JP3314922B2 - Load drive system and fault detection method thereof - Google Patents

Load drive system and fault detection method thereof

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JP3314922B2
JP3314922B2 JP17469599A JP17469599A JP3314922B2 JP 3314922 B2 JP3314922 B2 JP 3314922B2 JP 17469599 A JP17469599 A JP 17469599A JP 17469599 A JP17469599 A JP 17469599A JP 3314922 B2 JP3314922 B2 JP 3314922B2
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耕一 山野上
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷駆動システム
及びその故障検出方法に関し、例えば、自動車等の車両
において、半導体スイッチング素子等を内蔵した電磁機
器、モータ、ランプ等の負荷装置を駆動する電子制御ユ
ニット(ECU)内に設けて好適な負荷駆動システム及
びその故障検出方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load drive system and a failure detection method thereof. The present invention relates to a load drive system provided in a control unit (ECU) and a failure detection method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、例えば自動車等の車両におい
ては、半導体スイッチング素子等を内蔵した電磁機器、
モータ、ランプ等の負荷の駆動を、その車両上の当該負
荷から物理的に離れた位置に設置された電子制御ユニッ
ト(ECU)により行うのが一般的である。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a vehicle such as an automobile, an electromagnetic device having a semiconductor switching element or the like built therein,
Generally, driving of a load such as a motor and a lamp is performed by an electronic control unit (ECU) installed at a position physically separated from the load on the vehicle.

【0003】このような構成のシステムにおいて負荷を
駆動する場合は、その負荷をON/OFFさせる駆動回
路素子をECUに内蔵する場合もあるが、駆動すべき負
荷の消費電流が大きい場合には、該ECUと負荷とを接
続する電線の線径やコネクタサイズが増大するという問
題が生じる。また、負荷の駆動を一般的なPWM(パル
ス幅変調)により制御する場合には、ECUと負荷とを
接続するワイヤハーネス上に、高周波数で断続する負荷
電流が流れることになるため、当該ワイヤハーネスより
電磁界ノイズが発生し、周囲の車載機器に悪影響を与え
るという問題がある。
When a load is driven in a system having such a configuration, a drive circuit element for turning on / off the load may be incorporated in the ECU. There arises a problem that the wire diameter and the connector size of the electric wire connecting the ECU and the load increase. In addition, when driving the load is controlled by a general PWM (pulse width modulation), a load current intermittently flows at a high frequency on a wire harness connecting the ECU and the load. There is a problem that electromagnetic field noise is generated from the harness and adversely affects on-vehicle devices around the harness.

【0004】そこで従来は、このような負荷電流が大き
い負荷については、負荷と駆動回路素子とを一体に構成
すると共に、その駆動回路素子が一体に構成された負荷
とECUとをワイヤハーネスで接続し、ECUからは当
該負荷の動作制御信号だけを出力し、駆動用の電源供給
は行わないように構成することで、そのワイヤハーネス
自体に流れる電流の大きさを抑え、これによりワイヤハ
ーネスより発生する電磁界ノイズを防止するのが一般的
である。
Therefore, conventionally, for such a load having a large load current, the load and the drive circuit element are integrally formed, and the load having the integrated drive circuit element is connected to the ECU by a wire harness. Then, the ECU outputs only the operation control signal of the load and does not supply power for driving, thereby suppressing the amount of current flowing through the wire harness itself, thereby generating from the wire harness. It is common to prevent electromagnetic field noise from occurring.

【0005】しかしながら、車両に設けられる車載機器
には、一般に、故障状態を検出して警報する等のフェー
ルセーフ機能を備えることが要求されるため、上述した
ように負荷と駆動回路素子とを一体に構成した車載機器
の場合には、その車載機器の中に故障診断回路を設け、
故障の発生をECUにて認識可能とする必要がある。
[0005] However, in-vehicle equipment provided in a vehicle is generally required to have a fail-safe function such as detecting a failure state and issuing an alarm. Therefore, as described above, the load and the drive circuit element are integrated. In the case of an in-vehicle device configured as described above, a failure diagnosis circuit is provided in the in-vehicle device,
It is necessary that the occurrence of a failure can be recognized by the ECU.

【0006】図11は、負荷とその負荷を駆動する駆動
回路が別体で設けられた従来の負荷駆動システムにおけ
る回路構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a circuit configuration in a conventional load drive system in which a load and a drive circuit for driving the load are provided separately.

【0007】同図に示すように、ECU10と車載機器
20とは、互いに独立した電源供給ラインを備えてお
り、ECU10に内蔵された制御ユニット101と、車
載機器20に内蔵されたスイッチング素子203とは、
ワイヤハーネス102を介して接続される。また、車載
機器20に内蔵された故障診断回路201は、スイッチ
ング素子203と、モータ等の負荷202とに接続され
ており、スイッチング素子203または負荷202につ
いての故障診断の結果を表わす信号を、ワイヤハーネス
204を介してECU10の制御ユニット101に伝達
可能な回路構成を備え、これにより故障発生に対するフ
ェールセーフ機能を実現している。
As shown in FIG. 1, the ECU 10 and the in-vehicle device 20 have independent power supply lines, and include a control unit 101 built in the ECU 10 and a switching element 203 built in the in-vehicle device 20. Is
The connection is made via a wire harness 102. A failure diagnosis circuit 201 built in the on-vehicle device 20 is connected to the switching element 203 and a load 202 such as a motor, and outputs a signal representing the result of the failure diagnosis for the switching element 203 or the load 202 to a wire. A circuit configuration that can be transmitted to the control unit 101 of the ECU 10 via the harness 204 is provided, thereby realizing a fail-safe function against occurrence of a failure.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11
に示した従来の回路構成においては、負荷20に故障診
断回路201を備える必要があると共に、故障診断回路
201の出力信号をECU10に伝達するワイヤハーネ
ス204が必要であるから、その分だけ車載機器20に
内蔵しなければならない電子部品点数及びワイヤハーネ
ス本数が増加するため、コストダウンを図る上で障害と
なる。また、故障診断回路201及びワイヤハーネス2
04そのものが故障の要因として加えられるため、シス
テム全体の信頼性を向上させるという観点からは好まし
い回路構成ではない。
However, FIG.
In the conventional circuit configuration shown in FIG. 1, the load 20 needs to include the failure diagnosis circuit 201 and the wire harness 204 for transmitting the output signal of the failure diagnosis circuit 201 to the ECU 10 is required. Since the number of electronic components and the number of wire harnesses that need to be built in the device 20 increase, it becomes an obstacle in reducing costs. Further, the failure diagnosis circuit 201 and the wire harness 2
Since the circuit 04 itself is added as a cause of failure, it is not a preferable circuit configuration from the viewpoint of improving the reliability of the entire system.

【0009】そこで本発明は、低コストで信頼性の高い
負荷駆動システム及びその故障検出方法の提供を目的と
する。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a low-cost and highly reliable load drive system and a method for detecting a failure thereof.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る負荷駆動システム及びその故障検出方
法は、以下の特徴を有する。
To achieve the above object, a load drive system and a failure detection method according to the present invention have the following features.

