JP3593922B2 - Monitoring device for actuator drive circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御周期ごとに算出されるデューティー比にしたがってアクチュエーターに駆動電圧を間欠的に印加するアクチュエーター駆動回路に対し、その動作を監視する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
モーターやソレノイドなどのアクチュエーターを、制御周期ごとに駆動電圧を間欠的に印加して駆動するアクチュエーター駆動回路が知られている。この種ののアクチュエーター駆動回路では、制御周期ごとの駆動電圧のデューティー比を0〜100%の間で変化させてアクチュエーターを駆動することから、パルス駆動回路あるいはデューティー駆動回路とも呼ばれている。
【0003】
例えば、直流モーターとソレノイドを有する車両の負圧式スロットルアクチュエーターを駆動する場合には、図9に示すように、制御周期T(=150msec)の間の、最初から100msec間をON期間とし、その後の50msec間をOFF期間としている。ここで、ON期間とはモーターおよびソレノイドへの駆動電圧の印加が許可される期間であり、OFF期間とはモーターおよびソレノイドへの駆動電圧の印加が禁止される期間である。したがって、従来の車両用スロットルアクチュエーターの駆動回路では、デューティー比が最大66.7%に制限される。
【0004】
また、従来の車両用スロットルアクチュエーターの駆動回路では、制御周期T(=150msec)の内の1/3の50msecをOFF期間としており、このOFF期間は駆動回路出力がオフ、つまり駆動電圧が0とされるので、OFF期間50msecの最後の20msecをモニター期間とし、駆動回路の動作を監視している。すなわち、OFF期間で出力がオフされているにも拘わらず、モーターやソレノイドの駆動端子に電圧が発生している場合は、駆動回路に何らかの異常があり、適切なフェールセーフ処理を行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のアクチュエーター駆動回路の監視装置では、駆動回路の動作を監視するために、制御周期ごとに強制的に一定のOFF期間を設けているので、デューティー比の最大値が低い値に制限されてしまい、100%またはそれに近いデューティー比でアクチュエーターを駆動することができないという問題がある。
【0006】
そこで、ON期間を長くしOFF期間を短くしてデューティー比を大きくしようとすると、図10に示すようにモーターやソレノイドをオフした直後に発生する逆起電圧のために、駆動端子の電圧が直ちに0にならず、逆起電圧を駆動回路の出力電圧と誤認し、駆動回路が正常であるにも拘わらず異常と判定する不具合がある。
【0007】
また、スロットルアクチュエーターの制御応答を改善するために、制御周期Tを現在の150msecから短くしようとすると、デューティー比を上げる場合と同様にモーターやソレノイドの逆起電圧の影響を受け、駆動回路が正常であるにも拘わらず異常判定を行うことがある。
【0008】
本発明の目的は、制御周期やデューティー比に関わらずアクチュエーター駆動回路の動作を正しく監視することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態の構成を示す図1に対応づけて本発明を説明すると、
(1) 請求項1の発明は、所定の制御周期ごとに算出されるデューティー比にしたがってアクチュエーター31a、32a、33aに駆動電圧を間欠的に印加するアクチュエーター駆動回路Tr1、Tr2、Tr3と、アクチュエーター31a、32a、33aの駆動端子TB1、TB2、TB3の電位を検出する検出回路(R1,R2)、(R3,R4)、(R5,R6)と、デューティー比が0%の制御周期内の当該制御周期の終了時点を含む期間であって当該制御周期よりも短い期間内で検出される検出回路(R1,R2)、(R3,R4)、(R5,R6)による検出電位に基づいてアクチュエーター駆動回路Tr1、Tr2、Tr3の動作が正常か否かを判定する判定回路10とを備える。
(2) 請求項2のアクチュエーター駆動回路の監視装置は、デューティー比が0%より大きく且つ100%未満の制御周期が連続して所定のN1回続いた場合に、次の制御周期のデューティー比を強制的に0%にする第1の制御回路10を備える。
(3) 請求項3のアクチュエーター駆動回路の監視装置は、デューティー比100%の制御周期が連続して所定のN2回続いた場合に、次の制御周期のデューティー比を強制的に0%にする第2の制御回路10を備える。
(4) 請求項4のアクチュエーター駆動回路の監視装置は、N2にN1よりも少ない回数を設定するようにしたものである。
(5) 請求項5のアクチュエーター駆動回路の監視装置は、アクチュエーター駆動回路Tr1、Tr2、Tr3は、車両の負圧式スロットルアクチュエーターのバキュームポンプモーター31a、ベントバルブソレノイド32aおよびセーフティーバルブソレノイド33aを駆動する回路としたものである。
【0010】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【0011】
【発明の効果】
