JP2011250533A - Load circuit drive device and its failure detection method and seat belt retractor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、Hブリッジ回路で直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて負荷回路を駆動する駆動装置およびその故障検知方法に関するものであり、特に、モータを駆動する駆動装置およびその故障検知方法に関し、シートベルトリトラクタとして有効に利用できるものである。 The present invention relates to a drive device that drives a load circuit by changing the frequency or direction of direct current flow in an H-bridge circuit and a failure detection method thereof, and more particularly to a drive device that drives a motor and a failure detection method thereof. It can be effectively used as a seat belt retractor.
スイッチング素子により構成されたHブリッジ回路は、スイッチング素子のオン/オフを制御することにより、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えことができる。これを利用することにより、直流モータの回転方向や回転トルクを調整して駆動したり、直流電源で交流モータなどの交流負荷回路を駆動することができる。 An H-bridge circuit constituted by switching elements can change the frequency or direction of direct current flow by controlling on / off of the switching elements. By utilizing this, it is possible to drive by adjusting the rotation direction and torque of the DC motor, or to drive an AC load circuit such as an AC motor with a DC power source.
このような変換回路により駆動されるモータは、例えば、自動車などのシートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタに利用されている。シートベルトリトラクタは、自動車が衝突事故などを起こした際に、シートベルトを巻き取ることにより、搭乗者の負傷を低減させることができる。 A motor driven by such a conversion circuit is used, for example, in a seat belt retractor that winds up a seat belt of an automobile or the like. The seat belt retractor can reduce the injury of the occupant by winding up the seat belt when the automobile has a collision accident or the like.
このようなモータは緊急時に駆動されることになるので、その際に確実に動作するように、モータの駆動が必要でない場合に、回路が正常に動作するかどうかを定期的にチェックすることが望まれる。また、その際のチェックは、モータを回転させず、シートベルトの着用者に影響を与えないように行なうことが望ましい。 Since such a motor will be driven in an emergency, it is possible to periodically check whether the circuit operates normally when it is not necessary to drive the motor so that it operates reliably at that time. desired. Further, it is desirable that the check at that time be performed so as not to affect the wearer of the seat belt without rotating the motor.
そこで、Hブリッジ回路のグランド側に電流検知回路を設け、Hブリッジ回路のスイッチング素子を全てオフにした際に、電流検知回路に電流が流れないことを確認することで、
故障を検知することが提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。
Therefore, by providing a current detection circuit on the ground side of the H bridge circuit and confirming that no current flows through the current detection circuit when all the switching elements of the H bridge circuit are turned off,
It has been proposed to detect a failure (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の故障検知方法では、一部の故障しか検知できず、例えば上アームのスイッチング素子がオンしても通電しない場合や負荷回路の故障などが検知できないという問題があった。
However, the failure detection method described in
したがって、本発明の目的は、負荷回路を動作させることなく、負荷回路および直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて負荷回路に流す変換回路に発生する故障を検知することのできる負荷回路の駆動装置、およびその故障検知方法、ならびにシートベルトリトラクタを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a load circuit drive device capable of detecting a failure occurring in the load circuit and a conversion circuit that changes the frequency or direction of direct current flow and flows in the load circuit without operating the load circuit. And a failure detection method thereof, and a seat belt retractor.
本発明の負荷回路の駆動装置は、負荷回路と、中央で前記負荷回路に繋がっている、上アームに第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを有するとともに、前記第1のスイッチング素子に繋がる下アームに第3のスイッチング素子を有し、かつ前記第2
のスイッチング素子に繋がる下アームに第4のスイッチング素子を有するHブリッジ回路と、前記上アームに繋がる第5のスイッチング素子と、前記下アームに繋がる第6のスイッチング素子とを有する、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて前記負荷回路に流す変換回路と、前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧、前記第1のスイッチング素子と前記第3のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、前記第2のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、および前記第3のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子と前記第6のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧を測定する測定部と、前記第5のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第3のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第5のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、および前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子と前記第6のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号をそれぞれ送るとともに、前記測定部の測定結果に基づいて前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知する故障検知部とを有することを特徴とする。
The load circuit driving device according to the present invention includes a load circuit and a first switching element and a second switching element on the upper arm, which are connected to the load circuit in the center, and the first switching element. A lower arm connected to the third switching element, and the second switching element
A H-bridge circuit having a fourth switching element on the lower arm connected to the switching element, a fifth switching element connected to the upper arm, and a sixth switching element connected to the lower arm. A conversion circuit that changes the frequency or direction and flows to the load circuit; a voltage at a portion that connects the fifth switching element, the first switching element, and the second switching element; the first switching element; A voltage at a portion connecting the third switching element and the load circuit, a voltage at a portion connecting the second switching element, the fourth switching element and the load circuit, and the third switching element and the first A measuring unit for measuring a voltage at a portion connecting the switching element of No. 4 and the sixth switching element, and the fifth A switching signal for turning on a switching element; a switching signal for turning on the fifth switching element and the first switching element; and a fifth switching element, the first switching element, and the third switching element. A switching signal to turn on, a switching signal to turn on the fifth switching element, the second switching element, and the fourth switching element, and the fifth switching element, the first switching element, and the fourth And a failure detection unit that detects a failure of the load circuit and the conversion circuit based on a measurement result of the measurement unit. Features.
