JP3897503B2 - アクチュエータ駆動装置の故障検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通電により正逆双方向への駆動出力を可能にしたモータ等のアクチュエータのための駆動装置に係る。詳しくは、この種のアクチュエータ駆動装置における故障を検出する故障検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクチュエータ駆動装置として、４個のトランジスタをブリッジ接続してなるブリッジ回路を備え、そのブリッジ回路に接続されたアクチュエータとしてのモータをＰＷＭ駆動させるようにしたものがある。この種のモータ駆動装置においては、ブリッジ回路のトランジスタが短絡故障した場合、同回路やモータを流れる電流が過剰となり、モータを正常に駆動させることが困難となる。そこで、この種の短絡故障に対処するためには、故障を適正に検出する必要がある。
【０００３】
ここで、特開平９−２８５１８２号はこの種の故障検出装置の一例を開示する。図１０にその構成の概略を示す。この故障検出装置の検出対象となるモータ駆動装置は、ブリッジ回路８１を構成する第１〜第４のトランジスタ８２，８３，８４，８５を備える。ブリッジ回路８１の一端はリレー８６を介して電源８７に接続され、同回路８１の他端はシャント抵抗８８を介してグランドＧＮＤに接続される。モータ８９は一対の端子８９ａ，８９ｂによりブリッジ回路８１に接続される。この他、同駆動装置は、各トランジスタ８２〜８５を選択的にＰＷＭ駆動させるための複数の駆動回路９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ，９０Ｄと、シャント抵抗８８に接続された電流検出回路９１と、リレー８６及び各駆動回路９０Ａ〜９０Ｄを制御するための制御回路９２とを備える。制御回路９２は、各トランジスタ８２〜８５のうち電源側に接続された第１及び第２のトランジスタ８２，８３の一方及びグランド側に接続された第３及び第４のトランジスタ８４，８５の一方をオフさせると共に、電源側のトランジスタ８２，８３の他方及びグランド側のトランジスタ８４，８５の他方をＰＷＭ駆動又はオン駆動させることにより、モータ８９を正転又は逆転させるようになっている。ここで、故障検出装置はシャント抵抗８８、電流検出回路９１及び制御回路９２を含む。シャント抵抗８８及び電流検出回路９１は、ブリッジ回路８１を流れる電流を検出するためのものである。制御回路９２は、シャント抵抗８８及び電流検出回路９１により検出される電流値を所定の基準値と比較して異常であるか否かを判定する。即ち、制御回路９２は、各トランジスタ８２〜８５へのＰＷＭ信号（デューティ値）とシャント抵抗８８等による検出電流値との関係で予め定められた異常判定領域を関数データとして予め記憶する。そして、制御回路９２は、実際のデューティ値と実際の検出電流値との関係が上記異常判定領域に入ると判定した場合、即ち、検出電流値が異常に増加している場合に、各トランジスタ８２〜８５に短絡故障が発生していることを検出する。
【０００４】
上記モータ駆動装置を適用した装置として、例えば、自動車用エンジン等に適用される電子スロットル制御装置がある。電子スロットル制御装置は、電子スロットルと、そのスロットルバルブのためのオープナ機構と、電子スロットルを制御するためのコントローラとを備える。
【０００５】
電子スロットルは、リンクレスタイプのスロットルバルブをモータにより開閉駆動させるものである。コントローラは、運転者によるアクセルペダルの操作量に基づいてスロットルバルブの目標開度を算出設定し、その設定された目標開度と実際に検出されたスロットルバルブの実開度との開度偏差を算出し、その開度偏差に基づいてモータを正逆双方向へ選択的にフィードバック制御することにより、スロットルバルブの開閉動作を制御する。このモータの駆動制御のために、上記モータ駆動装置が適用されるのである。
【０００６】
オープナ機構は、モータへの通電が停止されたときに、スロットルバルブがリターンスプリングにより閉方向へ回動されるのをオープナスプリングとの釣り合いによりスロットルバルブを全閉状態に対して若干開いた状態（オープナ開度）に保持するためのものである。このようにスロットルバルブをオープナ開度に保持することにより、例えば、自動車走行中における電子スロットルの故障に対処することができる。即ち、自動車走行中に、万が一、電子スロットルに故障が発生した場合、電子スロットルが不用意に動作するのを防ぐために、モータへの通電を停止させることにより、電子スロットルの制御を強制停止させる。このような故障対処時に、スロットルバルブをオープナ開度に保持させることにより、電子スロットル制御が強制停止された後でも、オープナ開度により必要最小限の吸気を確保してエンジンの運転を持続させ、自動車の路肩への退避走行を可能にしている。
このようなオープナ機構を備えた電子スロットルでは、モータの非通電時に保持されるスロットルバルブのオープナ開度が、スロットルバルブにとってリターンスプリングとオープナスプリングとの均衡により決定される安定位置を意味することになる。そして、このオープナ開度を境にして、スロットルバルブがモータにより開方向又は閉方向へ駆動されることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の故障検出装置では、モータ８９の各端子８９ａ，８９ｂがグランドＧＮＤに短絡するような故障が発生した場合、電源側の各トランジスタ８２，８３に流れる電流は、シャント抵抗８８を通ることなくグランドＧＮＤへ流れてしまう。このため、シャント抵抗８８等を使用して過剰電流を検出することでは、この種の短絡故障を検出することはできなかった。