(1) 請求項1の発明によれば、所定の制御周期ごとに算出されるデューティー比にしたがってアクチュエーターに駆動電圧を間欠的に印加するアクチュエーター駆動回路の動作を監視する際に、デューティー比が0%の制御周期内の当該制御周期の終了時点を含む期間であって当該制御周期よりも短い期間内で検出されるアクチュエーター駆動端子の検出電位に基づいてアクチュエーター駆動回路の動作が正常か否かを判定するようにしたので、制御周期を短くしても、あるいはデューティー比が大きくなっても、モーターやソレノイドの逆起電圧の影響を受けずに、アクチュエーター駆動回路の動作を正しく監視することができる。
(2) 請求項2の発明によれば、デューティー比が0%より大きく且つ100%未満の制御周期が連続して所定のN1回続いた場合に、次の制御周期のデューティー比を強制的に0%にするようにしたので、請求項1の上記効果に加え、負荷条件によってデューティー比が0%でない制御周期が続いても、適切な時間間隔でアクチュエーター駆動回路の動作を監視することができ、長時間にわたって動作監視ができない状態を避けることができる。
(3) 請求項3の発明によれば、デューティー比100%の制御周期が連続して所定のN2回続いた場合に、次の制御周期のデューティー比を強制的に0%にするようにしたので、請求項1の上記効果に加え、高負荷条件や駆動回路の電源回路が断線してデューティー比が100%の制御周期が続いても、適切な時間間隔でアクチュエーター駆動回路の動作を監視することができ、長時間にわたって動作監視ができない状態を避けることができる。
(4) 請求項4の発明によれば、デューティー比100%の制御周期が連続して長時間続くような事態は緊急度が高いので、そのような事態に対する監視時間間隔を短くすることができ、適切な対応をとることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明を車両用負圧式スロットルアクチュエーターのアクチュエーター駆動回路に適用した一実施の形態を説明する。なお、本発明は、車両用スロットルアクチュエーターのアクチュエーター駆動回路に限定されず、車両用の他のアクチュエーターの駆動回路、あるいは車両用以外のアクチュエーターの駆動回路に適用することができる。
【0013】
図1および図2に一実施の形態の構成を示す。
まず図2において、負圧式スロットルアクチュエータ30には、バキュームポンプ31、ベントバルブ32、セーフティバルブ33が接続される。バキュームポンプ31はモータ31aによりダイアフラム31bを駆動し、アクチュエータ30の負圧室30aに負圧を発生させる。ベントバルブ32とセーフティバルブ33はそれぞれソレノイド32aと33aによりバルブを駆動し、負圧室30aの負圧を抜いて大気圧にする。つまり、負圧室30aの負圧は、バキュームポンプ31、ベントバルブ32およびセーフティバルブ33により制御され、負圧に応じてダイアフラム30bが図の左右に移動する。ダイアフラム30bの動きはアクセルワイヤ30cを介してスロットルバルブ(不図示)に伝達され、スロットルバルブが開閉される。なお、バキュームポンプモータ31a、ベントバルブソレノイド32aおよびセーフティバルブソレノイド33aは、図1に示すコントロールユニット1により駆動される。
【0014】
次に図1において、コントロールユニット1は、マイクロコンピューター10、バキュームポンプモータ31aを駆動するトランジスターTr1、ベントバルブソレノイド32aを駆動するトランジスターTr2、セーフティバルブソレノイド33aを駆動するトランジスターTr3、アクチュエーター駆動回路を構成するトランジスターTr1〜Tr3の動作を監視するモニター回路(R1,R2)、(R3,R4)、(R5,R6)、および異常時にモーター31aとソレノイド32a,33aの駆動電源を遮断するトランジスターTr4とリレーRy1などを備えている。
【0015】
マイクロコンピュータ10はメモリやインタフェースを備え、後述する制御プログラムを実行してバキュームポンプモータ31a、ベントバルブソレノイド32aおよびセーフティバルブソレノイド33aを駆動するとともに、それらのアクチュエーター駆動回路(Tr1〜Tr3)の動作を監視する。
【0016】
マイクロコンピューター10は、トランジスターTr1により駆動されるモータ31aの駆動端子TB1の電位を、モニター回路(R1,R2)を介して監視する。同様に、トランジスターTr2により駆動されるソレノイド32aの駆動端子TB2の電位をモニター回路(R3,R4)を介して監視し、トランジスターTr3により駆動されるソレノイド33aの駆動端子TB3の電位をモニター回路(R5,R6)を介して監視する。それらの駆動端子TB1〜TB3は、トランジスターTr1〜Tr3がオンしてモーター31aおよびソレノイド32a,33aが駆動されている時はローレベルになり、トランジスターTr1〜Tr3のオフ時、すなわちモーター31aおよびソレノイド32a,33aの非駆動時はハイレベルになる。
【0017】
電源遮断回路(Tr4,Ry1)はマイクロコンピューター10により制御され、車載バッテリーBATからイグニッションキースイッチSW1を介してモーター31aとソレノイド32a,33aへ供給される駆動電源を遮断する。
【0018】
コントロールユニット1のマイクロコンピューター10には、メインスイッチSW2、セットスイッチSW3、アクセラレートスイッチSW4、コーストスイッチSW5、キャンセルスイッチSW6、ブレーキスイッチSW7、車速センサー2、スロットルセンサー3、エンジン回転センサー4などが接続される。
