JP2012026359A - Fuel pump control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両等に搭載される燃料ポンプを制御する制御装置に係り、特に、駆動用のモータに異常が発生した際にこれを検知して適切な制御を行う技術に関する。 The present invention relates to a control device that controls a fuel pump mounted on a vehicle or the like, and more particularly to a technique for detecting an abnormality in a drive motor and performing appropriate control.
例えば、車両に搭載される燃料ポンプ駆動用のモータは、MOSFET等の半導体スイッチを介して直流電源に接続し、半導体スイッチをPWM制御することにより、所望の速度で回転するように制御している。また、燃料ポンプ或いは燃料の配管に異物が詰まることがあり、この場合には燃料ポンプがロックし、燃料の供給が停止するというトラブルが生じるので、半導体スイッチを間欠動作(全導通と停止を繰り返す動作)で駆動させることにより、燃料ポンプのロックを回避する方式が採られている。即ち、燃料ポンプ駆動用のモータに流れる電流が過電流となった場合に、半導体スイッチを断続的に全導通させることにより、異物に振動を加えて該異物の詰まりを除去する(例えば、特許文献1参照)。 For example, a motor for driving a fuel pump mounted on a vehicle is connected to a DC power source via a semiconductor switch such as a MOSFET and is controlled to rotate at a desired speed by PWM control of the semiconductor switch. . In addition, foreign matter may be clogged in the fuel pump or fuel piping. In this case, the fuel pump locks and the fuel supply stops, causing trouble. The semiconductor switch is intermittently operated (repeatedly conducting and stopping repeatedly). The method of avoiding the lock of the fuel pump by being driven in the operation) is adopted. That is, when the current flowing through the motor for driving the fuel pump becomes an overcurrent, the semiconductor switch is intermittently fully conducted to add vibration to the foreign matter to remove the clogging of the foreign matter (for example, Patent Documents). 1).
しかしながら、従来における燃料ポンプ制御装置では、過電流が検出された場合には、半導体スイッチを全導通させるので、過電流の原因が燃料ポンプのロックである場合には、異物の詰まりを除去できるが、短絡事故等に起因した過電流である場合には、半導体スイッチに不必要な電流を流し続けることになる。従って、温度センサを設置して半導体スイッチの温度を測定することにより、半導体スイッチ及び電線の過熱を防止している。このため、装置構成が大がかりになり、コスト高になるという欠点がある。 However, in the conventional fuel pump control device, when an overcurrent is detected, the semiconductor switch is fully turned on. Therefore, when the cause of the overcurrent is a fuel pump lock, clogging of foreign matters can be removed. In the case of an overcurrent due to a short circuit accident or the like, an unnecessary current continues to flow through the semiconductor switch. Therefore, by installing a temperature sensor and measuring the temperature of the semiconductor switch, overheating of the semiconductor switch and the electric wire is prevented. For this reason, there exists a fault that an apparatus structure becomes large and the cost becomes high.
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、モータの駆動回路に過電流が発生した際にはその原因を判定し、過電流の原因に応じた適切な制御が可能な燃料ポンプ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and the object of the present invention is to determine the cause of an overcurrent when an overcurrent occurs in a motor drive circuit, and An object of the present invention is to provide a fuel pump control device capable of appropriate control according to the cause.
上記目的を達成するため、本願請求項1に記載の発明は、半導体スイッチを用いて燃料ポンプ駆動用のモータを制御する燃料ポンプ制御装置において、前記モータに流れる負荷電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段にて過電流(例えば、ロック判定電流)が検出された場合に、前記半導体スイッチ(T1)をオフとし、その後、前記半導体スイッチをオンとするオン期間、及び半導体スイッチをオフとするオフ期間とする制御を行い、前記オフ期間での前記モータの端子間電圧(例えば、VMS信号)、及び前記負荷電流(例えば、VIS信号)に基づいて、前記過電流の原因がモータのロック故障によるものか、或いは短絡故障によるものかを判定する状態判定手段(例えば、状態判定部12)と、前記状態判定手段により、過電流の原因がロック故障であると判定された場合には、前記モータを間欠駆動するように前記半導体スイッチを制御し、過電流の原因が短絡故障であると判定された場合には、前記半導体スイッチを遮断する制御を行う制御手段(例えば、出力制御部11)と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present application is a fuel pump control device for controlling a motor for driving a fuel pump using a semiconductor switch, and a current detecting means for detecting a load current flowing through the motor. When the overcurrent (for example, lock determination current) is detected by the current detection means, the semiconductor switch (T1) is turned off, and then the semiconductor switch is turned on, and the semiconductor switch is turned off. Based on the voltage between the terminals of the motor (for example, VMS signal) and the load current (for example, VIS signal) in the off period, the cause of the overcurrent is With a state determination unit (for example, the state determination unit 12) that determines whether it is due to a lock failure or a short-circuit failure, and the state determination unit, When it is determined that the cause of the current is a lock failure, the semiconductor switch is controlled to intermittently drive the motor, and when the cause of the overcurrent is determined to be a short-circuit failure, the semiconductor And a control means (for example, the output control unit 11) for performing control to shut off the switch.
請求項2に記載の発明は、前記状態判定手段は、前記オフ期間における前記端子間電圧が予め設定した第1閾値未満(例えば、GND〜VBの間に設定される閾値)で、且つ前記負荷電流が予め設定した第2閾値未満(例えば、電圧V1で設定される閾値)である場合には、前記過電流の原因がロック故障であると判定し、前記制御手段は、ロック故障と判定された場合には、前記オフ期間の後、前記半導体スイッチを間欠駆動することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the state determination unit is configured such that the voltage between the terminals in the off period is less than a preset first threshold (for example, a threshold set between GND and VB) and the load. When the current is less than a preset second threshold value (for example, a threshold value set by the voltage V1), it is determined that the cause of the overcurrent is a lock failure, and the control means is determined to be a lock failure. In this case, the semiconductor switch is intermittently driven after the off period.