【０００８】
ここで、本願発明者は、上記モータ駆動装置を適用した電子スロットル制御装置で、スロットルバルブをオープナ開度から開方向へ所定量だけ駆動させて保持した状態でモータの接続端子がグランドに短絡するような故障が発生した場合、ある種の関係性が存在することを発見した。即ち、発明者は、スロットルバルブのオープナ開度に対する開閉位置と、モータ駆動出力の方向との関係が、正常な場合とはまったく逆の状態（不正常な状態）を示すときに、モータの接続端子がグランドに短絡する故障が発生していることを発見し、その故障の検出可能性を確認した。
【０００９】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、オープナ機構等の保持手段によりオープナ開度等の安定位置に保持されるスロットルバルブ等の可動部材を正逆双方向へ動作させるために通電により正逆双方向への駆動出力を可能にしたアクチュエータにつき、そのアクチュエータの双方向駆動回路に対する接続端子がグランドに短絡した故障を適正に検出することを可能にしたアクチュエータ駆動装置の故障検出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定の可動部材を正逆双方向へ動作させるために通電により正逆双方向への駆動出力を可能にしたアクチュエータと、複数のトランジスタをブリッジ接続してなり、アクチュエータを正逆双方向へ駆動出力させるために同アクチュエータに対して正逆双方向への通電を可能にしたブリッジ回路と、アクチュエータへの通電が停止されたとき可動部材を所定の安定位置に保持するための保持手段とを備えたアクチュエータ駆動装置における故障を検出する故障検出装置において、アクチュエータの駆動出力の方向が正方向であるのに可動部材の動作位置が安定位置より逆方向の位置にある状態、又は、アクチュエータの駆動出力の方向が逆方向であるのに可動部材の動作位置が安定位置より正方向の位置にある状態で所定時間以上継続したとき、ブリッジ回路に対するアクチュエータの接続がグランドに短絡する故障が発生したと判定する故障判定手段を備えたことを趣旨とする。
【００１１】
従来の故障検出装置では、ブリッジ回路を流れる電流をシャント抵抗等により検出し、その検出電流値が異常に増加している場合、ブリッジ回路を構成するトランジスタに短絡故障が発生したことを検出するようにしていた。このため、アクチュエータの接続端子がグランドと短絡するような故障が発生した場合には、シャント抵抗等を電流が流れなくなることから、従来と同じ条件では、この種の短絡故障を検出することができなかった。
しかしながら、上記発明の構成によれば、アクチュエータの駆動出力の方向が正方向であるのに可動部材の動作位置が安定位置より逆方向の位置にある状態、又は、アクチュエータの駆動出力の方向が逆方向であるのに可動部材の動作位置が安定位置より正方向の位置にある状態で所定時間以上継続したとき、ブリッジ回路に対するアクチュエータの接続がグランドに短絡する故障が発生したことが故障判定手段により判定される。従って、シャント抵抗等の有無に拘わらず、上記短絡故障の検出が可能になる。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、所定の可動部材を正逆双方向へ動作させるために通電により正逆双方向への駆動出力を可能にしたアクチュエータと、複数のトランジスタをブリッジ接続してなり、アクチュエータを正逆双方向へ駆動出力させるために同アクチュエータに対して正逆双方向への通電を可能にしたブリッジ回路と、アクチュエータへの通電が停止されたとき可動部材を所定の安定位置に保持するための保持手段と、アクチュエータ又はブリッジ回路を流れる電流を検出するための電流検出手段とを備えたアクチュエータ駆動装置における故障を検出する故障検出装置において、アクチュエータに対する通電量が正方向又は逆方向において所定値より大きくなる場合において、検出される電流値が所定の基準値よりも小さい状態で所定時間以上継続したとき、ブリッジ回路に対するアクチュエータの接続がグランドに短絡する故障が発生したと判定する故障判定手段を備えたことを趣旨とする。
【００１５】
上記発明の構成によれば、アクチュエータ又はブリッジ回路を流れる電流を電流検出手段により検出するようにしていることから、そのブリッジ回路の一部構成が短絡した場合には、検出される電流値が異常に増加したときに、同短絡故障の発生が判定される。しかし、ブリッジ回路に対するアクチュエータの接続端子において短絡故障が発生した場合には、電流検出手段に電流が流れなくなることから、上記条件と同じ条件では同短絡故障の発生を判定することができない。