【0019】
メインスイッチSW2は、車速制御装置(不図示)を起動または停止させるためのスイッチである。セットスイッチSW3は、定速走行制御の開始と車速の設定を行なうためのスイッチである。アクセラレートスイッチSW4は目標車速の増加を指示するためのスイッチであり、コーストスイッチSW5は目標車速の低減を指示するためのスイッチである。キャンセルスイッチSW6は定速走行制御を解除するためのスイッチ、ブレーキスイッチSW7はフットブレーキが操作された時に作動するスイッチである。このブレーキスイッチSW7が作動したら、キャンセルスイッチSW6が操作された場合と同様に定速走行制御を解除する。なお、車速制御装置に関しては本発明に直接関係しないので詳細な説明を省略する。
【0020】
また、車速センサー2は車両の所定の走行距離ごとにパルス信号を発生し、所定時間における発生パルス数をカウントして車両の走行速度を検出することができる。スロットルセンサー3はスロットルの実開度を検出する。さらに、エンジン回転センサー4はエンジンの所定の回転角度ごとにパルス信号を発生し、所定時間における発生パルス数をカウントしてエンジン回転速度を検出することができる。
【0021】
この実施の形態では、モーター31aおよびソレノイド32a,33aの制御周期Tとデューティー比を任意に設定するものとし、以下の方法でアクチュエーター駆動回路(Tr1〜Tr3)の動作を監視する。なお、モーター31a、ソレノイド32aおよびソレノイド33aはそれぞれ別々にトランジスターTr1〜Tr3により駆動されるので、それらのアクチュエーター駆動回路の動作監視もそれぞれ別々に行うが、いずれのアクチュエーター駆動回路も同一の監視方法であるから、以下ではモーター31aの駆動回路(トランジスターTr1)を例に上げて説明する。
【0022】
まず第1に、車速制御装置(不図示)で演算されたモーター31aのデューティー比Dが0%の場合に、図3に示すようにその制御周期Tの最後の所定期間をモニター期間Tmとし、モーター31aの駆動回路(Tr1)の動作を監視する。
【0023】
デューティー比Dが0%ということはその制御周期TはOFF期間であり、駆動回路(Tr1)はオフしてモーター31aは駆動されない。つまり、モーター31aの駆動端子TB1はハイレベルになっているはずである。このような全期間がOFF期間となる制御周期Tにおいて、モーター31aの駆動端子TB1がローレベルになっている場合は、例えば駆動回路のトランジスターTr1が故障してオンしたままになっているか、あるいは駆動端子TB1からモーター31aまでの配線が車体に短絡しているなど、アクチュエーター駆動回路に何らかの異常が発生していると考えられる。
【0024】
したがって、モニター期間Tmにおいて、モニター回路(R1,R2)を介して駆動端子TB1の電位を検出し、ハイレベルであればモーター31aの駆動回路は正常であり、ローレベルであれば何らかの異常があると判定することができる。異常発生が判定された時は、電源遮断回路(Ry1,Tr4)によりモーター31aおよびソレノイド32a,33aへの電源の供給を遮断する。
【0025】
通常の車速制御においては、制御周期の何周期目かにはデューティー比が0%となる制御周期が、アクチュエーター駆動回路の動作を監視する上で長すぎないような適当な頻度と間隔で発生する。したがって、従来のように制御周期ごとに強制的にオフ期間を設け、そのオフ期間でアクチュエーター駆動回路の動作を監視しなくても問題はない。
【0026】
しかしながら、デューティー比が長時間0%にならず、アクチュエーター駆動回路の動作を監視する上で好ましくない状態が発生することも考慮しなければならない。そこで、第2の監視方法では、デューティー比が0%より大きく且つ100%未満の制御周期Tが連続して所定回数N1だけ続いたら、次の制御周期Tを強制的にOFF期間とし、その制御周期の最後のモニター期間Tmにおいてアクチュエーター駆動回路の動作を監視する。
【0027】
図4により第2の監視方法を具体的に説明すると、時刻t1までにデューティー比Dが0%より大きく且つ100%未満の制御周期TがN1回続いた場合には、次の制御周期T(t1〜t2)でデューティー比Dを強制的に0%とし、アクチュエーター駆動回路(Tr1)をオフする。そして、その制御周期T(t1〜t2)のモニター期間Tmでモニター回路(R1,R2)を介してモーター31aの駆動端子TB1の電位を検出する。アクチュエーター駆動回路(Tr1)をオフしているから、アクチュエーター駆動回路が正常であれば駆動端子TB1がハイレベルであり、アクチュエーター駆動回路に上述したような異常があれば駆動端子TB1がローレベルとなる。異常判定がなされた場合は、第1の監視方法で説明したようなフェールセーフ処理を行う。なお、所定回数N1には、アクチュエーター駆動回路の動作を監視する上で適当な回数を実験などにより設定すればよい。
【0028】