【0011】即ち、負荷ユニットと、その負荷ユニット
を制御する制御ユニットとからなる負荷駆動システムに
おいて、当該負荷ユニットには、モータ等の負荷を駆動
する負荷駆動素子(スイッチング素子等)の入力側に電
気信号の論理レベルを反転する反転回路を設け、当該負
荷駆動素子の出力側と当該反転回路の入力側との間には
帰還抵抗を接続し、更に当該負荷駆動素子の出力側と、
接地側との間にはプルダウン抵抗を接続する。そして当
該制御ユニットからは、当該反転回路の入力側と当該制
御ユニット(ECU)とを接続する信号線に当該負荷の
駆動を制御する制御信号を与え、その結果として当該信
号線に生じる電圧変動を検出することを特徴とする。
That is, in a load drive system including a load unit and a control unit for controlling the load unit, the load unit is connected to an input side of a load drive element (such as a switching element) for driving a load such as a motor. An inverting circuit for inverting the logical level of the electric signal is provided, a feedback resistor is connected between the output side of the load driving element and the input side of the inverting circuit, and further, the output side of the load driving element,
A pull-down resistor is connected to the ground side. The control unit provides a control signal for controlling the driving of the load to a signal line connecting the input side of the inverting circuit and the control unit (ECU). It is characterized by detecting.

【0012】係る構成によれば、当該信号線における制
御信号の電圧レベルを、当該負荷駆動素子の出力側の端
子電圧に関連した値とすることができるため、この電圧
レベルを当該制御ユニットにて監視することにより、当
該負荷、負荷駆動素子、並びに信号線の故障診断が可能
となる。
According to this configuration, the voltage level of the control signal on the signal line can be set to a value related to the terminal voltage on the output side of the load driving element. By monitoring, failure diagnosis of the load, the load driving element, and the signal line becomes possible.

【0013】このような負荷駆動システムによれば、上
述した従来の回路構成において必要だった故障診断のた
めの専用回路を設ける必要がなく、また制御ユニットと
負荷ユニットとを接続するワイヤハーネスを削減するこ
とができるため、部材コストの低減と、部材点数の低減
による故障率の低減が実現する。
According to such a load driving system, there is no need to provide a dedicated circuit for failure diagnosis required in the conventional circuit configuration described above, and the number of wire harnesses connecting the control unit and the load unit is reduced. Therefore, a reduction in member cost and a reduction in the failure rate due to a reduction in the number of members are realized.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る負荷駆動シス
テムの実施形態を、代表的な車両である自動車に適用し
た実施形態として、図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a load drive system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings as an embodiment applied to a typical automobile.

【0015】[第1の実施形態]図1は、第1の実施形
態における負荷駆動システムの回路構成を示す図であ
る。
[First Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a load drive system according to a first embodiment.

【0016】同図に示す負荷駆動システムは、エンジン
制御モジュール等の車載用電子制御ユニット(ECU)
10と、ECU10により駆動される車載機器の一例と
して、負荷であるクーリングファンモータ214を含む
負荷ユニット20とからなる。
The load drive system shown in FIG. 1 is a vehicle-mounted electronic control unit (ECU) such as an engine control module.
10 and a load unit 20 including a cooling fan motor 214 as a load as an example of on-vehicle equipment driven by the ECU 10.

【0017】ECU10において、制御ユニット110
には、不図示のバッテリに接続され、そのバッテリの供
給電圧VBを所定電圧を変換してから駆動ユニット20
に供給する電源回路(不図示)、入出力信号のインタフ
ェース回路(不図示)、並びに駆動ユニット20の動作
を制御するコントローラ(不図示)等が内蔵されてお
り、当該制御ユニット110の出力端子T1には、抵抗
111及びワイヤハーネス112を介して負荷ユニット
20に接続されている。
In the ECU 10, a control unit 110
Is connected to a battery (not shown) and converts the supply voltage VB of the battery to a predetermined voltage and then drives the drive unit 20.
And a controller (not shown) for controlling the operation of the drive unit 20 and the like. The output terminal T1 of the control unit 110 Is connected to the load unit 20 via a resistor 111 and a wire harness 112.

【0018】ここで、制御ユニット110の制御動作を
概説すれば、制御ユニット110は、接地電位(=0
V)に近い低電圧を出力することで負荷ユニット20を
起動させると共に、バッテリ電圧VB(V)に近い所定
の電源電圧を出力したときには負荷ユニット20を停止
させるべく、出力端子T1からは0(V)からバッテリ
電圧VB(V)の間で出力電圧を変更可能なON/OF
F信号を出力する。
Here, the control operation of the control unit 110 will be briefly described.
V) is output from the output terminal T1 so as to start the load unit 20 by outputting a low voltage close to V) and to stop the load unit 20 when outputting a predetermined power supply voltage close to the battery voltage VB (V). ON / OF whose output voltage can be changed between VB and battery voltage VB (V)
Outputs F signal.

【0019】また、ECU10の内部においては、抵抗
111のワイヤハーネス112側と、制御ユニット11
0の内部に設けられたアナログ/デジタル(A/D)コ
ンバータ(不図示)の入力端子T2とが接続されてお
り、係る接続により、制御ユニット110は、抵抗11
1のワイヤハーネス112側の電圧を測定することがで
きる。
Inside the ECU 10, the resistance 111 is connected to the wire harness 112 side and the control unit 11
0 is connected to an input terminal T2 of an analog / digital (A / D) converter (not shown) provided inside the control unit 110.
The voltage on the side of one wire harness 112 can be measured.

【0020】一方、負荷ユニット20の内部において、
負荷214は、一方の端子が当該バッテリ(不図示)と
接続され、他方の端子がスイッチング素子212の出力
端子と接続されている。スイッチング素子212は、当
該素子の出力端子T3と接地電位との間を接続するプル
ダウン抵抗213により、公知のエミッタ接地トランジ
スタスイッチング回路を構成している。
On the other hand, inside the load unit 20,
The load 214 has one terminal connected to the battery (not shown) and the other terminal connected to the output terminal of the switching element 212. The switching element 212 forms a well-known common-emitter transistor switching circuit by a pull-down resistor 213 that connects between the output terminal T3 of the switching element and the ground potential.

【0021】また、スイッチング素子212の入力端子
には、ワイヤハーネス112により伝達される制御信号
を反転させる反転回路210が接続されると共に、スイ
ッチング素子212の出力端子と反転回路210の入力
端子との間には、帰還抵抗211が接続されている。
An inverting circuit 210 for inverting a control signal transmitted by the wire harness 112 is connected to an input terminal of the switching element 212, and a connection between an output terminal of the switching element 212 and an input terminal of the inverting circuit 210. The feedback resistor 211 is connected between them.

【0022】上記の回路構成において、反転回路210
の入力スレッショルド電圧は、バッテリ電圧VB(V)
の1/2に設定した。また、本実施形態では、制御ユニ
ット110の出力端子T1の状態、スイッチング素子2
12のON/OFF状態、並びに負荷214の故障状態
に応じて端子T2にて検出する電圧VT2が所定の電圧の
変化するように、抵抗111、帰還抵抗211、及びプ
ルダウン抵抗213の抵抗値を適宜設定する。具体的な
設定として、本実施形態では、これら抵抗の抵抗値をそ
れぞれR111,R211,R213として、抵抗11
1、帰還抵抗211、及びプルダウン抵抗213、並び
に負荷214のインピーダンスZLの関係を、R111
+α=R211=R213>>ZLなる関係に設定して
ある(但し、αは、R111×1.1程度の定数であ
る)。
In the above circuit configuration, the inverting circuit 210
The input threshold voltage of the battery voltage VB (V)
Was set to の. In the present embodiment, the state of the output terminal T1 of the control unit 110, the switching element 2
The resistance values of the resistor 111, the feedback resistor 211, and the pull-down resistor 213 are appropriately set such that the voltage VT2 detected at the terminal T2 changes by a predetermined voltage in accordance with the ON / OFF state of the load 12 and the failure state of the load 214. Set. As a specific setting, in the present embodiment, the resistance values of these resistors are R111, R211 and R213, respectively, and
1, the feedback resistor 211, the pull-down resistor 213, and the impedance ZL of the load 214 are represented by R111
+ Α = R211 = R213 >> ZL (α is a constant of about R111 × 1.1).

