JP3343022B2 - アクチュエータ故障判定装置 - Google Patents
アクチュエータ故障判定装置Info
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Description
ンに搭載された電磁アクチュエータ等の故障の有無を判
定するアクチュエータ故障判定装置に関し、特に断線故
障のみならず地絡故障の判定も可能にしたアクチュエー
タ故障判定装置に関するものである。
れるアクチュエータの故障の有無を判定するアクチュエ
ータ故障判定装置としては、たとえば特公平3−149
8号公報に記載されたものがある。
エータを強制的に通電駆動し、駆動回路の出力端子とな
るエミッタ接地パワートランジスタのコレクタの電位を
検出し、検出電圧がグランドレベルを示していれば正常
状態と判定し、グランドレベルを示していなければ、ア
クチュエータの断線故障発生状態と判定している。
絡故障が生じた場合には、検出電圧が正常時と同様にグ
ランドレベルを示すので、アクチュエータを正常状態と
誤判定してしまい、故障状態の発生を判定することがで
きなくなる。
故障判定装置は以上のように、駆動回路の出力端子の電
圧を検出しているので、アクチュエータの地絡故障時で
の検出電圧がグランドレベルになることから、地絡故障
時と正常時との区別ができず、信頼性の高い故障判定を
実現することができないという問題点があった。
ためになされたもので、アクチュエータの断線故障のみ
ならず、地絡故障も判定可能なアクチュエータ故障判定
装置を得ることを目的とする。
るアクチュエータ故障判定装置は、アクチュエータを駆
動する駆動回路の出力端子に設けられてアクチュエータ
の故障を判定する装置において、駆動回路を介してアク
チュエータに流れる駆動電流を検出する電流検出部と、
アクチュエータの正常状態時の駆動電流に対応した基準
電流値を発生する基準電流値発生回路と、電流検出部か
らの電流検出値を基準電流値と比較する比較回路と、比
較回路の比較結果に基づいてアクチュエータの故障を判
定する故障判定手段とを備え、駆動回路は、駆動電流の
デューティ値を演算するデューティ演算手段を含み、デ
ューティ演算手段は、故障判定時の駆動電流のデューテ
ィ値を所定値以上に設定したものである。
エータ故障判定装置は、請求項1において、デューティ
演算手段は、故障判定時において、駆動電流のデューテ
ィ値を強制的に所定値以上に設定したものである。
エータ故障判定装置は、請求項1において、故障判定手
段は、アクチュエータに対する駆動電流のデューティ値
が所定値以上の場合に、比較回路の比較結果を判定する
ものである。
エータ故障判定装置は、請求項1から請求項3までのい
ずれかにおいて、アクチュエータは、リアクタンス成分
を含み、故障判定手段は、駆動電流が供給されてから所
定時間経過後に、比較回路の比較結果を判定するもので
ある。
エータ故障判定装置は、請求項4において、アクチュエ
ータは、エンジンに搭載された電磁アクチュエータから
なるものである。
いて説明する。図1はこの発明の実施の形態1を示す構
成図であり、たとえば自動車用エンジンの電磁アクチュ
エータ等の制御装置が故障判定機能を具備した場合を示
している。
なるECU1は、アクチュエータ制御装置およびアクチ
ュエータ故障判定装置を構成しており、車載のバッテリ
2からの給電により動作する。
アクチュエータ3は、たとえばリアクタンス成分を含む
ソレノイド等から構成されており、ECU1の制御下で
デューティ駆動され、バッテリ2から駆動電流IDが供
給される。アクチュエータ3に並列接続されたダイオー
ド4は、駆動電流IDの遮断直後の電流を流すために、
その極性がバッテリ2に対して逆極性となっている。
は、アクチュエータ3を駆動制御し且つ故障判定するた
めの駆動信号Dを出力するCPU11を含んでおり、C
PU11には、演算処理に用いられるメモリ手段(図示
せず)が設けられているとともに、エンジンの運転状態
を示す各種センサ信号等(図示せず)が入力されてい
る。
印加されてオンオフ制御されるエミッタ接地のパワート
