診断切り換え回路5は、NPN型のバイポーラのトランジスタQ1と抵抗R1とを備えて構成され、トランジスタQ1はそのベース端子がCPU6に接続され、コレクタ端子がバッテリ電源7に接続され、エミッタ端子が抵抗R1に接続されている。抵抗R1は、その一端がトランジスタQ1のエミッタ端子に接続され、他端が第1の診断信号検出回路3の抵抗R2,R3の一端ならびにモータ端子Aに接続されている。
The
診断切り換え回路5は、CPU6から出力される切り換え信号S5に基づいてトランジスタQ1を導通制御することで第1の診断信号検出回路3における抵抗R1,R2,R3の共通接続点ならびに抵抗R4,R5の共通接続点の電位をハイレベルまたはロウレベルに選択的に制御する。すなわち、診断切り換え回路5は、Hブリッジ回路1におけるFET12,14の診断時の供給電源(電流供給手段)として機能し、各FET11〜14がオフ状態でかつモータ8が停止しているときに、トランジスタQ1がオンすることで上記それぞれの共通接続点の電位をハイレベルに設定する一方、トランジスタQ1をオフすることで上記共通接続点の電位をロウレベルに設定することで、故障診断の内容を切り換える。
The
なお、トランジスタQ1がオンしたときに上記各共通接続点の電位がハイレベルに設定されるように、抵抗R1,R2,R3の抵抗値がR2>>R1、R3>>R1となるように設定されている。 Note that the resistance values of the resistors R1, R2, and R3 are set to be R2 >> R1, R3 >> R1 so that the potential at each common connection point is set to a high level when the transistor Q1 is turned on. Has been.
CPU6は、本装置の動作を制御する制御中枢(制御手段)として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、処理装置、記憶装置、入出力装置等の資源を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。CPU6は、外部から与えられる診断を指令する信号ならびに予め内部に保有する制御ロジック(プログラム)等に基づいて、故障診断に必要なすべての動作を総括管理して制御する。 The CPU 6 functions as a control center (control means) for controlling the operation of the apparatus, and includes resources such as a processing device, a storage device, and an input / output device necessary for a computer that controls various operation processes based on a program. For example, it is realized by a microcomputer or the like. The CPU 6 comprehensively manages and controls all operations necessary for failure diagnosis based on a signal for instructing diagnosis given from the outside and a control logic (program) stored in advance in the inside.
すなわち、CPU6は、プリドライバ回路2にスイッチング指令信号(S1〜S4)を与え、トランジスタQ1に切り換え信号S5を与える。また、CPU6は、第1の診断信号検出回路3で検出された第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号検出回路4で検出された第2の診断信号T2の立ち上がりならびに立ち下がりを検出する機能を備えている。また、CPU6は、第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2の立ち上がり/立ち下がりの検出結果に基づいて、スイッチング素子の異常を判定する。
That is, the CPU 6 gives a switching command signal (S1 to S4) to the
モータ8は、例えばトランスファーを備えた4輪駆動車両の駆動力配分制御装置に使用され、前輪側と後輪側とを締結するクラッチの締結力を車両の走行状態応じて変化させるモータ駆動システムに適用される。 The motor 8 is used in, for example, a driving force distribution control device for a four-wheel drive vehicle equipped with a transfer, and is used in a motor drive system that changes a fastening force of a clutch that fastens a front wheel side and a rear wheel side according to a traveling state of the vehicle. Applied.
次に、図2に示すフローチャートならびに図3から図13に示すタイミングチャートを参照して故障診断の手順を説明する。 Next, a failure diagnosis procedure will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 2 and the timing charts shown in FIGS.
先ず始めに、モータ8が停止している状態での故障診断について説明する。図2において、先ず初期状態ではスイッチング指令信号(S1〜S4)ならびに切り換え信号S5はすべて対応するトランジスタをオフ状態とすべく指令する(ステップS200)。これにより、図3に示すように第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2はロウレベルとなる。 First, failure diagnosis with the motor 8 stopped will be described. In FIG. 2, first, in the initial state, the switching command signals (S1 to S4) and the switching signal S5 all command the corresponding transistors to be turned off (step S200). As a result, as shown in FIG. 3, the first diagnostic signal T1 and the second diagnostic signal T2 are at a low level.
