JP4281420B2 - 半導体リレー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の制御対象を駆動制御する半導体リレーに係り、詳しくは制御対象の複数種類の故障診断信号の伝達方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、上位制御コンピュータからの駆動要求信号に基づいて、複数の制御対象を駆動制御する端末コントローラと備えた設備又はシステムにおいて、複数の制御対象にて発生する故障情報を伝達する方法として、端末コントローラが種々の故障を検出する。そして、端末コントローラは、その検出した故障に応じて複数ビットからなる故障診断信号と、同期をとるためのクロック信号(同期信号)とを同時に上位制御コンピュータに送出することにより、複数の制御対象の故障情報を伝達するようにしている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−352358号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の異常発生伝達方法においては、制御コンピュータは複数ビットからなる故障診断信号に基づいて制御対象の故障を検出するため、同期をとるためのクロック信号(同期信号)とを同時に送信する必要があり、システムが複雑化するという問題がある。
【0005】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、システムの複雑化を招くことなく、複数種類の故障に応じた故障診断信号を効率的に送出することができる半導体リレーを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、制御コンピュータからの駆動要求信号に基づいて複数の制御対象を駆動制御するとともに、制御対象の複数種類の故障を検出してその検出した故障に応じた故障診断信号を前記制御コンピュータに送出する故障診断回路を備えた半導体リレーにおいて、前記故障診断回路は、前記検出した故障の種類に応じて異なるデューティの故障診断信号を出力するものであって、前記故障診断回路は、前記検出した故障の種類に応じて電圧レベルの異なる複数の故障診断信号を重畳して出力することを特徴とする。
【0007】
従って、請求項1の構成によれば、制御対象について検出した故障の種類に応じて異なるデューティの故障診断信号を出力するようにしているので、同期をとるための同期信号を同時に送信する必要がなく、システムの複雑化を招くことなく、複数種類の故障に応じた故障診断信号を効率的に送出することができるようになる。
【0009】
故障診断回路が検出する故障の種類を多く設定する際には、各故障に対応する故障診断信号のデューティの間隔を小さく設定しなければならなくなり、この場合には、制御コンピュータ側での故障診断信号の判定精度が低下することになる。
【0010】
この点に関して、請求項1の構成によれば、故障診断回路にて検出される故障の種類に対して出力レベル及びデューティが異なる複数の故障診断信号を重畳させて送出するようにしているため、デューティの間隔を大きくしても検出される故障の種類を増加させ、詳細な異常状態を検出することができる。
【0011】
請求項2に記載の発明は、制御コンピュータからの駆動要求信号に基づいて複数の制御対象を駆動制御するとともに、複数の制御対象の故障を検出してその検出した故障に応じた故障診断信号を前記制御コンピュータに送出する故障診断回路を備えた半導体リレーにおいて、前記故障診断回路は、前記複数の制御対象の故障を検出する故障検出回路と、検出された故障の種類に応じて電圧レベルの異なる複数の故障診断信号のデューティを設定する複数のデューティ設定回路と、所定周波数の発振パルスを出力する発振回路と、前記複数のデューティ設定回路にて設定されたデューティに対応する数の発振パルスを計数している間において前記設定されたデューティの故障診断信号を出力する複数のカウンタと、前記複数のカウンタの出力に基づいてそれぞれ駆動される複数の出力回路と、前記複数の出力回路の出力信号の電圧レベルを異なる値に設定するレベル設定抵抗とを備えることを特徴とする。
【0012】
従って、請求項2の構成によれば、制御対象について検出した故障の種類に応じて異なるデューティの故障診断信号を出力するようにしているので、同期をとるための同期信号を同時に送信する必要がなく、システムの複雑化を招くことなく、複数種類の故障に応じた故障診断信号を効率的に送出することができるようになる。