一方、モーター31aとソレノイド32a,33aへ電源を供給する線路が断線した場合、あるいはイグニッションキースイッチSW1または電源遮断回路(Tr4,Ry1)が故障して開路した場合には、モーター31a、ソレノイド32a,33aがすべてオフされるので、スロットルアクチュエーター30はスロットルバルブ(不図示)を閉じる方向に作動する。このため、車速制御における目標車速と実車速との偏差が急激に増大し、ついには100%のデューティー比を算出してスロットルアクチュエーター30を駆動し、スロットルバルブを開き方向に駆動しようとする。このような場合には、デューティー比100%の制御周期が連続して続くことになり、長時間にわたってアクチュエーター駆動回路の動作を監視することができなくなる。一方、通常の車速制御においても、デューティー比100%の制御周期が連続する場合も極めて希にではあるが起こり得る。
【0029】
そこで、第3の監視方法では、デューティー比100%の制御周期Tが連続して所定回数N2だけ続いたら、次の制御周期Tを強制的にOFF期間とし、その期間の最後のモニター期間Tmにおいてアクチュエーター駆動回路の動作を監視する。
【0030】
図5により第3の監視方法を具体的に説明すると、時刻t3までにデューティー比100%の制御周期TがN2回続いた場合には、次の制御周期T(t3〜t4)でデューティー比Dを強制的に0%とし、アクチュエーター駆動回路(Tr1)をオフする。そして、その制御周期T(t3〜t4)のモニター期間Tmでモニター回路(R1,R2)を介してモーター31aの駆動端子TB1の電位を検出する。アクチュエーター駆動回路(Tr1)をオフしているから、アクチュエーター駆動回路が正常であれば駆動端子TB1はハイレベルであり、アクチュエーター駆動回路に上述したような異常があれば駆動端子TB1がローレベルとなる。異常判定がなされた場合はフェールセーフ処理を行うが、電源回路の断線故障がある時にはアクチュエーター駆動回路の電源遮断は有効な処理とならないので、警報を含む他の適切な処理を行う。
【0031】
なお、この第3の監視方法では上述した第2の監視方法よりも緊急性の高い異常事態を監視することになるので、所定回数N2にN1よりも小さい、例えば3回を設定する。
【0032】
この実施の形態では、上述した第1から第3の方法によりアクチュエーター駆動回路の動作を監視することによって、制御周期Tを短くしても、あるいはデューティー比Dが大きくなっても、モーターやソレノイドの逆起電圧の影響を受けずに、アクチュエーター駆動回路の動作を正しく監視することができる。また、デューティー比が0%でない制御周期、特にデューティー比100%の制御周期が長く続くような高負荷条件や電源異常が発生しても、適切な時間間隔でアクチュエーター駆動回路の動作を監視することができ、適切な対応をとることができる。
【0033】
図6〜図8は、スロットルアクチュエーターの駆動制御とその駆動回路のモニタープログラムを示すフローチャートである。これらのフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。なお、これらのプログラムはバキュームポンプモータ31a、ベントバルブソレノイド32aおよびセーフティバルブソレノイド33aのそれぞれに対して実行されるが、いずれも同様な動作であるから、以下ではバキュームポンプモータ31aを例に上げて説明する。
【0034】
コントロールユニット1のマイクロコンピューター10は、所定の制御周期Tごとに図6に示すメインプログラムを実行する。ステップ1において、図7に示す駆動制御ルーチンを実行し、モーター31aの駆動回路を制御する。
【0035】
図7のステップ11において、車速制御装置(不図示)によりモーター31aのデューティー比Dを演算する。続くステップ12で算出されたデューティー比Dが0%であるか否かを確認する。D=0%の場合はアクチュエーター駆動回路のトランジスターTr1をオンする必要はないのでメインプログラムへリターンする。デューティー比Dが0%でない場合はステップ13へ進み、算出されたデューティー比Dが100%か否かを確認する。
【0036】
デューティー比Dが100%の場合はステップ14へ進み、前回の制御周期Tまでにデューティー比100%の制御周期TがN2回、例えば3回続いたか否かを確認する。これまでにデューティー比100%の制御周期TがN2回続いた場合はステップ16へ進み、今回の制御周期Tにおけるデューティー比Dを強制的に0%とする。そして、この場合はアクチュエーター駆動回路のトランジスターTr1をオンする必要はないのでメインプログラムへリターンする。一方、ステップ14でデューティー比100%の制御周期Tの回数がN2回未満の場合はステップ17へ進み、デューティー比100%でトランジスターTr1を制御する。つまり、今回の制御周期Tの全期間の間、トランジスターTr1をオンし続ける。
【0037】
デューティー比Dが0<D<100%の場合はステップ13からステップ15へ進み、前回の制御周期Tまでに0%より大きく且つ100%未満のデューティー比の制御周期TがN1回続いたか否かを確認する。これまでに0<D<100%のデューティー比の制御周期がN1回続いた場合はステップ16へ進み、今回の制御周期Tにおけるデューティー比Dを強制的に0%とする。そして、この場合はアクチュエーター駆動回路のトランジスターTr1をオンする必要はないのでメインプログラムへリターンする。一方、ステップ15で0<D<100%の制御周期Tの回数がN1回未満の場合はステップ17へ進み、今回算出されたデューティー比DでトランジスターTr1を制御する。その後、メインプログラムへリターンする。
【0038】
駆動制御ルーチンを実行した後の図6のステップ2において、図8に示す駆動回路モニタールーチンを実行する。図8のステップ21において、今回の制御周期Tにおけるデューティー比Dが0%か否かを確認し、0%でない場合はアクチュエーター駆動回路の動作を監視することができないのでメインプログラムへリターンする。