また、負荷回路と、中央で前記負荷回路に繋がっている、上アームに第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを有するとともに、前記第1のスイッチング素子に繋がる下アームに第3のスイッチング素子を有し、かつ前記第2のスイッチング素子に繋がる下アームに第4のスイッチング素子を有するHブリッジ回路と、前記上アームに繋がる第5のスイッチング素子と、前記下アームに繋がる第6のスイッチング素子とを有する、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて前記負荷回路に流す変換回路と、前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧、前記第1のスイッチング素子と前記第3のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、前記第2のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、および前記第6のスイッチング素子とグランドとの間を流れる電流を測定する測定部と、前記第5のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第6のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第3のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第5のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子と前記第3のスイッチング素子と前記第6のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、および前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子と前記第6のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号をそれぞれ送るとともに、前記測定部の測定結果に基づいて前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知する故障検知部とを有することを特徴とする。 In addition, a load circuit and a first switching element and a second switching element connected to the load circuit at the center are provided in the upper arm, and a third switching is provided in the lower arm connected to the first switching element. And an H-bridge circuit having a fourth switching element on a lower arm connected to the second switching element, a fifth switching element connected to the upper arm, and a sixth switching connected to the lower arm. And a voltage at a portion connecting the fifth switching element, the first switching element, and the second switching element, a conversion circuit that changes the frequency or direction in which a direct current flows, and flows through the load circuit. , A voltage at a portion connecting the first switching element, the third switching element, and the load circuit, the second switching element, A measuring unit for measuring a voltage at a portion connecting the switching element, the fourth switching element and the load circuit, and a current flowing between the sixth switching element and the ground; and turning on the fifth switching element Switching signal for turning on, switching signal for turning on the fifth switching element, the first switching element, and the sixth switching element, the fifth switching element, the first switching element, and the third switching element A switching signal for turning on the fifth switching element, the second switching element, the third switching element, and the sixth switching element, and the fifth switching element and the switching element A first switching element and the fourth switching element; And sends the serial sixth switching signal for turning on the switching elements, respectively, and having a failure detection unit for the detecting the failure of the load circuit and the conversion circuit based on a measurement result of the measuring unit.
前記故障検知部が、前記負荷回路および前記変換回路の故障部位および故障内容を判定することが好ましい。 It is preferable that the failure detection unit determines a failure part and a failure content of the load circuit and the conversion circuit.
また、本発明の負荷回路のシートベルトリトラクタは、負荷回路の駆動装置と車両用シートベルトを有し、前記負荷回路が車両用シートベルトを巻き取るモータであることを特徴とする。 The seat belt retractor of the load circuit of the present invention includes a drive device for the load circuit and a vehicle seat belt, and the load circuit is a motor that winds up the vehicle seat belt.
また、本発明の負荷回路の駆動装置の故障検知方法は、負荷回路と、中央で前記負荷回路に繋がっている、上アームに第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを有するとともに、前記第1のスイッチング素子に繋がる下アームに第3のスイッチング素子を有し、かつ前記第2のスイッチング素子に繋がる下アームに第4のスイッチング素子を
有するHブリッジ回路と、前記上アームに繋がる第5のスイッチング素子と、前記下アームに繋がる第6のスイッチング素子とを有する、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて前記負荷回路に流す変換回路と、前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知する故障検知部とを有する負荷回路の駆動装置の故障検知方法であって、前記故障検知部より、前記変換回路が変換を行なわずに待機しているときに、前記第5のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第3のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第5のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、および前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子と前記第6のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号をそれぞれ送るとともに、前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧、前記第1のスイッチング素子と前記第3のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、前記第2のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、および前記第3のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子と前記第6のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧を測定して、前記故障検知部により、前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知することを特徴とする。
In addition, the failure detection method for a load circuit drive device according to the present invention includes a load circuit and a first switching element and a second switching element on the upper arm connected to the load circuit in the center. An H-bridge circuit having a third switching element on a lower arm connected to the first switching element and a fourth switching element on a lower arm connected to the second switching element, and a fifth bridge connected to the upper arm And a sixth switching element connected to the lower arm, a conversion circuit that changes the frequency or direction of direct current flow to flow to the load circuit, and detects a failure of the load circuit and the conversion circuit A failure detection method for a load circuit drive device having a failure detection unit, wherein the conversion circuit performs conversion from the failure detection unit. A switching signal for turning on the fifth switching element, a switching signal for turning on the fifth switching element and the first switching element, and the fifth switching element and the first A switching signal for turning on the switching element and the third switching element, a switching signal for turning on the fifth switching element, the second switching element, and the fourth switching element, and the fifth switching A switching signal for turning on the element, the first switching element, the fourth switching element, and the sixth switching element, respectively, and the fifth switching element, the first switching element, and the second switching element; The voltage at the site connecting the switching element of the first, A voltage at a portion connecting the switching element, the third switching element, and the load circuit, a voltage at a portion connecting the second switching element, the fourth switching element, and the load circuit, and the third switching A voltage at a portion connecting the element, the fourth switching element, and the sixth switching element is measured, and the failure detection unit detects a failure of the load circuit and the conversion circuit.