このような状態において、切り換え信号S5をロウレベルからハイレベルにしてトランジスタQ1をオンする(ステップS201)。この後、第1の診断信号検出回路3で第1の診断信号T1を検出し、第2の診断信号検出回路4で第2の診断信号T2を検出し、これら検出された第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2がCPU6に与えられ、CPU6で第1の診断信号T1、第2の診断信号T2がロウレベルからハイレベルに立ち上がったか否かを判別する(ステップS202)。
In such a state, the switching signal S5 is changed from the low level to the high level to turn on the transistor Q1 (step S201). Thereafter, the first diagnostic
判別の結果、診断信号が立ち上がらなかった場合には、続いて双方の診断信号が立ち上がらなかったか否かを判別する(ステップS203)。判別の結果、図4に示すように双方の診断信号が立ち上がらなかった場合にはFET12、14のオン故障、もしくはモータ端子AまたはBの地絡故障が発生しているものと判定し(ステップS204)、図5に示すように第1の診断信号T1は立ち上がる一方第2の診断信号T2が立ち上がらなかった場合には、モータ8の断線故障が発生しているものと判定する(ステップS205)。
If the diagnosis signal does not rise as a result of the determination, it is subsequently determined whether or not both diagnosis signals have risen (step S203). As a result of the determination, if both diagnosis signals do not rise as shown in FIG. 4, it is determined that an on failure of the
一方、先のステップS202の判別結果において、図6に示すように双方の診断信号がともに立ち上がった場合には、正常であると判定し、次の診断動作に移る。 On the other hand, if both diagnosis signals rise as shown in FIG. 6 in the determination result of the previous step S202, it is determined that the signal is normal, and the next diagnosis operation is started.
次の診断動作では、切り換え信号S5をハイレベルからロウレベルにしてトランジスタQ1をオンからオフにする(ステップS206)。この後、第1の診断信号検出回路3で第1の診断信号T1を検出し、第2の診断信号検出回路4で第2の診断信号T2を検出し、これら検出された第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2がCPU6に与えられ、CPU6で第1の診断信号T1、第2の診断信号がハイレベルからロウレベルに立ち下がったか否かを判別する(ステップS207)。
In the next diagnostic operation, the switching signal S5 is changed from the high level to the low level to turn off the transistor Q1 (step S206). Thereafter, the first diagnostic
判別の結果、図7に示すように双方の診断信号が立ち下がらなかった場合にはFET11、13のオン故障、もしくはモータ端子AまたはBの天絡故障が発生しているものと判定し(ステップS208)、図8に示すように双方の診断信号が立ち下がった場合には、正常であると判定し、次の診断動作に移る。
As a result of the determination, if both diagnosis signals do not fall as shown in FIG. 7, it is determined that an on failure of the
次の診断動作では、スイッチング指令信号S1をロウレベルからハイレベルにしてFET11をオフからオンさせる指令をプリドライバ回路2に与え、プリドライバ回路2はこのスイッチング指令信号S1に基づいてFET11のゲート端子にロウレベルのスイッチング信号を与える(ステップS209)。この後、第1の診断信号検出回路3で第1の診断信号T1を検出し、第2の診断信号検出回路4で第2の診断信号T2を検出し、これら検出された第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2がCPU6に与えられ、CPU6で第1の診断信号T1、第2の診断信号T2が予め設定された規定時間内にロウレベルからハイレベルに立ち上がったか否かを判別する(ステップS210)。
In the next diagnostic operation, a command to turn on the
判別の結果、図9に示すように双方の診断信号が規定時間内に立ち上がらなかった場合には、FET11のオフ故障またはスイッチング(オフ→オン)時間の異常が発生しているものと判定し、また図10に示すように規定時間を多少過ぎて立ち上がった場合には、FET11のスイッチング時間の異常が発生しているものと判定する(ステップS211)。一方、図11に示すように双方の診断信号が規定時間内に立ち上がった場合には、正常であると判定し、次の診断動作に移る。
As a result of the determination, if both diagnostic signals do not rise within the specified time as shown in FIG. 9, it is determined that the
次の診断動作では、スイッチング指令信号S1をハイレベルからロウレベルにしてFET11をオンからオフさせる指令をプリドライバ回路2に与え、プリドライバ回路2はこのスイッチング指令信号S1に基づいてFET11のゲート端子にハイレベルのスイッチング信号を与える(ステップS212)。この後、第1の診断信号検出回路3で第1の診断信号T1を検出し、第2の診断信号検出回路4で第2の診断信号T2を検出し、これら検出された第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2がCPU6に与えられ、CPU6で第1の診断信号T1、第2の診断信号T2が予め設定された規定時間内にハイレベルからロウレベルに立ち下がったか否かを判別する(ステップS213)。
In the next diagnostic operation, a command for changing the switching command signal S1 from the high level to the low level to turn off the