【0039】
今回の制御周期Tのデューティー比Dが0%の場合はステップ22へ進み、図3に示す制御周期Tの最後に設定した所定のモニター期間Tmになるまで時間待ちを行う。なお、モニター期間Tmを制御周期Tの最後の所定期間に設定したのは、前回の制御周期Tにおけるデューティー比が100%であった場合に、今回の制御周期Tの最初から、あるいは早い時点でモーター31aの駆動端子TB1の電位を検出してアクチュエーター駆動回路の動作を監視すると、モーターやソレノイドの逆起電圧の影響を受けやすいので、それらの影響がなくなる制御周期Tの最後にモニター期間Tmを設定した。
【0040】
モニター期間Tmになったらステップ23へ進み、トランジスターTr1のベースに接続される出力ポートがローレベルか、すなわちトランジスターTr1の駆動指令がオフになっているかどうかを確認し、駆動指令がオフになっていない場合はアクチュエーター駆動回路の動作監視を行わずにメインプログラムへリターンする。トランジスターTr1の駆動指令がオフになっている場合はステップ24へ進み、モニター回路(R1,R2)によりモーター31aの駆動端子TB1がハイレベルかどうかを確認する。今回の制御周期Tのデューティー比Dは0%であり、且つ、トランジスターTr1の駆動指令はオフになっているから、モーター31aの駆動回路Tr1はオフしているはずであり、したがって、モーター31aの駆動端子TB1はハイレベルでなければならない。駆動端子TB1がハイレベルであればモーター31aの駆動回路の動作は正常であると判断してメインプログラムへリターンする。
【0041】
一方、モーター31aの駆動端子TB1がローレベルであれば、モーター31aの駆動回路に何らかの異常があると判断し、ステップ25へ進む。ステップ25では、アクチュエーター駆動回路の異常に対処するため、電源遮断回路(Tr4,Ry1)によりモーター31aへの電源供給を遮断するとともに、警告と警報を行う。
【0042】
なお、上述した一実施の形態ではアクチュエーターとしてモーターとソレノイドを例に上げて説明したが、アクチュエーターはモーターとソレノイドに限定されない。
【0043】
また、アクチュエーター駆動回路およびモニター回路は上述した一実施の形態の図1に示す回路に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態の構成を示す図である。
【図2】図1に続く、一実施の形態の構成を示す図である。
【図3】制御周期Tとモニター期間Tmとの関係を説明するための図である。
【図4】第2の監視方法を説明するための図である。
【図5】第3の監視方法を説明するための図である。
【図6】一実施の形態のメインプログラムを示すフローチャートである。
【図7】一実施の形態の駆動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図8】一実施の形態の駆動回路モニタールーチンを示すフローチャートである。
【図9】従来のアクチュエーター駆動回路の監視方法を説明するための図である。
【図10】従来のアクチュエーター駆動回路の監視方法において、デューティー比を高くした場合、あるいは制御周期を短くした場合の、モーターおよびソレノイドの逆起電圧の影響を説明するための図である。
【符号の説明】
1 コントロールユニット
10 マイクロコンピューター
Tr1〜Tr2 トランジスター(アクチュエーター駆動回路)
(R1,R2)、(R3,R4)、(R5,R6) モニター回路
(Tr4,Ry1) 電源遮断回路
BAT バッテリー
SW1 イグニッションキースイッチ
30 負圧式スロットルアクチュエーター
31a バキュームポンプモーター
32a ベントバルブソレノイド
33a セーフティバルブソレノイド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for monitoring the operation of an actuator drive circuit that intermittently applies a drive voltage to an actuator according to a duty ratio calculated for each control cycle.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An actuator driving circuit that drives an actuator such as a motor or a solenoid by intermittently applying a driving voltage in each control cycle is known. This type of actuator drive circuit is also called a pulse drive circuit or a duty drive circuit because the actuator is driven by changing the duty ratio of the drive voltage for each control cycle from 0 to 100%.