また、本発明の負荷回路の駆動装置の故障検知方法は、負荷回路と、中央で前記負荷回路に繋がっている、上アームに第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを有するとともに、前記第1のスイッチング素子に繋がる下アームに第3のスイッチング素子を有し、かつ前記第2のスイッチング素子に繋がる下アームに第4のスイッチング素子を有するHブリッジ回路と、前記上アームに繋がる第5のスイッチング素子と、前記下アームに繋がる第6のスイッチング素子とを有する直流電流の流れる、頻度あるいは方向を変えて前記負荷回路に流す変換回路と、前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知する故障検知部とを有する負荷回路の駆動装置の故障検知方法であって、前記故障検知部より、前記変換回路が変換を行なわずに待機しているときに、前記第5のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第6のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第3のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第5のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子と前記第3のスイッチング素子と前記第6のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、および前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子と前記第6のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号をそれぞれ送るとともに、前記第5のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧、前記第1のスイッチング素子と前記第3のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、前記第2のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、および前記第6のスイッチング素子とグランドとの間を流れる電流を測定して、前記故障検知部により、前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知することを特徴とする。 In addition, the failure detection method for a load circuit drive device according to the present invention includes a load circuit and a first switching element and a second switching element on the upper arm connected to the load circuit in the center. An H-bridge circuit having a third switching element on a lower arm connected to the first switching element and a fourth switching element on a lower arm connected to the second switching element, and a fifth bridge connected to the upper arm A switching circuit having a switching circuit and a sixth switching element connected to the lower arm, a conversion circuit for changing the frequency or direction of the flow of a direct current and flowing to the load circuit, and detecting a failure of the load circuit and the conversion circuit A failure detection method for a load circuit drive device having a failure detection unit, wherein the conversion circuit performs conversion from the failure detection unit. A switching signal for turning on the fifth switching element, a switching signal for turning on the fifth switching element, the first switching element, and the sixth switching element, A switching signal for turning on the switching element, the first switching element, and the third switching element; the fifth switching element; the second switching element; the third switching element; and the sixth switching element. And a switching signal for turning on the fifth switching element, the first switching element, the fourth switching element, and the sixth switching element, respectively. A switching element and the first switching element; A voltage at a site connecting the second switching element, a voltage at a site connecting the first switching element, the third switching element and the load circuit, the second switching element and the fourth switching element, Measuring a voltage at a portion connecting the load circuit and a current flowing between the sixth switching element and the ground, and detecting a failure of the load circuit and the conversion circuit by the failure detection unit. Features.
前記故障検知部により、前記負荷回路および前記変換回路の故障部位および故障内容を判定することが好ましい。 It is preferable that the failure detection unit determines a failure part and a failure content of the load circuit and the conversion circuit.
前記故障検知方法により、前記変換回路および前記負荷回路の少なくとも一方に故障を検知したときに、前記故障検知部は、前記変換回路が変換動作を行なわない状態とするとともに、判定した故障部位および故障内容に応じて、故障部位が故障から復帰しているかを判定可能なスイッチング信号を繰返し送ることが好ましい。 When a failure is detected in at least one of the conversion circuit and the load circuit by the failure detection method, the failure detection unit sets the conversion circuit to a state in which the conversion operation is not performed, and determines the failed part and the failure. Depending on the contents, it is preferable to repeatedly send a switching signal that can determine whether the failed part has recovered from the failure.
前記故障検知方法により、故障部位が故障から復帰した場合、前記故障検知部は、前記変換回路が変換動作を行なうことができる状態とすることが好ましい。 When the failure part is recovered from the failure by the failure detection method, the failure detection unit is preferably in a state in which the conversion circuit can perform the conversion operation.