ところが、上記発明の構成によれば、アクチュエータに対する通電量が正方向又は逆方向において所定値より大きくなる場合において、検出される電流値が所定の基準値よりも小さい状態で所定時間以上継続したとき、ブリッジ回路に対する前記アクチュエータの接続がグランドに短絡する故障が発生したと故障判定手段により判定され、同故障の検出が可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明（請求項１）のアクチュエータ駆動装置の故障検出装置を電子スロットル制御装置に具体化した第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１に電子スロット制御装置の概略構成を示す。電子スロットル制御装置は、オープナ機構１を備えた電子スロットル２と、その電子スロットル２を制御するためのスロットルコントローラ３とを備える。電子スロットル２は、自動車用エンジン（図示略）の出力を調節するためのものであり、エンジンの吸気通路４に設けられたスロットルバルブ５をモータ６により開閉駆動させると共に、そのときのスロットルバルブ５の実際の開度（実開度）ＴＡをスロットルセンサ７により検出するようにしたものである。スロットルバルブ５は、アクセルペダル８の操作には機械的に連動することのないリンクレスタイプのものである。即ち、スロットルバルブ５は、アクセルセンサ９により検出されるアクセルペダル８の操作量に基づいてスロットルコントローラ３が制御するモータ６の駆動力を受けて動作するようになっている。
この実施の形態で、オープナ機構１は本発明の保持手段に相当し、スロットルバルブ５は本発明の可動部材に相当し、モータ６は本発明のアクチュエータに相当するものである。
【００１８】
スロットルバルブ５は、吸気通路４を貫通するスロットル軸１０により回動可能に支持される。スロットル軸１０の一端にはモータ６が連結され、その他端にはスロットルセンサ７が連結される。モータ６の出力軸は、スロットル軸１０に対してギアを介さずに直接的に連結される。
【００１９】
スロットルセンサ７は、例えば、ポテンショメータより構成される。アクセルセンサ９は、スロットルバルブ５の目標開度ＲＡを設定するために、運転者によるアクセルペダル８の操作量を目標開度ＲＡとして検出するためのものであり、例えば、ポテンショメータより構成される。
【００２０】
オープナ機構１は、モータ６に対する通電が停止されたときに、スロットルバルブ５を全閉状態から若干開いたオープナ開度ＴＯに保持するためのものである。図２には、そのオープナ機構１を含む電子スロットル２の構成概念を示し、図３には、オープナ機構１によるスロットルバルブ５の動作を示す。
図１に示すように、電子スロットル２及びオープナ機構１は、スロットルハウジング（以下、単に「ハウジング」と言う。）３１に一体的に設けられる。スロットルバルブ５は吸気通路４に配置され、スロットル軸１０を中心に回動可能にハウジング３１に支持される。スロットル軸１０の一端にはモータ６が、スロットル軸１０の他端にはスロットルセンサ７がそれぞれ連結される。ここで、スロットルバルブ５の開閉につき、図３に示すように、その全閉位置Ｓから全開位置Ｆへ向かう方向を開方向とし、全開位置Ｆから全閉位置Ｓへ向かう方向を閉方向とする。
【００２１】
スロットル軸１０の他端に設けられたオープナ機構１は、エンジンの停止時、即ちモータ６の非通電時に、スロットルバルブ５を所定のオープナ開度位置Ｎに保持するためのオープナレバー３２を備える。このオープナレバー３２には、リターンスプリング３３の一端が固定され、同スプリング３３の他端はハウジング３１に固定される。リターンスプリング３３はオープナレバー３２を介してスロットルバルブ５を閉方向へ付勢する。オープナレバー３２は所定の回動位置で全開ストッパ３４に係合して停止する。ハウジング３１には、スロットルバルブ５を全閉位置Ｓに保持するための全閉ストッパ３５が設けられる。オープナレバー３２には、オープナスプリング３６の一端が固定される。オープナスプリング３６の他端は、スロットル軸１０に固定される。オープナスプリング３６は、スロットルバルブ５を開方向へ付勢する。この実施の形態では、オープナレバー３２、リターンスプリング３３、全開ストッパ３４、全閉ストッパ３５及びオープナスプリング３６等により、本発明のオープナ機構１が構成される。
【００２２】
ここで、リターンスプリング３３の付勢力は、モータ６の駆動力よりも小さく、モータ６の非通電時におけるディテントトルクよりも大きく設定される。この設定は、モータ６の通電時には、リターンスプリング３３又はオープナスプリング３６の付勢力に抗してスロットルバルブ５を開閉させ、非通電時には、リターンスプリング３３とオープナスプリング３６との釣り合いによりスロットルバルブ５を所定のオープナ開度位置Ｎに保持するためのものである。
【００２３】
図３に示すように、オープナ開度位置Ｎは、エンジンの停止時にモータ６への通電が停止されているときの初期開度となる。一方、エンジンの運転中にモータ６への通電が停止されたときには、このオープナ開度位置Ｎが、自動車の路肩への退避走行を可能にする程度の出力レベルを維持させながら、エンジンの運転を持続させることのできる開度となる。エンジンの停止時、或いは、モータ６の非通電時には、スロットル軸１０及びオープナレバー３２がリターンスプリング３６により閉方向へ付勢される。これと同時に、スロットル軸１０がオープナスプリング３６により開方向へ付勢される。そして、これらリターンスプリング３３及びオープナスプリング３６の釣り合いにより、スロットルバルブ５がオープナ開度位置Ｎに保持される。この実施の形態で、オープナ機構１は、モータ６への通電が停止されたときスロットルバルブ５を所定の安定位置としてのオープナ開度位置Ｎに保持するための、本発明の保持手段に相当する。
【００２４】
スロットルバルブ５をオープナ開度位置Ｎから全開位置Ｆへ開くには、モータ６の駆動力がリターンスプリング３３の付勢力に抗してスロットル軸１０に作用し、オープナレバー３２が全開ストッパ３４に係合するまでスロットル軸１０が回動されることになる。一方、スロットルバルブ５をオープナ開度位置Ｎから全閉位置Ｓまで閉じるには、モータ６の駆動力がオープナスプリング３６の付勢力に抗してスロットル軸１０に作用し、同軸１０が全閉ストッパ３５に係合するまで回動される。
