JP4390521B2 - In-vehicle motor failure detection method and failure detection apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載されたアイドル速度制御用ステッパモータの断線、地絡の故障を検出する車載モータの故障検出方法及び故障検出装置に関する。 The present invention relates to a failure detection method and a failure detection apparatus for an in-vehicle motor that detects disconnection of a stepper motor for idle speed control mounted on a vehicle and a ground fault.
従来、自動車のアイドル速度制御(ISC)は、スロットル弁を迂回する補助空気通路に設けられた流量制御弁を開閉し、アイドル運転状態のエンジン回転数が負荷等を考慮した目標回転数になるように吸入空気の流量を制御するものであり、エンジン始動後、必要に応じて自動的に行われる。 Conventionally, in idling speed control (ISC) of an automobile, a flow control valve provided in an auxiliary air passage that bypasses a throttle valve is opened and closed so that an engine speed in an idle operation state becomes a target speed considering a load and the like. The flow rate of the intake air is controlled automatically after the engine is started.
そして、前記の流量制御弁の開閉制御は、通常、車両に搭載されたアイドル速度制御用ステッパモータ(以下、ISCステッパモータという)により行われる(例えば、特許文献1参照。)。 The opening / closing control of the flow rate control valve is usually performed by an idle speed control stepper motor (hereinafter referred to as ISC stepper motor) mounted on the vehicle (see, for example, Patent Document 1).
なお、ステッパモータは、ステップモータあるいはステッピングモータとも呼ばれ、最も一般的なものは、2相式であり、その駆動方式に、ユニポーラ駆動方式と、バイポーラ駆動方式とがあり、前記流量制御弁の開閉制御等の低速動作を行う場合や小型化を図る場合は、バイポーラ駆動方式が採用される。 The stepper motor is also called a step motor or a stepping motor, and the most common one is a two-phase type, and there are a unipolar drive method and a bipolar drive method as its drive method. When performing low speed operation such as opening / closing control or for miniaturization, a bipolar drive system is adopted.
そして、車両に搭載されたISCステッパモータの2相バイポーラ駆動方式の駆動制御は、一般に、図5の構成の電子制御燃料噴射装置によって行われる。 The drive control of the two-phase bipolar drive system of the ISC stepper motor mounted on the vehicle is generally performed by an electronically controlled fuel injection device having the configuration shown in FIG.
すなわち、図5の車両1に搭載されたISCステッパモータ2は2相バイポーラ駆動のステッパモータであり、その励磁パターンに応じて、車両1の電子制御燃料噴射装置の制御ユニット(ECU)3に設けられた駆動部4aのA相の端子A1、A2からISCステッパモータ2のA相の固定子コイル(Aコイル)2aの両端間に、例えば図6、図7の(a)の固定子コイル電圧Vaに示すように、期間τで正(+)、逆(−)に交番変化する励磁電圧が印加され、駆動部4のB相の端子B1、B2からステッパモータ2のB相の固定子コイル(Bコイル)2bの両端間に、例えば図6、図7の(b)の端子間電圧Vbに示すように、コイル2aの励磁電圧より90度位相がずれて交番変化する励磁電圧が印加される。
That,
そして、両励磁電圧の印加に基づき、ISCステッパモータ2の励磁パターンがτ/2(例えば5ms)毎に切り換わって4パターン「1」、「2」、「3」、「4」にくり返し変化し、ISCステッパモータ2が2相バイポーラ駆動方式で励磁駆動され、τ/2毎に1ステップ歩進する。
Based on the application of both excitation voltages, the excitation pattern of the
なお、パターン「1」は「Va、Vb=正、正」、パターン「2」は「Va、Vb=正、逆」、パターン「3」は「Va、Vb=逆、逆」、パターン「4」は「Va、Vb=逆、正」の組み合わせである。 The pattern “1” is “Va, Vb = normal, normal”, the pattern “2” is “Va, Vb = normal, reverse”, the pattern “3” is “Va, Vb = reverse, reverse”, and the pattern “4”. "Is a combination of" Va, Vb = reverse, positive ".