請求項3に記載の発明は、前記制御手段は、前記負荷電流が予め設定した第3閾値以上(例えば、電圧V3で設定される閾値)となった場合には、前記負荷電流が常時前記第2閾値以上となる「Logic_H」に固定し、且つ、前記オン期間には、前記半導体スイッチをPWM制御し、前記状態判定手段は、前記オフ期間における前記端子間電圧が前記第1閾値未満で、且つ前記負荷電流が前記第2閾値以上である場合に短絡故障と判定し、前記制御手段は、短絡故障と判定された場合には、前記オフ期間の後、前記半導体スイッチを遮断することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, when the load current is equal to or higher than a preset third threshold value (for example, a threshold value set by the voltage V3), the control means always supplies the load current to the first threshold value. The logic switch is fixed to “Logic_H” which is equal to or greater than two thresholds, and the semiconductor switch is PWM-controlled during the on period, and the state determination unit is configured such that the voltage between the terminals during the off period is less than the first threshold value. When the load current is greater than or equal to the second threshold value, it is determined that a short circuit failure has occurred, and when the control means determines that a short circuit failure has occurred, the control means shuts off the semiconductor switch after the off period. And
請求項4に記載の発明は、前記状態判定手段は、前記オフ期間での前記端子間電圧、及び前記負荷電流に基づき、前記ロック故障、及び短絡故障に加え、過電流の原因が前記直流電源の過電圧によるものか否かを判定し、前記制御手段は、過電流の原因が過電圧である判定された場合には、前記半導体スイッチをフルデューティで駆動することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the state determination means is based on the voltage between the terminals in the off period and the load current, and causes the overcurrent in addition to the lock failure and the short-circuit failure. The control means drives the semiconductor switch with a full duty when it is determined that the cause of the overcurrent is an overvoltage.
本発明に係る燃料ポンプ制御装置では、負荷電流が過電流となった場合には、一旦半導体スイッチを遮断した後、オン期間、及びオフ期間を設定し、このうち、オフ期間における負荷電流、及びモータの端子間電圧の状態に基づいて過電流の原因がロック故障であるか、或いは短絡故障であるかを判定する。そして、この判定結果に基づき、過電流の原因がロック故障である場合にはモータを間欠駆動させ、過電流である場合には半導体スイッチを遮断する。従って、過電流の原因に応じた適切な対応を採ることができ、燃料ポンプ制御の信頼性を向上させることができる。 In the fuel pump control device according to the present invention, when the load current becomes an overcurrent, the semiconductor switch is once shut off, and then the on period and the off period are set. Among these, the load current in the off period, and Based on the state of the voltage between the terminals of the motor, it is determined whether the cause of the overcurrent is a lock failure or a short-circuit failure. Based on the determination result, the motor is intermittently driven when the cause of the overcurrent is a lock failure, and the semiconductor switch is cut off when the cause is an overcurrent. Therefore, it is possible to take an appropriate measure according to the cause of the overcurrent and improve the reliability of the fuel pump control.
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、本発明の一実施形態に係る燃料ポンプ制御装置の構成を示す回路図である。図1に示すように、この燃料ポンプ制御装置100は、主として、出力制御部11と、状態判定部12と、フェールセーフ制御部13と、オン・オフ制御部14、及び互いに直列に接続された2個のFET(T1;半導体スイッチ),(T2)を備えている。更に、該燃料ポンプ制御装置100は、エンジン制御用ユニット21に接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a fuel pump control apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this fuel
2個のFETのうち、FET(T1)はP型MOSFET、FET(T2)はN型MOSFETであり、これらの接続点は、燃料ポンプ駆動用のモータM1の一端に接続され、該モータM1の他端はグランドに接地されている。また、FET(T1)の一端は抵抗Ra、スイッチSW1を介して直流電源VB(出力電圧も同様の符号VBで示す)のプラス端子に接続され、FET(T2)の一端はグランドに接地されている。そして、各FET(T1),(T2)は出力制御部11より出力されるパルス信号PB1,PB2によりPWM制御され、モータM1を駆動する。なお、モータM1に流れる電流を負荷電流ILとする。
Of the two FETs, the FET (T1) is a P-type MOSFET and the FET (T2) is an N-type MOSFET, and these connection points are connected to one end of a motor M1 for driving the fuel pump. The other end is grounded. Further, one end of the FET (T1) is connected to a plus terminal of a DC power source VB (the output voltage is also indicated by the same symbol VB) via a resistor Ra and a switch SW1, and one end of the FET (T2) is grounded to the ground. Yes. The FETs (T1) and (T2) are PWM-controlled by the pulse signals PB1 and PB2 output from the
出力制御部11は、アンプAMP1の出力電圧VIL、及びスイッチSW4側より供給されるパルス信号PBに基づいて、パルス信号PB1,PB2を出力し、且つ、直流電源VBが過電圧となった場合、及びモータM1に流れる負荷電流ILが過電流となった場合に、信号VIoverを出力する。詳細については図2を参照して後述する。
The
状態判定部12は、比較器CMP1の出力信号VIS、及びモータM1の両端に生じる電圧VMSに基づいて、モータM1の駆動回路(電線、FET、負荷を含む回路)に発生する異常を検知し、更に、この異常の原因を判定する処理を実行する。具体的には、後述する状態判定対応表(図5参照)に基づいて、異常の原因がモータM1のロック故障、短絡故障(過熱異常を含む)、或いは過電圧異常のうちのいずれであるかを判定する。そして、異常原因の判定処理中である場合には、判定中を示す信号をスイッチSW4に出力し、異常原因が特定された場合には、この異常原因を示す異常信号をスイッチSW3に出力し、且つ、この異常信号をDIAG信号としてエンジン制御用ユニット21に出力する。
Based on the output signal VIS of the comparator CMP1 and the voltage VMS generated at both ends of the motor M1, the