[0003]
For example, when driving a negative pressure type throttle actuator of a vehicle having a DC motor and a solenoid, as shown in FIG. 9, the ON period is 100 msec from the beginning during the control cycle T (= 150 msec), and the ON period thereafter. The OFF period is 50 msec. Here, the ON period is a period during which the application of the drive voltage to the motor and the solenoid is permitted, and the OFF period is a period during which the application of the drive voltage to the motor and the solenoid is prohibited. Therefore, in the drive circuit of the conventional vehicle throttle actuator, the duty ratio is limited to a maximum of 66.7%.
[0004]
In the conventional drive circuit for a throttle actuator for a vehicle, 50 msec, which is 1/3 of the control cycle T (= 150 msec), is set as the OFF period. In this OFF period, the output of the drive circuit is turned off, that is, the drive voltage becomes 0. Therefore, the operation of the drive circuit is monitored by setting the last 20 msec of the 50 msec OFF period as the monitoring period. That is, when a voltage is generated at the drive terminals of the motor and the solenoid even though the output is turned off during the OFF period, there is some abnormality in the drive circuit, and appropriate fail-safe processing is performed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional actuator drive circuit monitoring device, a constant OFF period is forcibly provided for each control cycle in order to monitor the operation of the drive circuit, so that the maximum value of the duty ratio is limited to a low value. As a result, there is a problem that the actuator cannot be driven at a duty ratio of 100% or close thereto.
[0006]
Therefore, if the duty ratio is increased by lengthening the ON period and shortening the OFF period, the voltage at the drive terminal is immediately increased due to the back electromotive voltage generated immediately after the motor or solenoid is turned off as shown in FIG. There is a problem that the counter electromotive voltage is not recognized as 0 and is erroneously recognized as the output voltage of the drive circuit, and that the drive circuit is determined to be abnormal even though it is normal.
[0007]
If the control cycle T is to be shortened from the current 150 msec in order to improve the control response of the throttle actuator, the drive circuit is normally affected by the back electromotive voltage of the motor and the solenoid as in the case of increasing the duty ratio. In some cases, an abnormality determination is made in spite of the above.
[0008]
An object of the present invention is to correctly monitor the operation of an actuator drive circuit regardless of a control cycle and a duty ratio.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention will be described with reference to FIG. 1 showing a configuration of an embodiment.
(1) The invention according to
(2) In the actuator drive circuit monitoring device according to the second aspect, when the control cycle in which the duty ratio is greater than 0% and less than 100% continues for a predetermined N1 times, the duty ratio of the next control cycle is changed. A
(3) When the control cycle of the duty ratio of 100% continues for a predetermined N2 times continuously, the duty ratio of the next control cycle is forcibly set to 0%. A
(4) In the monitoring device for an actuator drive circuit according to a fourth aspect, the number of times N2 is set to be smaller than the number of times N1.
(5) The actuator drive circuit monitoring device according to claim 5, wherein the actuator drive circuits Tr1, Tr2 and Tr3 are circuits for driving the
[0010]
In the section of the means for solving the problems described above, a diagram of one embodiment is used for easy understanding of the description, but the present invention is not limited to the embodiment.
[0011]
【The invention's effect】
(1) According to the first aspect of the invention, when monitoring the operation of the actuator drive circuit that intermittently applies the drive voltage to the actuator according to the duty ratio calculated for each predetermined control cycle, the duty ratio is set to 0. % Control cycle Is detected within a period including the end point of the control cycle within the control cycle and shorter than the control cycle. Whether the operation of the actuator drive circuit is normal or not is determined based on the detected potential of the actuator drive terminal. Therefore, even if the control cycle is shortened or the duty ratio is increased, the motor or solenoid can be counteracted. The operation of the actuator drive circuit can be correctly monitored without being affected by the voltage.
(2) According to the second aspect of the present invention, when a control cycle in which the duty ratio is greater than 0% and less than 100% continues for a predetermined N1 times, the duty ratio of the next control cycle is forcibly set. Since it is set to 0%, in addition to the above effect of
(3) According to the third aspect of the invention, when the control cycle of the duty ratio of 100% continues for a predetermined N2 times, the duty ratio of the next control cycle is forcibly set to 0%. Therefore, in addition to the effect of the first aspect, the operation of the actuator drive circuit is monitored at an appropriate time interval even if the control cycle with the duty ratio of 100% continues due to the high load condition or the disconnection of the power supply circuit of the drive circuit. It is possible to avoid a state in which the operation cannot be monitored for a long time.
(4) According to the invention of claim 4, a situation in which a control cycle with a duty ratio of 100% continues continuously for a long time is high in urgency, so that the monitoring time interval for such a situation can be shortened. And take appropriate measures.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
One embodiment in which the present invention is applied to an actuator drive circuit of a negative pressure type throttle actuator for a vehicle will be described. The present invention is not limited to an actuator drive circuit of a throttle actuator for a vehicle, but can be applied to a drive circuit of another actuator for a vehicle or a drive circuit of an actuator other than a vehicle.
[0013]
1 and 2 show the configuration of an embodiment.