【0023】以下、上述した構成を備える図1の負荷駆
動システムにおける詳細な動作を説明する。
The detailed operation of the load driving system of FIG. 1 having the above configuration will be described below.

【0024】図2から図8は、第1の実施形態に係る負
荷駆動システムの端子T1乃至端子T3(以下、複数箇
所と称する)における電圧波形を示すタイムチャートで
ある。
FIGS. 2 to 8 are time charts showing voltage waveforms at terminals T1 to T3 (hereinafter, referred to as a plurality of points) of the load drive system according to the first embodiment.

【0025】図2は、ECU10が負荷ユニット20に
対して負荷214の起動を指示するときの当該複数箇所
の電圧波形の状態を示している。
FIG. 2 shows the state of the voltage waveforms at the plurality of locations when the ECU 10 instructs the load unit 20 to start the load 214.

【0026】<負荷214の起動>まず、スイッチング
素子212の状態が”OFF”であって端子T3の電圧
がバッテリ電圧VB(V)であることにより、負荷21
4が停止している状態において、制御ユニット110の
出力端子T1から0Vの電圧が出力された場合について
説明する。この場合、反転回路210の入力電圧は、上
述した抵抗値の関係を有する抵抗111と抵抗211と
によって分圧されることにより、バッテリ電圧VB
(V)の1/2より僅かに低くなる。このため、1/2
VB付近にスレッショルド電圧を持つ反転回路210の
出力は、”HI”となり、その結果としてスイッチング
素子212が”ON”となることによって端子T3にお
ける電圧は0Vとなる。これにより、負荷214が動作
を開始すると共に、制御ユニット110側の入力端子T
2の電圧は0Vとなる。
<Starting of the Load 214> First, the state of the switching element 212 is “OFF” and the voltage of the terminal T3 is the battery voltage VB (V).
A case where a voltage of 0 V is output from the output terminal T1 of the control unit 110 in a state where the control unit 4 is stopped will be described. In this case, the input voltage of the inverting circuit 210 is divided by the resistor 111 and the resistor 211 having the above-described resistance value relationship, so that the battery voltage VB
(V) is slightly lower than 1/2. Therefore, 1/2
The output of the inversion circuit 210 having a threshold voltage near VB becomes “HI”, and as a result, the switching element 212 is turned “ON”, so that the voltage at the terminal T3 becomes 0V. As a result, the load 214 starts operating and the input terminal T on the control unit 110 side.
The voltage of 2 becomes 0V.

【0027】<負荷214の停止>図3は、ECU10
が負荷ユニット20に対して負荷214の停止を指示す
るときの当該複数箇所の電圧波形の状態を示している。
<Stopping of the Load 214> FIG.
Shows the states of the voltage waveforms at the plurality of places when the load unit 20 instructs the load unit 20 to stop the load 214.

【0028】図2を参照して説明した負荷214の起動
(動作)状態において、負荷214の停止させようとす
る場合には、制御ユニット110の出力端子T1からバ
ッテリ電圧VB(V)の電圧値を出力することにより、
反転回路210の入力電圧は、抵抗111と抵抗211
とによって分圧され、バッテリ電圧VB(V)の1/2
より僅かに高くなる。このため、反転回路210の出力
は、”LOW”となり、その結果としてスイッチング素
子212が”OFF”となることによって端子T3はバ
ッテリ電圧VB(V)となる。これにより、負荷214
は停止すると共に制御ユニット110の入力端子T2は
バッテリ電圧VB(V)となる。
When the load 214 is to be stopped in the start (operation) state of the load 214 described with reference to FIG. 2, the voltage value of the battery voltage VB (V) is output from the output terminal T1 of the control unit 110. By outputting
The input voltage of the inverting circuit 210 includes a resistor 111 and a resistor 211.
1 / of the battery voltage VB (V)
Slightly higher. Therefore, the output of the inverting circuit 210 becomes “LOW”, and as a result, the switching element 212 becomes “OFF”, so that the terminal T3 becomes the battery voltage VB (V). As a result, the load 214
Stops, and the input terminal T2 of the control unit 110 becomes the battery voltage VB (V).

【0029】このような動作により、制御ユニット11
0によって負荷214を起動・停止させることができ
る。
By such an operation, the control unit 11
With 0, the load 214 can be started and stopped.

【0030】<負荷214の速度調整>次に、負荷ユニ
ット20に対して、一般的なPWM制御を行うことによ
り、動作状態にあるクーリングファンモータ(負荷)2
14の運転速度を調整する場合について説明する。
<Speed Adjustment of Load 214> Next, by performing general PWM control on the load unit 20, the cooling fan motor (load) 2 in the operating state is operated.
The case of adjusting the operation speed of No. 14 will be described.

【0031】図4は、ECU10が負荷ユニット20に
対してPWM制御を行う場合の当該複数箇所の電圧波形
の状態を示しており、制御ユニット110の出力端子T
1から、パルス幅変調によって任意のデューティ比を持
った矩形波信号(図4はデューティ比が50%の場合を
示す)を送出すると、出力端子T1の電圧波形は0−V
Bの矩形波信号となる。
FIG. 4 shows the state of the voltage waveforms at the plurality of locations when the ECU 10 performs the PWM control on the load unit 20. The output terminal T of the control unit 110 is shown in FIG.
When a rectangular wave signal having an arbitrary duty ratio (FIG. 4 shows a case where the duty ratio is 50%) is transmitted from 1 by pulse width modulation, the voltage waveform of the output terminal T1 becomes 0-V
A rectangular wave signal of B is obtained.

【0032】この矩形波信号が入力される負荷ユニット
20において、矩形波信号が”H(=VB)”状態にお
ける反転回路210の入力電圧は、抵抗111と抵抗2
11とによって分圧されるため、バッテリ電圧VB
(V)の1/2より僅かに高くなる。このため、反転回
路210の出力が”LOW”となってスイッチング素子
212は”OFF”となる。この状態においては、上述
した負荷214を停止させるときと同様に、端子T3は
バッテリ電圧VB(V)となり、負荷214の駆動は中
断されると共に制御ユニット110の入力端子T2はバ
ッテリ電圧VB(V)となる。
In the load unit 20 to which this rectangular wave signal is input, the input voltage of the inverting circuit 210 when the rectangular wave signal is in the “H (= VB)” state is obtained by the resistors 111 and 2
11 and the battery voltage VB
(V) is slightly higher than 1/2. Therefore, the output of the inverting circuit 210 becomes “LOW”, and the switching element 212 becomes “OFF”. In this state, the terminal T3 is at the battery voltage VB (V), the driving of the load 214 is interrupted, and the input terminal T2 of the control unit 110 is at the battery voltage VB (V), as in the case of stopping the load 214 described above. ).