エンジン制御用ユニット21は、燃料ポンプ制御装置100に駆動用のパルス信号を出力する。このパルス信号は、スイッチSW3、SW4を経由し、PB信号として出力制御部11に供給される。その後、このPB信号は出力制御部11の制御により増幅され、パルス信号PB1,PB2として各FET(T1),(T2)のゲートに出力されて、各FET(T1),(T2)が制御される。更に、該エンジン制御用ユニット21は、状態判定部12より供給されるDIAG信号に基づき、モータM1に異常が発生していると判定された場合には、警報手段(図示省略)等により、異常が発生していることを車両の乗員に通知する制御を行う。
The
フェールセーフ制御部13は、スイッチSW3に接続されており、状態判定部12にて異常が検出され、スイッチSW3が「異常」側に接続された際には、異常の原因がモータM1のロック故障、短絡故障、或いは過電圧異常の各場合に応じた各FET(T1),(T2)の駆動信号を出力する。詳細については後述する。
The fail
オン・オフ制御部14は、スイッチSW4に接続されており、状態判定部12より判定中を示す信号が出力され、スイッチSW4が「状態判定」側に接続された際には、状態判定用の駆動信号を出力する。詳細については後述する。
The on / off
抵抗Raの2つの端子は、それぞれアンプAMP1の2つの入力端子に接続され、該アンプAMP1の出力端子は、出力制御部11、及び電流源Iaの双方に接続されている。電流源Iaの一端は、スイッチSW1を介して直流電源VBのプラス端子に接続され、他端はスイッチSW2及び抵抗Risを介してグランドに接地されている。また、該電流源Iaは、アンプAMP1の出力電圧VILに比例した電流を流すように動作する。そして、出力電圧VILは、負荷電流IL(モータM1に流れる電流)に比例した電圧であるので、電流源Iaに流れる電流は負荷電流ILに比例した大きさとなり、抵抗Risの両端には、負荷電流ILに比例した大きさの電圧が発生することになる。
Two terminals of the resistor Ra are respectively connected to two input terminals of the amplifier AMP1, and an output terminal of the amplifier AMP1 is connected to both the
また、電流源Iaに対して、並列的に電流源Ibが設けられている。即ち、該電流源Ibの一端は、スイッチSW1を介して直流電源VBのプラス端子に接続され、他端は、スイッチSW2に接続されている。従って、スイッチSW2の切り替え状態により、電流源Ia、または電流源Ibのうち、いずれか一方の電流が抵抗Risに流れることになる。なお、電流源Ibは、後述する「Logic_H」を発生させるための電流を流す。 A current source Ib is provided in parallel to the current source Ia. That is, one end of the current source Ib is connected to the plus terminal of the DC power source VB via the switch SW1, and the other end is connected to the switch SW2. Therefore, depending on the switching state of the switch SW2, either the current source Ia or the current source Ib flows through the resistor Ris. The current source Ib passes a current for generating “Logic_H” to be described later.
抵抗Risの一端は、比較器CMP1のプラス側入力端子に接続され、該比較器CMP1のマイナス側入力端子には、モータM1のロック状態を判定するための閾値電圧V1(第2の閾値に対応する電圧)を出力する電源が接続されている。また、抵抗Risに対して並列にコンデンサC1が設けられている。そして、比較器CMP1の出力端子は、状態判定部12に接続されている。従って、抵抗Risに生じる電圧VIS’が閾値電圧V1を上回った場合には、比較器CMP1の出力信号VISは「H」となり、電圧VIS’が閾値電圧V1を下回った場合には、比較器CMP1の出力信号VISは「L」となって状態判定部12に供給される。
One end of the resistor Ris is connected to the plus side input terminal of the comparator CMP1, and the minus side input terminal of the comparator CMP1 has a threshold voltage V1 (corresponding to the second threshold value) for determining the locked state of the motor M1. Power supply is connected. A capacitor C1 is provided in parallel with the resistor Ris. The output terminal of the comparator CMP1 is connected to the
また、状態判定部12は、抵抗R1を介してモータM1の一端に接続されている。従って、モータM1の両端に生じる電圧VMSが状態判定部12に供給されることになる。このVMS信号は、モータM1に生じる電圧が電源電圧の出力電圧VBである場合には「H」、グランドレベルである場合には「L」となる。即ち、グランド〜VBの間に閾値電圧(第1の閾値に対応する電圧)を設定しておき、この電圧を上回った場合にはVMS信号を「H」とし、下回った場合にはVMS信号を「L」とする。
In addition, the
次に、図2を参照して、出力制御部11の詳細な構成について説明する。図2に示すように、出力制御部11は、図1に示したスイッチSW4に接続されるスイッチSW5と、該スイッチSW5の後段側に設けられるスイッチSW6と、該スイッチSW6の後段に設けられるアンプAMP2,AMP3を備えている。スイッチSW5の一方の端子には、過電流制御部31が接続され、スイッチSW6の一方の端子には過電圧制御部32が接続されている。また、アンプAMP2の出力端子は、図1に示すFET(T1)のゲートに接続され、アンプAMP3の出力端子は、FET(T2)のゲートに接続されている。
Next, a detailed configuration of the
更に、出力制御部11は、直流電源の出力電圧VBと予め設定した閾値電圧V2とを比較する比較器CMP2と、電圧VIL(図1のアンプAMP1の出力電圧)と予め設定した閾値電圧V3(第3の閾値に対応する電圧)とを比較する比較器CMP3と、を有している。
Furthermore, the
そして、比較器CMP2の出力端子は2系統に分岐され、このうち一方の分岐線はオア回路OR1の入力端子に接続され、他方の分岐線はスイッチSW6に接続されている。また、比較器CMP3の出力端子はワンショットパルス発生器33に接続され、該ワンショットパルス発生器33の出力端子は2系統に分岐され、このうち一方の分岐線はオア回路OR1の入力端子に接続され、他方の分岐線はスイッチSW5に接続されている。比較器CMP2の出力信号が「L」である場合には、スイッチSW6は「通常」側に接続され、出力信号が「H」である場合には、スイッチSW6は「過電圧」側に接続される。
The output terminal of the comparator CMP2 is branched into two systems, one of which is connected to the input terminal of the OR circuit OR1, and the other branch line is connected to the switch SW6. The output terminal of the comparator CMP3 is connected to the one-
また、比較器CMP3の出力信号が「L」である場合には、スイッチSW5は「通常」側に接続され、電圧VILが上昇して比較器CMP3の出力信号が「H」となった場合には、スイッチSW6はワンショットパルス発生器33より出力されるワンショットパルスのオン時間Tovだけ「過電流」側に接続される。
When the output signal of the comparator CMP3 is “L”, the switch SW5 is connected to the “normal” side, and when the voltage VIL rises and the output signal of the comparator CMP3 becomes “H”. The switch SW6 is connected to the “overcurrent” side for the on-time Tov of the one-shot pulse output from the one-
また、オア回路OR1の出力端子は、図1に示すスイッチSW2に接続される。即ち、オア回路OR1の出力信号であるVIoverにより、スイッチSW2が切り替えられる。具体的には、VIoverが「H」とされた場合には、スイッチSW2が電流源Ib側に接続されるように切り替えられる。 The output terminal of the OR circuit OR1 is connected to the switch SW2 shown in FIG. That is, the switch SW2 is switched by VIover which is an output signal of the OR circuit OR1. Specifically, when VIover is set to “H”, the switch SW2 is switched to be connected to the current source Ib side.