そして、前記の2相バイポーラ駆動により、ISCステッパモータ2がτ/2毎に一方向又は他方向に1ステップ歩進し、そのモータ軸の回転によって前記の流量制御弁が開閉する。なお、流量制御弁を開くときと、閉じるときとでは、前記の両励磁駆動電圧パターンの変化方向が逆になる。
By the two-phase bipolar drive, the
ところで、ISCステッパモータ2は、車両1のいわゆるエンジンルームにあり、経年変化等によってコイルの断線が生じることがあり、また、その給電のハーネスが長いことから、モータ本体やハーネスの地絡(グランド短絡)が発生することもある。
By the way, the ISC
そして、ハーネスを含むISCステッパモータ2に、断線や地絡の故障が発生すると、アイドリングのエンジン回転数が異常に高くなったり、低くなったりして、走行の安全性等が損なわれる虞があるため、その故障の発生を迅速に検出し、ISCステッパモータ2の歩進を停止する等の対策を講じる必要がある。
When the disconnection or ground fault occurs in the
そこで、自動車用エンジンのスロットルバルブや前記の流量制御弁の開閉の電子制御に用いられるISCステッパモータ2等のステッパモータの断線、地絡の故障については、固定子コイル両端間の電圧(固定子コイル電圧)と所定電圧とをコンパレータにより比較し、その出力レベルの変化からコイル両端間の電圧が所定電圧を越えたか否かを判別し、この判別に基づき、励磁パターンが切り換わって印加電圧が遮断(消失)された直後に、瞬時的に印加電圧(電源電圧)より大きな逆起電圧が発生するか否かを監視し、その逆起電圧が発生しないことから検出することが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
前記従来のように、ISCステッパモータ2の固定子コイル電圧と所定電圧とをコンパレータで比較し、そのコンパレータの出力レベルの変化から、ISCステッパモータ2の断線、地絡の故障の発生を検出する場合、コンパレータの入出力が車両1内外のノイズ等の外乱の影響を受けて変動し易いため、断線、地絡の故障の誤検出が容易に発生する問題があり、この誤検出によってアイドル制御のミスが発生する虞があり、場合によってはエンジンの再始動が困難になる事態も発生する。
As in the prior art, the stator coil voltage of the
ところで、ISCステッパモータ2等の2相バイポーラ駆動のステッパモータの駆動部を形成するドライバ集積回路(以下、集積回路をICとする)として、図8に示す、インフィニオン テクノロジズ(Infineon Technologies AG)社(独国)の型番TLE4729Gの2相ステッパモータモータドライバIC5が市販されている。 Meanwhile, the driver integrated circuit forming the driving unit of the stepper motor of two-phase bipolar drive such as ISC stepper motor 2 (hereinafter, the integrated circuit and IC) as shown in FIG. 8, Infineon Technologies's (Infineon Technologies AG) Ltd. A two-phase stepper motor motor driver IC5 of model number TLE4729G (Germany) is commercially available.
このドライバIC5は、図5の端子A1、A2、B1、B2に接続される励磁出力の端子a1、a2、b1、b2及び2ビットのエラーフラグを出力する第1、第2のエラーフラグ端子e1、e2を備える。
The
そして、ステッパモータドライバIC5を例えば図5の駆動部4aに設けてISCステッパモータ2の断線、地絡(GND短絡)を発生させたところ、エラーフラグ端子e1から出力される第1のエラーフラグERR1、エラーフラグ端子e2から出力される第2のエラーフラグERR2は、断線発生時に図6の(c)、(d)に示すようにレベル変化し、地絡発生時に図7の(c)、(d)に示すようにレベル変化する。
Then, when the stepper motor driver IC5 is provided, for example, in the drive unit 4a of FIG. 5 to cause disconnection or ground fault (GND short circuit) of the
すなわち、ISCステッパモータ2の例えばコイル2aに断線が発生した場合、図6の(a)に示すように、断線発生時tαの直後の電圧Vaに逆起電圧の大きなパルスPが発生せず、コイル2aの固定子コイル電圧が異常になり、このとき、エラーフラグ端子e1から出力される第1のエラーフラグERR1が正常検出レベルとしてのハイレベルHから異常検出レベルとしてのローレベル(エラーレベル)Lに立ち下がり、以降、端子間電圧VbにパルスPが発生しても端子間電圧VaにパルスPが発生しない限り、第1のエラーフラグERR1はローレベルLに保たれる。
That is, when a disconnection occurs in, for example, the
また、図7の例えばtβにコイル2a又はその給電のハーネスに地絡が発生して電圧Vaが消失し、コイル2aの固定子コイル電圧が異常になると、図7の(a)に示すように、地絡発生直後の励磁パターンが、端子間電圧Vaの消失によって正常な「1」のパターンにならず、このとき、エラーフラグ端子e2から出力される第2のエラーフラグERR2がローレベルLに立ち下がる。
Further, for example, when a ground fault occurs in the
なお、コイル2bの断線、地絡が発生した場合にも、エラーフラグERR1、ERR2が同様にレベル変化する。
Note that the level of the error flags ERR1 and ERR2 similarly changes when the
そこで、エラーフラグERR1、2によってISCステッパモータ2の異常検出信号を形成し、エラーフラグERR1、2のレベル変化からISCステッパモータ2の断線、地絡の故障の発生を検出することが考えられるが、この場合、単にエラーフラグERR1、2のローレベルLへの立ち下がりの変化が発生したことから、直ちに前記故障の発生を検出すると、電圧Va、Vbも車両1内外のノイズ等の外乱の影響を受けて容易に変動するため、前記のコンパレータの出力信号を異常検出信号としてそのレベル変化から検出する場合と同様、誤検出が容易に発生する。
Therefore, it is conceivable that an error detection signal of the
しかも、とくにエラーフラグERR2は、図7の(d)に示したように、地絡が発生してローレベルLに変化しても、その後、一定の励磁パターンになると、ハイレベルHに戻ることから、そのレベル変化がノイズ等の外乱の影響によるものか否かの区別が極めて困難である。 Moreover, even if the error flag ERR2 is changed to the low level L due to the occurrence of a ground fault as shown in FIG. 7D, the error flag ERR2 returns to the high level H when a certain excitation pattern is obtained thereafter. Therefore, it is extremely difficult to distinguish whether the level change is due to the influence of disturbance such as noise.