【0033】一方、矩形波信号が”L(=0)”状態に
おける反転回路210の入力電圧は、負荷ユニット20
に印加されているバッテリ電圧VB(V)が抵抗111
と抵抗211とによって分圧されることにより、バッテ
リ電圧VB(V)の1/2より僅かに低くなる。このた
め、反転回路210の出力は”HI”となってスイッチ
ング素子212が”ON”となる。この状態において
は、上述した負荷214を起動させるときと同様に、端
子T3は0Vとなり、負荷214は駆動されると共に制
御ユニット110の入力端子T2は0Vとなる。
On the other hand, the input voltage of the inverting circuit 210 when the rectangular wave signal is “L (= 0)” is
The battery voltage VB (V) applied to the resistor 111
And the resistance 211, the voltage is slightly lower than バ ッ テ リ of the battery voltage VB (V). Therefore, the output of the inverting circuit 210 becomes “HI”, and the switching element 212 turns “ON”. In this state, the terminal T3 is at 0 V, the load 214 is driven and the input terminal T2 of the control unit 110 is at 0 V, as in the case of starting the load 214 described above.

【0034】従って、出力端子T1から制御信号として
出力される矩形波信号の波形、スイッチング素子212
の出力波形(=負荷214の端子波形)、並びに入力端
子T2の波形は、それぞれ概ね等しい形状となる。
Accordingly, the waveform of the rectangular wave signal output from the output terminal T1 as a control signal, the switching element 212
(= Terminal waveform of the load 214) and the waveform of the input terminal T2 have substantially the same shape.

【0035】<スイッチング素子212の短絡検出>続
いて、スイッチング素子212が短絡故障した場合、即
ち、制御PWM信号と無関係に負荷214が100%運
転となる故障が発生した場合について説明する。
<Detection of Short-Circuit of Switching Element 212> Subsequently, a case where the switching element 212 has a short-circuit failure, that is, a case where a failure in which the load 214 operates at 100% irrespective of the control PWM signal will be described.

【0036】図5は、ECU10が負荷ユニット20に
対してPWM制御を行っている場合に、スイッチング素
子212が短絡故障を起こしたときの当該複数箇所の電
圧波形の状態を示している。
FIG. 5 shows the state of the voltage waveforms at the plurality of locations when the switching element 212 has a short-circuit fault when the ECU 10 performs the PWM control on the load unit 20.

【0037】同図に示すように、この場合は、出力端子
T1から図4と同様に所定のPWM信号を出力している
にも関わらず、スイッチング素子212の出力端子T3
の電圧は0Vとなっている。しかるに、入力端子T2の
電圧は、出力端子T1の電圧が”0V”のときに入力端
子のT2の電圧が0Vであり、出力端子T1の電圧が”
VB”のときには、抵抗111と抵抗211とで分圧さ
れて1/2VBより僅かに高い電圧まで上昇する。従っ
て、ECU10の制御ユニット110において、正常時
には出力端子T1の電圧がバッテリ電圧VB(V)のと
きに入力端子T2の電圧がバッテリ電圧VB(V)であ
るところ、図5に示すように実際に検出した入力端子T
2の電圧は1/2VB付近であることを検出した場合に
は、負荷ユニット20のスイッチング素子212が短絡
故障していることを検出することができる。
As shown in the figure, in this case, the output terminal T3 of the switching element 212 is output although a predetermined PWM signal is output from the output terminal T1 as in FIG.
Is 0V. However, when the voltage of the input terminal T2 is "0V", the voltage of the input terminal T2 is 0V, and the voltage of the output terminal T1 is "0V".
In the case of VB ", the voltage is divided by the resistor 111 and the resistor 211 and rises to a voltage slightly higher than 1/2 VB. Therefore, in the control unit 110 of the ECU 10, the voltage of the output terminal T1 is normally changed to the battery voltage VB (V ), The voltage of the input terminal T2 is the battery voltage VB (V), and as shown in FIG.
When it is detected that the voltage of No. 2 is near 1/2 VB, it is possible to detect that the switching element 212 of the load unit 20 has a short-circuit fault.

【0038】<スイッチング素子212の断線検出、負
荷214の短絡検出>更に、スイッチング素子212が
断線、若しくは負荷214の短絡故障が発生した場合、
即ち、制御PWM信号と無関係に負荷が0%運転となる
故障が発生した場合について説明する。
<Detection of disconnection of switching element 212, detection of short-circuit of load 214> Further, when the switching element 212 is disconnected or a short-circuit failure of the load 214 occurs,
That is, a case will be described in which a failure occurs in which the load operates at 0% irrespective of the control PWM signal.

【0039】図6は、ECU10が負荷ユニット20に
対してPWM制御を行っている場合に、スイッチング素
子212が断線故障、若しくは負荷214の短絡故障を
起こしたときの当該複数箇所の電圧波形の状態を示して
いる。
FIG. 6 shows the state of voltage waveforms at a plurality of locations when the switching element 212 has a disconnection failure or a short-circuit failure of the load 214 when the ECU 10 performs PWM control on the load unit 20. Is shown.

【0040】同図に示すように、この場合は、出力端子
T1から図4と同様に所定のPWM信号を出力している
にも関わらず、端子T3の電圧がバッテリ電圧VB
(V)のまま変化しないことから、出力端子T1の電圧
が0Vのときに、入力端子T2の電圧は1/2VBより
僅かに低い電圧となり、一方、出力端子T1の電圧がV
Bのときに、入力端子T2の電圧はVBとなる。
As shown in the figure, in this case, the voltage at the terminal T3 is changed to the battery voltage VB even though a predetermined PWM signal is output from the output terminal T1 as in FIG.
(V), the voltage at the input terminal T2 is slightly lower than 1/2 VB when the voltage at the output terminal T1 is 0 V, while the voltage at the output terminal T1 is V
At the time of B, the voltage of the input terminal T2 becomes VB.

【0041】このように、スイッチング素子212の短
絡故障が発生した場合(図5)と、スイッチング素子2
12の断線故障、及び負荷214の短絡故障が発生した
場合(図6)とでは、制御ユニット110の入力端子T
2における電圧が正常時(図4)の場合と異なるため、
これら異常な入力電圧をECU10側で検出することに
より、係る故障状態を判別することができる。
As described above, when the short-circuit failure of the switching element 212 occurs (FIG. 5), the switching element 2
12 and the short-circuit failure of the load 214 (FIG. 6).
2 is different from that in the normal state (FIG. 4),
By detecting these abnormal input voltages on the ECU 10 side, the failure state can be determined.

【0042】<負荷214の断線検出、負荷抵抗値の異
常検出>更に、負荷214が断線故障、若しくは当該負
荷の負荷抵抗値が異常に大きくなる故障が発生した場合
について説明する。
<Detection of Disconnection of Load 214 and Detection of Abnormal Load Resistance Value> A description will be given of a case where the load 214 has a disconnection failure or a failure in which the load resistance value of the load becomes abnormally large.