【0014】
故障診断回路が検出する故障の種類を多く設定する際には、各故障に対応する故障診断信号のデューティの間隔を小さく設定しなければならなくなり、この場合には、制御コンピュータ側での故障診断信号の判定精度が低下することになる。
【0015】
この点に関して、請求項2の構成によれば、故障診断回路にて検出される故障の種類に対して出力レベル及びデューティが異なる複数の故障診断信号を重畳させて送出するようにしているため、デューティの間隔を大きくしても検出される故障の種類を増加させ、詳細な異常状態を検出することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
以下、本発明を、車載エンジンの排気系における二次空気供給制御用の半導体リレーに具体化した第1実施形態を図1,図2を参照して説明する。
【0017】
本実施形態において、図示しないエンジンの排気通路には、エンジンが冷えた状態からの始動時など、排気中の一酸化炭素や炭化水素についての浄化を行うべく、排気通路に二次空気供給系を介して空気が供給される。こうした二次空気供給系は、図1に示されるように、排気通路に接続された供給通路に空気を供給するエアポンプ24と、同供給通路内の空気の流通を許可又は禁止するように開閉される電磁開閉弁28とを備えている。そして、排気通路に空気を供給するときには、電磁開閉弁28が開かれた状態でエアポンプ24が駆動される。排気通路に空気が供給されると、空気中の酸素によって排気中の一酸化炭素や炭化水素が酸化されて二酸化炭素や水が生成されるため、排気中の一酸化炭素や炭化水素が浄化される。
【0018】
図1に示されるように、上位制御コンピュータとしてのエンジンコンピュータ10は、図示しないエンジンの運転状態に関する各種制御を実施する。また、エンジンコンピュータ10は、半導体リレー20に対して前記エアポンプ24を駆動させるためのポンプ駆動要求信号を1本の制御信号線CL1を介して出力するとともに、前記電磁開閉弁28を開閉駆動させるための弁駆動要求信号を1本の制御信号線CL2を介して出力するようになっている。
【0019】
また、エンジンコンピュータ10は、半導体リレー20からの故障診断信号を1本の診断信号線JLを介して入力するようになっており、エンジンコンピュータ10内において診断信号線JLは常にはプルアップ抵抗R0によって電源V0の電位に保持されるようになっている。
【0020】
半導体リレー20は前記電磁開閉弁28及び前記エアポンプ24の駆動制御を行う駆動制御回路21を備えている。駆動制御回路21は、前記エンジンコンピュータ10から入力される弁駆動要求信号に基づいて駆動トランジスタ27の導通制御を行うことにより、車両電源25から駆動信号線DL2を介して電磁開閉弁28に電力を供給して同電磁開閉弁28の駆動制御を行う。また、駆動制御回路21は前記エンジンコンピュータ10から入力されるポンプ駆動要求信号に基づいて駆動トランジスタ23の導通制御を行うことにより、車両電源25から駆動信号線DL1を介してエアポンプ24に電力を供給して同エアポンプ24の駆動制御を行う。
【0021】
また、半導体リレー20には故障診断回路22が設けられている。故障診断回路22は前記制御信号線CL1,CL2、前記診断信号線JL及び前記駆動信号線DL1,DL2等の断線・ショート故障を検出するとともに、半導体リレー20の異常発熱を検出する。そして、故障診断回路22は、その検出した故障に応じた故障診断信号を前記1本の診断信号線JLを介して前記エンジンコンピュータ10に送出する。本実施形態において、故障診断回路22は検出した信号線の故障の種類に応じて予め異なるデューティに設定された故障診断信号を出力するようになっている。
【0022】
この故障診断回路22を詳細に説明すると、故障診断回路22は、故障検出回路30、デューティ設定回路31、発振回路32、カウンタ33及び出力トランジスタ34等を備えている。故障検出回路30は、前記制御信号線CL1,CL2、前記診断信号線JL及び前記駆動信号線DL1,DL2のいずれの故障であるか、または半導体リレー20の異常発熱状態であるかを検出する。本実施形態では、例えば、前記制御信号線CL1,CL2及び前記診断信号線JLの断線・ショート故障は同種の第1故障に設定されている。前記駆動信号線DL1の断線・ショート故障及び前記駆動信号線DL2の断線・ショート故障は、それぞれ前記第1故障とは別の第2故障及び第3故障に設定されている。また、半導体リレー20の異常発熱は前記第1故障、第2故障、及び第3故障とは別の第4故障に設定されている。また、故障検出回路30によって前記第1故障、第2故障及び第3故障のいずれも検出されないときにはすべての信号線CL1,CL2,JL,DL1,DL2が正常であることが検出される。