First, in FIG. 2, a
[0014]
Next, in FIG. 1, the
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The power supply cutoff circuit (Tr4, Ry1) is controlled by the
[0018]
The main switch SW2, set switch SW3, accelerate switch SW4, coast switch SW5, cancel switch SW6, brake switch SW7, brake switch SW7,
[0019]
The main switch SW2 is a switch for starting or stopping a vehicle speed control device (not shown). The set switch SW3 is a switch for starting the constant speed traveling control and setting the vehicle speed. The accelerate switch SW4 is a switch for instructing an increase in the target vehicle speed, and the coast switch SW5 is a switch for instructing a decrease in the target vehicle speed. The cancel switch SW6 is a switch for canceling the constant speed traveling control, and the brake switch SW7 is a switch that operates when a foot brake is operated. When the brake switch SW7 is operated, the constant speed traveling control is released in the same manner as when the cancel switch SW6 is operated. Since the vehicle speed control device is not directly related to the present invention, a detailed description is omitted.
[0020]
Further, the
[0021]
In this embodiment, the control cycle T and the duty ratio of the
[0022]
First, when the duty ratio D of the
[0023]
When the duty ratio D is 0%, the control cycle T is an OFF period, the drive circuit (Tr1) is turned off, and the
[0024]
Therefore, during the monitoring period Tm, the potential of the drive terminal TB1 is detected via the monitor circuit (R1, R2). If the level is high, the drive circuit of the
[0025]
In normal vehicle speed control, a control cycle in which the duty ratio becomes 0% occurs at an appropriate frequency and interval that is not too long in monitoring the operation of the actuator drive circuit in some cycles of the control cycle. . Therefore, there is no problem even if the off period is forcibly provided for each control cycle as in the related art, and the operation of the actuator drive circuit is not monitored during the off period.
[0026]
However, it is necessary to consider that the duty ratio does not become 0% for a long time, and that an unfavorable state occurs in monitoring the operation of the actuator drive circuit. Therefore, in the second monitoring method, when the control cycle T whose duty ratio is greater than 0% and less than 100% continues for a predetermined number of times N1, the next control cycle T is forcibly set as the OFF period, and the control is performed. During the last monitoring period Tm of the cycle, the operation of the actuator drive circuit is monitored.
[0027]
The second monitoring method will be described in detail with reference to FIG. 4. If the duty cycle D is greater than 0% and less than 100% N1 times before the time t1, the next control cycle T ( At t1 to t2), the duty ratio D is forcibly set to 0%, and the actuator drive circuit (Tr1) is turned off. Then, the potential of the drive terminal TB1 of the
[0028]
On the other hand, when the line for supplying power to the
[0029]
Therefore, in the third monitoring method, when the control cycle T having a duty ratio of 100% continues for a predetermined number of times N2, the next control cycle T is forcibly set to the OFF period, and in the last monitoring period Tm of the period. Monitor the operation of the actuator drive circuit.
[0030]
The third monitoring method will be described in detail with reference to FIG. 5. If the control cycle T with a duty ratio of 100% continues N2 times before time t3, the duty cycle D will be increased in the next control cycle T (t3 to t4). Is forced to 0%, and the actuator drive circuit (Tr1) is turned off. Then, the potential of the drive terminal TB1 of the
[0031]
In the third monitoring method, an abnormal situation with higher urgency is monitored than in the above-described second monitoring method. Therefore, the predetermined number N2 is set to a value smaller than N1, for example, three times.
[0032]
In this embodiment, even if the control cycle T is shortened or the duty ratio D is increased, the operation of the motor or the solenoid is monitored by monitoring the operation of the actuator drive circuit by the above-described first to third methods. The operation of the actuator drive circuit can be correctly monitored without being affected by the back electromotive voltage. In addition, even if a high load condition or a power failure occurs in which a control cycle in which the duty ratio is not 0%, particularly a control cycle in which the duty ratio is 100%, continues, the operation of the actuator drive circuit is monitored at appropriate time intervals. And take appropriate measures.
[0033]
6 to 8 are flowcharts showing drive control of the throttle actuator and a monitor program of the drive circuit. The operation of the embodiment will be described with reference to these flowcharts. These programs are executed for each of the
[0034]
The
[0035]
In step 11 of FIG. 7, the duty ratio D of the
[0036]
If the duty ratio D is 100%, the process proceeds to step 14, and it is determined whether the control cycle T with the duty ratio of 100% has continued N2 times, for example, three times, before the previous control cycle T. If the control cycle T with a duty ratio of 100% has continued N2 times, the process proceeds to step 16, and the duty ratio D in the current control cycle T is forcibly set to 0%. Then, in this case, since it is not necessary to turn on the transistor Tr1 of the actuator drive circuit, the process returns to the main program. On the other hand, if the number of times of the control cycle T with the duty ratio of 100% is less than N2 in step, the process proceeds to step 17, and the transistor Tr1 is controlled with the duty ratio of 100%. That is, the transistor Tr1 is kept turned on during the entire period of the current control cycle T.