判別の結果、双方の診断信号が規定時間内に立ち下がらなかった場合には、FET11のスイッチング(オン→オフ)時間の異常が発生しているものと判定する(ステップS214)。一方、図11に示すように双方の診断信号が規定時間内に立ち下がった場合には、正常であると判定し、次の診断動作に移る。
As a result of the determination, if both the diagnostic signals do not fall within the specified time, it is determined that an abnormality in the switching (ON → OFF) time of the
次の診断動作では、切り換え信号S5をロウレベルからハイレベルにしてトランジスタQ1をオンする。この後、スイッチング指令信号S2をロウレベルからハイレベルにしてFET12をオフからオンさせる指令をプリドライバ回路2に与え、プリドライバ回路2はこのスイッチング指令信号S2に基づいてFET12のゲート端子にハイレベルのスイッチング信号を与える(ステップS215)。続いて、第1の診断信号検出回路3で第1の診断信号T1を検出し、第2の診断信号検出回路4で第2の診断信号T2を検出し、これら検出された第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2がCPU6に与えられ、CPU6で第1の診断信号T1、第2の診断信号T2が予め設定された規定時間内にハイレベルからロウレベルに立ち下がったか否かを判別する(ステップS216)。
In the next diagnostic operation, the switching signal S5 is changed from low level to high level to turn on the transistor Q1. Thereafter, a command for changing the switching command signal S2 from the low level to the high level and turning the
判別の結果、図12に示すように双方の診断信号が規定時間内に立ち下がらなかった場合には、FET12のオフ故障またはスイッチング(オフ→オン)時間の異常が発生しているものと判定し、また規定時間を多少過ぎて立ち下がった場合には、FET12のスイッチング時間の異常が発生しているものと判定する(ステップS217)。一方、図13に示すように双方の診断信号が規定時間内に立ち下がった場合には、正常であると判定し、次の診断動作に移る。
As a result of the determination, if both diagnostic signals do not fall within the specified time as shown in FIG. 12, it is determined that the
次の診断動作では、スイッチング指令信号S2をハイレベルからロウレベルにしてFET12をオンからオフさせる指令をプリドライバ回路2に与え、プリドライバ回路2はこのスイッチング指令信号S2に基づいてFET12のゲート端子にロウレベルのスイッチング信号を与える(ステップS218)。この後、第1の診断信号検出回路3で第1の診断信号T1を検出し、第2の診断信号検出回路4で第2の診断信号T2を検出し、これら検出された第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2がCPU6に与えられ、CPU6で第1の診断信号T1、第2の診断信号T2が予め設定された規定時間内にロウレベルからハイレベルに立ち上がったか否かを判別する(ステップS219)。
In the next diagnostic operation, a command for changing the switching command signal S2 from the high level to the low level to turn off the
判別の結果、双方の診断信号が規定時間内に立ち上がらなかった場合には、FET12のスイッチング(オン→オフ)時間の異常が発生しているものと判定する(ステップS220)。一方、図13に示すように双方の診断信号が規定時間内に立ち上がった場合には、正常であると判定し、次の診断動作に移る。
As a result of the determination, if both the diagnostic signals do not rise within the specified time, it is determined that an abnormality in the switching (ON → OFF) time of the
次の診断動作では、切り換え信号S5をハイレベルからロウレベルにしてトランジスタQ1をオフする。この後、スイッチング指令信号S3をロウレベルからハイレベルにしてFET13をオフからオンさせる指令をプリドライバ回路2に与え、プリドライバ回路2はこのスイッチング指令信号S3に基づいてFET13のゲート端子にロウレベルのスイッチング信号を与える(ステップS221)。続いて、第1の診断信号検出回路3で第1の診断信号T1を検出し、第2の診断信号検出回路4で第2の診断信号T2を検出し、これら検出された第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2がCPU6に与えられ、CPU6で第1の診断信号T1、第2の診断信号T2が予め設定された規定時間内にロウレベルからハイレベルに立ち上がったか否かを判別する(ステップS222)。
In the next diagnostic operation, the switching signal S5 is changed from the high level to the low level to turn off the transistor Q1. Thereafter, a command for changing the switching command signal S3 from the low level to the high level to turn on the
判別の結果、双方の診断信号が規定時間内に立ち上がらなかった場合には、FET13のオフ故障またはスイッチング(オフ→オン)時間の異常が発生しているものと判定し、また規定時間を多少過ぎて立ち上がった場合には、FET13のスイッチング時間の異常が発生しているものと判定する(ステップS223)。一方、双方の診断信号が規定時間内に立ち上がった場合には、正常であると判定し、次の診断動作に移る。
If both diagnosis signals do not rise within the specified time as a result of the determination, it is determined that an