そのため、エラーフラグERR1、2を用いてISCステッパモータ2の断線、地絡の故障の発生を、誤検出なく確実に検出することができない問題がある。
Therefore, there is a problem that it is impossible to reliably detect the disconnection of the
本発明は、ISCステッパモータ2等の車両に搭載されたISCステッパモータ(そのハーネスを含む)の断線、地絡の故障を、極力迅速に、誤検出なく確実に検出することを目的とする。
An object of the present invention is to detect a disconnection or a ground fault of an ISC stepper motor (including its harness) mounted on a vehicle such as the
上記した目的を達成するために、本発明の車載モータの故障検出方法は、エンジン回転数を目標回転数にするために流量制御弁を開閉制御する開閉指令に基づき2相バイポーラ駆動方式で励磁駆動される車両のアイドル速度制御用ステッパモータの固定子コイル電圧の異常によって正常検出レベルから異常検出レベルに変化する異常検出信号が前記異常検出レベルになったときに、前記ステッパモータの励磁パターンが一巡変化するまで前記開閉指令に関係なく前記ステッパモータを同一回転方向に強制駆動し、前記強制駆動によって前記励磁パターンが一巡変化する間、前記ステッパモータが1ステップ歩進する毎に、前記異常検出信号が前記異常検出レベルであれば異常検出回数を1カウントアップし、前記励磁パターンの一巡変化によって前記異常検出回数が設定回数以上になったときにのみ、前記ステッパモータの断線、地絡の故障を検出することを特徴としている(請求項1)。 In order to achieve the above-described object, the on-vehicle motor failure detection method of the present invention is an excitation drive by a two-phase bipolar drive system based on an open / close command for opening / closing a flow control valve in order to set the engine speed to a target speed. When the abnormality detection signal that changes from the normal detection level to the abnormal detection level due to an abnormality in the stator coil voltage of the stepper motor for idle speed control of the vehicle that has reached the abnormal detection level, the excitation pattern of the stepper motor is cycled. The stepper motor is forcibly driven in the same rotational direction regardless of the open / close command until the change occurs, and the abnormality detection signal is generated each time the stepper motor advances one step while the excitation pattern changes by one cycle by the forcible drive. Is the abnormality detection level, the number of abnormality detections is incremented by one, and the excitation pattern makes a round-trip change. The number of times of detecting abnormality only when it becomes more than the set number, disconnection of the stepper motor, is characterized by detecting the failure of the ground fault Te (claim 1).
また、本発明の車載モータの故障検出方法は、前記異常検出信号が、前記アイドル速度制御用ステッパモータの断線に基づく前記固定子コイル電圧の異常によって正常検出レベルから異常検出レベルに変化する第1のエラーフラグと、前記ステッパモータの地絡に基づく前記固定子コイル電圧の異常によって前記正常検出レベルから前記異常検出レベルに変化する第2のエラーフラグとの2ビットの信号からなり、前記両エラーフラグそれぞれが前記異常検出レベルになったときに、前記ステッパモータの励磁パターンが一巡変化するまで前記ステッパモータを同一回転方向に強制駆動することも特徴としている(請求項2)。 Further, the failure detection method of the vehicle motor of the present invention, first the abnormality detection signal, which changes the abnormality detection level from the normal detection level by abnormality of the stator coil voltage based on disconnection of the idle speed control stepper motor Error flag and a second error flag that changes from the normal detection level to the abnormality detection level due to an abnormality in the stator coil voltage based on the ground fault of the stepper motor. When each of the flags reaches the abnormality detection level, the stepper motor is forcibly driven in the same rotation direction until the excitation pattern of the stepper motor changes once (Claim 2).