次に、図1に示した状態判定部12に設定されている状態判定対応表について、図5を参照して説明する。該状態判定部12は、負荷電流ILがロック判定閾値(図1の電圧V1に対応)に達した場合には、モータM1を一旦遮断し、その後、モータM1をオンとするオン期間、及びモータM1をオフとするオフ期間を設定し、オン期間でのVIS信号とVMS信号との関係、及びオフ期間でのVIS信号とVMS信号との関係に基づいて、モータ駆動回路の状態を判定する。
Next, the state determination correspondence table set in the
即ち、図5に示すように、モータオン時のVIS信号が「L」、VMS信号が「H」、モータオフ時のVIS信号が「L」、VMS信号が「L」の場合には、モータM1の駆動回路は正常であると判断する。以下、同様の順序で、「H,H,L,L」の場合には、モータM1がロック故障であると判断し、「H,H,H,L」の場合には、モータM1の短絡故障(或いは、過熱異常)であると判断し、「H,H,H,H」の場合には、直流電源VBの過電圧異常であるものと判断する。 That is, as shown in FIG. 5, when the VIS signal when the motor is on is “L”, the VMS signal is “H”, the VIS signal when the motor is off is “L”, and the VMS signal is “L”, The drive circuit is determined to be normal. Hereinafter, in the same order, when “H, H, L, L”, it is determined that the motor M1 has a lock failure, and when “H, H, H, L”, the motor M1 is short-circuited. It is determined that there is a failure (or abnormal overheating), and in the case of “H, H, H, H”, it is determined that there is an abnormal overvoltage of the DC power supply VB.
次に、上述のように構成された本実施形態の燃料ポンプ制御装置100の作用を、図3,図4に示すタイミングチャートを参照して説明する。
Next, the operation of the fuel
図3は、モータM1にロック故障(異物が詰まる等の理由でモータM1が停止する故障)が発生して、モータM1の駆動回路に流れる負荷電流ILがロック判定閾値を上回った場合の、各信号の変化を示すタイミングチャートであり、(a)はPB信号(PB1,PB2)の変化を示し、(b)はVMS信号を示し、(c)は電圧VIS’を示している。 FIG. 3 shows a case where a lock failure occurs in the motor M1 (failure in which the motor M1 stops due to foreign matter clogging) and the load current IL flowing in the drive circuit of the motor M1 exceeds the lock determination threshold value. 5 is a timing chart showing changes in signals, where (a) shows changes in PB signals (PB1, PB2), (b) shows VMS signals, and (c) shows voltage VIS ′.
図3において、時刻t1〜t2の期間は、モータM1が正常に駆動している期間を示している。このとき、図1に示したスイッチSW3は「通常」側に接続され、スイッチSW4も同様に「通常」側に接続されるので、エンジン制御用ユニット21より出力される駆動用パルス信号(PB信号)は、出力制御部11に供給される。更に、図2に示すスイッチSW5は「通常」側に接続され、スイッチSW6も同様に「通常」側に接続されるので、PB信号(図3(a)参照)は2つのアンプAMP1,AMP2に供給される。従って、PB信号を増幅したPB1がFET(T1)のゲートに供給され、PB2がFET(T2)のゲートに供給される。
In FIG. 3, a period from time t1 to t2 indicates a period during which the motor M1 is normally driven. At this time, the switch SW3 shown in FIG. 1 is connected to the “normal” side, and the switch SW4 is also connected to the “normal” side. Therefore, a driving pulse signal (PB signal) output from the
そして、PB信号が「H」のとき、図1に示すP型MOSFET(T1)はオフ、N型MOSFET(T2)はオンとなるので、モータM1に電圧が印加されず、PB信号が「L」のとき、FET(T1)はオン、FET(T2)はオフとなるので、モータM1に電圧が印加される。従って、PB信号のデューティ比を変化させることにより、モータM1の回転数を変化させることができ、ひいては燃料ポンプによる燃料の供給量を制御することができる。 When the PB signal is “H”, the P-type MOSFET (T1) shown in FIG. 1 is turned off and the N-type MOSFET (T2) is turned on. Therefore, no voltage is applied to the motor M1, and the PB signal is “L”. ", The FET (T1) is turned on and the FET (T2) is turned off, so that a voltage is applied to the motor M1. Therefore, by changing the duty ratio of the PB signal, the number of revolutions of the motor M1 can be changed, and thus the amount of fuel supplied by the fuel pump can be controlled.
そして、モータM1に流れる負荷電流ILは、PB信号が「L」となったときに立ち上がり、「H」となったときに立ち下がるように変化する。 The load current IL flowing through the motor M1 changes such that it rises when the PB signal becomes “L” and falls when it becomes “H”.
また、モータM1の両端に生じる電圧を示すVMS信号は、モータM1がオンのときに「H」となる。即ち、図3(b)に示すように、PB信号が「L」のときにVMS信号は「H」となる。これとは反対に、PB信号が「H」のときにVMS信号は「L」となる。 The VMS signal indicating the voltage generated at both ends of the motor M1 is “H” when the motor M1 is on. That is, as shown in FIG. 3B, when the PB signal is “L”, the VMS signal is “H”. On the other hand, when the PB signal is “H”, the VMS signal is “L”.