本発明の負荷回路の駆動装置によれば、負荷回路を実質的に動作させることなく、負荷回路および直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて負荷回路に流す変換回路の故障を検知することができる。 According to the load circuit drive device of the present invention, it is possible to detect a failure of the load circuit and the conversion circuit flowing in the load circuit by changing the frequency or direction of the direct current flow without substantially operating the load circuit. .
また、本発明の負荷回路の駆動装置の検知方法によれば、負荷回路を実質的に動作させることなく、負荷回路および直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて負荷回路に流す変換回路の故障を検知することができる。 In addition, according to the method for detecting a load circuit drive device of the present invention, the load circuit and the conversion circuit that causes the load circuit to flow by changing the frequency or direction of the direct current flow without substantially operating the load circuit can be detected. Can be detected.
図1(a)は本発明の一実施形態に係る負荷回路の駆動装置である。この駆動装置は、直流電源により負荷回路Mを駆動するものであり、負荷回路Mと、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて負荷回路に流す変換回路と、変換回路の各部の電圧を測定する測定部と、負荷回路Mおよび変換回路の故障を検知する故障検知部とを有する。負荷回路Mは、例えば直流モータである。 FIG. 1A shows a drive device for a load circuit according to an embodiment of the present invention. This driving device drives a load circuit M with a DC power source, and measures the voltage of each part of the conversion circuit, the conversion circuit that changes the frequency or direction in which the DC current flows, and flows through the load circuit. A measurement unit; and a failure detection unit that detects a failure of the load circuit M and the conversion circuit. The load circuit M is a DC motor, for example.
変換回路は、中央で負荷回路Mに繋がっているHブリッジ回路を中心に構成されている、直流電源からグランドに繋がる回路である。また、以下の説明では、スイッチング素子としてFET(Field Effect Transistor、電界効果トランジスタ)を用いた例を説明し
ているが、スイッチング素子はリレーなど他のものでもかまわない。
The conversion circuit is a circuit connected from the DC power source to the ground, which is configured around an H bridge circuit connected to the load circuit M at the center. In the following description, an example in which an FET (Field Effect Transistor) is used as a switching element is described, but the switching element may be another element such as a relay.
Hブリッジ回路は上アームにFET1とFET2を有するとともに、FET1に繋がる下アームにFET3を有し、かつFET2に繋がる下アームにFET4を有する。FET1とFET2を有する上アームと電源の間にはFET5を有する。FET3とFET4を有する下アームとグランドの間にはFET6を有する。これらFET1〜6がMPU(マイクロ・プロセッサ・ユニット)から送られるスイッチング信号によりオン/オフされることにより、直流電流が流れる頻度あるいは方向を変えられて負荷回路Mに流れる。
The H bridge circuit has FET1 and FET2 on the upper arm, FET3 on the lower arm connected to FET1, and FET4 on the lower arm connected to FET2. An FET 5 is provided between the upper arm having the FET 1 and FET 2 and the power source. An FET 6 is provided between the lower arm having the FET 3 and the FET 4 and the ground. When these
故障を検知するために回路の状態を測定する測定部は、図示しないが、回路の点A〜Dの部位の電圧を測定する回路である。点Aは、FET5とFET1とFET2とを繋ぐ部位であり、点Bは、FET1とFET3と負荷回路Mとを繋ぐ部位であり、点Cは、FET2とFET4と負荷回路Mとを繋ぐ部位であり、点Dは、FET3とFET4とFET6とを繋ぐ部位である。このような負荷回路の駆動装置をシートベルトリトラクタなどに用いる場合、FET1〜6やMPUが実装されている制御基板上の回路に、点A〜Dを設け、測定部も制御基板上に設けると、制御基板に部品が集約でき、車両への搭載が簡単になる。また、測定部が測定する点Bおよび点Cを、モータの直近に設ければと、制御基板とモータとを電気的に繋ぐハーネスのいずれに故障が起きたのかが分かり、故障した部品の交換が容易になる。
Although not shown, the measurement unit that measures the state of the circuit in order to detect a failure is a circuit that measures the voltage at points A to D of the circuit. Point A is a part connecting FET5, FET1, and FET2, Point B is a part connecting FET1, FET3, and load circuit M, and Point C is a part connecting FET2, FET4, and load circuit M. Yes, point D is a part connecting FET3, FET4 and FET6. When such a load circuit driving device is used for a seat belt retractor or the like, the points A to D are provided in the circuit on the control board on which the
MPUは故障検知部も兼ねており、MPUはFET1〜6にスイッチング信号を送り、
その際に測定部で測定された電圧から、故障が起きたことが検知でき、さらに故障部位と故障内容を判定することができる。また、故障検知部内に記録を保持する部分を有し、故障内容の記録を保持できるようにしておくと、故障が復帰し場合などに、故障原因を調査する際に役に立つ。
MPU also serves as a failure detection unit, and MPU sends a switching signal to
At this time, it is possible to detect that a failure has occurred from the voltage measured by the measurement unit, and to determine the failure location and the failure content. In addition, it is useful for investigating the cause of a failure when the failure is recovered by having a portion for holding a record in the failure detection unit so that a record of the failure content can be held.