次の診断動作では、スイッチング指令信号S3をハイレベルからロウレベルにしてFET13をオンからオフさせる指令をプリドライバ回路2に与え、プリドライバ回路2はこのスイッチング指令信号S3に基づいてFET13のゲート端子にハイレベルのスイッチング信号を与える(ステップS224)。この後、第1の診断信号検出回路3で第1の診断信号T1を検出し、第2の診断信号検出回路4で第2の診断信号T2を検出し、これら検出された第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2がCPU6に与えられ、CPU6で第1の診断信号T1、第2の診断信号T2が予め設定された規定時間内にハイレベルからロウレベルに立ち下がったか否かを判別する(ステップS225)。
In the next diagnostic operation, a command for changing the switching command signal S3 from the high level to the low level to turn off the
判別の結果、双方の診断信号が規定時間内に立ち下がらなかった場合には、FET13のスイッチング(オン→オフ)時間の異常が発生しているものと判定する(ステップS226)。一方、双方の診断信号が規定時間内に立ち下がった場合には、正常であると判定し、次の診断動作に移る。
As a result of the determination, if both the diagnostic signals do not fall within the specified time, it is determined that an abnormality in the switching (ON → OFF) time of the
次の診断動作では、切り換え信号S5をロウレベルからハイレベルにしてトランジスタQ1をオンする。この後、スイッチング指令信号S4をロウレベルからハイレベルにしてFET14をオフからオンさせる指令をプリドライバ回路2に与え、プリドライバ回路2はこのスイッチング指令信号S4に基づいてFET14のゲート端子にハイレベルのスイッチング信号を与える(ステップS227)。続いて、第1の診断信号検出回路3で第1の診断信号T1を検出し、第2の診断信号検出回路4で第2の診断信号T2を検出し、これら検出された第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2がCPU6に与えられ、CPU6で第1の診断信号T1、第2の診断信号T2が予め設定された規定時間内にハイレベルからロウレベルに立ち下がったか否かを判別する(ステップS228)。
In the next diagnostic operation, the switching signal S5 is changed from low level to high level to turn on the transistor Q1. Thereafter, the switching command signal S4 is changed from the low level to the high level, and a command for turning the
判別の結果、双方の診断信号が規定時間内に立ち下がらなかった場合には、FET14のオフ故障またはスイッチング(オフ→オン)時間の異常が発生しているものと判定し、また規定時間を多少過ぎて立ち下がった場合には、FET14のスイッチング時間の異常が発生しているものと判定する(ステップS229)。一方、双方の診断信号が規定時間内に立ち下がった場合には、正常であると判定し、次の診断動作に移る。
If both diagnosis signals do not fall within the specified time as a result of the determination, it is determined that the
次の診断動作では、スイッチング指令信号S4をハイレベルからロウレベルにしてFET12をオンからオフさせる指令をプリドライバ回路2に与え、プリドライバ回路2はこのスイッチング指令信号S4に基づいてFET14のゲート端子にロウレベルのスイッチング信号を与える(ステップS230)。この後、第1の診断信号検出回路3で第1の診断信号T1を検出し、第2の診断信号検出回路4で第2の診断信号T2を検出し、これら検出された第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2がCPU6に与えられ、CPU6で第1の診断信号T1、第2の診断信号T2が予め設定された規定時間内にロウレベルからハイレベルに立ち上がったか否かを判別する(ステップS231)。
In the next diagnostic operation, a command for changing the switching command signal S4 from a high level to a low level to turn off the
判別の結果、双方の診断信号が規定時間内に立ち上がらなかった場合には、FET14のスイッチング(オン→オフ)時間の異常が発生しているものと判定する(ステップS232)。一方、双方の診断信号が規定時間内に立ち上がった場合には、診断対象はすべて正常であると判定し(ステップS233)、診断動作を終了する。
As a result of the determination, if both diagnostic signals do not rise within the specified time, it is determined that an abnormality in the switching (ON → OFF) time of the
次に、図14に示すフローチャートならびに図15から図19に示すタイミングチャートを参照して、モータ端子AからBに電流が流れてモータ8が動作(回転)している状態での故障診断について説明する。なお、モータ8の動作状態での診断では、常時切り換え信号S5はロウレベルに設定されてトランジスタQ1はオフされている。 Next, with reference to the flowchart shown in FIG. 14 and the timing charts shown in FIGS. 15 to 19, the failure diagnosis in the state where the motor 8 is operating (rotating) due to the current flowing from the motor terminals A to B will be described. To do. In the diagnosis in the operating state of the motor 8, the constant switching signal S5 is set to a low level and the transistor Q1 is turned off.