また、負荷電流ILが流れると、この負荷電流ILに比例した大きさの電圧が抵抗Raの両端に生じる。この電圧は、アンプAMP1にて増幅され、増幅された電圧VILは、電流源Iaに供給され、且つスイッチSW2はIa側に接続されているので、該電流源Iaは、電圧VILに応じた電流を流すように動作する。即ち、負荷電流ILに比例した大きさの電流ISを抵抗Risに流す。 When the load current IL flows, a voltage having a magnitude proportional to the load current IL is generated across the resistor Ra. This voltage is amplified by the amplifier AMP1, and the amplified voltage VIL is supplied to the current source Ia, and the switch SW2 is connected to the Ia side, so that the current source Ia has a current corresponding to the voltage VIL. Works to flow. That is, a current IS having a magnitude proportional to the load current IL is passed through the resistor Ris.
抵抗Risに電流ISが流れることにより、抵抗Risの両端には電流ISに比例した大きさの電圧、換言すれば、負荷電流ILに比例した大きさの電圧VIS’が発生することになる。従って、図3(c)に示すように、電圧VIS’は負荷電流ILとほぼ一致して変化することになる。そして、電圧VIS’は、比較器CMP1のプラス側入力端子に供給される。該比較器CMP1では、電圧VIS’と、閾値電圧V1(ロック判定閾値に対応する電圧)との比較により、VIS’≦V1のときには「L」、VIS’>V1のときには「H」の信号をVIS信号として出力する。 When the current IS flows through the resistor Ris, a voltage having a magnitude proportional to the current IS, that is, a voltage VIS 'having a magnitude proportional to the load current IL is generated at both ends of the resistor Ris. Therefore, as shown in FIG. 3C, the voltage VIS 'changes substantially in accordance with the load current IL. Then, the voltage VIS 'is supplied to the plus side input terminal of the comparator CMP1. The comparator CMP1 compares the voltage VIS ′ with a threshold voltage V1 (voltage corresponding to the lock determination threshold), and outputs a signal “L” when VIS ′ ≦ V1, and an “H” signal when VIS ′> V1. Output as VIS signal.
図3(c)に示す例では、時刻t2で負荷電流ILがロック判定閾値に達して、電圧VIS’が閾値電圧V1を上回る場合を示しており、この時刻t2でVIS信号は、「L」から「H」に反転することになる。なお、モータM1のロック故障による過電流が発生した場合には、図1に示すアンプAMP1の出力電圧VILが上昇するが、閾値電圧V3(図2参照)を上回ることはなく、ワンショットパルス発生器33よりワンショットパルス信号は出力されない。
The example shown in FIG. 3C shows a case where the load current IL reaches the lock determination threshold at time t2 and the voltage VIS ′ exceeds the threshold voltage V1, and at this time t2, the VIS signal is “L”. Will be reversed from “H” to “H”. If an overcurrent occurs due to a lock failure of the motor M1, the output voltage VIL of the amplifier AMP1 shown in FIG. 1 increases, but does not exceed the threshold voltage V3 (see FIG. 2), and a one-shot pulse is generated. The one-shot pulse signal is not output from the
時刻t2でVIS信号が「H」になると、状態判定部12は、その後、状態判定処理を実行する。即ち、時刻t3で状態判定中であることを示す信号をスイッチSW4に出力する。これにより、該スイッチSW4は、「通常」側から「状態判定」側に切り替えられる。その結果、オン・オフ制御部14より出力されるパルス信号がPB1,PB2となって各FET(T1),(T2)のゲートに出力される。このPB信号(PB1,PB2)は、時刻t3で一旦「H」となり、その後、時刻t4で「L」、時刻t5で「H」、時刻t6で「L」となるパルス信号であり、例えば、1.5[KHz]、デューティ比25%のパルス信号である。そして、PB信号が「H」のときにモータM1がオフとなり、PB信号が「L」のときにモータM1はオンとなるので、VMS信号は図3(b)に示すように、デューティ比75%のパルス信号となる。
When the VIS signal becomes “H” at time t <b> 2, the
そして、状態判定部12は、モータM1がオンとされているとき(オン期間)のVIS信号、VMS信号、及びモータM1がオフとされているとき(オフ期間)のVIS信号、VMS信号に基づいて、モータM1駆動回路の状態を、図5に示した状態判定対応表に基づいて判断する。
Then, the
モータM1のロック故障である場合には、モータM1のオン時には、ロック判定閾値を超える負荷電流が流れるので、VIS信号が「H」となり、モータM1の両端に生じる電圧は、ほぼ直流電源の出力電圧VBとなるのでVMS信号は「H」となる。また、モータM1のオフ時には、VIS信号は「L」となり、VMS信号は「L」となり、「H,H,L,L」となるので、図5の状態判定対応表に基づいて、過電流発生の原因がモータM1のロック故障であることが認識される。 When the motor M1 has a lock failure, a load current exceeding the lock determination threshold flows when the motor M1 is turned on. Therefore, the VIS signal becomes “H”, and the voltage generated at both ends of the motor M1 is almost equal to the output of the DC power supply. Since the voltage is VB, the VMS signal is “H”. Further, when the motor M1 is off, the VIS signal is “L”, the VMS signal is “L”, and “H, H, L, L”. Therefore, based on the state determination correspondence table of FIG. It is recognized that the cause of the occurrence is a lock failure of the motor M1.
状態判定部12は、モータM1のロック故障と判定した場合には、異常検出信号をDIAG信号としてエンジン制御用ユニット21に出力する。これにより、該エンジン制御用ユニット21は、警報装置(図示省略)にて警報を発する。また、異常検出信号は、スイッチSW3に出力されて、スイッチSW3を「通常」側から「異常」側に切り替えるので、フェールセーフ制御部13よりパルス信号がPB信号として出力される。該フェールセーフ制御部13は、モータM1を間欠動作させるためのパルス信号を出力する。具体的には、状態判定処理が終了する時刻t6の後に、全導通と停止を繰り返してモータM1を断続的に駆動させる。
If the
その結果、燃料ポンプに異物が詰まる等の原因でモータM1がロックした場合には、モータM1の断続的な動作により異物を除去することができ、ロック故障の原因を回避して、燃料ポンプを正常に駆動させることができる。 As a result, when the motor M1 is locked due to the foreign matter being clogged in the fuel pump, the foreign matter can be removed by the intermittent operation of the motor M1, avoiding the cause of the lock failure, It can be driven normally.