つぎに、本発明の車載モータの故障検出装置は、エンジン回転数を目標回転数にするために流量制御弁を開閉制御する開閉指令に基づき2相バイポーラ駆動方式で励磁駆動される車両のアイドル速度制御用ステッパモータの固定子コイル電圧の異常によって正常検出レベルから異常検出レベルに変化する異常検出信号が前記異常検出レベルになったときに、前記ステッパモータの励磁パターンが一巡変化するまで前記開閉指令に関係なく前記ステッパモータを同一回転方向に強制駆動する強制駆動手段と、前記強制駆動によって前記励磁パターンが一巡変化する間、前記ステッパモータが1ステップ歩進する毎に、前記異常検出信号が前記異常検出レベルであれば異常検出回数を1カウントアップする異常検出回数計数手段と、前記励磁パターンの一巡変化によって前記異常検出回数が設定回数以上になったときにのみ、前記故障の検出出力を発生する故障検出出力手段とを備えたことを特徴としている(請求項3)。 Next, the on-vehicle motor failure detection apparatus according to the present invention is an idle speed of a vehicle that is excited and driven by a two-phase bipolar drive system based on an opening / closing command for opening / closing a flow control valve to set the engine speed to a target speed. When the abnormality detection signal that changes from the normal detection level to the abnormality detection level due to an abnormality in the stator coil voltage of the control stepper motor becomes the abnormality detection level, the opening / closing command is changed until the excitation pattern of the stepper motor changes once. Regardless of whether the stepper motor is forcibly driven in the same rotational direction, and each time the stepper motor advances one step while the excitation pattern changes by one cycle by the forcible driving, the abnormality detection signal is If there is an abnormality detection level, an abnormality detection number counting means for counting up the number of abnormality detections by 1, and the excitation pattern Only when the number of times of detecting abnormality by the round change of emission is equal to or more than the set number of times, it is characterized by comprising a failure detection output means for generating a detection output of the fault (claim 3).
また、本発明の車載モータの故障検出装置は、前記異常検出信号が、前記アイドル速度制御用ステッパモータの断線に基づく前記固定子コイル電圧の異常によって正常検出レベルから異常検出レベルに変化する第1のエラーフラグと、前記ステッパモータの地絡に基づく前記固定子コイル電圧の異常によって前記正常検出レベルから前記異常検出レベルに変化する第2のエラーフラグの信号からなり、前記両エラーフラグが、アイドル速度制御用ステッパモータの駆動部を形成するステッパモータドライバ集積回路の第1、第2のエラーフラグ端子からそれぞれ出力され、前記両エラーフラグ端子の前記両エラーフラグそれぞれが前記異常検出レベルになったときに、前記強制駆動手段が、前記ステッパモータの励磁パターンが一巡変化するまで前記ステッパモータを同一回転方向に強制駆動するようにしたことも特徴としている(請求項4)。 Further, the failure detection device of the in-vehicle motor of the present invention, first the abnormality detection signal, which changes the abnormality detection level from the normal detection level by abnormality of the stator coil voltage based on disconnection of the idle speed control stepper motor Error flag and a second error flag signal that changes from the normal detection level to the abnormal detection level due to an abnormality in the stator coil voltage based on the ground fault of the stepper motor. Output from the first and second error flag terminals of the stepper motor driver integrated circuit forming the drive unit of the speed control stepper motor, respectively, and both the error flags of the error flag terminals are at the abnormality detection level. when, the forced drive means, the excitation pattern of the stepper motor changes round In which an also characterized that it has to be forcibly drive the stepper motor in the same rotational direction (claim 4).
まず、請求項1、3の構成によれば、異常検出信号が異常検出レベルになると、ISCステッパモータが、その励磁パターンが一巡変化するまで、エンジン回転数を目標回転数にするために流量制御弁を開閉制御する開閉指令に関係なく強制的に同一回転方向に駆動され、この強制駆動の間、ステッパモータの1ステップ歩進単位で異常検出信号が異常検出レベルになる回数が計数され、この計数結果が設定回数以上になり、異常検出信号がステッパモータの断線、地絡の故障によって異常検出レベルになったときにのみ、その故障を検出することができる。 According to the first and third aspects of the present invention, when the abnormality detection signal reaches the abnormality detection level, the ISC stepper motor controls the flow rate so that the engine rotation speed becomes the target rotation speed until the excitation pattern changes once. The valve is forcibly driven in the same rotational direction regardless of the opening / closing command for controlling the opening / closing of the valve . During this forcible driving, the number of times that the abnormality detection signal becomes the abnormality detection level is counted for each step of the stepper motor. The failure can be detected only when the count result is equal to or greater than the set number of times and the abnormality detection signal is at an abnormality detection level due to a stepper motor disconnection or a ground fault.
したがって、異常検出信号が異常検出レベルに変化したときに、アイドル速度制御用ステッパモータが同一方向に回転してその励磁パターンが一巡変化する短時間で、極力迅速に、ノイズ等の外乱の影響による誤検出を防止できて、断線、地絡の故障を確実に検出することができる。このとき、励磁パターンが一巡変化するステップ数だけアイドル速度制御用ステッパモータが一方向に回転しても、その期間は短いため、エンジンの回転数の変化は微小であってドライバがその変化を感じることはなく、走行安全性上なんらの問題も生じない。 Therefore, when the abnormality detection signal changes to the abnormality detection level, the idle speed control stepper motor rotates in the same direction and its excitation pattern changes in a short time. Misdetection can be prevented , and disconnection and ground fault can be reliably detected. At this time, even if the stepping motor for idle speed control rotates in one direction by the number of steps in which the excitation pattern changes once, since the period is short, the change in the engine speed is very small and the driver feels the change. There will be no problems in terms of driving safety.