図14において、先ずスイッチング指令信号S2,S3はロウレベルに設定されてFET12,13はオフされ、PWM信号がFET11に与えられてFET11がPWM制御されるようにスイッチング指令信号S1をプリドライバ回路2に与え、かつスイッチング指令信号S4をロウレベルからハイレベルにしてFET14をオフからオンさせる指令をプリドライバ回路2に与える。これにより、プリドライバ回路2はFET14のゲート端子にロウレベルからハイレベルのスイッチング信号を与え、FET11のゲート端子にPWM信号となるスイッチング指令信号S1を与える(ステップS1400)。
In FIG. 14, first, the switching command signals S2 and S3 are set to a low level, the
この後、第1の診断信号検出回路3で第1の診断信号T1を検出し、第2の診断信号検出回路4で第2の診断信号T2を検出し、これら検出された第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2がCPU6に与えられ、CPU6でスイッチング指令信号S1がロウレベルからハイレベルになったときに第1の診断信号T1のみが予め設定された規定時間内にロウレベルからハイレベルに立ち上がったか否かを判別する(ステップS1401)。
Thereafter, the first diagnostic
判別の結果、第1の診断信号T1が規定時間内に立ち上がらなかった場合には、続いてスイッチング指令信号S1がロウレベルからハイレベルになったときに第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2が予め設定された規定時間内にロウレベルからハイレベルに立ち上がったか否かを判別する(ステップS1402)。判別の結果、図15に示すように双方の診断信号が立ち上がった場合には、FET14のオフ故障が発生しているものと判定する(ステップS1403)。FET14に上記故障が発生しているものと判定した場合には、直ちにスイッチング指令信号S1,S4をロウレベルにしてFET11ならびにFET14をオフさせる指令をプリドライバ回路2に与え、モータ8の駆動を停止する(ステップS1404)。
As a result of the determination, if the first diagnostic signal T1 does not rise within the specified time, then the first diagnostic signal T1 and the second diagnostic signal when the switching command signal S1 changes from the low level to the high level. It is determined whether or not T2 has risen from a low level to a high level within a preset predetermined time (step S1402). As a result of the determination, when both diagnostic signals rise as shown in FIG. 15, it is determined that an off failure of the
一方、先のステップS1402で示す判別処理において、図16ならびに図17に示すように双方の診断信号が規定時間内にともに立ち上がらなかった場合には、FET12のオン故障、FET11のオフ故障、モータ端子A,Bの地絡故障、FET11のスイッチング(オフ→オン)時間の故障の少なくとも1つの故障が発生しているものと判定する(ステップS1405)。上記故障が発生しているものと判定した場合には、直ちにスイッチング指令信号S1,S4をロウレベルにしてFET11ならびにFET14をオフさせる指令をプリドライバ回路2に与え、モータ8の駆動を停止する(ステップS1404)。
On the other hand, in the discrimination processing shown in the previous step S1402, if both diagnostic signals do not rise within the specified time as shown in FIGS. 16 and 17, the
一方、先のステップS1401で示す判別処理の結果において、図18に示すように第1の診断信号T1のみが規定時間内に立ち上がった場合には、続いてスイッチング指令信号S1がハイレベルからロウレベルになったときに第1の診断信号T1のみが予め設定された規定時間内にハイレベルからロウレベルに立ち下がったか否かを判別する(ステップS1406)。 On the other hand, when only the first diagnostic signal T1 rises within the specified time as shown in FIG. 18 in the result of the discrimination process shown in the previous step S1401, the switching command signal S1 subsequently changes from the high level to the low level. Whether or not only the first diagnostic signal T1 has fallen from the high level to the low level within a predetermined time set in advance is determined (step S1406).