【００２５】
ここで、エンジンの運転時には、モータ６がアクセルペダル８の操作に基づいてスロットルコントローラ３によりフィードバック制御されることにより、スロットルバルブ５が所定の目標開度で開かれる。このとき、スロットルバルブ５の目標開度は、アクセルペダル８の操作量に応じて、図３に示すように全閉位置Ｓから全開位置Ｆまでの作動範囲の中で決定される。全開位置Ｆでは、オープナレバー３２が全開ストッパ３４に係合することから、吸気通路４が最大限に開かれた状態でスロットルバルブ５が保持される。この全開ストッパ３４があることから、スロットルバルブ５が全開位置Ｆを超えて開方向へ余分に回動することがない。一方、全閉位置Ｓでは、スロットル軸１０が全閉ストッパ３５に係合することから、吸気通路４が全閉となる状態でスロットルバルブ５が保持される。この全閉ストッパ３５があることから、スロットルバルブ５が全閉位置Ｓを超えて閉方向へ余分に回動することがない。そして、モータ６に対する通電が停止されたときには、前述したようにリターンスプリング３３及びオープナスプリング３６の釣り合いにより、スロットルバルブ５が全閉状態Ｓから若干開いたオープナ開度位置Ｎに保持されることになる。
【００２６】
図４にはスロットルコントローラ３等の電気的構成をブロック図に示す。スロットルコントローラは、マイクロコンピュータ（マイコン）４１、Ａ／Ｄ変換器４２、差動アンプ４３、駆動回路４４及びブリッジ回路４５を含む。この実施の形態において、モータ６を駆動するためのモータ駆動装置はマイコン４１、駆動回路４４、ブリッジ回路４５及び電源５０等を含む。ブリッジ回路４５は、第１〜第４の電界効果トランジスタ（第１〜第４のＦＥＴ）４６，４７，４８，４９をブリッジ接続することにより構成される。ブリッジ回路４５の一端は電源５０に接続され、同回路４５の他端はシャント抵抗５１を介してグランドＧＮＤに接続される。駆動回路４４はブリッジ回路４５の各ＦＥＴ４６〜４９を駆動させるためのものである。モータ６は一対の接続端子６ａ，６ｂによりブリッジ回路４５に接続される。その一方の接続端子６ａは、第１のＦＥＴ４６と第３のＦＥＴ４８との間に接続され、他方の接続端子６ｂは第２のＦＥＴ４７と第４のＦＥＴ４９との間に接続される。シャント抵抗５１は差動アンプ４３を介してＡ／Ｄ変換器４２に接続される。Ａ／Ｄ変換器４２及び駆動回路４４はマイコン４１に接続される。
マイコン４１は、周知のように中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し書き換えメモリ（ＲＡＭ）及び読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等を備える。ＲＯＭには、電子スロットル２に係る制御プログラム及びモータ駆動装置の故障検出に係る故障検出プログラム等が記憶される。Ａ／Ｄ変換器４２は、各センサ７，９から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換してマイコン４１へ出力する。駆動回路４４は、マイコン４１から出力される制御信号を受けてブリッジ回路４５を介してモータ６へ駆動信号を出力する。この実施の形態において、マイコン４１は、電子スロットル２の制御とモータ駆動装置の故障検出を統括するものであり、本発明の故障判定手段を構成する。
【００２７】
スロットルセンサ７から出力される実開度ＴＡに対応するアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器４２によりデジタル値の実開度信号に変換され、その信号がマイコン４１に入力される。アクセルセンサ９から出力される目標開度ＲＡに対応するアナログ信号は、同じくＡ／Ｄ変換器４２によりデジタル値の目標開度信号に変換され、その信号がマイコン４１に入力される。
【００２８】
マイコン４１は、ＰＩＤ制御の手法に従い入力される実開度信号及び目標開度信号に基づいてモータ６を制御する。即ち、マイコン４１は、入力される各信号値に基づいて目標開度ＲＡと実開度ＴＡとの開度偏差ＥＲＲの値を算出し、その開度偏差ＥＲＲの値に基づいて所定の計算式に従って制御量ｄｕｔｙの値を算出する。そして、マイコン４１は、その制御量ｄｕｔｙの値に応じた制御信号（デューティ信号）を駆動回路４４及びブリッジ回路４５を介して駆動信号としてモータ６へ出力し、モータ６のコイル電流を制御する。これにより、マイコン４１はモータ６をフィードバック制御してスロットルバルブ５の実開度ＴＡを目標開度ＲＡに近付けるのである。
【００２９】
ここで、駆動回路４４は、具体的には、マイコン４１で算出される制御量ｄｕｔｙに基づいてブリッジ回路４５の各ＦＥＴ４６〜４９を選択的にスイッチングすることにより、モータ６のコイル電流を変化させるＰＷＭ方式を採用したものである。
即ち、マイコン４１は駆動回路４４により第１のＦＥＴ４６をオンさせ、第３のＦＥＴ４８をオフさせる。このとき、マイコン４１は、駆動回路４４により所定の制御量ｄｕｔｙの値に基づいて第４のＦＥＴ４９をＰＷＭ駆動させると共に、第２のＦＥＴ４７を第４のＦＥＴ４９に対して逆位相でＰＷＭ駆動させる。これにより、第１のＦＥＴ４６、接続端子６ａ、モータ６、接続端子６ｂ及び第４のＦＥＴ４９を順に流れるようにモータ電流ＭＩを正方向へ制御する。そして、第２のＦＥＴ４７に還流電流ＦＩが流れるとき、マイコン４１は第４のＦＥＴ４９をオフ状態とするのに対して第２のＦＥＴ４７をオン状態にする。これにより、第２のＦＥＴ４７の消費電力が第１及び第４のＦＥＴ４６，４９の消費電力に近付けられ、第２のＦＥＴ４７の発熱量が抑えられる。