また、請求項2、4の構成によれば、異常検出信号が、前記のISCステッパモータの断線に基づく固定子コイル電圧の異常によって正常検出レベルから異常検出レベルに変化する第1のエラーフラグと、前記ステッパモータの地絡に基づく前記固定子コイル電圧の異常によって前記正常検出レベルから前記異常検出レベルに変化する第2のエラーフラグとの2ビットの信号からなり、両フラグの異常検出レベルに基づき、請求項1、3の構成の場合と同様にしてステッパモータの断線、地絡の故障を誤検出なく確実に検出することができ、両エラーフラグを、前記の型番TLE4729Gの2相ステッパモータドライバIC5等のそのステッパモータの駆動部を形成するドライバICの2ビットのエラーフラグにより形成してステッパモータの断線、地絡の故障を確実に検出することができる。
According to the second and fourth aspects of the present invention, the abnormality detection signal includes a first error flag that changes from a normal detection level to an abnormality detection level due to an abnormality in the stator coil voltage based on the disconnection of the ISC stepper motor. , Comprising a 2-bit signal with a second error flag that changes from the normal detection level to the abnormality detection level due to an abnormality in the stator coil voltage based on the ground fault of the stepper motor. based disconnection of the stepper motor in the same manner as in the configuration of
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、その一実施形態について、図1〜図4にしたがって詳述する。 Next, in order to describe the present invention in more detail, an embodiment thereof will be described in detail with reference to FIGS.
なお、図1はブロック図、図2は図1の動作説明用のフローチャート、図3は図1の断線が発生したときの動作説明用のタイミングチャート、図4は図1の地絡が発生したときの動作説明用のタイミングチャートであり、それらの図面において、図5〜図8と同一の符号は同一もしくは相当するものを示す。 1 is a block diagram, FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of FIG. 1, FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation when the disconnection of FIG. 1 occurs, and FIG. 4 is a ground fault of FIG. FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation, and in these drawings, the same reference numerals as those in FIGS. 5 to 8 denote the same or corresponding elements.
そして、この実施形態においては、車両1に搭載されたISCステッパモータ2を、前記の型番TLE4729Gの2相ステッパモータモータドライバIC5によって2相バイポーラ駆動方式で駆動するため、図1に示すように、制御ユニット3に、図5の駆動部4aに代えてドライバIC5が形成する駆動部4bを設ける。
In this embodiment, since the
さらに、ドライバIC5のエラーフラグ端子e1、e2の第1、第2のエラーフラグERR1、ERR2を、制御ユニット3のマイクロコンピュータが形成する故障の検出処理部6に供給する。
Further, the first and second error flags ERR1 and ERR2 of the error flag terminals e1 and e2 of the
この検出処理部6はコンピュータのソフトウエア処理によって図2のステップQ1〜Q15に示すように動作し、つぎの(1)〜(3)の手段を備える。 The detection processing unit 6 operates as shown in steps Q1 to Q15 in FIG. 2 by software processing of a computer, and includes the following means (1) to (3).
(1)強制駆動手段
この手段は、ISCステッパモータ2の断線に基づく固定子コイル電圧の異常(逆起電圧の消失)により、エラーフラグERR1がハイレベル(正常検出レベル)Hからローレベル(異常検出レベル)Lに変化したとき、及び、ハーネスを含むISCステッパモータ2の地絡に基づく固定子コイル電圧の異常(電圧消失)により、エラーフラグERR2がハイレベル(正常検出レベル)Hからローレベル(異常検出レベル)Lに変化したときに、ドライバIC5にISCステッパモータ2の同一回転方向への強制駆動を指令し、励磁パターンが一巡変化するまでドライバIC5を介してISCステッパモータ2を同一回転方向に強制駆動する。
(1) Forced drive means This means that the error flag ERR1 is changed from a high level (normal detection level) H to a low level (abnormal) due to an abnormality in the stator coil voltage (disappearance of the back electromotive voltage) based on the disconnection of the
(2)異常検出回数計数手段
この手段は、強制駆動手段によってISCステッパモータ2が同一回転方向に強制駆動されて、ISCステッパモータ2の励磁パターンが一巡変化する間、ドライバIC5の制御信号等からISCステッパモータ2の1ステップの歩進を検出する毎に、強制駆動を開始したときと同じエラーフラグERR1、ERR2がローレベルLであれば、メモリ、カウンタ等の書き換え自在の記憶手段に保持した異常検出回数を1カウントアップする。なお、この異常検出回数は、強制駆動を開始したときに1に初期設定される。