まず、故障検知の説明の前に負荷回路Mを駆動する際の変換回路の動作について説明する。変換回路は、FET5およびFET6にオンの信号を送りFET5およびFET6を通電する状態にし、FET1およびFET4にオンの信号を送り、FET2およびFET3にオフの信号を送ると負荷回路Mには点Bから点Cに向かう電流が流れる。また、FET5およびFET6にオンの信号を送りFET5およびFET6が通電する状態にし、FET1およびFET4にオフの信号を送り、FET2およびFET3にオンの信号を送ると負荷回路Mには点Cから点Bに向かう電流が流れる。またFET5あるいはFET6にオフの信号を送ると負荷回路Mに電流は流れない。このようにすることにより、変換回路は、外部から送られる信号により負荷回路Mに所定の頻度および方向で電流を流すことができ、負荷回路Mはその変換された電流により所定の動作をすることができる。
First, the operation of the conversion circuit when driving the load circuit M will be described before description of failure detection. The conversion circuit sends an ON signal to FET5 and FET6 to energize FET5 and FET6, sends an ON signal to FET1 and FET4, and sends an OFF signal to FET2 and FET3. A current flowing toward point C flows. Further, when an ON signal is sent to FET5 and FET6, the FET5 and FET6 are energized, an OFF signal is sent to FET1 and FET4, and an ON signal is sent to FET2 and FET3, the load circuit M is transferred from point C to point B. The electric current which goes to Further, when an OFF signal is sent to the
このような負荷回路の駆動装置は、負荷回路Mとしてモータを用いて、車両用シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタとして使用することができる。シートベルトリトラクタは、車両に設けられた、加速度線センサ、車輪の回転センサ、運転者のブレーキ操作やハンドル操作のセンサ、前方との距離を測位できるレーダー、カメラなどにより車両が衝突したり衝突が近い状態であると判断された際に、シートベルトを巻き取る。これにより、搭乗者とシートベルトとの間の隙間が少なくなり、衝突により搭乗者がハンドルやシートベルトに打ち付けられる衝撃を和らげることができる。このように、シートベルトリトラクタは、緊急時に動作するため、緊急時に確実に動作させられるように、平常時に故障が起きていないか確認することが必要である。また、搭乗者がシートベルトを締めている平常時にシートベルトを巻き取る動作を行なって動作を確認することは搭乗者に不快なため、モータを実質的に回転させずに故障を検知する必要がある。 Such a drive device for a load circuit can be used as a seat belt retractor that winds up a vehicle seat belt using a motor as the load circuit M. The seat belt retractor is equipped with an acceleration line sensor, a wheel rotation sensor, a driver's brake operation and steering wheel operation sensor, a radar that can measure the distance from the front, a camera, etc. When it is determined that the state is close, the seat belt is wound up. As a result, the gap between the occupant and the seat belt is reduced, and the impact of the occupant on the steering wheel and the seat belt due to the collision can be reduced. Thus, since the seat belt retractor operates in an emergency, it is necessary to confirm whether or not a failure has occurred in normal times so that the seat belt retractor can be reliably operated in an emergency. In addition, it is uncomfortable for the occupant to confirm the operation by winding the seat belt in the normal time when the occupant is tightening the seat belt, so it is necessary to detect the failure without substantially rotating the motor. is there.
故障検知は、変換回路が上述の変換動作を行なっていない場合に行なわれる。すなわち、負荷回路の駆動装置の電源は入っているが、変換の動作を行なっていない待機状態で行なわれる。このような故障の検知は、シートベルトリトラクタに限らず、故障を検知したいものの、実際に使用するとき以外には駆動されないことが望まれるさまざま駆動装置に有用である。 Failure detection is performed when the conversion circuit is not performing the above-described conversion operation. That is, it is performed in a standby state in which the power source of the load circuit driving device is turned on but no conversion operation is performed. Such detection of a failure is useful not only for a seat belt retractor but also for various drive devices that want to detect a failure but are desired not to be driven except when actually used.