その逆に、マイコン４１は、駆動回路４４により第４のＦＥＴ４９をオフさせ、第２のＦＥＴ４７をオンさせる。このとき、マイコン４１は、駆動回路４４により所定の制御量ｄｕｔｙの値に基づいて第３のＦＥＴ４８をＰＷＭ駆動させると共に、第１のＦＥＴ４６を第３のＦＥＴ４８に対して逆位相でＰＷＭ駆動させる。これにより、マイコン４１は第２のＦＥＴ４７、接続端子６ｂ、モータ６、接続端子６ａ及び第３のＦＥＴ４８を順に流れるようにモータ電流ＭＩを逆方向へ制御する。そして、第１のＦＥＴ４６に還流電流ＦＩが流れるとき、マイコン４１は第３のＦＥＴ４８をオフ状態とするのに対して第１のＦＥＴ４６をオン状態とする。これにより、第１のＦＥＴ４６の消費電力が第２及び第３のＦＥＴ４７，４８の消費電力に近付けられ、第１のＦＥＴ４６の発熱量が抑えられる。
【００３０】
ここで、ブリッジ回路４５のＰＷＭ駆動の一例を図５，６のタイムチャートに示す。図５には、制御量ｄｕｔｙを「７５％」としてモータ６を正方向へ駆動させた場合（即ち「正転」させた場合）の各ＦＥＴ４６〜４９のスイッチング状態を示す。図６には、制御量ｄｕｔｙを「−７５％」としてモータ６を逆方向へ駆動させた場合（即ち「逆転」させた場合）の各ＦＥＴ４６〜４９のスイッチング状態を示す。上記モータ駆動装置が正常に動作している場合、オープナ機構１の付勢力に抗してスロットルバルブ５をオープナ開度位置Ｎよりも開側で保持するには、制御量ｄｕｔｙを正の値としてブリッジ回路４５に正方向のモータ電流ＭＩを流すことになる。その逆に、オープナ機構１の付勢力に抗してスロットルバルブ５をオープナ開度位置Ｎよりも閉側で保持するには、制御量ｄｕｔｙを負の値としてブリッジ回路４５に逆方向のモータ電流ＭＩを流すことになる。
【００３１】
次に、マイコン４１が実行するモータ駆動装置のための故障検出プログラムの内容について説明する。図７にこの故障検出プログラムの処理内容をフローチャートに示す。マイコン４１は、本ルーチンを所定時間毎に周期的に実行する。
【００３２】
このルーチンの処理が始まると、ステップ１００で、マイコン４１は、今回設定された制御量ｄｕｔｙの値が「０」よりも大きいか否かを判定する。この制御量ｄｕｔｙの値は、別途の「電子スロットル制御ルーチン」により算出設定されるものである。制御量ｄｕｔｙの値が「０」よりも大きい場合、マイコン４１は、処理をステップ１１０へ移行する。
【００３３】
ステップ１１０で、マイコン４１は、スロットルセンサ７で検出される実開度ＴＡの値が安定位置であるオープナ開度ＴＯよりも小さいか否かを判定する。そして、実開度ＴＡの値がオープナ開度ＴＯの値よりも小さい場合、マイコン４１は、ステップ１１１でカウンタＣＵＴの値を「１」だけインクリメントして処理をステップ１２０へ移行する。実開度ＴＡの値がオープナ開度ＴＯの値よりも小さくない場合、マイコン４１は、ステップ１１２でカウンタＣＵＴの値を「０」にクリアして処理をステップ１２０へ移行する。
【００３４】
ステップ１２０で、マイコン４１は、カウンタＣＵＴの値が所定の基準値ＣＵＴ１よりも大きいか否かを判定する。即ち、制御量ｄｕｔｙが正の値であるにも拘わらず実開度ＴＡがオープナ開度ＴＯよりも閉側の値になってから基準値ＣＵＴ１に相当する所定時間だけ経過したか否かを判定するのである。
ここで、ステップ１００，１１０の条件が成立したとき、或いは、ステップ１３０，１４０の条件が成立したときに、基準値ＣＵＴ１に相当する所定時間の経過を待つのは、正常時でもスロットルバルブ５が動くときには、その目標開度付近で同バルブ５の動きを止めるためにモータ６を逆方向に駆動することが過渡的にはあることから、それに起因して故障が誤検出されることを回避するためである。
ここでの判定結果が肯定である場合、モータ駆動装置に故障が発生しているものとして、マイコン４１は、ステップ１２１で故障検出フラグＸＦを「１」に設定してその後の処理を一旦終了する。即ち、ここではモータ駆動回路のブリッジ回路４５に対するモータ６の接続端子６ａ，６ｂがグランドＧＮＤに短絡する故障が発生しているものと判定され、故障検出フラグＸＦが「１」に設定されるのである。ステップ１２０の判定結果が否定である場合、モータ駆動装置が正常であるものとして、マイコン４１はそのままその後の処理を一旦終了する。
【００３５】
一方、ステップ１００で、制御量ｄｕｔｙの値が「０」よりも大きくない場合、ステップ１３０で、マイコン４１は、今回設定された制御量ｄｕｔｙの値が「０」よりも小さいか否かを判定する。制御量ｄｕｔｙの値が「０」よりも小さい場合、マイコン４１は、ステップ１４０へ処理を移行する。
【００３６】
ステップ１４０で、マイコン４１は、スロットルセンサ７で検出される実開度ＴＡの値が安定位置であるオープナ開度ＴＯよりも大きいか否かを判定する。そして、実開度ＴＡの値がオープナ開度ＴＯの値よりも大きい場合、マイコン４１は、ステップ１４１でカウンタＣＵＴの値を「１」だけインクリメントして処理をステップ１２０へ移行する。
【００３７】
ステップ１３０で、制御量ｄｕｔｙの値が「０」よりも小さくない場合、又は、ステップ１４０で、実開度ＴＡの値がオープナ開度ＴＯの値よりも大きくない場合、マイコン４１は、ステップ１４２でカウンタＣＵＴを「０」にクリアして処理をステップ１２０へ移行する。
【００３８】
そして、ステップ１４１又はステップ１４２から移行してステップ１２０，１２１で、マイコン４１は上記と同様の処理を行う。
【００３９】