(2) Abnormality detection frequency counting means This means that the
(3)故障検出出力手段
この手段は、前記の強制駆動によって励磁パターンが一巡変化したときに、この一巡変化によって前記の記憶手段の異常検出回数が設定回数以上になっている場合にのみ、ISCステッパモータ2の断線、地絡の故障の検出出力ERRを発生する。
(3) Failure detection output means When the excitation pattern is changed once by the forced drive, this means is only used when the number of times of abnormality detection of the storage means is equal to or greater than the set number due to this change in the round. Detection output ERR of disconnection of
つぎに、図1の動作について、図2を参照して説明する。 Next, the operation of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
まず、流量制御弁の開閉要求等に基づいて、ISCステッパモータ2は、前記したようにτ/2毎、具体的には、例えば5ms毎に、一方向又は他方向に1ステップ歩進する。
First, the
そのため、車両1のエンジンスタート後、断線や地絡の故障が発生しない通常は、検出処理部6が、図2のステップQ1〜Q4のループにより、5ms毎に車両1の電源電圧の監視のみを行う。
Therefore, after the engine of the
そして、電源電圧が異常になると、誤動作、誤制御等を防止するため、図2のステップQ5により、ISCステッパモータ2の駆動を禁止し、そモータ2を停止状態に保持する。
If the power supply voltage becomes abnormal, the
つぎに、図3に示すようにtαに断線が発生すると、同図の(a)に示すように、コイル2aの電圧Vaに逆起電圧Pが発生しなくなり、同図の(c)に示すように、エラーフラグERR1がローレベルLに変化する。なお、図3の(b)はコイル2bの電圧Vb、(d)はエラーフラグERR2を示す。
Next, when a disconnection occurs at tα as shown in FIG. 3, as shown in FIG. 3A, the back electromotive voltage P does not occur in the voltage Va of the
このローレベルLの変化に基づき、検出処理部6は、図2のステップQ3によってISCステッパモータ2の励磁電圧の異常を検出し、ステップQ6に移行して異常検出回数D、強制歩進数Rを1に初期セットし、ステップQ7によってドライバIC5に今までと同じ回転方向又は設定された回転方向へのISCステッパモータ2の1ステップ歩進の励磁駆動を指令する。
Based on the change in the low level L, the detection processing unit 6 detects an abnormality in the excitation voltage of the
なお、検出処理部6は異常検出がエラーフラグERR1のローレベルLに基づいて発生したことも記憶する。 The detection processing unit 6 also stores that abnormality detection has occurred based on the low level L of the error flag ERR1.
そして、ISCステッパモータ2が1ステップ歩進し、例えば、図3の異常が発生した「1」の励磁パターンの歩進状態S1から「2」の励磁パターンの歩進状態S2になると、図2のステップQ7により、そのときのエラーフラグERR1がローレベルLか否かを判別し、同じ異常によってエラーフラグERR1がローレベルLになっていると、ステップQ8、Q9により、異常検出回数Dを1カウントアップする。
Then, when the
さらに、強制駆動によってISCステッパモータ2の励磁パターンが、前記の「1」から「2」、「3」、「4」を介して「1」に戻り、一巡変化するまで、すなわち、強制歩進数Rが5に達するまでは、図2のステップQ9からステップQ10〜Q13を介してステップQ7に戻り、強制歩進数Rを1カウントアップし、電源電圧の正常を確認した後、同じ回転方向へのISCステッパモータ2の1ステップ歩進の励磁駆動を指令する。
Furthermore, until the excitation pattern of the
そして、ステップQ7からステップQ8〜Q13を介してステップQ7に戻るループの処理のくり返しにより、強制歩進数Rが5に達してISCステッパモータ2の励磁パターンが一巡変化し、図3の歩進状態S1から歩進状態S2、S3、S4を介して歩進状態S5になるまで、ISCステッパモータ2を1ステップずつ歩進する。
3 is repeated from step Q7 to step Q7 through steps Q8 to Q13, the forced step number R reaches 5, the excitation pattern of the
その間、ISCステッパモータ2が1ステップ歩進する毎に、エラーフラグERR1がローレベルLか否かを判別し、同じ異常によってエラーフラグERR1がローレベルLになっていると、異常検出回数Dを1カウントアップする。
Meanwhile, every time the
そして、強制歩進数Rが5に達してISCステッパモータ2の励磁パターンが一巡変化すると、図2のステップQ10からステップQ14に移行し、異常検出回数Dが設定回数以上になっているか否かを判別する。
When the forced step number R reaches 5 and the excitation pattern of the
ところで、異常検出回数Dの設定回数は、ISCステッパモータ2の励磁パターンが一巡変化する間にエラーフラグERR1、ERR2がローレベルLになる歩進数を考慮して決定され、断線が発生したときは、図6、図3の(c)から明らかなように、エラーフラグERR1が歩進数5の全期間ローレベルLになるが、地絡が発生したときは、図7、図4の(c)から明らかなように、エラーフラグERR2が歩進数3の期間だけローレベルLになることから、この実施形態では、ノイズ等の外乱によるエラーフラグERR1、ERR2の瞬時的なローレベルLによる誤検出を確実に防止するため、前記の設定回数を3にしている。