図2(a)は、故障検知を行なう際に送られる信号の一例であり、レベルが上がっている部分がオンの信号であり、レベルが低い部分は信号が送られていない状態であることを表している。以下の説明において、スイッチング素子は、オンの信号が送られている間、通電可能な状態になっており、信号が送られていない間は通電不能な状態になっている。また、誤解を招かない範囲でオフの状態であることは省略してあり、オンの信号が送られている記載されていないときは、オフの状態である。実際の信号は、レベルの低い部分に対応してオフの信号が送られたり、レベルの上下が逆であってもかまわない。 FIG. 2 (a) is an example of a signal sent when failure detection is performed, a portion where the level is raised is an ON signal, and a portion where the level is low is a state where no signal is sent. Represents. In the following description, the switching element is in a state where it can be energized while an ON signal is being sent, and is in a state where it cannot be energized while no signal is being sent. Further, it is omitted that it is in an off state within a range not causing misunderstanding, and when it is not described that an on signal is transmitted, it is in an off state. The actual signal may be an off signal corresponding to a low level part or may be upside down.
図2(a)では、信号1〜5の5つの信号がFET1〜6に送られている。信号1は、FET5をオンし、FET1〜4および6はオフの状態とする(以下オフの状態については省略する)、信号2は、FET5とFET1とをオンする信号であり、信号3は、FET5とFET1とFET3とをオンする信号であり、信号4は、FET5とFET2とFET4とをオンする信号であり、信号5は、FET5とFET1とFET4とFET6とをオンする信号である。なお、信号5のオン時間は、負荷回路Mが実際の動作を行なわない短い時間に設定される。例えば、負荷回路Mが一般的な直流モータであれば、デューティを1%程度以下とすれば、電流を流しても動作しないようにすることができる。また、
信号5の直後にFET5とFET2とFET4とFET6をオンする信号を信号5と同程度の短時間送り、モータを反転方向に制御することで信号5の影響をキャンセルしてもよい。
In FIG. 2A, five
Immediately after the
故障検知部は、これらの信号1〜5を送りFET1〜6がその送った信号の状態となっているべきタイミング、およびオン信号が送られない状態、すなわちFET1〜6がオフの状態(便宜上、以下でこの状態のことを、信号0を送った状態と称することがある)であるべきタイミングで、測定部が測定した上述の点A〜Dの電圧により故障を検知する。なお、すべての信号を送った後に、点A〜Dの全ての電圧を測定する必要はなく、後述の判定表で判定に必要な点のみを測定すればよく、そのようにすれば、測定部など消費電流を少なくできる。 The failure detection unit sends these signals 1-5, the timing at which the FET1-6 should be in the state of the signal sent, and the state where the ON signal is not sent, that is, the state where the FET1-6 is off (for convenience, Hereinafter, this state is sometimes referred to as a state where the signal 0 is transmitted), and a failure is detected based on the voltages at the points A to D measured by the measurement unit. Note that it is not necessary to measure all the voltages at the points A to D after all the signals are transmitted, and only the points necessary for the determination need to be measured in the determination table described later. The current consumption can be reduced.
故障検知部は、信号1〜5をそれぞれ送ることにより負荷回路Mおよび変換回路の故障を検知する。図2(a)の例では、信号1〜5は125μ秒間隔で、オン時間10μ秒程度の信号として送られる。このような信号は、繰り返し送られることにより、待機状態において、常時、故障していないかを確認できる。例えば、信号5を送った後、500μ秒間オフ状態を続け、また信号1〜5を送る動作を繰り返すことで、故障の検知を行なう。信号を送る順番やタイミングはこれに限られず、信号1〜5は故障の検知が必要な任意のタイミングで個別に送ればよい。すなわち、信号1〜5は任意の順番で送ってよいし、信号1〜5を1組のセットとして取り扱わずに、信号1、信号2、信号1、信号3、信号1、信号4、信号1、信号5といった順で送ってもよい。また、例えば、負荷回路の駆動装置の電源が入ったときや、電源が切れる前の所定動作として信号を送るようにしてもよい。
The failure detection unit detects a failure in the load circuit M and the conversion circuit by sending
故障検知を行なう際に送られる信号は、各部の動作が正常であれば、FETのみを通る電流が流れることにない状態になるように選択されており、電流が流れるのは負荷回路Mを通る経路を含む信号5だけにされている。これにより、故障検知により流れる電流により、大量の電力を消費されることがない。
The signal sent when the failure is detected is selected so that the current passing only through the FET does not flow if the operation of each part is normal, and the current flows through the load circuit M. Only the
測定部の測定は、信号1〜5を送った後、あるいは信号は送られない(信号0)状態でFET1〜6が、その信号に基づいた状態になっていると考えられる時間経過後に行なわれる。表1には、各部が信号0〜5に対応した正常な状態であるときの点A〜Dの電圧を示す。故障検知部は、この正常状態に対応するデータを持っており、測定結果とそれとを比較して、その範囲を外れた場合に故障であるとする。Vは直流電源の電圧VBATであり、0は0Vであり、V2はFET5、FET1、負荷回路M、FET4、FET6と電流が流れる回路のうちで、直流電源の電圧VBTからFET5、FET1、負荷回路M、FET4によって電圧降下した値である。V2は回路により定まる値であり、あらかじめ設定することができる。故障検知部は、表1の正常状態に記載された値以外が測定された際に、故障が生じたと判定する。実際に測定される数値は、電源の変動や外乱により変動があるため、VBT、0、V2からずれた値となることがあるので、ある程度幅を持たせて正常範囲を設定しておき、その範囲を外れた際に故障であるとする。