以上説明したように本実施の形態の故障検出装置の構成によれば、モ−タ６の駆動出力の方向と、スロットルバルブ５の開閉位置との関係に基づき、モータ駆動回路におけるモータ６の接続端子６ａ，６ｂがグランドＧＮＤに短絡する故障が発生したことがマイコン４５により判定される。即ち、モータ６の動作が正転状態であるか逆転状態であるかということと、スロットルバルブ５がオープナ開度ＴＯよりも開側に位置するか閉側に位置するかということとの関係に基づき、ブリッジ回路４５に対するモータ６の接続端子６ａ，６ｂがグランドＧＮＤに短絡する故障が発生したことがマイコン４５により判定される。
【００４０】
例えば、スロットルバルブ５がオープナ開度ＴＯより開側の位置で保持された状態で、ブリッジ回路４５に対するモータ６の一方の接続端子６ｂがグランドＧＮＤに短絡したとする。このとき、制御量ｄｕｔｙの値は正であるが、ＰＷＭ駆動すべき第４のＦＥＴ４９が短絡したのと同じになるので、制御量ｄｕｔｙの値が「１００％」と同じ状態となり、スロットルバルブ５は開側へ動こうとする。しかし、マイコン４１はスロットルセンサ７の検出値に基づいてモータ６をフィードバック制御していることから、制御量ｄｕｔｙの値はやがて低下して負の値となる。そして、負の値の制御量ｄｕｔｙになると、そのオン期間は電源５０、第２のＦＥＴ４７、接続端子６ｂ、モータ６、接続端子６ａ、第３のＦＥＴ４８及びグランドＧＮＤの順で若干の電流が流れることから、マイコン４１はスロットルバルブ５をオープナ開度ＴＯ（オープナ開度位置Ｎ）よりも閉側に動かすためにモータ６を逆転させようとすることになる。しかし、オフ期間は、電源５０、第１のＦＥＴ４６、接続端子６ａ、モータ６、接続端子６ｂ及びグランドＧＮＤの順で電流が流れることから、マイコン４１はスロットルバルブ５をオープナ開度ＴＯ（オープナ開度位置Ｎ）よりも開側に動かすためにモータ６を正転させようとすることになる。そして、負の値のある制御量ｄｕｔｙでスロットルバルブ５の開駆動と閉駆動とがうまく均衡してスロットルバルブ５が目標開度に停止することになる。このため、スロットルバルブ５がオープナ開度ＴＯより開側で停止しているにも拘わらず制御量ｄｕｔｙが負の値となる。
つまり、モータ６の駆動出力の方向と、オープナ開度ＴＯに対するスロットルバルブ５の開閉位置との関係が正常な場合とはまったく逆の関係を有する不正常な状態を示すことになる。ここで、本願発明者は、上記不正常な状態の関係が成立する場合が、ブリッジ回路４５に対するモータ６の接続端子６ａ，６ｂがグランドＧＮＤに短絡して故障しているときであることを予め実験的に確認している。
【００４１】
ここで、従来例の故障検出装置では、ブリッジ回路８１を流れる電流をシャント抵抗８８等により検出し、その検出された電流値が異常に増加している場合に、ブリッジ回路８１における各トランジスタ８２〜８５に短絡故障が発生しているものとして、そのことを検出するようにしていた。このため、モータ８９の接続端子８９ａ，８９ｂがグランドＧＮＤに短絡するような故障が発生した場合には、シャント抵抗８８を電流が流れなくなることから、その電流値が過剰になるという従来の条件によっては、この種の短絡故障を検出することができなかった。
しかしながら、本実施の形態の故障検出装置によれば、モータ６の駆動出力の方向とオープナ開度ＴＯ（オープナ開度位置Ｎ）に対するスロットルバルブ５の開閉位置との関係が、上記不正常な状態で所定時間以上継続したとき、ブリッジ回路４５に対するモータ６の接続端子６ａ，６ｂがグランドＧＮＤに短絡した故障が発生していることが判定される。このため、従来例の故障検出装置で使用していたシャント抵抗等の有無に拘わらず、オープナ機構１によりオープナ開度ＴＯ（オープナ開度位置Ｎ）に保持されるスロットルバルブ５を開閉双方向へ動作させるために通電により正逆双方向への駆動出力を可能にしたモータ６につき、そのモータ６のブリッジ回路４５に対する接続端子６ａ，６ｂがグランドＧＮＤに短絡した故障を適正に検出することができるようになる。
【００４２】
この実施の形態の故障検出装置では、従来例のそれと同じくシャント抵抗５１を備えるので、そのシャント抵抗５１とそれに対応して設けられた差動アンプ４３とを使用し、そのシャント抵抗５１を流れる電流の大きさをマイコン４１で判定することにより、従来例の故障検出装置と同様に、各ＦＥＴ４６〜４９における短絡故障を検出することもできる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明（請求項２）のアクチュエータ駆動装置の故障検出装置を具体化した第２の実施の形態を図面に従って説明する。
尚、本実施の形態において、前記第１の実施の形態における故障検出装置の構成と同一の部材等については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。
【００４４】
この実施の形態では、マイコン４１が実行する故障検出プログラムの処理内容の点で前記第１の実施の形態と異なる。この実施の形態では、図４に示すシャント抵抗５１及び差動アンプ４３により本発明の電流検出手段が構成される。又、マイコン４１は、本発明の短絡故障検出手段に相当する。
【００４５】
図８にマイコン４１が実行する故障検出プログラムの処理内容を示す。即ち、この実施の形態では、ステップ２００，２１０及びステップ２３０，２４０の処理内容の点で、図７に示すステップ１００，１１０及びステップ１３０，１４０の処理内容と異なる。
【００４６】