By the way, the set number of times of abnormality detection D is determined in consideration of the number of steps at which the error flags ERR1 and ERR2 become low level L while the excitation pattern of the
そして、断線が発生していると、異常検出回数Dが5になるため、図2のステップQ15に移行し、このとき、断線の発生を検知し、図3の(e)に示すように時刻tα*に故障の検出出力ERRを発生し、この検出出力ERRに基づき、ステップQ15からステップQ5に移行し、誤動作、誤制御等を防止するため、ISCステッパモータ2の駆動を禁止し、ISCステッパモータ2をその回転状態に保持する。また、検出出力ERRに基づき、車内にアイドル故障を報知する。
If the disconnection occurs, the abnormality detection count D becomes 5, so the process proceeds to step Q15 in FIG. 2. At this time, the occurrence of the disconnection is detected, and the time as shown in FIG. A failure detection output ERR is generated at tα *, and based on this detection output ERR, the process proceeds from step Q15 to step Q5, and the drive of the
つぎに、図4に示すようにtβにコイル2aの地絡が発生すると、同図の(a)のコイル2aの電圧Vaが消失し、同図の(d)のエラーフラグERR2がローレベルLに変化する。なお、図4の(b)はコイル2bの電圧Vb、(c)はエラーフラグERR1を示す。
Next, when the ground fault of the
そして、エラーフラグERR2のローレベルLの変化に基づき、検出処理部6は、断線が発生した場合と同様に動作し、図2のステップQ6により異常検出回数D、強制歩進数Rを1に初期セットし、ステップQ7によってドライバIC5に今までと同じ回転方向又は設定された回転方向へのISCステッパモータ2の1ステップ歩進の励磁駆動を指令する。
Then, based on the change in the low level L of the error flag ERR2, the detection processing unit 6 operates in the same manner as when a disconnection occurs, and initially sets the abnormality detection count D and the forced step count R to 1 in step Q6 of FIG. set commands the excitation drive one step increment of the
そして、ISCステッパモータ2が1ステップ歩進し、図4に示すように、異常が発生した「2」の励磁パターンの歩進状態S1´から「2」の励磁パターンの歩進状態S2´になると、前記したように、エラーフラグERR2がハイレベルHに戻り、その後、ISCステッパモータ2が3ステップ歩進し、図4の「1」の励磁パターンの歩進状態S4´になると、エラーフラグERR2が再びローレベルLになる。
Then, the
そのため、強制駆動によってISCステッパモータ2の励磁パターンが、前記の「2」から「3」、「4」、「1」を介して「2」に戻って一巡変化し、強制歩進数Rが5に達すると、異常検出回数Dが3になり、図2のステップQ15に移行して地絡の発生を検知し、図4の(e)に示すように、時刻tβ*に故障の検出出力ERRを発生し、この検出出力ERRに基づき、断線が発生した場合と同様、ISCステッパモータ2の駆動を禁止してISCステッパモータ2をその回転状態に保持するとともに、車内にアイドル故障を報知する。
For this reason, the excitation pattern of the
そして、エラーフラグERR1、ERR2がローレベルLに変化したときに、直ちに断線、地絡の故障を検出するのでなく、励磁パターンを一巡変化してISCステッパモータ2を強制的に同一方向に一定歩進数だけ回転駆動し、その間にエラーフラグERR1、ERR2がローレベルLになるISCステッパモータ2の歩進数から断線、地絡の故障を検出するため、とくにエラーフラグERR2の励磁パターンによるレベル変化と、ノイズ等の外乱による瞬時的なレベル変化とを区別し、エラーフラグERR1、ERR2の瞬時的なローレベルLの変化に基づく誤検出を防止して断線、地絡の故障を確実に検出することができる。
When the error flags ERR1 and ERR2 change to the low level L, the disconnection and the ground fault are not detected immediately, but the excitation pattern is changed once to forcibly move the
このとき、ISCステッパモータ2が強制駆動によって励磁パターンが一巡変化するステップ数だけ一方向に回転するが、その期間は極めて短く、しかも、ISCステッパモータ2のこの程度の回転によっては、エンジンの回転数の変化は微小であってドライバがその変化を感じることはなく、走行安全性上なんらの問題も生じない。
At this time, the
そのため、ISCステッパモータ2の駆動部4bをドライバIC5により形成し、そのエラーフラグERR1、ERR2を用いてハーネスを含むISCステッパモータ2の断線、地絡の故障を、極めて迅速に、誤検出を防止して確実に検出することができる。
Therefore, the driver 4b of the
なお、ISCステッパモータ2の磁極数等はどのようであってもよく、検出処理部6の処理手順等が図2と異なっていてもよいのは勿論である。
Note that the number of magnetic poles and the like of the
そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、例えば、
駆動部4bがドライバIC5と異なる2相ステッパモータドライバICによって形成され、その第1、第2のエラーフラグ端子から出力される第1、第2のエラーフラグが、断線、地絡に対してエラーフラグERR1、ERR2と異なるパターンで変化するものであってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit thereof.