【0043】図7は、ECU10が負荷ユニット20に
対してPWM制御を行っている場合に、負荷214が断
線故障、若しくは当該負荷の負荷抵抗値が異常に大きく
なる故障(即ち、負荷214の断線に近い状態)を起こ
したときの当該複数箇所の電圧波形の状態を示してい
る。
FIG. 7 shows a failure of the load 214 or a failure in which the load resistance value of the load becomes abnormally large (that is, a disconnection of the load 214) when the ECU 10 performs the PWM control on the load unit 20. (A state close to the above) is shown in FIG.

【0044】同図に示すように、この場合は、出力端子
T1の電圧がバッテリVBのときに反転回路210の出
力が”LOW”となってスイッチング素子212がOF
F状態のときに、端子T3の電圧は、正常時にはバッテ
リ電圧VB(V)であるところ、負荷214の負荷抵抗
と抵抗213とにより分圧された電圧となる。即ち、当
該負荷抵抗値が異常に大きくなる故障が発生した場合に
は、出力端子T1の電圧がバッテリ電圧VB(V)の期
間において、入力端子T2の電圧が正常時のバッテリ電
圧VB(V)と比較して、当該負荷抵抗に応じた低い電
圧値となるのであり、また、負荷214が完全に断線し
ている場合には、入力端子T2の電圧は約2/3VBと
なる。従って、これら異常な入力電圧をECU10側で
検出することにより、負荷214の断線故障、若しくは
当該負荷の負荷抵抗値が異常に大きくなる故障を検出す
ることができる。
As shown in the figure, in this case, when the voltage of the output terminal T1 is the battery VB, the output of the inverting circuit 210 becomes "LOW" and the switching element 212 is turned off.
In the F state, the voltage of the terminal T3 is a voltage divided by the load resistance of the load 214 and the resistance 213 when the voltage of the terminal T3 is the battery voltage VB (V) in a normal state. That is, when a failure occurs in which the load resistance value becomes abnormally large, the battery voltage VB (V) when the voltage at the input terminal T2 is normal during the period when the voltage at the output terminal T1 is the battery voltage VB (V). And the voltage value is lower according to the load resistance, and when the load 214 is completely disconnected, the voltage at the input terminal T2 is about / VB. Accordingly, by detecting these abnormal input voltages on the ECU 10 side, it is possible to detect a disconnection failure of the load 214 or a failure in which the load resistance value of the load becomes abnormally large.

【0045】このように、本実施形態によれば、負荷2
14を駆動するところの、エミッタ接地トランジスタス
イッチング回路を構成しているスイッチング素子212
の入力段に反転回路210を設け、当該スイッチング素
子の出力端子T3から反転回路210の入力側に帰還抵
抗211を追加する簡単な回路構成により、従来は必要
であった故障診断回路等の専用回路を備えることなく、
負荷214の断線(負荷抵抗が異常に大きい場合を含
む)及び短絡故障、スイッチング素子212の断線及び
短絡故障の発生を制御ユニット110にて判別して検出
することができる。また、負荷214の動作制御信号
と、上記の各故障状態の検出信号とを、1本のワイヤハ
ーネス112で兼用することができる。このため、本実
施形態に係る負荷駆動システムによれば、従来のような
故障診断のために複雑な回路構成と、故障診断の結果を
ECUに伝達させるワイヤハーネスとが必要なくなるた
め、部品点数の削減による低コスト化と、部品点数の削
減による故障率の低減とを実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, the load 2
And a switching element 212 constituting a common-emitter transistor switching circuit for driving
Is provided with an inverting circuit 210 at the input stage and a simple circuit configuration in which a feedback resistor 211 is added from the output terminal T3 of the switching element to the input side of the inverting circuit 210. Without having
The control unit 110 can determine and detect the disconnection of the load 214 (including the case where the load resistance is abnormally large) and the occurrence of the short-circuit failure and the disconnection and short-circuit failure of the switching element 212. Further, the operation control signal of the load 214 and the detection signal of each of the above-described failure states can be shared by one wire harness 112. For this reason, according to the load drive system according to the present embodiment, since a complicated circuit configuration and a wire harness for transmitting the result of the failure diagnosis to the ECU are not required as in the related art, the number of parts is reduced. The cost can be reduced by reduction, and the failure rate can be reduced by reducing the number of parts.

【0046】[第2の実施形態]次に、上述した第1の
実施形態に係る負荷駆動システムを基本とする第2の実
施形態を説明する。以下の説明においては、第1の実施
形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本
実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment based on the load drive system according to the first embodiment will be described. In the following description, the same configuration as that of the first embodiment will not be described repeatedly, and will be described focusing on the characteristic portions of the present embodiment.

【0047】本実施形態では、上記の図1の負荷ユニッ
ト20側の構成において、負荷214が直流モータであ
る場合について説明する。
In the present embodiment, the case where the load 214 is a DC motor in the configuration of the load unit 20 shown in FIG. 1 will be described.

【0048】図8は、第2の実施形態において、ECU
10が負荷ユニット20に対してPWM制御を行ってい
る場合の当該複数箇所の電圧波形の状態を示している。
FIG. 8 shows the ECU according to the second embodiment.
10 shows the state of the voltage waveform at the plurality of locations when PWM control is performed on the load unit 20.

【0049】同図において、a点に至るまでの期間は、
上記の第1の実施形態と同様にECU10内の制御ユニ
ット110の出力端子T1から任意デューティのPWM
制御信号を発生して負荷214の運転速度が制御されて
いたとする。
In the figure, the period up to point a is
As in the first embodiment, an arbitrary duty PWM is output from the output terminal T1 of the control unit 110 in the ECU 10.
It is assumed that the control signal is generated to control the operation speed of the load 214.

【0050】次に、a点に示すタイミングにおいて、制
御ユニット110の出力端子T1からバッテリ電圧VB
(V)が連続して出力されたことによって負荷214の
停止が指示されたとする。このとき、直流モータである
負荷214は、その内部のインダクタンスに蓄積された
電流を放出する期間t1の間、当該インダクタンスのフ
ライバック電圧を、負荷214に設けられた一般的なフ
ラホイール回路(不図示)によってクランプする。この
ため、そのクランプ期間における端子T3の電圧は、バ
ッテリ電圧VB(V)となる。そして、当該インダクタ
ンスに蓄積されたエネルギの放出が完了した時点におい
て、端子T3の電圧はVMとなる。ここで、電圧値VM
は、バッテリ電圧VB(V)から負荷214の直流モー
タの惰性回転によって生じる誘導起電圧の分だけ小さい
電圧値であり、該VMの値は、モータの回転速度に略比
例する。
Next, at the timing indicated by the point a, the battery voltage VB is output from the output terminal T1 of the control unit 110.
It is assumed that the stop of the load 214 is instructed by continuously outputting (V). At this time, the load 214, which is a DC motor, applies the flyback voltage of the inductance to a general hula wheel circuit (not shown) provided for the load 214 during a period t1 during which the current stored in the internal inductance is released. (Shown). Therefore, the voltage of the terminal T3 during the clamp period becomes the battery voltage VB (V). Then, when the release of the energy stored in the inductance is completed, the voltage of the terminal T3 becomes VM. Here, the voltage value VM
Is a voltage value smaller than the battery voltage VB (V) by an induced electromotive voltage generated by the inertial rotation of the DC motor of the load 214, and the value of the VM is substantially proportional to the rotation speed of the motor.