即ち、図８に示すルーチンの処理が始まると、ステップ２００で、マイコン４１は、今回設定された制御量ｄｕｔｙの値が「正の所定値（例えば、７０％）」より大きいか否かを判定する。制御量ｄｕｔｙの値が「正の所定値」より大きい場合、マイコン４１は、ステップ２１０へ処理を移行する。
【００４７】
ステップ２１０で、マイコン４１は、シャント抵抗５１及び差動アンプ４３により検出されるモータ電流ＭＩの値が所定の基準値ＭＩ１よりも小さいか否かを判定する。ここで、基準値ＭＩ１とは、例えば、所定値の制御量ｄｕｔｙに見合った電流値を意味する。そして、モータ電流ＭＩの値が基準値ＭＩ１よりも小さい場合、マイコン４１は、ステップ２１１でカウンタＣＵＴの値を「１」だけインクリメントして処理をステップ２２０へ移行する。モータ電流ＭＩの値が基準値ＭＩ１よりも小さくない場合、マイコン４１は、ステップ２１２でカウンタＣＵＴの値を「０」にクリアして処理をステップ２２０へ移行する。
【００４８】
一方、ステップ２００で、制御量ｄｕｔｙの値が「正所定値」より大きくない場合、ステップ２３０で、マイコン４１は、今回設定された制御量ｄｕｔｙが「負の所定値（例えば、−７０％）」より小さいか否かを判定する。制御量ｄｕｔｙの値が「負の所定値」より小さい場合、マイコン４１は、処理をステップ２４０へ移行する。
【００４９】
ステップ２４０で、マイコン４１は、シャント抵抗５１等により検出されるモータ電流ＭＩの値が基準値ＭＩ１よりも小さいか否かを判定する。そして、モータ電流ＭＩの値が基準値ＭＩ１よりも小さい場合、マイコン４１は、ステップ２４１でカウンタＣＵＴの値を「１」だけインクリメントして処理をステップ２２０へ移行する。
【００５０】
ステップ２３０で、制御量ｄｕｔｙの値が「負の所定値」より小さくない場合、又は、ステップ２４０で、モータ電流ＭＩの値が基準値ＭＩ１よりも小さくない場合、ステップ２４２で、マイコン４１はカウンタＣＵＴを「０」にクリアして処理をステップ２２０へ移行する。
【００５１】
そして、ステップ２１１，２１２又はステップ２４１，２４２から移行してステップ２２０で、マイコン４１は、カウンタＣＵＴの値が所定の基準値ＣＵＴ１よりも大きいか否かを判定する。即ち、制御量ｄｕｔｙの値が「正の所定値」より大きい、又は「負の所定値」より小さいにも拘わらず、モータ電流ＭＩが基準値ＭＩ１より小さくなってから基準値ＣＵＴ１に相当する所定時間だけ経過したか否かを判定するのである。
ここでの判定結果が肯定である場合、モータ駆動装置に短絡故障が発生しているものとして、マイコン４１は、ステップ２２１で故障検出フラグＸＦを「１」に設定してその後の処理を一旦終了する。即ち、ここではブリッジ回路４５に対するモータ６の端子６ａ，６ｂがグランドＧＮＤに短絡する故障が発生しているものとして故障検出フラグＸＦが「１」に設定されるのである。ステップ２２０の判定結果が否定である場合、モータ駆動装置は正常であるものとして、マイコン４１はそのままその後の処理を一旦終了する。
【００５２】
以上説明したように本実施の形態の故障検出装置の構成によれば、制御量ｄｕｔｙの絶対値が「所定値」より大きいにも拘わらず、シャント抵抗５１及び差動アンプ４３により検出されるモータ電流ＭＩの値が所定の基準値ＭＩ１よりも小さい状態で所定時間以上継続したとき、モータ駆動装置に対するモータ６の接続端子６ａ，６ｂがグランドＧＮＤに短絡する故障が発生していることがマイコン４１により判定される。即ち、モータ６を正の所定の駆動量以上又は負の所定の駆動量以下で正転又は逆転させていることと、そのときにブリッジ回路４５に必要充分なモータ電流ＭＩが流れていないということとの関係に基づき、ブリッジ回路４５に対するモータ６の接続端子６ａ，６ｂがグランドＧＮＤに短絡する故障が発生していることがマイコン４５により判定される。この意味で、オープナ機構１によりオープナ開度ＴＯ（オープナ開度位置Ｎ）に保持されるスロットルバルブ５を開閉双方向へ動作させるために通電により正逆双方向への駆動出力を可能にしたモータ６につき、そのモータ６のブリッジ回路４５に対する接続端子６ａ，６ｂがグランドＧＮＤに短絡した故障を適正に検出することができるようになる。
【００５３】
例えば、スロットルバルブ５がオープナ開度ＴＯ（オープナ開度位置Ｎ）より開側で保持された状態で、モータ６の一方の接続端子６ａがグランドＧＮＤに短絡したとする。この場合、制御量ｄｕｔｙは正の値ではあるが、電源５０、第１のＦＥＴ４６、接続端子６ａ、モータ６、接続端子６ｂ、第４のＦＥＴ４９及びグランドＧＮＤの順に流れるモータ電流ＭＩは、その大部分が電源５０、第１のＦＥＴ４６、接続端子６ａ及びグランドＧＮＤの経路で流れてしまう。これにより、スロットルバルブ５を開側へ動かすモータ６の力が弱くなるが、マイコン４１はスロットルセンサ７の検出値に基づいてモータ６をフィードバック制御するので、制御量ｄｕｔｙの値は徐々に増加して「正の所定値」より大きくなる。ここでは、第１のＦＥＴ４６をオフさせる期間中、電源５０、第２のＦＥＴ、接続端子６ｂ、モータ６、接続端子６ａ及びグランドＧＮＤの順に逆方向のモータ電流ＭＩが流れることで、スロットルバルブ５をオープナ開度ＴＯ（オープナ開度位置Ｎ）より閉側に動かそうとすることも、制御量ｄｕｔｙが増加する一因である。このため、制御量ｄｕｔｙが「正の所定値」より大きいにも拘わらず、モータ電流ＭＩの殆どが電源５０、第１のＦＥＴ４６、接続端子６ａ及びグランドＧＮＤの経路で流れてしまい、シャント抵抗５１を流れ難くなる。よって、制御量ｄｕｔｙが「正の所定値」より大きいにも拘わらずモータ電流ＭＩが基準値ＭＩ１より小さいときに、モータ６の接続端子６ａ，６ｂがグランドＧＮＤに短絡する故障が発生したこが判定されるのである。