【0023】
デューティ設定回路31は、故障検出回路30にて検出された故障に基づいて送出すべき故障診断信号のデューティを設定するようになっている。本実施形態では、例えば制御信号線CL1,CL2及び診断信号線JLの故障である第1故障に対してデューティは0%に設定され、駆動信号線DL1の故障である第2故障に対してデューティは20%に設定され、駆動信号線DL2の故障である第3故障に対してデューティは40%に設定される。半導体リレー20の異常発熱時である第4故障に対してデューティは60%に設定される。また、すべての信号線CL1,CL2,JL,DL1,DL2の正常診断に対してデューティは80%に設定される。
【0024】
発振回路32は所定周波数の発振パルスを出力するようになっている。
カウンタ33は、前記デューティ設定回路31にて設定されたデューティに対応する数の発振パルスを計数している間において、前記第1故障、第2故障、第3故障及び正常診断に対応するデューティの故障診断信号を出力トランジスタ34に出力する。
【0025】
出力トランジスタ34はレベル設定抵抗R1を介して前記診断信号線JLに接続されている。従って、カウンタ33から出力される故障診断信号に基づいて出力トランジスタ34が導通されると、図2に示されるように、電源V0の電圧をプルアップ抵抗R0及びレベル設定抵抗R1により分圧した電圧レベルの故障診断信号が前記エンジンコンピュータ10に送出されるようになる。
【0026】
なお、図2において、(a)は第1故障に対応するデューティ0%の故障診断信号、(b)は第2故障に対応するデューティ20%の故障診断信号、(c)は第3故障に対応するデューティ40%の故障診断信号、(d)は第4故障に対応するデューティ60%の故障診断信号である。また、図2において、(e)は正常診断に対応するデューティ80%の故障診断信号である。
【0027】
上記のように構成された第1実施形態の半導体リレー20によれば、以下の効果が得られる。
・ 本実施形態では、故障診断回路22にて検出される故障の種類に応じて異なるデューティの故障診断信号をエンジンコンピュータ10に送出するようにしているので、故障診断信号の同期をとるための同期信号を同時に送信する必要がない。そのため、システムの複雑化を招くことなく、複数種類の故障に応じた故障診断信号を効率的に送出することができる。
【0028】
(第2実施形態)
次に、本発明を、車載エンジンの排気系における二次空気供給制御用の半導体リレーに具体化した第2実施形態を図3,図4を参照して説明する。なお、重複説明を避けるため、図1において説明したものと同じ要素については、同じ参照番号が付されている。
【0029】
上記第1実施形態においては、故障診断回路22は故障検出回路30にて検出した故障の種類に応じて異なるデューティの故障診断信号を出力するようにした。これは、前記制御信号線CL1,CL2及び前記診断信号線JLの断線・ショート故障を同種の第1故障に設定しており、故障診断回路22が診断する故障が第1故障、第2故障、第3故障、第4故障及び正常診断の5つと少ないため、故障の種類に応じて異なるデューティの故障診断信号を出力するようにしていた。
【0030】
しかしながら、故障診断回路が検出した故障の種類を多く設定する際には、各故障に対応する故障診断信号のデューティの間隔を小さく設定しなければならなくなる。この場合には、エンジンコンピュータ10側での故障診断信号の判定精度が低下することになる。
【0031】
そこで、本実施形態においては、故障診断回路にて検出される故障の種類に対して出力レベル及びデューティが異なる複数の故障診断信号を重畳させて送出するようにしている。
【0032】
すなわち、図3に示されるように、エンジンコンピュータ10は、半導体リレー40に対して前記エアポンプ24を駆動させるためのポンプ駆動要求信号を1本の制御信号線CL1を介して出力するとともに、前記電磁開閉弁28を開閉駆動させるための弁駆動要求信号を1本の制御信号線CL2を介して出力する。
【0033】
また、エンジンコンピュータ10は、半導体リレー40からの故障診断信号を1本の診断信号線JLを介して入力するようになっており、エンジンコンピュータ10内において診断信号線JLは常にはプルアップ抵抗R0によって電源V0の電位に保持されるようになっている。
【0034】