【0051】そこで、制御ユニット110では、端子T
3の電圧波形と略同様な電圧波形が入力される入力端子
T2にて当該電圧降下分VMに応じた電圧を測定すれ
ば、その測定結果と、予め制御ユニット110に記憶し
た正常回転時のモータ回転速度とに基づく比例計算によ
り、制御ユニット110より停止指令を出力した時点
(図8ではa点のタイミング)における直流モータ(負
荷)214の回転速度を検出することができる。
Therefore, in the control unit 110, the terminal T
3, a voltage corresponding to the voltage drop VM is measured at an input terminal T2 to which a voltage waveform substantially similar to the voltage waveform is input. By the proportional calculation based on the rotation speed, the rotation speed of the DC motor (load) 214 at the time when the stop command is output from the control unit 110 (the timing at point a in FIG. 8) can be detected.

【0052】従って、ECU10は、第1の実施形態で
説明した各種異常検出に加えて、直流モータである負荷
214の機構部分への故障・異物付着等によって生じる
回転動作異常を判別することができる。
Accordingly, the ECU 10 can determine, in addition to the various abnormality detections described in the first embodiment, the rotation operation abnormality caused by a failure, a foreign substance attached to the mechanical portion of the load 214 as the DC motor, and the like. .

【0053】尚、制御ユニット110においては、上記
の如く入力端子T2の電圧を測定することによって検出
した負荷214の回転速度情報を、PWM制御によって
出力端子T1から出力する矩形波信号にフィードバック
することにより、負荷214の正確な回転制御を行って
も良い。
In the control unit 110, the rotation speed information of the load 214 detected by measuring the voltage of the input terminal T2 as described above is fed back to the rectangular wave signal output from the output terminal T1 by PWM control. Thus, accurate rotation control of the load 214 may be performed.

【0054】[第3の実施形態]次に、上述した第1の
実施形態に係る負荷駆動システムを基本とする第3の実
施形態を説明する。以下の説明においては、第1の実施
形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本
実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment based on the load drive system according to the above-described first embodiment will be described. In the following description, the same configuration as that of the first embodiment will not be described repeatedly, and will be described focusing on the characteristic portions of the present embodiment.

【0055】図9は、第3の実施形態における負荷駆動
システムの回路構成を示す図であり、第1の実施形態に
おける図1とは、反転回路210の出力段と、スイッチ
ング素子212の入力段との間に、遅延回路215が追
加されている点が異なる。
FIG. 9 is a diagram showing the circuit configuration of the load driving system according to the third embodiment. FIG. 9 shows the output stage of the inverting circuit 210 and the input stage of the switching element 212 in FIG. And that a delay circuit 215 is added.

【0056】この遅延回路215は、反転回路210の
出力信号の立ち上がり、立ち下がり等の変化を受けて、
所定の遅延時間を経た後に、当該遅延回路への入力信号
と同極性の信号をスイッチング素子212に出力する一
般的な遅延回路である。
The delay circuit 215 receives a change such as a rise and a fall of the output signal of the inverting circuit 210,
This is a general delay circuit that outputs a signal having the same polarity as the input signal to the delay circuit to the switching element 212 after a predetermined delay time.

【0057】図10は、第3の実施形態における負荷駆
動システムの当該複数箇所の電圧波形の状態を示してい
る。
FIG. 10 shows the state of the voltage waveform at the plurality of points in the load drive system according to the third embodiment.

【0058】制御ユニット110の出力端子T1から、
任意のPWM信号を出力すると、スイッチング素子21
2の出力端子T3の電圧は、所定の遅れ位相となる。こ
のため、入力端子T2の電圧波形は、図10に示す如く
階段状になり、制御ユニット110は、入力端子T2よ
り入力される階段状の電圧波形を、1/3VBと2/3
VBとにスライスレベルを持つヒステリシスコンパレー
タ(不図示)で波形整形することにより、図10に示す
検出信号SCPを得る。
From the output terminal T1 of the control unit 110,
When an arbitrary PWM signal is output, the switching element 21
2 has a predetermined delay phase. Therefore, the voltage waveform of the input terminal T2 has a stepped shape as shown in FIG. 10, and the control unit 110 converts the stepped voltage waveform input from the input terminal T2 into 1/3 VB and 2/3.
The waveform is shaped by a hysteresis comparator (not shown) having a slice level with VB to obtain a detection signal SCP shown in FIG.

【0059】従って、ECU10と負荷ユニット20と
を接続するワイヤハーネス112が正常に接続されてお
り、且つ負荷ユニット20の内部回路が正常に動作して
いれば、制御ユニット110の出力端子T1から出力さ
れる矩形波信号と、検出信号SCPとは所定の位相差を
持つ。しかしながら、ワイヤハーネス112が断線した
場合、入力端子T2より入力される電圧波形は、制御ユ
ニット110が出力端子T1より出力した矩形波信号そ
のものであり、この場合は、当該矩形波信号と、検出信
号SCPとの位相差は”0”となる。
Therefore, if the wire harness 112 connecting the ECU 10 and the load unit 20 is normally connected and the internal circuit of the load unit 20 is operating normally, the output from the output terminal T1 of the control unit 110 The detected square wave signal and the detection signal SCP have a predetermined phase difference. However, when the wire harness 112 is disconnected, the voltage waveform input from the input terminal T2 is the rectangular wave signal itself output from the output terminal T1 by the control unit 110. In this case, the rectangular wave signal and the detection signal The phase difference from the SCP is “0”.

【0060】また、ワイヤハーネス112が地絡、或い
はバッテリ電源に短絡した場合には、出力端子T1から
出力される矩形波信号には無関係に、入力端子T2より
入力される電圧波形と、検出信号SCPはバッテリ電圧
VB(V)または接地電位となる。
When the wire harness 112 is grounded or short-circuited to a battery power source, the voltage waveform input from the input terminal T2 and the detection signal are independent of the rectangular wave signal output from the output terminal T1. SCP becomes battery voltage VB (V) or ground potential.

【0061】従って、本実施形態のように負荷ユニット
20に遅延回路215を加えることにより、制御ユニッ
ト110は、第1の実施形態で説明した各種異常検出に
加えて、ECU10と負荷ユニット20との間を接続す
るワイヤハーネス112の断線、地絡、並びにバッテリ
電源への短絡を検出することができる。
Therefore, by adding the delay circuit 215 to the load unit 20 as in the present embodiment, the control unit 110 can detect the various abnormalities described in the first embodiment, and can connect the ECU 10 and the load unit 20 with each other. It is possible to detect disconnection and ground fault of the wire harness 112 that connects them, and short-circuit to the battery power supply.

【0062】尚、上述した各実施形態では、負荷214
を駆動する駆動回路素子212として半導体スイッチン
グ素子を採用し、エミッタ接地トランジスタスイッチン
グ回路を構成すると共に反転回路210を用いたが、こ
れに限られるものではなく、これらの素子は、リレー、
MOSFET、C−MOS_IC等の一般的な各種電子
回路デバイスにより実現しても良い。
In each of the above embodiments, the load 214
A semiconductor switching element is employed as the drive circuit element 212 for driving the semiconductor element, and a common-emitter transistor switching circuit is configured and the inverting circuit 210 is used. However, the present invention is not limited to this.
It may be realized by various general electronic circuit devices such as a MOSFET and a C-MOS_IC.