The measurement of the measurement unit is performed after sending the
故障検知部は、故障を検知した場合、次のような動作を行なう。例えば、報知部によって、表示、音などで故障が起きたことを外部に伝達する。シートベルトリトラクタの場合であれば、ダッシュボード上などにLED(Light Emitting Diode、発光ダイオード)などで表示がされる。また、故障検知部は、変換回路が変換を行なわない状態にする。これはより詳しくは、外部から変換回路に変換動作を行なうように要求があったとしても、変換動作をさせないようにするということである。 The failure detection unit performs the following operation when a failure is detected. For example, the notification unit notifies the outside that a failure has occurred with a display, sound, or the like. In the case of a seat belt retractor, an LED (Light Emitting Diode) is displayed on the dashboard. Further, the failure detection unit puts the conversion circuit into a state where conversion is not performed. More specifically, this means that even if there is a request from the outside to perform a conversion operation on the conversion circuit, the conversion operation is not performed.
続いて、測定結果が正常状態でなかった際の故障部位と故障内容の判定について説明する。故障判定可能な部位と内容は、負荷回路Mの点B側あるいは点C側の天絡、地絡、断線、およびFET1〜6のショート、オープンである。天絡とは直流電源と短絡してしまうことを表す。また。FETのショートとは、FETにオフとなる信号を与えても接続が切れない状態を表し、FETのオープンとは、FETにオンとなる信号を与えても接続がされない状態を表す。
Next, the determination of the failure site and the failure content when the measurement result is not normal will be described. The parts and the contents that can be determined as faults are a power fault, a ground fault, a disconnection, and a short circuit and an open circuit of
故障検知部は、MPU内に表1の少なくとも2重罫線に囲まれた部分がデータとして持っており、これと測定部により測定されて結果と比較して、故障部位とその内容を判定する。表1において2重罫線で囲まれた部分が正常状態と異なる部分である。MPU内には2重罫線に囲まれた部分以外の表も保持しておき、その部分も比較して、後述の内容以外の特殊な故障が起きた場合は、その他の故障として処理することで、誤判定を少なくできる。いずれの故障状態とも一致しない場合、その他の故障として処理すればよい。 The failure detection unit has, as data, a portion surrounded by at least double ruled lines in Table 1 in the MPU, and measures this and the measurement unit to compare the result and determine the failure site and its contents. In Table 1, a portion surrounded by double ruled lines is a portion different from the normal state. In the MPU, tables other than the part surrounded by the double ruled line are also stored, and when this part is also compared, if a special failure other than the contents described later occurs, it is treated as other failure. , Misjudgments can be reduced. If they do not match any of the failure states, they may be treated as other failures.
故障部位および故障内容を特定(その他の故障としての特定も含む)した結果は、表示、音、電気信号などで故障が起きたことを外部に伝達する、あるいは故障検知部内に記録しておき、修理を行なう際などに、外部から故障検知部に要求があった場合に、その記録を伝達する。これにより特定された故障内容により修理を行なうことができる。 The result of specifying the fault location and fault details (including the specification as other faults) is communicated to the outside that the fault has occurred by display, sound, electrical signal, etc., or recorded in the fault detection unit, When there is a request from the outside to the failure detection unit, for example, during repairs, the record is transmitted. Thus, repair can be performed according to the specified failure content.
故障が生じた場合に、上述の故障検知動作を続けると、本来想定されているのとは異なる状態で動作を行なうことになるため、他の不具合を誘発するおそれがあるので、上述の故障検知動作を止めることが望ましいが、修理を行なわなくても、なんらかの理由により、正常な状態に復帰することもあるため、それを検知できた方が望ましい。 If a failure occurs, if the failure detection operation described above is continued, the operation will be performed in a state different from the originally assumed state, which may cause other problems. Although it is desirable to stop the operation, it may be possible to return to a normal state for some reason without repairing.