半導体リレー40に設けられた故障診断回路41は前記制御信号線CL1,CL2、前記診断信号線JL及び前記駆動信号線DL1,DL2等の断線・ショート故障を検出し、その検出した故障に応じた故障診断信号を前記1本の診断信号線JLを介して前記エンジンコンピュータ10に送出するようになっている。
【0035】
本実施形態において、故障診断回路41は検出した故障の種類に対して、出力レベル及びデューティが異なる複数の故障診断信号を重畳させて出力するようになっている。
【0036】
この故障診断回路41を詳細に説明すると、故障診断回路41は、故障検出回路42、第1デューティ設定回路43、第2デューティ設定回路44、発振回路32、第1カウンタ45、第2カウンタ46及び出力トランジスタ47,48等を備えている。故障検出回路42は、前記制御信号線CL1,CL2、前記診断信号線JL及び前記駆動信号線DL1,DL2のいずれの故障であるかを検出する。本実施形態では、例えば、前記制御信号線CL1の断線・ショート故障は第4故障に設定され、前記制御信号線CL2の断線・ショート故障は第5故障に設定され、前記診断信号線JLの断線・ショート故障は第5故障に設定されている。また、前記駆動信号線DL1の断線・ショート故障及び前記駆動信号線DL2の断線・ショート故障は、それぞれ第6故障及び第7故障に設定されている。また、故障検出回路42によって前記第4故障〜第7故障のいずれも検出されないときにはすべての信号線CL1,CL2,JL,DL1,DL2が正常であることが検出される。なお、制御信号線CL1の断線故障は第5故障、制御信号線CL1のショート故障は第6故障、制御信号線CL2の断線故障は第7故障というように、故障状態を詳細に分割して検出することもできる。
【0037】
第1デューティ設定回路43は、故障検出回路42にて検出された故障に基づいて送出すべき故障診断信号のデューティを、例えば0%、50%、100%に設定するようになっている。また、第2デューティ設定回路44は、故障検出回路42にて検出された故障に基づいて送出すべき故障診断信号のデューティを0%、50%、100%に設定するようになっている。
【0038】
第1カウンタ45は、前記第1デューティ設定回路43にて設定されたデューティに対応する数の発振パルスを計数している間において、前記第4故障〜第7及び正常診断に対応するデューティの故障診断信号を出力トランジスタ47に出力する。第2カウンタ46は、前記第2デューティ設定回路44にて設定されたデューティに対応する数の発振パルスを計数している間において、前記第4故障〜第7及び正常診断に対応するデューティの故障診断信号を出力トランジスタ48に出力する。
【0039】
出力トランジスタ47はレベル設定抵抗R2を介して前記診断信号線JLに接続され、出力トランジスタ48はレベル設定抵抗R3(R3≠R2)を介して前記診断信号線JLに接続されている。
【0040】
従って、第1カウンタ45から出力される故障診断信号に基づいて出力トランジスタ47のみが導通されると、図4(b),図4(c)に示されるように、電源V0の電圧をプルアップ抵抗R0及びレベル設定抵抗R2により分圧した電圧レベルの故障診断信号が前記エンジンコンピュータ10に送出されるようになる。また、第2カウンタ46から出力される故障診断信号に基づいて出力トランジスタ48のみが導通されると、図4(d),図4(e)に示されるように、電源V0の電圧をプルアップ抵抗R0及びレベル設定抵抗R3により分圧した電圧レベルの故障診断信号が前記エンジンコンピュータ10に送出されるようになる。さらに、第1カウンタ45から出力される故障診断信号に基づいて出力トランジスタ47が導通されるとともに、第2カウンタ46から出力される故障診断信号に基づいて出力トランジスタ48が導通される。すると、図4(f),図4(g),図4(h),図4(i)に示されるように、電源V0の電圧をプルアップ抵抗R0とレベル設定抵抗R2及びR3の合成抵抗により分圧した電圧レベルの故障診断信号が前記エンジンコンピュータ10に送出されるようになる。
【0041】