【0063】また、上述した各実施形態によれば、故障
診断のために負荷ユニット20に設ける回路素子数が非
常に少なくすることができるため、その回路素子と駆動
回路素子213とを一体形成した1チップICにも好適
である。
Further, according to each of the above-described embodiments, the number of circuit elements provided in the load unit 20 for failure diagnosis can be extremely reduced, so that the circuit element and the drive circuit element 213 are integrally formed. It is also suitable for a one-chip IC.

【0064】また、上述した各実施形態では、本発明に
係る負荷駆動システムを、車載用の電子制御装置(EC
U)10と、該ECUから遠隔配置された負荷214に
近接配置した負荷ユニット20とからなる制御回路に適
用したが、これに限られるものではなく、複数のECU
間、或いはECUとセンサ間、車載用のECU以外の用
途を含めて種々の分野に適用することができる。
Further, in each of the above-described embodiments, the load drive system according to the present invention is provided with an electronic control unit (EC
U) The present invention is applied to the control circuit including the load unit 20 and the load unit 20 disposed in the vicinity of the load 214 which is disposed remotely from the ECU. However, the present invention is not limited to this.
The present invention can be applied to various fields including applications between ECUs or between sensors and sensors, and applications other than ECUs mounted on vehicles.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低コストで信頼性の高い負荷駆動システム及びその故障
検出方法の提供が実現する。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a low-cost and highly reliable load drive system and a failure detection method thereof.

【0066】即ち、請求項1、請求項8の発明によれ
ば、例えば、前記電圧検出回路によって検出した前記分
圧抵抗に生じる電圧変動と、前記パルス幅変調回路が出
力した制御信号の電圧変動とを比較することによって故
障が判別できるため(請求項2、請求項9)、故障診断
のための専用回路を設ける必要がなく、またECUと負
荷とを接続するワイヤハーネスを削減することができる
ため、部材コストの低減と、部材点数の低減による故障
率の低減が実現する。
That is, according to the first and eighth aspects of the present invention, for example, the voltage fluctuation occurring in the voltage dividing resistor detected by the voltage detection circuit and the voltage fluctuation of the control signal output from the pulse width modulation circuit are detected. (Claims 2 and 9), there is no need to provide a dedicated circuit for failure diagnosis, and the number of wire harnesses connecting the ECU and the load can be reduced. Therefore, a reduction in member cost and a reduction in the failure rate due to a reduction in the number of members are realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態における負荷駆動システムの回
路構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a load driving system according to a first embodiment.

【図2】第1の実施形態に係る負荷駆動システムの複数
箇所における電圧波形を示すタイムチャートである(負
荷起動時)。
FIG. 2 is a time chart showing voltage waveforms at a plurality of points in the load drive system according to the first embodiment (at the time of starting the load).

【図3】第1の実施形態に係る負荷駆動システムの複数
箇所における電圧波形を示すタイムチャートである(負
荷停止時)。
FIG. 3 is a time chart showing voltage waveforms at a plurality of points in the load drive system according to the first embodiment (when the load is stopped).

【図4】第1の実施形態に係る負荷駆動システムの複数
箇所における電圧波形を示すタイムチャートである(P
WM制御時)。
FIG. 4 is a time chart showing voltage waveforms at a plurality of points in the load drive system according to the first embodiment (P
At the time of WM control).

【図5】第1の実施形態に係る負荷駆動システムの複数
箇所における電圧波形を示すタイムチャートである(ス
イッチング素子短絡時)。
FIG. 5 is a time chart showing voltage waveforms at a plurality of points in the load driving system according to the first embodiment (when a switching element is short-circuited).

【図6】第1の実施形態に係る負荷駆動システムの複数
箇所における電圧波形を示すタイムチャートである(ス
イッチング素子断線または負荷短絡時)。
FIG. 6 is a time chart showing voltage waveforms at a plurality of points in the load drive system according to the first embodiment (when a switching element is disconnected or a load is short-circuited).

【図7】第1の実施形態に係る負荷駆動システムの複数
箇所における電圧波形を示すタイムチャートである(負
荷断線時)。
FIG. 7 is a time chart showing voltage waveforms at a plurality of locations in the load drive system according to the first embodiment (when the load is disconnected).

【図8】第2の実施形態において、ECU10が負荷ユ
ニット20に対してPWM制御を行っている場合の当該
複数箇所の電圧波形の状態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a state of voltage waveforms at a plurality of locations when the ECU performs PWM control on a load unit in the second embodiment.

【図9】第3の実施形態における負荷駆動システムの回
路構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a circuit configuration of a load driving system according to a third embodiment.

【図10】第3の実施形態における負荷駆動システムの
当該複数箇所の電圧波形の状態を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating states of voltage waveforms at the plurality of locations in the load driving system according to the third embodiment.

【図11】負荷とその負荷を駆動する駆動回路が別体で
設けられた従来の負荷駆動システムにおける回路構成を
示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a circuit configuration in a conventional load drive system in which a load and a drive circuit for driving the load are provided separately.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:ECU, 20:負荷ユニット, 101,110:制御ユニット, 102,112,204:ワイヤハーネス, 111,211,213:抵抗, 201:故障検出回路, 202,214:負荷, 203,213:スイッチング素子, 210:反転回路, 215:遅延回路, 10: ECU, 20: load unit, 101, 110: control unit, 102, 112, 204: wire harness, 111, 211, 213: resistance, 201: failure detection circuit, 202, 214: load, 203, 213: switching Element, 210: inverting circuit, 215: delay circuit,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 23/02 302 B60R 16/02 650 H02P 5/17 G01R 31/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G05B 23/02 302 B60R 16/02 650 H02P 5/17 G01R 31/02