そこで、故障検知部は、特定された故障部位と故障内容に応じて、故障からの復帰が確認できるスイッチング信号をFET1〜6に送るとともに点A〜Dの電圧を測定することで、故障部位のみに特化して故障が継続しているかの検出を行なう。表2に、表1で判定した故障内容に対応したFETの制御方法を示す。故障検知部は、表2に示した制御を行うスイッチング信号を送り、故障と判定したときの測定部の測定結果から変化がないかを調べる。
Therefore, the failure detection unit sends only a switching signal that can confirm the return from the failure to the
測定結果に変化があった場合、故障を検知する信号1〜5を送り、その際の測定部の測定結果を調べる。その測定結果が表1に示した正常状態と一致した場合、負荷回路および変換回路が正常になったと判定する。その場合、故障検知部は、表示、音、電気信号などで正常状態に復帰したこと伝達する、あるいは故障検知部内に記録しておき、修理を行なう際に、外部から故障検知部に要求があった場合、その記録を伝達する。 When there is a change in the measurement result, signals 1 to 5 for detecting a failure are sent, and the measurement result of the measurement unit at that time is examined. When the measurement result matches the normal state shown in Table 1, it is determined that the load circuit and the conversion circuit are normal. In that case, the failure detection unit communicates that it has returned to the normal state with a display, sound, electrical signal, etc., or records it in the failure detection unit, and when making repairs, there is a request from the outside to the failure detection unit. If so, the record is transmitted.
また、正常状態に復帰した場合、変換回路が変換動作を行なうことができる状態することにより、外部から要求があった場合、負荷回路Mに所定の動作を行なわせることができる。 In addition, when the normal state is restored, the conversion circuit can perform the conversion operation, so that the load circuit M can perform a predetermined operation when an external request is made.
以上、FET1〜FET6を図1(a)に示したように接続した場合に、FET1〜6および負荷回路Mの故障を検知でできる負荷回路の駆動装置について説明したが、同じようにFET1〜FET6を接続した回路に対して、点Dで電圧を測定する代わりに、図1(b)に示すように、FET6とグランドの間の点D2に流れる電流を測定してもよい。この場合には、同じようにFET1〜6の故障を検知するためには、図2(b)に示す信号1a〜5bを送る。信号1a〜5bを送る順序は、信号1〜5と同様に入れかえてもよい。
As described above, the load circuit driving device that can detect the failure of the
信号1aは、FET5をオンし、FET1〜4および6をオフする信号であり(以下オフする信号については省略しオンする信号のみを書く)、信号2aは、FET5とFET1とFET6とをオンする信号であり、信号3aは、FET5とFET1とFET3とをオンする信号であり、信号4aは、FET5とFET2とFET3とFET6とをオンする信号であり、信号5aは、FET5とFET1とFET4とFET6とをオンする信号である。なお、信号5aのオン時間は、負荷回路Mが実際の動作を行なわない短い時間に設定される。例えば、負荷回路Mが一般的な直流モータであれば、ヂューティーを1%程度以下とすれば、電流を流しても動作しないようにすることができる。
The signal 1a is a signal for turning on the
故障検知部は、これらの信号1a〜5aを送りFET1〜6がその送った信号の状態となっているべきタイミングおよびオン信号が送られず(信号0)、すなわちFET1〜6がオフであるべきタイミングで測定部が測定した上述の点A〜Cの電圧およびD2の電流により故障を検知する。
The failure detection unit sends these signals 1a to 5a, and the timing at which the
この場合の回路が正常な場合の測定結果と、故障部位および故障内容を判定する表を表3に示す。D2欄に示されているのは電流の値であり、0は0Aであり、I1はFETのいずれかだけを通る回路の電流値であり、I2は負荷回路Mを通る電流値であり、負荷回路MがモータであればFETよりも高い抵抗を有するので、I1>>I2である。これらは、回路により定まる値であり、あらかじめ設定することができる。表3中の「≒I2」の表記は、故障により値の変化があると考えられるが、I2からの変化が少ない状態を示している。この状態はI2との区別がつき難いため、「≒I2」とI2との区別を故障の検知には使用していない。 Table 3 shows a measurement result when the circuit in this case is normal, and a table for determining the failure site and the failure content. Shown in the D2 column is the current value, 0 is 0A, I1 is the current value of the circuit passing through only one of the FETs, I2 is the current value passing through the load circuit M, and the load If the circuit M is a motor, it has a higher resistance than the FET, so I1 >> I2. These are values determined by the circuit and can be set in advance. The notation “≈I2” in Table 3 indicates a state in which there is a change in value due to a failure, but there is little change from I2. Since this state is difficult to distinguish from I2, the distinction between “≈I2” and I2 is not used for failure detection.
表3により故障部位が特定された場合は、表4示す復帰を検出するFET制御バターンにより、復帰を検知することができる。 When the failure part is specified by Table 3, the return can be detected by the FET control pattern for detecting the return shown in Table 4.
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