【００５４】
尚、この発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
【００５５】
前記各実施の形態では、本発明を電子スロットル制御装置に具体化し、可動部材としてスロットルバルブ５を、アクチュエータとしてモータ６を、保持手段としてオープナ機構１をそれぞれ設けた。
これに対して、図９に示すように、一対の規制壁６１Ａ，６１Ｂの間でアクチュエータ６２により水平方向へ往復駆動される可動部材６３を設ける。その可動部材６３を互いに１８０°異なる方向から付勢する一対のスプリング６４Ａ，６４Ｂを設けて規制壁６１Ａ，６１Ｂと共に保持手段を構成する。そして、可動部材６３の水平位置を位置センサ６５により検出するように構成してもよい。この場合、可動部材６３は両スプリング６４Ａ，６４Ｂの付勢力が均衡する位置を安定位置として保持手段により保持されることになる。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明の構成によれば、保持手段により安定位置に保持される可動部材を正逆双方向へ動作させるために通電により正逆双方向への駆動出力を可能にしたアクチュエータのブリッジ回路に対する接続端子がグランドに短絡した故障を適正に検出することができるという効果を発揮する。
【００５７】
【００５８】
請求項２に記載の発明の構成によれば、保持手段により安定位置に保持される可動部材を正逆双方向へ動作させるために通電により正逆双方向への駆動出力を可能にしたアクチュエータのブリッジ回路に対する接続端子がグランドに短絡した故障を適正に検出することができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態に係り、電子スロットル制御装置を示す概略構成図である。
【図２】 同じく、オープナ機構を含む電子スロットルを示す構成概念図である。
【図３】 同じく、オープナ機構によるスロットルバルブの動作説明図である。
【図４】 同じく、故障検出装置等を示す電気回路図である。
【図５】 同じく、各ＦＥＴに関するＰＷＭ駆動の一例を示すタイムチャートである。
【図６】 同じく、各ＦＥＴに関するＰＷＭ駆動の一例を示すタイムチャートである。
【図７】 同じく、故障検出プログラムの処理内容を示すフローチャートである。
【図８】 第２の実施の形態に係り、故障検出プログラムの処理内容を示すフローチャートである。
【図９】 別の実施の形態に係り、故障検出装置等を示す概念構成図である。
【図１０】 従来例に係り、故障検出装置等を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１ オープナ機構（保持手段）
５ スロットルバルブ（可動部材）
６ モータ（アクチュエータ）
４１ マイコン（故障判定手段）
４５ ブリッジ回路（双方向駆動回路）
４６ 第１のＦＥＴ
４７ 第２のＦＥＴ
４８ 第３のＦＥＴ
４９ 第４のＦＥＴ
５１ シャント抵抗（電流検出手段）
５２ 差動アンプ（電流検出手段）
６１Ａ 規制壁（保持手段）
６１Ｂ 規制壁（保持手段）
６２ アクチュエータ
６３ 可動部材
６４Ａ スプリング（保持手段）
６４Ｂ スプリング（保持手段）
ＴＯ オープナ開度（安定位置）
Ｎ オープナ開度位置（安定位置）

Claims (2)

1. 所定の可動部材を正逆双方向へ動作させるために通電により正逆双方向への駆動出力を可能にしたアクチュエータと、
   複数のトランジスタをブリッジ接続してなり、前記アクチュエータを正逆双方向へ駆動出力させるために同アクチュエータに対して正逆双方向への通電を可能にしたブリッジ回路と、
   前記アクチュエータへの通電が停止されたとき前記可動部材を所定の安定位置に保持するための保持手段と
   を備えたアクチュエータ駆動装置における故障を検出する故障検出装置において、
   前記アクチュエータの駆動出力の方向が正方向であるのに前記可動部材の動作位置が前記安定位置より逆方向の位置にある状態、又は、前記アクチュエータの駆動出力の方向が逆方向であるのに前記可動部材の動作位置が前記安定位置より正方向の位置にある状態で所定時間以上継続したとき、前記ブリッジ回路に対する前記アクチュエータの接続がグランドに短絡する故障が発生したと判定する故障判定手段を備えたことを特徴とするアクチュエータ駆動装置の故障検出装置。
2. 所定の可動部材を正逆双方向へ動作させるために通電により正逆双方向への駆動出力を可能にしたアクチュエータと、
   複数のトランジスタをブリッジ接続してなり、前記アクチュエータを正逆双方向へ駆動出力させるために同アクチュエータに対して正逆双方向への通電を可能にしたブリッジ回路と、
   前記アクチュエータへの通電が停止されたとき前記可動部材を所定の安定位置に保持するための保持手段と、
   前記アクチュエータ又は前記ブリッジ回路を流れる電流を検出するための電流検出手段と
   を備えたアクチュエータ駆動装置における故障を検出する故障検出装置において、
   前記アクチュエータに対する通電量が正方向又は逆方向において所定値より大きくなる場合において、前記検出される電流値が所定の基準値よりも小さい状態で所定時間以上継続したとき、前記ブリッジ回路に対する前記アクチュエータの接続がグランドに短絡する故障が発生したと判定する故障判定手段を備えたことを特徴とするアクチュエータ駆動装置の故障検出装置。

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