ランジスタ12と、パワートランジスタ12のコレクタ
端子に設けられて駆動電流IDを検出する変流器等から
なる電流検出部13と、アクチュエータ3の正常状態時
の駆動電流に対応した基準電流値IRを発生する基準電
流値発生回路14と、電流検出部13からの電流検出値
Idを基準電流値IRと比較する比較回路15とを備え
ている。
からなり、駆動電流IDは、駆動信号Dに応じたデュー
ティ値を有し、パワートランジスタ12のコレクタおよ
びエミッタ間を介して周期的に流れる。また、比較回路
15の比較結果Eは、CPU11に入力され、アクチュ
エータ3の故障判定(後述する)に用いられる。
協動して駆動回路を構成しており、パワートランジスタ
12のコレクタは駆動回路の出力端子となっている。ま
た、電流検出部13、基準電流値発生回路14および比
較回路15は、CPU11と協動して、アクチュエータ
3の故障判定装置を構成している。
値を演算するデューティ演算手段を含み、アクチュエー
タ故障判定時の駆動電流IDのデューティ値を強制的に
所定値以上に設定する。また、CPU11は、比較回路
15の比較結果Eに基づいてアクチュエータ3の故障の
有無を判定する故障判定手段を含み、駆動電流IDが供
給されてから所定時間(故障判定時間)経過後に、比較
結果Eを参照して故障判定するようになっている。
動制御(故障判定処理を含む)動作を示すフローチャー
トであり、一定時間(たとえば、1msec程度)間隔
で繰り返し実行される。また、図3はECU1内の各部
の動作信号を示すタイミングチャートである。各図にお
いて、タイマカウンタCT1は、駆動信号Dのデューテ
ィ更新周期すなわち出力周期T1を決定し、タイマカウ
ンタCT2は、故障判定フラグFFをセットするタイミ
ングとなる所定時間T2(故障判定時間)を決定してい
る。
ティ値は、故障判定時には強制デューティ値TDa(=
T1×a/100)に設定され、通常駆動時には通常デ
ューティ値TDb(=T1×b/100)に設定され
る。ただし、各デューティTDaおよびTDbを決定す
る演算値aおよびbの関係は、a≧bである。
の電流検出値Idは、基準電流値IR(たとえば、数1
0mA〜数100mA)と比較され、駆動信号Dの電流
検出値Idと基準電流値IRとの比較結果Eのレベル
は、タイマカウンタCT2が0となる所定時間T2の経
過後に参照される。この比較結果Eに応答して、故障判
定フラグFFがセットされるとともに、比較結果Eに応
じた判定結果J(正常または故障)が設定される。
1に示したこの発明の実施の形態1の動作について説明
する。この場合、駆動制御および故障判定対象となるア
クチュエータ3は、自動車用エンジンに搭載された電磁
ソレノイドであるものとする。また、スタータキーのオ
ン操作時において、故障判定フラグFFは「0」にクリ
アされ、タイマカウンタCT1およびタイマカウンタC
T2は、それぞれ、出力周期T1および所定時間T2に
相当する値に初期設定されるものとする。
1の値を「1」だけデクリメントし(ステップS10
0)、続いて、故障判定フラグFFがセットされている
か否かを判定する(ステップS101)。もし、故障判
定フラグFFがセットされていない(すなわち、NO)
と判定されれば、アクチュエータ3の故障判定が終了前
の状態なので、以下の故障判定処理(ステップS102
〜S110)を実行する。
グFFが「0」にクリアされているので、直ちに故障判
定処理が実行される。まず、タイマカウンタCT2が所
定時間T2に相当する値であるか否かを判定し(ステッ
プS102)、CT2=T2(すなわち、YES)と判
定されれば、次のステップS103に進む。
2が所定時間(T2)相当値に設定されているので、ス
テップS102においてYESと判定され、以下のステ
ップS103に進む。すなわち、駆動信号Dのデューテ
ィ値を故障判定用の強制デューティ値TDa(=T1×
a/100)に設定し(ステップS103)、パワート
ランジスタ12をオンさせて駆動電流IDを流すことに
より、強制デューティ値TDaでアクチュエータ3を駆