[0037]
If the duty ratio D is 0 <D <100%, the process proceeds from
[0038]
In
[0039]
If the duty ratio D of the current control cycle T is 0%, the process proceeds to step 22 and waits until a predetermined monitoring period Tm set at the end of the control cycle T shown in FIG. Note that the monitoring period Tm is set to the last predetermined period of the control cycle T when the duty ratio in the previous control cycle T is 100%, from the beginning of the current control cycle T or earlier. When the operation of the actuator drive circuit is monitored by detecting the potential of the drive terminal TB1 of the
[0040]
When the monitoring period Tm is reached, the process proceeds to step 23, where it is determined whether the output port connected to the base of the transistor Tr1 is at a low level, that is, whether the drive command for the transistor Tr1 is turned off, and the drive command is turned off. If not, the process returns to the main program without monitoring the operation of the actuator drive circuit. If the drive command for the transistor Tr1 is off, the process proceeds to step S24, and it is checked by the monitor circuit (R1, R2) whether the drive terminal TB1 of the
[0041]
On the other hand, if the drive terminal TB1 of the
[0042]
In the above-described embodiment, a motor and a solenoid have been described as examples of the actuator, but the actuator is not limited to the motor and the solenoid.
[0043]
Further, the actuator drive circuit and the monitor circuit are not limited to the circuit shown in FIG. 1 of the above-described embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an embodiment following FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram for explaining a relationship between a control cycle T and a monitoring period Tm.
FIG. 4 is a diagram for explaining a second monitoring method.
FIG. 5 is a diagram for explaining a third monitoring method.
FIG. 6 is a flowchart showing a main program according to one embodiment.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a drive control routine according to one embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a drive circuit monitoring routine according to one embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining a conventional method of monitoring an actuator drive circuit.
FIG. 10 is a diagram for explaining the effect of the back electromotive voltage of the motor and the solenoid when the duty ratio is increased or the control cycle is shortened in the conventional actuator drive circuit monitoring method.
[Explanation of symbols]
1 control unit
10 Microcomputer
Tr1 to Tr2 Transistor (actuator drive circuit)
(R1, R2), (R3, R4), (R5, R6) Monitor circuit
(Tr4, Ry1) Power cutoff circuit
BAT battery
SW1 ignition key switch
30 Negative pressure type throttle actuator
31a Vacuum pump motor
32a Vent valve solenoid
33a Safety valve solenoid
Claims (5)
前記アクチュエーターの駆動端子の電位を検出する検出回路と、
デューティー比が0%の制御周期内の当該制御周期の終了時点を含む期間であって当該制御周期よりも短い期間内で検出される前記検出回路による検出電位に基づいて前記アクチュエーター駆動回路の動作が正常か否かを判定する判定回路とを備えることを特徴とするアクチュエーター駆動回路の監視装置。An actuator drive circuit that intermittently applies a drive voltage to the actuator according to a duty ratio calculated for each predetermined control cycle,
A detection circuit for detecting a potential of a drive terminal of the actuator,
The operation of the actuator drive circuit is performed based on a detection potential detected by the detection circuit within a period including the end point of the control cycle in a control cycle having a duty ratio of 0% and shorter than the control cycle. A monitoring circuit for an actuator drive circuit, comprising: a determination circuit for determining whether the operation is normal.
デューティー比が0%より大きく且つ100%未満の制御周期が連続して所定のN1回続いた場合に、次の制御周期のデューティー比を強制的に0%にする第1の制御回路を備えることを特徴とするアクチュエーター駆動回路の監視装置。The monitoring device for an actuator drive circuit according to claim 1,
A first control circuit for forcibly setting the duty ratio of the next control cycle to 0% when a control cycle in which the duty ratio is greater than 0% and less than 100% continues for a predetermined number of N1 times. A monitoring device for an actuator drive circuit, characterized in that:
デューティー比100%の制御周期が連続して所定のN2回続いた場合に、次の制御周期のデューティー比を強制的に0%にする第2の制御回路を備えることを特徴とするアクチュエーター駆動回路の監視装置。A monitoring device for an actuator drive circuit according to claim 1 or 2,
An actuator drive circuit comprising a second control circuit for forcibly setting the duty ratio of the next control cycle to 0% when the control cycle of the duty cycle of 100% continues for a predetermined number of N2 times. Monitoring device.
N2にN1よりも少ない回数を設定することを特徴とするアクチュエーター駆動回路の監視装置。The monitoring device for an actuator drive circuit according to claim 3,
A monitoring device for an actuator drive circuit, wherein N2 is set to a number smaller than N1.
前記アクチュエーター駆動回路は、車両の負圧式スロットルアクチュエーターのバキュームポンプモーター、ベントバルブソレノイドおよびセーフティーバルブソレノイドを駆動する回路であることを特徴とするアクチュエーター駆動回路の監視装置。A monitoring device for an actuator drive circuit according to any one of claims 1 to 4,
The actuator driving circuit is a circuit for driving a vacuum pump motor, a vent valve solenoid, and a safety valve solenoid of a negative pressure type throttle actuator of a vehicle.
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