次に、モータM1の駆動回路に短絡故障が発生した場合の動作を、図4に示すタイミングチャートを参照して説明する。図4(a)はPB信号(PB1,PB2)の変化を示し、(b)はVMS信号の変化を示し、(c)は電圧VIS’の変化を示し、(d)は負荷電流ILの変化を示す。 Next, an operation when a short circuit failure occurs in the drive circuit of the motor M1 will be described with reference to a timing chart shown in FIG. 4A shows changes in the PB signals (PB1, PB2), (b) shows changes in the VMS signal, (c) shows changes in the voltage VIS ′, and (d) shows changes in the load current IL. Indicates.
図4に示す時刻t11〜t12の期間でモータM1が正常に動作し、時刻t12でモータM1の駆動回路に短絡故障(デッドショート等)が発生すると、図4(d)に示すように、負荷電流ILが急激に上昇する。その結果、図1に示すアンプAMP1の出力電圧VIL(負荷電流ILに比例した大きさとなる電圧)が、閾値電圧V3(図2参照)を上回るので、比較器CMP3の出力信号は「L」から「H」に反転し、この「H」信号はワンショットパルス発生器33に出力される。これにより、ワンショットパルス発生器33より、時間Tovだけ「H」となるワンショットパルスが出力される。
When the motor M1 operates normally in the period of time t11 to t12 shown in FIG. 4 and a short circuit failure (dead short etc.) occurs in the drive circuit of the motor M1 at time t12, as shown in FIG. The current IL increases rapidly. As a result, the output voltage VIL (voltage having a magnitude proportional to the load current IL) of the amplifier AMP1 shown in FIG. 1 exceeds the threshold voltage V3 (see FIG. 2), so the output signal of the comparator CMP3 is changed from “L”. The signal is inverted to “H”, and this “H” signal is output to the one-
その結果、スイッチSW5が「通常」側から「過電流」側に切り替えられ、且つ、オア回路OR1よりVIover信号が出力される。 As a result, the switch SW5 is switched from the “normal” side to the “overcurrent” side, and the VIover signal is output from the OR circuit OR1.
VIover信号が出力されることにより、図1に示すスイッチSW2が「Ia」側から「Ib」側に切り替えられる。そして、電流源Ibは、モータM1のロック電流に対応する一定の電流を流すので、電圧VIS’は、その後の負荷電流ILの変化に関係なく、閾値電圧V1を上回ることになり、比較器CMP1の出力信号であるVIS信号は「H」となる。以下では、この状態を「Logic_H」と称する。 By outputting the VIover signal, the switch SW2 shown in FIG. 1 is switched from the “Ia” side to the “Ib” side. Since the current source Ib passes a constant current corresponding to the lock current of the motor M1, the voltage VIS ′ exceeds the threshold voltage V1 regardless of the subsequent change in the load current IL, and the comparator CMP1. The VIS signal which is the output signal of “H” is “H”. Hereinafter, this state is referred to as “Logic_H”.
また、VIS信号が「H」となったことにより、状態判定部12は、判定中を示す信号をスイッチSW4に出力するので、スイッチSW4は「通常」側から「状態判定」側に切り替えられ、時刻t13でモータM1をオフとし、その後、時刻t14でモータM1をオンとする制御を行う。即ち、時刻t13〜t14の期間で「H」、時刻t14〜t15の期間で「L」、時刻t15〜t16の期間で「H」となるPB信号を出力する。なお、上述したように、時刻t13〜t16の期間では、VIS信号は「Logic_H」とされている。
Further, since the VIS signal becomes “H”, the
一方、図2に示すスイッチSW5が「過電流」側に切り替えられたことにより、過電流制御部31より、PB信号が「L」の期間中に、ワンショットパルスのオン時間Tovよりも短い周期となるパルス信号が出力され、このパルス信号がアンプAMP2,AMP3で増幅されて各FET(T1),(T2)のゲートに供給される。そして、このパルス信号により、FET(T1),(T2)が制御されるので、負荷電流ILは、図4(d)の時刻t14〜t15の期間に示すように、ワンショットパルスのオン時間Tovよりも短い周期T1で変動する負荷電流ILが流れることになる。このときのオン時間は、極めて短い時間に設定されているので、短絡故障が発生している場合でもモータM1の駆動回路が過熱するという問題は発生しない。そして、この負荷電流ILが流れることにより、VMS信号は「H」となる。
On the other hand, since the switch SW5 shown in FIG. 2 is switched to the “overcurrent” side, the period shorter than the on-time Tov of the one-shot pulse from the
そして、状態判定部12は、モータM1がオンとされているときのVIS信号、VMS信号、及びモータM1がオフとされているときのVIS信号、VMS信号に基づいて、モータM1駆動回路の状態を、図5に示した状態判定対応表に基づいて判断する。
Then, the
図4に示す短絡故障の発生時には、VIS信号が「Logic_H」とされているので、モータM1のオン時、及びオフ時共に「H」となり、VMS信号はモータM1のオフ時(t13〜t14)には「L」、オン時(t14〜t15)には「H」となるので、状態判定部12には「H,H,H,L」の信号が供給されることになる。従って、図5の状態判定対応表に基づき、過電流発生の原因がモータM1の駆動回路に短絡故障、或いは過熱異常が発生したことが認識される。
When the short circuit failure shown in FIG. 4 occurs, since the VIS signal is “Logic_H”, the motor M1 is both “H” when the motor M1 is on and off, and the VMS signal is when the motor M1 is off (t13 to t14). Is “L”, and is “H” when on (t14 to t15), so that the
従って、状態判定部12は、モータM1の駆動回路に短絡故障、或いは過熱異常が発生したものと判断して異常信号を出力する。エンジン制御用ユニット21は、この異常信号が供給された場合には、警報装置(図示省略)にて警報を発するので、短絡故障、或いは過熱異常が発生していることを操作者に認識させることができる。
Therefore, the
また、異常検出信号は、スイッチSW3に出力されて、スイッチSW3を「通常」側から「異常」側に切り替えるので、フェールセーフ制御部13により、PB信号を「H」に固定して、モータM1をオフとする。従って、モータM1の駆動回路に短絡故障或いは過熱異常が発生した場合には、モータM1を強制的にオフとすることにより、モータM1の駆動回路を過熱から保護することができる。
Further, the abnormality detection signal is output to the switch SW3, and the switch SW3 is switched from the “normal” side to the “abnormal” side. Therefore, the fail
次に、直流電源の出力電圧VBが過電圧となった場合の動作について説明する。出力電圧VBが過電圧となり、図2に示す閾値電圧V2を上回ると、比較器CMP2が「L」から「H」に反転する。その結果、オア回路OR1の出力信号であるVIoverが「H」となり、スイッチSW2が「Ia」側から「Ib」側に切り替えられる。従って、抵抗Risには、電流源Ibの出力電流が流れることになり、電圧VIS’が閾値電圧V1を上回るので、VIS信号は「Logic_H」に固定される。 Next, an operation when the output voltage VB of the DC power supply becomes an overvoltage will be described. When the output voltage VB becomes an overvoltage and exceeds the threshold voltage V2 shown in FIG. 2, the comparator CMP2 is inverted from “L” to “H”. As a result, the output signal VIover of the OR circuit OR1 becomes “H”, and the switch SW2 is switched from the “Ia” side to the “Ib” side. Accordingly, the output current of the current source Ib flows through the resistor Ris, and the voltage VIS ′ exceeds the threshold voltage V1, so the VIS signal is fixed to “Logic_H”.