動する(ステップS104)。
値aは、たとえば、80[%]程度に設定され、これに
より、強制デューティ値TDaは、通常デューティ値T
Db(演算値bは、たとえば30[%]前後)に比べて
十分大きくなる。一方、基準電流値発生回路14は、ア
クチュエータ3の正常時における所定時間T2経過後の
駆動電流IDよりもわずかに小さい基準電流値IRを発
生し、比較回路15の基準端子に入力する。
力される動電流IDの電流検出値Idは、アクチュエー
タ3がリアクタンス成分を含んでいても、駆所定時間T
2の経過後には基準電流値IRを越えるので、比較回路
15から出力される比較結果Eを確実にH(ハイ)レベ
ルに立ち上げることができる(図3参照)。
104が実行された後、続いて、故障判定時間(所定時
間T2)に達したか否かを、タイマカウンタCT2のカ
ウント値が0に達したか否かにより判定する(ステップ
S105)。
定されれば、タイマカウンタCT2の値を「1」だけデ
クリメントし(ステップS106)、図2の処理ルーチ
ンを抜け出し、以下、ステップS105においてCT2
=0(すなわち、YES)と判定されるまで、デクリメ
ントステップS106を繰り返す。
2が所定時間(T2)相当値に設定されているので、デ
クリメントステップS106が実行されるが、一旦、デ
クリメントステップS106を通過すると、その後、ス
テップS102において、CT2<T2(すなわち、N
O)と判定されるので、ステップS103およびS10
4はスキップされる。したがって、一旦、アクチュエー
タ駆動ステップS105が実行された後は、ステップS
102からステップS105に進み、デクリメントステ
ップS106が繰り返し実行されることになる。
=0(すなわち、YES)と判定されれば、故障判定フ
ラグFFをセットし(ステップS107)、比較回路1
5から入力される比較結果EがHレベルか否かを判定す
る(ステップS108)。このとき、比較結果EがHレ
ベル(すなわち、YES)と判定されれば、判定結果J
を「正常状態」に設定し(ステップS109)、また、
L(ロー)レベル(すなわち、NO)と判定されれば、
判定結果Jを「故障状態」に設定し(ステップS11
0)、図2の処理ルーチンから抜け出す。
定フラグFFがセットされている(すなわち、YES)
と判定されれば、故障判定が終了している状態なので、
続いて、判定結果Jが正常か否かを判定する(ステップ
S111)。一旦、故障判定フラグFFがセットされれ
ば、以後、故障判定処理は行われない。もし、判定結果
Jが正常(すなわち、YES)と判定されれば、以下の
ように、アクチュエータ3に対する通常駆動処理(ステ
ップS112〜S115)を実行する。
るタイマカウンタCT1が0であるか否かにより、駆動
信号Dのデューティ更新時間に達しているか否かを判定
し(ステップS112)、もし、CT1>0(すなわ
ち、NO)と判定されれば、図2の処理ルーチンから抜
け出し、次のルーチン実行時に、ステップS100によ
りタイマカウンタCT1を「1」だけデクリメントす
る。
1が出力周期(T1)相当値に設定されているので、ス
テップS112においてNOと判定され、タイマカウン
タCT1が0になるまでデクリメントステップS100
が実行されることになる。
1=0(すなわち、YES)と判定されれば、デューテ
ィ更新時間に達しているので、タイマカウンタCT1に
一定の出力周期T1に相当する値を設定する(ステップ
S113)とともに、駆動信号Dのデューティ値を通常
デューティ値TDb(=T1×b/100)に設定する
(ステップS114)。
号Dによりパワートランジスタ12をオンさせて駆動電
流IDを流すことにより、通常デューティ値TDbでア
クチュエータ3を駆動し(ステップS115)、図2の
処理ルーチンを抜け出す。このとき、通常デューティ値
TDbの演算値bは、たとえば、30[%]前後に設定
される。
フラグFFのセット(YES)状態と、ステップS11
1での判定結果Jの正常(YES)状態とが維持される
ので、図2の処理ルーチンに繰り返し実行により、出力