判別の結果、第1の診断信号T1が規定時間内に立ち下がらなかった場合には、続いてスイッチング指令信号S1がハイレベルからロウレベルになったときに第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2が予め設定された規定時間内にハイレベルからロウレベルに立ち下がったか否かを判別する(ステップS1407)。判別の結果、図15に示すように双方の診断信号が立ち下がった場合には、FET14のオフ故障が発生しているものと判定する(ステップS1408)。FET14に上記故障が発生しているものと判定した場合には、直ちにスイッチング指令信号S1,S4をロウレベルにしてFET11ならびにFET14をオフさせる指令をプリドライバ回路2に与え、モータ8の駆動を停止する(ステップS1404)。
As a result of the determination, if the first diagnostic signal T1 does not fall within the specified time, the first diagnostic signal T1 and the second diagnostic when the switching command signal S1 subsequently changes from the high level to the low level. It is determined whether or not the signal T2 falls from a high level to a low level within a preset specified time (step S1407). As a result of the determination, if both diagnostic signals fall as shown in FIG. 15, it is determined that an off failure of the
一方、図19に示すように双方の診断信号が規定時間内にともに立ち下がらなかった場合には、FET11のオン故障、モータ端子A,Bの天絡故障、FET11のスイッチング(オン→オフ)時間の故障の少なくとも1つの故障が発生しているものと判定する(ステップS1409)。上記故障が発生しているものと判定した場合には、直ちにスイッチング指令信号S1,S4をロウレベルにしてFET11ならびにFET14をオフさせる指令をプリドライバ回路2に与え、モータ8の駆動を停止する(ステップS1404)。
On the other hand, if both diagnostic signals do not fall within the specified time as shown in FIG. 19, the
一方、先のステップS1406で示す判別処理の結果において、図18に示すように第1の診断信号T1のみが規定時間内に立ち下がった場合には、正常であるものと判定し(ステップS1410)、先のステップS1401で示す処理に戻って再び上記診断故障の手順を繰り返し実行する。 On the other hand, if only the first diagnostic signal T1 falls within the specified time as shown in FIG. 18 in the result of the discrimination processing shown in the previous step S1406, it is judged that it is normal (step S1410). Returning to the process shown in the previous step S1401, the diagnostic failure procedure is repeated.
次に、図20に示すフローチャートを参照して、モータ端子BからAに電流が流れてモータ8が動作(回転)している状態での故障診断について説明する。 Next, with reference to the flowchart shown in FIG. 20, a failure diagnosis in a state where a current flows from the motor terminal B to A and the motor 8 is operating (rotating) will be described.
図20において、先ずスイッチング指令信号S1,S4はロウレベルに設定されてFET11,14はオフされ、PWM信号がFET13に与えられてFET13がPWM制御されるようにスイッチング指令信号S3をプリドライバ回路2に与え、かつスイッチング指令信号S2をロウレベルからハイレベルにしてFET12をオフからオンさせる指令をプリドライバ回路2に与える。これにより、プリドライバ回路2はFET12のゲート端子にロウレベルからハイレベルのスイッチング信号を与え、FET13のゲート端子にPWM信号となるスイッチング指令信号S3を与える(ステップS2000)。
In FIG. 20, first, the switching command signals S1 and S4 are set to a low level, the
この後、第1の診断信号検出回路3で第1の診断信号T1を検出し、第2の診断信号検出回路4で第2の診断信号T2を検出し、これら検出された第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2がCPU6に与えられ、CPU6でスイッチング指令信号S3がロウレベルからハイレベルになったときに第2の診断信号T2のみが予め設定された規定時間内にロウレベルからハイレベルに立ち上がったか否かを判別する(ステップS2001)。
Thereafter, the first diagnostic
判別の結果、第2の診断信号が規定時間内に立ち上がらなかった場合には、続いてスイッチング指令信号S3がロウレベルからハイレベルになったときに第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2が予め設定された規定時間内にロウレベルからハイレベルに立ち上がったか否かを判別する(ステップS2002)。判別の結果、双方の診断信号が立ち上がった場合には、FET12のオフ故障が発生しているものと判定する(ステップS2003)。FET12に上記故障が発生しているものと判定した場合には、直ちにスイッチング指令信号S2,S3をロウレベルにしてFET12ならびにFET13をオフさせる指令をプリドライバ回路2に与え、モータ8の駆動を停止する(ステップS2004)。
As a result of the determination, if the second diagnostic signal does not rise within the specified time, the first diagnostic signal T1 and the second diagnostic signal T2 when the switching command signal S3 subsequently changes from the low level to the high level. It is determined whether or not has risen from the low level to the high level within a preset predetermined time (step S2002). If both diagnosis signals rise as a result of the determination, it is determined that an off failure of the
一方、先のステップS2002で示す判別処理において、双方の診断信号が規定時間内にともに立ち上がらなかった場合には、FET14のオン故障、FET13のオフ故障、モータ端子A,Bの地絡故障、FET13のスイッチング(オフ→オン)時間の故障の少なくとも1つの故障が発生しているものと判定する(ステップS2005)。上記故障が発生しているものと判定した場合には、直ちにスイッチング指令信号S2,S3をロウレベルにしてFET12ならびにFET13をオフさせる指令をプリドライバ回路2に与え、モータ8の駆動を停止する(ステップS2004)。
On the other hand, in the discrimination processing shown in the previous step S2002, if both diagnostic signals do not rise within the specified time, the
一方、先のステップS2001で示す判別処理の結果において、第2の診断信号T2のみが規定時間内に立ち上がった場合には、続いてスイッチング指令信号S3がハイレベルからロウレベルになったときに第2の診断信号T2のみが予め設定された規定時間内にハイレベルからロウレベルに立ち下がったか否かを判別する(ステップS2006)。 On the other hand, if only the second diagnostic signal T2 rises within the specified time in the result of the discrimination process shown in the previous step S2001, the second time when the switching command signal S3 changes from the high level to the low level. It is determined whether only the diagnostic signal T2 has fallen from the high level to the low level within a preset predetermined time (step S2006).