また、比較器CMP2の出力信号が「H」に切り替わることにより、スイッチSW6が「通常」側から「過電圧」側に切り替えられる。これにより、過電圧制御部32の出力信号がアンプAMP2,AMP3側に出力される。この出力信号は、デューティ比100%(フルデューティ)の信号に設定されており、各アンプAMP1,AMP2で増幅された後、各FET(T1),(T2)のゲートに供給される。従って、FET(T1)が常時オン、FET(T2)が常時オフとなり、モータM1がDC駆動することになる。
Further, when the output signal of the comparator CMP2 is switched to “H”, the switch SW6 is switched from the “normal” side to the “overvoltage” side. As a result, the output signal of the
そして、モータM1がDC駆動することにより、FET(T1),(T2)はスイッチング動作を行わないので、FET(T1),(T2)の発熱を抑制することができ、装置全体の温度上昇を抑えることができる。 Since the motor M1 is DC driven, the FETs (T1) and (T2) do not perform the switching operation, so that the heat generation of the FETs (T1) and (T2) can be suppressed, and the temperature rise of the entire device can be suppressed. Can be suppressed.
上記の内容をまとめると、図6に示す通りとなる。即ち、状態判定部12により、モータM1のロック故障が発生していると判定された場合には、モータM1を間欠駆動させることにより、ロック故障の原因となる異物を除去する。そして、電圧VIS’が閾値電圧V1を下回った場合に、ロック故障を解除して、モータM1を通常通り駆動させる。
The above contents are summarized as shown in FIG. That is, when the
また、モータM1の駆動回路に短絡故障(或いは過熱異常)が発生していると判定された場合には、モータM1を停止させ、直流電源VBをオフとする。その後、短絡の原因が究明され故障部分が復旧された場合には、通常通りの駆動が可能となる。 If it is determined that a short circuit failure (or overheating abnormality) has occurred in the drive circuit of the motor M1, the motor M1 is stopped and the DC power supply VB is turned off. Thereafter, when the cause of the short circuit is investigated and the faulty part is recovered, normal driving is possible.
更に、出力電圧VBが過電圧であると判定された場合には、モータM1をDC駆動させる。その後、出力電圧VBが閾値電圧V2を下回った場合には、モータM1を通常通り駆動させる。 Further, when it is determined that the output voltage VB is an overvoltage, the motor M1 is DC driven. Thereafter, when the output voltage VB falls below the threshold voltage V2, the motor M1 is driven normally.
このようにして、本実施形態に係る燃料ポンプ制御装置100では、負荷電流ILがロック判定閾値(V1に対応する電流)を上回った際に、状態判定処理を実行する。該状態判定処理では、モータM1を所定時間オンとし、且つ所定時間オフとし、これらの各時間帯におけるVIS信号、及びVMSを取得する。そして、モータM1オン時のVIS信号とVMS信号、モータM1オフ時のVIS信号とVMS信号に基づき、図5に示した状態判定対応表を参照して、負荷電流ILがロック判定閾値を上回った原因が、モータM1のロック故障であるか、駆動回路の短絡故障または過熱異常であるか、或いは直流電源VBの過電圧異常であるか、のいずれかを判定し、この判定結果に応じてモータM1の駆動回路を制御する。
Thus, in the fuel
具体的には、モータM1オン時のVIS信号、VMS信号、モータM1オフ時のVIS信号、VMS信号の順に「L,H,L,L」の場合には正常動作、「H,H,L,L」の場合にはロック故障、「H,H,H,L」の場合には短絡故障または過熱異常、「H,H,H,H」の場合には過電圧異常であると判定する。 Specifically, in the order of “L, H, L, L” in the order of the VIS signal, the VMS signal, the VIS signal, and the VMS signal when the motor M1 is on, “H, H, L” , L ”, it is determined that there is a lock failure,“ H, H, H, L ”is a short circuit failure or overheat abnormality, and“ H, H, H, H ”is an overvoltage abnormality.
そして、「ロック故障」の場合にはモータM1を間欠駆動させて異物を除去し、「短絡故障または過熱異常」の場合にはモータM1を停止させて回路を保護し、「過電圧異常」の場合にはモータM1をDC駆動させて発熱量を抑制する。従って、負荷電流ILが上昇した原因に応じた適切な対応を採ることができ、燃料ポンプ制御の信頼性を向上させることができる。また、従来のように短絡故障時の過熱を防止するための温度センサを設ける必要がなく、装置構成を簡素化し、コストダウンを図ることができる。 In the case of “lock failure”, the motor M1 is intermittently driven to remove foreign matter. In the case of “short circuit failure or overheating abnormality”, the motor M1 is stopped to protect the circuit. In the case of “overvoltage abnormality”. First, the motor M1 is DC driven to suppress the amount of heat generation. Therefore, it is possible to take an appropriate measure according to the cause of the increase in the load current IL, and to improve the reliability of the fuel pump control. Further, it is not necessary to provide a temperature sensor for preventing overheating at the time of a short circuit failure as in the prior art, and the apparatus configuration can be simplified and the cost can be reduced.