周期T1毎に通常デューティ値TDbが更新設定され、
アクチュエータ3の駆動制御が行われる。なお、ステッ
プS111で、判定結果Jが故障(すなわち、NO)と
判定されれば、アクチュエータ3の故障に基づくエンジ
ン停止等の任意の故障処理が施される(ステップS11
6)。
確認した後、アクチュエータ3を駆動制御し、エンジン
の運転制御を行うことができる。このとき、ECU1内
のパワートランジスタ12(駆動回路)を介してアクチ
ュエータ3に流れる駆動電流IDを検出し、電流検出値
Idに基づいてアクチュエータ3の故障発生の有無を判
定することにより、信頼性の高い故障判定を行うことが
できる。
たは地絡故障のいずれが発生しても、電流検出値Idが
0となって基準電流値IRを越えられず、比較結果Eが
Hレベルとならないので、故障状態を判定することがで
きる。
ィ値を所定値以上の強制デューティ値TDaに設定する
ことにより、基準電流値IRを比較的大きい値に設定す
ることができるので、比較結果Eの耐ノイズ性も向上
し、制御対象となるアクチュエータ3が一定周期T1で
デューティ駆動されるソレノイドの場合に、特に有効に
故障判定することができる。
ス成分による駆動電流IDの立ち上がり遅れを考慮し
て、所定時間T2の経過後に、駆動電流IDの電流検出
値Idが十分な判定レベルまで立ち上がった時点で比較
結果Eを参照することにより、正常なアクチュエータ3
の駆動電流IDが十分に立ち上がり前における故障誤判
定を防止し、故障判定の信頼性を向上させることができ
る。
は、アクチュエータ3が自動車エンジンに搭載された電
磁ソレノイドである場合について説明したが、リアクタ
ンス成分を有する他のアクチュエータであっても同等の
作用効果を奏することは言うまでもない。
分を含む場合を想定して、駆動信号Dの印加から所定時
間T2だけ経過した後に電流検出値Idと基準電流値I
Rとの比較結果Eを参照したが、アクチュエータ3がリ
アクタンス成分を含まない場合には、単に電流検出値I
dと基準電流値IRとの比較結果Eのみに基づいて故障
の有無を判定することができる。
は、通常デューティ値TDbよりも大きい強制デューテ
ィ値TDaを設定したが、通常駆動時において通常デュ
ーティ値TDbが特に大きいデューティ値(80%程
度)になる状態を検出し、その時点で故障判定処理を行
うようにしてもよい。これにより、強制デューティ値T
Daを設定する手段を省略することができ、CPU11
内のソフトウェア構成を簡略化することができる。
ラグFFのセット状態によらず、通常デューティ値TD
bによる駆動制御を行い、故障判定フラグFFの判定ス
テップS101に続いて、通常デューティ値TDbのデ
ューティ値を判定し、通常デューティ値TDbが所定値
以上になった時点で、電流検出値Idと基準電流値IR
との比較処理を行う。以下、故障判定フラグFFがセッ
トされれば、通常駆動制御のみが継続することになる。
ば、アクチュエータ3を駆動する駆動回路(CPU11
およびパワートランジスタ12)の出力端子に設けられ
てアクチュエータ3の故障を判定する装置において、パ
ワートランジスタ12を介してアクチュエータ3に流れ
る駆動電流IDを検出する電流検出部13と、アクチュ
エータ3の正常状態時の駆動電流IDに対応した基準電
流値IRを発生する基準電流値発生回路14と、電流検
出部13からの電流検出値Idを基準電流値IRと比較
する比較回路15と、比較回路15の比較結果Eに基づ
いてアクチュエータ3の故障を判定する故障判定手段
(ECU1)とを備え、駆動回路に流れ込む電流量に基
づいて故障の有無を判定するようにし、また、駆動回路
(CPU11)は、駆動電流IDのデューティ値を演算
するデューティ演算手段を含み、デューティ演算手段
(CPU11)は、故障判定時の駆動電流IDのデュー
ティ値TDaを所定値以上に設定したので、アクチュエ
ータ3の断線故障のみならず、地絡故障も判定可能と
し、また、耐ノイズ性が向上するとともに、リアクタン
ス成分を有するアクチュエータ3に対して特に信頼性の
高いアクチュエータ故障判定装置が得られる効果があ
る。