判別の結果、第2の診断信号T2が規定時間内に立ち下がらなかった場合には、続いてスイッチング指令信号S3がハイレベルからロウレベルになったときに第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2が予め設定された規定時間内にハイレベルからロウレベルに立ち下がったか否かを判別する(ステップS2007)。判別の結果、双方の診断信号が立ち下がった場合には、FET12のオフ故障が発生しているものと判定する(ステップS2008)。FET12に上記故障が発生しているものと判定した場合には、直ちにスイッチング指令信号S2,S3をロウレベルにしてFET12ならびにFET13をオフさせる指令をプリドライバ回路2に与え、モータ8の駆動を停止する(ステップS2004)。
If the second diagnostic signal T2 does not fall within the specified time as a result of the determination, the first diagnostic signal T1 and the second diagnostic are subsequently detected when the switching command signal S3 changes from the high level to the low level. It is determined whether or not the signal T2 falls from the high level to the low level within a preset specified time (step S2007). If both diagnosis signals fall as a result of the determination, it is determined that an off failure of the
一方、双方の診断信号が規定時間内にともに立ち下がらなかった場合には、FET13のオン故障、モータ端子A,Bの天絡故障、FET13のスイッチング(オン→オフ)時間の故障の少なくとも1つの故障が発生しているものと判定する(ステップS2009)。上記故障が発生しているものと判定した場合には、直ちにスイッチング指令信号S2,S3をロウレベルにしてFET12ならびにFET13をオフさせる指令をプリドライバ回路2に与え、モータ8の駆動を停止する(ステップS2004)。
On the other hand, if both diagnosis signals do not fall within the specified time, at least one of
一方、先のステップS2006で示す判別処理の結果において、第2の診断信号T2のみが規定時間内に立ち下がった場合には、正常であるものと判定し(ステップS2010)、先のステップS2001で示す処理に戻って再び上記診断故障の手順を繰り返し実行する。 On the other hand, when only the second diagnostic signal T2 falls within the specified time in the result of the discrimination process shown in the previous step S2006, it is determined that it is normal (step S2010), and in the previous step S2001. Returning to the process shown, the above-described diagnostic failure procedure is repeated.
以上説明したように、上記実施例においては、第1の診断信号検出回路3ならびに第2の診断信号検出回路4は、容量を用いない構成を採用しているので、第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2の立ち上がり/立ち下がりの変化を鈍らせずにCPU6に取り込むことが可能となる。これにより、PWM信号のオンデューティが非常に大きいような場合または非常に小さいような場合であっても、CPU6はスイッチング指令信号(S1〜S4)の立ち上がり/立ち上がりの変化に同期して第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2の変化を検出することができる。したがって、この検出結果に基づいて、モータ8の停止時はもとよりモータ8の動作時(PWM制御時)においても、スイッチング素子のオン故障、オフ故障、モータ端子A,Bの天絡、地絡故障を確実に検出することが可能となる。
As described above, in the above-described embodiment, the first diagnostic
また、モータ8の動作時における故障診断においては、モータ8のPWM制御を開始した時点から故障診断を開始することが可能となるので、従来に比べて短時間で故障診断を実施することができる。 Further, in the failure diagnosis during the operation of the motor 8, the failure diagnosis can be started from the time when the PWM control of the motor 8 is started, so that the failure diagnosis can be performed in a shorter time than the conventional case. .