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 制御ユニットと、その制御ユニットから
出力される制御信号に応じて負荷装置の動作制御を行う
負荷ユニットとからなり、その制御ユニットと負荷ユニ
ットとが信号線により接続されて離間設置されると共
に、それらユニットに対して電源供給がそれぞれ個別に
行われる負荷駆動システムであって、 前記負荷ユニットが、 前記負荷装置への通電電流を断続すべく、該負荷装置と
一体若しくは近接配置された負荷駆動素子と、 前記信号線を介して前記制御ユニットより入力される制
御信号の論理レベルを反転すべく、前記負荷駆動素子の
入力側に接続された反転回路と、 前記反転回路の入力側と、前記負荷駆動素子の出力側と
の間に接続された帰還抵抗と、 前記負荷駆動素子の出力側と、接地側との間に接続され
たプルダウン抵抗と、を備え、 前記制御ユニットが、 前記反転回路の入力側に対して、前記信号線を介して任
意のデューティ比の制御信号を出力するパルス幅変調回
路と、 前記信号線の電圧を検出する電圧検出回路と、 前記電圧検出回路により検出した電圧変動に基づいて、
前記負荷装置、前記負荷駆動素子、並びに該信号線に発
生した電気的導通状態に関する故障を判別する判別手段
とを備えることを特徴とする負荷駆動システム。
1. A control unit comprising: a control unit; and a load unit for controlling an operation of a load device in accordance with a control signal output from the control unit. And a power supply system for individually supplying power to the units, wherein the load unit is disposed integrally with or close to the load device so as to interrupt current flowing to the load device. A load driving element, an inverting circuit connected to an input side of the load driving element for inverting a logic level of a control signal input from the control unit via the signal line, and an input side of the inverting circuit. And a feedback resistor connected between the output side of the load driving element and a pull-down connected between the output side of the load driving element and the ground side. A pulse width modulation circuit that outputs a control signal having an arbitrary duty ratio to the input side of the inverting circuit via the signal line, and detects a voltage of the signal line. A voltage detecting circuit, based on the voltage fluctuation detected by the voltage detecting circuit,
A load drive system comprising: the load device, the load drive element, and a determination unit configured to determine a failure related to an electrical conduction state generated in the signal line.
【請求項2】 前記制御ユニットは、前記信号線と前記
パルス幅変調回路との間に直列接続された分圧抵抗を更
に備え、 前記負荷ユニットにおいて、前記帰還抵抗の抵抗値と前
記プルダウン抵抗の抵抗値とは略一致しており、 前記判別手段は、前記電圧検出回路によって検出した前
記分圧抵抗に生じる電圧変動と、前記パルス幅変調回路
が出力した制御信号の電圧変動とを比較することによ
り、前記電気的導通状態に関する故障を判別することを
特徴とする請求項1記載の負荷駆動システム。
2. The control unit further includes a voltage dividing resistor connected in series between the signal line and the pulse width modulation circuit, wherein the load unit has a resistance value of the feedback resistor and a resistance value of the pull-down resistor. A resistance value substantially coincident with the resistance value, and the determination unit compares a voltage change generated in the voltage dividing resistor detected by the voltage detection circuit with a voltage change of a control signal output from the pulse width modulation circuit. 2. The load drive system according to claim 1, wherein a failure relating to the electrical conduction state is determined by the following.
【請求項3】 前記判別手段は、前記電気的導通状態に
関する故障として、前記負荷装置の断線及び短絡、前記
負荷駆動素子の断線及び短絡を判別することを特徴とす
る請求項2記載の負荷駆動システム。
3. The load driving device according to claim 2, wherein the determination unit determines, as the failure related to the electrical conduction state, a disconnection and a short circuit of the load device and a disconnection and a short circuit of the load driving element. system.
【請求項4】 前記負荷ユニットは、前記反転回路と前
記負荷駆動素子との間に遅延回路を更に備え、 前記判別手段は、前記パルス幅変調回路が出力した制御
信号の波形と、実際に検出した電圧信号の波形との位相
差に基づいて、前記信号線の断線、地絡、電源への短絡
を更に判別することを特徴とする請求項2記載の負荷駆
動システム。
4. The load unit further includes a delay circuit between the inverting circuit and the load driving element, wherein the determining unit detects a waveform of a control signal output from the pulse width modulation circuit and detects a waveform of the control signal. 3. The load drive system according to claim 2, further comprising determining a disconnection of the signal line, a ground fault, and a short circuit to a power supply based on a phase difference between the detected voltage signal and the waveform of the voltage signal.
【請求項5】 前記負荷装置は直流モータであって、 前記判別手段は、前記電圧検出手段により検出したとこ
ろの、前記直流モータが停止するときに発生する逆起電
力に応じた電圧に基づいて、前記直流モータの回転速度
を検出する手段を含むことを特徴とする請求項1記載の
負荷駆動システム。
5. The load device is a DC motor, and the determination means is based on a voltage detected by the voltage detection means and corresponding to a back electromotive force generated when the DC motor stops. 2. The load drive system according to claim 1, further comprising means for detecting a rotation speed of said DC motor.
【請求項6】 前記反転回路の入力信号に対する電気的
なスライスレベルは、前記負荷装置側の電源電圧の略1
/2に設定されていることを特徴とする請求項1記載の
負荷駆動システム。
6. An electric slice level for an input signal of the inverting circuit is substantially equal to a power supply voltage of the load device side.
The load drive system according to claim 1, wherein the load drive system is set to / 2.
【請求項7】 前記負荷駆動システムは、車両に搭載さ
れるクーリングファンの駆動システムであることを特徴
とする請求項1乃至請求項6の何れかに記載の負荷駆動
システム。
7. The load drive system according to claim 1, wherein the load drive system is a drive system for a cooling fan mounted on a vehicle.
【請求項8】 制御ユニットと、その制御ユニットから
出力される制御信号に応じて負荷装置の動作制御を行う
負荷ユニットとからなり、その制御ユニットと負荷ユニ
ットとが信号線により接続されて離間設置されると共
に、それらユニットに対して電源供給がそれぞれ個別に
行われる負荷駆動システムの故障検出方法であって、 前記負荷ユニットには、 前記負荷装置への通電電流を断続する負荷駆動素子を、
該負荷装置と一体若しくは近接配置し、 前記信号線を介して前記制御ユニットより入力される制
御信号の論理レベルを反転すべく、前記負荷駆動素子の
入力側に反転回路を接続し、 前記反転回路の入力側と、前記負荷駆動素子の出力側と
の間に帰還抵抗を接続し、 前記負荷駆動素子の出力側と、接地側との間にプルダウ
ン抵抗を接続し、 前記制御ユニットにおいては、 前記反転回路の入力側に対して、パルス幅変調回路より
前記信号線を介して任意のデューティ比の制御信号を出
力し、その結果として前記信号線に生じる電圧変動に基
づいて、前記負荷装置、前記負荷駆動素子、並びに該信
号線に発生した電気的導通状態に関する故障を判別する
ことを特徴とする負荷駆動システムの故障検出方法。
8. A control unit, and a load unit for controlling operation of a load device in accordance with a control signal output from the control unit, wherein the control unit and the load unit are connected by a signal line and separated from each other. And a load drive system for individually supplying power to the units, wherein the load unit includes a load drive element that interrupts a current supplied to the load device.
An inverting circuit connected to an input side of the load driving element so as to be integrated with or close to the load device and to invert a logical level of a control signal input from the control unit via the signal line; A feedback resistor is connected between an input side of the load driving element and an output side of the load driving element; a pull-down resistor is connected between an output side of the load driving element and a ground side; A control signal having an arbitrary duty ratio is output from the pulse width modulation circuit to the input side of the inverting circuit via the signal line, and as a result, based on a voltage change occurring in the signal line, the load device, A failure detection method for a load drive system, comprising: determining a failure relating to a load drive element and an electrical conduction state generated in the signal line.
【請求項9】 前記制御ユニットには、前記信号線と前
記パルス幅変調回路との間に分圧抵抗を直列接続し、 前記負荷ユニットにおいて、前記帰還抵抗の抵抗値と前
記プルダウン抵抗の抵抗値とを略同一に設定しておき、
前記制御信号を出力することによって前記分圧抵抗に生
じる電圧変動と、前記パルス幅変調回路が出力した制御
信号の電圧変動とを比較することにより、前記電気的導
通状態に関する故障を判別することを特徴とする請求項
8記載の負荷駆動システムの故障検出方法。
9. The control unit, wherein a voltage dividing resistor is connected in series between the signal line and the pulse width modulation circuit, and a resistance value of the feedback resistor and a resistance value of the pull-down resistor in the load unit. Are set to be approximately the same,
By comparing the voltage fluctuation generated in the voltage dividing resistor by outputting the control signal with the voltage fluctuation of the control signal output from the pulse width modulation circuit, determining a failure related to the electrical conduction state. 9. The method for detecting a failure of a load drive system according to claim 8, wherein:
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