項1において、デューティ演算手段(CPU11)は、
故障判定時において、駆動電流IDのデューティ値TD
aを強制的に所定値以上に設定したので、電流検出値I
dを基準電流値IR以上に十分に立ち上げることがで
き、比較結果Eの信頼性の高いアクチュエータ故障判定
装置が得られる効果がある。
項1において、故障判定手段(CPU11)は、アクチ
ュエータ3に対する駆動電流IDのデューティ値TDb
が所定値以上の場合に、比較回路15の比較結果Eを判
定するようにしたので、強制デューティ値TDaを設定
する手段を省略することができ、CPU11のソフトウ
ェア構成を簡略化したアクチュエータ故障判定装置が得
られる効果がある。
項1から請求項3までのいずれかにおいて、アクチュエ
ータ3は、リアクタンス成分を含み、故障判定手段(C
PU11)は、駆動電流IDが供給されてから所定時間
経過後に、比較回路15の比較結果Eを判定するように
したので、リアクタンス成分による電流検出値Idの立
ち上がり遅れの影響を除去して、正常時の故障誤判定を
防止することができ、信頼性の高いアクチュエータ故障
判定装置が得られる効果がある。
項4において、アクチュエータ3として、エンジンに搭
載された電磁アクチュエータを用いたので、特にエンジ
ンに搭載されたリアクタンス成分を含むアクチュエータ
3に対して有効で信頼性の高いアクチュエータ故障判定
装置が得られる効果がある。
す構成図である。
ローチャートである。
めのタイミングチャートである。
CPU、12 パワートランジスタ、13 電流検出
部、14 基準電流値発生回路、15 比較回路、CT
1、CT2 タイマカウンタ、D 駆動信号、E 比較
結果、FF 故障判定フラグ、ID 駆動電流、IR
基準電流値、Id 電流検出値、J 判定結果、T1
出力周期、T2 所定時間、TDa 強制デューティ
値、TDb通常デューティ値、S103、S104 強
制デューティ値で駆動するステップ、S105、S10
6 所定時間の経過を判定するステップ、S107 故
障判定フラグをセットするステップ、S108 故障の
有無を判定するステップ。
Claims (5)
- 【請求項1】 アクチュエータを駆動する駆動回路の出
力端子に設けられて前記アクチュエータの故障の有無を
判定するアクチュエータ故障判定装置において、 前記駆動回路を介して前記アクチュエータに流れる駆動
電流を検出する電流検出部と、 前記アクチュエータの正常状態時の駆動電流に対応した
基準電流値を発生する基準電流値発生回路と、 前記電流検出部からの電流検出値を前記基準電流値と比
較する比較回路と、 前記比較回路の比較結果に基づいて前記アクチュエータ
の故障の有無を判定する故障判定手段とを備え、 前記駆動回路は、前記駆動電流のデューティ値を演算す
るデューティ演算手段を含み、 前記デューティ演算手段は、故障判定時の駆動電流のデ
ューティ値を所定値以上に設定したことを特徴とするア
クチュエータ故障判定装置。 - 【請求項2】 前記デューティ演算手段は、前記故障判
定時において、前記駆動電流のデューティ値を強制的に
前記所定値以上に設定したことを特徴とする請求項1に
記載のアクチュエータ故障判定装置。 - 【請求項3】 前記故障判定手段は、前記アクチュエー
タに対する駆動電流のデューティ値が前記所定値以上の
場合に、前記比較回路の比較結果を判定することを特徴
とする請求項1に記載のアクチュエータ故障判定装置。 - 【請求項4】 前記アクチュエータは、リアクタンス成
分を含み、 前記故障判定手段は、前記駆動電流が供給されてから所
定時間経過後に、前記比較回路の比較結果を判定する こ
とを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに
記載のアクチュエータ故障判定装置。 - 【請求項5】 前記アクチュエータは、エンジンに搭載
された電磁アクチュエータからなることを特徴とする請
求項4に記載のアクチュエータ故障判定装置。
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