さらに、PWM制御における動作周波数が高い場合であっても、CPU6はスイッチング指令信号(S1〜S4)に同期して第1の診断信号T1ならびに第2の診断信号T2の立ち上がり/立ち下がりを検出する構成を採用することで、モータ動作時(PWM制御時)においてもスイッチング素子のスイッチング時間を確実に検出することが可能となり、スイッチング素子におけるスイッチング時間に影響する異常の故障診断を実施することができる。ここで、スイッチング時間に影響する異常には、スイッチング素子自体の異常に加えて、例えばモータ8の抵抗成分やインダクタンス成分の異常も含まれる。モータ8の抵抗成分やインダクタンス成分に異常が発生すると、スイッチング素子のスイッチング時間が変動するため、CPU6はスイッチング素子のスイッチング時間に異常があるものとして故障診断することができる。 Further, even when the operating frequency in the PWM control is high, the CPU 6 detects rising / falling of the first diagnostic signal T1 and the second diagnostic signal T2 in synchronization with the switching command signals (S1 to S4). By adopting the configuration, it is possible to reliably detect the switching time of the switching element even during motor operation (during PWM control), and it is possible to perform fault diagnosis of abnormalities that affect the switching time of the switching element. . Here, the abnormality affecting the switching time includes, for example, an abnormality in the resistance component and inductance component of the motor 8 in addition to the abnormality in the switching element itself. If an abnormality occurs in the resistance component or the inductance component of the motor 8, the switching time of the switching element varies. Therefore, the CPU 6 can diagnose the failure as an abnormality in the switching time of the switching element.
このように、この発明においては、モータ8の停止時はもとよりモータ8の動作時(PWM制御時)においても、図21に示すように従来に比べて広範囲に故障診断を実施することが可能となる。 In this way, according to the present invention, it is possible to carry out failure diagnosis over a wider range than in the prior art as shown in FIG. 21 not only when the motor 8 is stopped but also when the motor 8 is operating (PWM control). Become.
1…Hブリッジ回路
2…プリドライバ回路
3…第1の診断信号検出回路
4…第2の診断信号検出回路
5…切り換え回路
6…CPU
7…バッテリ電源
8…モータ
11,12,13,14…FET
Q1…トランジスタ
R1,R2,R3,R4,R5…抵抗
DESCRIPTION OF
7 ... Battery power supply 8 ...
Q1 ... transistor R1, R2, R3, R4, R5 ... resistance
Claims (3)
抵抗成分で構成されて、前記モータの一方の端子に出力される第1の診断信号と、前記モータの他方の端子に出力される第2の診断信号を検出する信号検出手段と、
前記モータの停止時における前記スイッチング素子の故障診断時に、前記ブリッジ回路に診断電流を選択的に供給制御する電流供給手段とを備え、
前記制御手段は、前記スイッチング素子の故障診断時に前記複数のスイッチング素子を選択的に導通制御し、その結果前記信号検出手段で検出された第1の診断信号と第2の診断信号を入力し、入力された第1の診断信号と第2の診断信号の立ち上がり/立ち下がりを検出し、その検出結果に基づいて少なくとも前記スイッチング素子の故障を診断する
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。 In a motor drive control device that controls driving of a motor by supplying a drive current to the motor by controlling conduction of a plurality of switching elements constituting the bridge circuit based on a switching command signal given from the control means,
A signal detection unit configured by a resistance component and detecting a first diagnostic signal output to one terminal of the motor and a second diagnostic signal output to the other terminal of the motor;
Current supply means for selectively supplying a diagnostic current to the bridge circuit at the time of failure diagnosis of the switching element when the motor is stopped;
The control means selectively controls conduction of the plurality of switching elements at the time of failure diagnosis of the switching elements, and as a result, inputs the first diagnosis signal and the second diagnosis signal detected by the signal detection means, A motor drive control device characterized by detecting rising / falling edges of an input first diagnostic signal and second diagnostic signal and diagnosing at least a failure of the switching element based on the detection result.
ことを特徴とする請求項1記載のモータ駆動制御装置。 The control means detects rising / falling of the first diagnostic signal and the second diagnostic signal within a preset specified time, and detects at least a failure of the switching element based on the detection result. The motor drive control device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のモータ駆動制御装置。 3. The motor drive control device according to claim 1, wherein the control unit selectively controls conduction of the switching element by PWM control and operates the motor to diagnose a failure of the switching element. 4. .
Priority Applications (1)
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-
2007
- 2007-01-31 JP JP2007021645A patent/JP2008187873A/en active Pending
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