なお、図4(a)は第1カウンタ及び第2カウンタのデューティが0%であるときの故障診断信号である。図4(b)は第1カウンタのデューティが50%であり第2カウンタのデューティが0%であるときの故障診断信号、図4(c)は第1カウンタのデューティが100%であり第2カウンタのデューティが0%であるときの故障診断信号である。また、図4(d)は第1カウンタのデューティが0%であり第2カウンタのデューティが50%であるときの故障診断信号、図4(e)は第1カウンタのデューティが0%であり第2カウンタのデューティが100%であるときの故障診断信号である。図4(f)は第1カウンタのデューティが50%であり第2カウンタのデューティが50%であるときの故障診断信号、図4(g)は第1カウンタのデューティが50%であり第2カウンタのデューティが100%であるときの故障診断信号である。さらに、図4(h)は第1カウンタのデューティが100%であり第2カウンタのデューティが50%であるときの故障診断信号、図4(i)は第1カウンタのデューティが100%であり第2カウンタのデューティが100%であるときの故障診断信号である。
【0042】
上記のように構成された第2実施形態の半導体リレー40によれば、以下の効果が得られる。
・ 本実施形態では、故障診断回路41にて検出される故障の種類に対して出力レベル及びデューティが異なる複数の故障診断信号を重畳させて送出するようにしている。そのため、エンジンコンピュータ10側での故障診断信号の判定精度の低下を抑制しつつ、検出される故障の種類を増加させることができる。
【0043】
なお、実施形態は上記に限定されず、次のように変更することもできる。
・ 上記各実施形態では、車載エンジンの排気系における二次空気供給制御用の半導体リレーに具体化したが、制御コンピュータからの駆動要求信号に基づいて複数の制御対象を駆動制御するとともに、制御対象の複数種類の故障を検出して故障診断信号を制御コンピュータに送出する半導体リレーに実施してもよい。
【0044】
次に、上記各実施形態から把握できる他の技術的思想を、以下に記載する。
(イ) 制御コンピュータからの駆動要求信号に基づいて複数の制御対象を駆動制御するとともに、制御対象の複数種類の故障を検出してその検出した故障に応じた故障診断信号を前記制御コンピュータに送出する半導体リレーにおいて、前記検出した故障の種類に応じて異なるデューティの故障診断信号を出力することを特徴とする半導体リレーにおける故障情報伝達方法。
【0045】
(ロ) 上記(イ)に記載の半導体リレーにおける故障情報伝達方法において、電圧レベルの異なる複数の故障診断信号を重畳して出力することを特徴とする半導体リレーにおける故障情報伝達方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の半導体リレーを示す概略図。
【図2】(a)〜(e)は第1実施形態における故障診断信号を示す説明図。
【図3】第2実施形態の半導体リレーを示す概略図。
【図4】(a)〜(i)は第2実施形態における故障診断信号を示す説明図。
【符号の説明】
10…制御コンピュータとしてのエンジンコンピュータ、20,40…半導体リレー、22,41…故障診断回路、24…制御対象としてのエアポンプ、28…制御対象としての電磁開閉弁、30,42…故障検出回路、31,43,44…デューティ設定回路、32…発振回路、33,45,46…カウンタ、34,47,48…出力回路としての出力トランジスタ、R1,R2,R3…レベル設定抵抗。
Claims (2)
- 制御コンピュータからの駆動要求信号に基づいて複数の制御対象を駆動制御するとともに、制御対象の複数種類の故障を検出してその検出した故障に応じた故障診断信号を前記制御コンピュータに送出する故障診断回路を備えた半導体リレーにおいて、
前記故障診断回路は、前記検出した故障の種類に応じて異なるデューティの故障診断信号を出力するものであって、
前記故障診断回路は、前記検出した故障の種類に応じて電圧レベルの異なる複数の故障診断信号を重畳して出力する
ことを特徴とする半導体リレー。 - 制御コンピュータからの駆動要求信号に基づいて複数の制御対象を駆動制御するとともに、複数の制御対象の故障を検出してその検出した故障に応じた故障診断信号を前記制御コンピュータに送出する故障診断回路を備えた半導体リレーにおいて、
前記故障診断回路は、
前記複数の制御対象の故障を検出する故障検出回路と、
検出された故障の種類に応じて電圧レベルの異なる複数の故障診断信号のデューティを設定する複数のデューティ設定回路と、
所定周波数の発振パルスを出力する発振回路と、
前記複数のデューティ設定回路にて設定されたデューティに対応する数の発振パルスを計数している間において前記設定されたデューティの故障診断信号を出力する複数のカウンタと、
前記複数のカウンタの出力に基づいてそれぞれ駆動される複数の出力回路と、
前記複数の出力回路の出力信号の電圧レベルを異なる値に設定するレベル設定抵抗と
を備えることを特徴とする半導体リレー。
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