また、状態判定部12からエンジン制御用ユニット21に異常の状態をDIAG信号として出力することができるので、過電流が発生した場合に、その原因についての情報を操作者に知らせることができ、過電流異常が発生した際に迅速に対応することができるようになる。
In addition, since an abnormal state can be output as a DIAG signal from the
また、上述した実施形態では、図5の状態判定対応表に示したように、モータM1オン時のVIS信号、VMS信号、及びモータM1オフ時のVIS信号、VMS信号を用いて状態判定処理を行う例について説明したが、図5から理解されるように、異常時の場合には、モータM1オン時のVIS,VMSは全て「H」となっており、モータM1オン時のVIS,VMSの状態のみで故障の原因を判定することができる。従って、VIS信号がロック判定閾値を上回った時点で、異常が発生していることを前提とするならば、モータM1オフ時における状態判定のみで、異常の原因を判定することが可能となる。このような構成によれば、状態判定部12での演算負荷を軽減できるという利点がある。
In the above-described embodiment, as shown in the state determination correspondence table of FIG. 5, the state determination process is performed using the VIS signal and VMS signal when the motor M1 is on, and the VIS signal and VMS signal when the motor M1 is off. As described above with reference to FIG. 5, the VIS and VMS when the motor M1 is on are all “H” when the motor M1 is on. The cause of the failure can be determined only by the state. Therefore, if it is assumed that an abnormality has occurred when the VIS signal exceeds the lock determination threshold, it is possible to determine the cause of the abnormality only by determining the state when the motor M1 is off. According to such a configuration, there is an advantage that the calculation load in the
以上、本発明の燃料ポンプ制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。 Although the fuel pump control device of the present invention has been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is replaced with an arbitrary configuration having the same function. be able to.
本発明は、車両に搭載される燃料ポンプに過電流が発生した場合に、その後の対応を決定することに利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for determining a subsequent response when an overcurrent occurs in a fuel pump mounted on a vehicle.
11 出力制御部
12 状態判定部
13 フェールセーフ制御部
14 オン・オフ制御部
21 エンジン制御用ユニット
31 過電流制御部
32 過電圧制御部
33 ワンショットパルス発生器
100 燃料ポンプ制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記モータに流れる負荷電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段にて過電流が検出された場合に、前記半導体スイッチをオフとし、その後、前記半導体スイッチをオンとするオン期間、及び半導体スイッチをオフとするオフ期間とする制御を行い、前記オフ期間での前記モータの端子間電圧、及び前記負荷電流に基づいて、前記過電流の原因がモータのロック故障によるものか、或いは短絡故障によるものかを判定する状態判定手段と、
前記状態判定手段により、過電流の原因がロック故障であると判定された場合には、前記モータを間欠駆動するように前記半導体スイッチを制御し、過電流の原因が短絡故障であると判定された場合には、前記半導体スイッチを遮断する制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする燃料ポンプ制御装置。 In a fuel pump control apparatus that controls a motor for driving a fuel pump using a semiconductor switch,
Current detecting means for detecting a load current flowing through the motor;
When an overcurrent is detected by the current detection means, the semiconductor switch is turned off, and thereafter, an on period for turning on the semiconductor switch and an off period for turning off the semiconductor switch are controlled, State determination means for determining whether the cause of the overcurrent is due to a lock failure of the motor or a short-circuit failure based on the voltage between the terminals of the motor in the off period and the load current;
When the state determination means determines that the cause of the overcurrent is a lock failure, the semiconductor switch is controlled to intermittently drive the motor, and the cause of the overcurrent is determined to be a short-circuit failure. A control means for performing control to shut off the semiconductor switch,
A fuel pump control device comprising:
前記オフ期間における前記端子間電圧が予め設定した第1閾値未満で、且つ前記負荷電流が予め設定した第2閾値未満である場合には、前記過電流の原因がロック故障であると判定し、
前記制御手段は、ロック故障と判定された場合には、前記オフ期間の後、前記半導体スイッチを間欠駆動することを特徴とする請求項1に記載の燃料ポンプ制御装置。 The state determination means includes
When the voltage between the terminals in the off period is less than a preset first threshold and the load current is less than a preset second threshold, it is determined that the cause of the overcurrent is a lock failure,
2. The fuel pump control device according to claim 1, wherein the control unit intermittently drives the semiconductor switch after the off period when it is determined that a lock failure occurs.
前記状態判定手段は、前記オフ期間における前記端子間電圧が前記第1閾値未満で、且つ前記負荷電流が前記第2閾値以上である場合に短絡故障と判定し、
前記制御手段は、短絡故障と判定された場合には、前記オフ期間の後、前記半導体スイッチを遮断することを特徴とする請求項2に記載の燃料ポンプ制御装置。 When the load current is equal to or greater than a preset third threshold, the control means fixes the load current to “Logic_H” that is always equal to or greater than the second threshold, and in the ON period, PWM control of the semiconductor switch,
The state determination means determines a short-circuit failure when the voltage between the terminals in the off period is less than the first threshold and the load current is greater than or equal to the second threshold.
3. The fuel pump control device according to claim 2, wherein, when it is determined that a short circuit failure has occurred, the control unit shuts off the semiconductor switch after the off period.
前記制御手段は、過電流の原因が過電圧である判定された場合には、前記半導体スイッチをフルデューティで駆動することを特徴とする請求項1に記載の燃料ポンプ制御装置。 The state determination means determines whether the cause of the overcurrent is due to the overvoltage of the DC power source in addition to the lock failure and the short-circuit failure based on the voltage between the terminals in the off period and the load current. And
2. The fuel pump control device according to claim 1, wherein when it is determined that the cause of an overcurrent is an overvoltage, the control unit drives the semiconductor switch with a full duty.
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