The drive unit 4b is formed by a two-phase stepper motor driver IC different from the
また、異常検出信号はエラーフラグERR1、ERR2のような断線、地絡の別の2ビットの信号でなくてもよく、断線、地絡のいずれによっても正常検出レベルから異常検出レベル変化する1ビット又は多ビットの信号であってもよい。 Also, the abnormality detection signal does not have to be another 2-bit signal of disconnection or ground fault such as the error flags ERR1 and ERR2, but one bit that changes the abnormality detection level from the normal detection level due to either disconnection or ground fault. Or it may be a multi-bit signal.
ところで、エラーフラグERR1の異常検出回数に基づく故障の検出出力ERRと、エラーフラグERR2の異常検出回数に基づく故障の検出出力ERRとを異ならせ、断線の故障と地絡の故障とを区別して検出し、故障報知等を詳細に行う場合にも適用することができる。 By the way, the failure detection output ERR based on the number of abnormality detections of the error flag ERR1 and the failure detection output ERR based on the number of abnormality detections of the error flag ERR2 are differentiated to detect a disconnection failure and a ground fault failure. However, the present invention can also be applied to the case where failure notification or the like is performed in detail.
1 車両
2 ISCステッパモータ
4b 駆動部
5 2相ステッパモータドライバIC
6 検出処理部
DESCRIPTION OF
6 Detection processing section
Claims (4)
前記強制駆動によって前記励磁パターンが一巡変化する間、前記ステッパモータが1ステップ歩進する毎に、前記異常検出信号が前記異常検出レベルであれば異常検出回数を1カウントアップし、
前記励磁パターンの一巡変化によって前記異常検出回数が設定回数以上になったときにのみ、前記ステッパモータの断線、地絡の故障を検出することを特徴とする車載モータの故障検出方法。 Normal detection based on abnormality of stator coil voltage of stepper motor for idle speed control of vehicle driven by two-phase bipolar drive system based on open / close command to control opening / closing of flow rate control valve to make engine speed target speed When the abnormality detection signal that changes from the level to the abnormality detection level becomes the abnormality detection level, the stepper motor is forcibly driven in the same rotation direction regardless of the opening / closing command until the excitation pattern of the stepper motor changes once. ,
Each time the stepper motor advances by one step while the excitation pattern changes by one cycle by the forced driving, if the abnormality detection signal is the abnormality detection level, the number of times of abnormality detection is incremented by one,
A fault detection method for an on-vehicle motor, wherein a disconnection of the stepper motor or a fault in a ground fault is detected only when the number of times of abnormality detection is equal to or more than a set number due to a round change of the excitation pattern.
前記両エラーフラグそれぞれが前記異常検出レベルになったときに、前記ステッパモータの励磁パターンが一巡変化するまで前記ステッパモータを同一回転方向に強制駆動することを特徴とする請求項1に記載の車載モータの故障検出方法。 The abnormality detection signal, a first error flag to be changed to the abnormality detection level from the normal detection level by abnormality of the stator coil voltage based on disconnection of the idle speed control stepper motor, based on the ground fault of the stepper motor A 2-bit signal with a second error flag that changes from the normal detection level to the abnormality detection level due to an abnormality in the stator coil voltage;
2. The vehicle-mounted device according to claim 1, wherein when each of the error flags reaches the abnormality detection level, the stepper motor is forcibly driven in the same rotational direction until the excitation pattern of the stepper motor changes once. Motor failure detection method.
前記強制駆動によって前記励磁パターンが一巡変化する間、前記ステッパモータが1ステップ歩進する毎に、前記異常検出信号が前記異常検出レベルであれば異常検出回数を1カウントアップする異常検出回数計数手段と、
前記励磁パターンの一巡変化によって前記異常検出回数が設定回数以上になったときにのみ、前記故障の検出出力を発生する故障検出出力手段とを備えたことを特徴とする車載モータの故障検出装置。 Normal detection based on abnormality of stator coil voltage of stepper motor for idle speed control of vehicle driven by two-phase bipolar drive system based on open / close command to control opening / closing of flow rate control valve to make engine speed target speed When the abnormality detection signal that changes from the level to the abnormality detection level becomes the abnormality detection level, the stepper motor is forcibly driven in the same rotation direction regardless of the opening / closing command until the excitation pattern of the stepper motor changes once. Forced drive means,
When the stepper motor advances by one step while the excitation pattern changes by one cycle by the forced driving, an abnormality detection number counting means for incrementing the number of times of abnormality detection if the abnormality detection signal is the abnormality detection level. When,
A failure detection apparatus for an on-vehicle motor, comprising failure detection output means for generating the failure detection output only when the number of times of abnormality detection is equal to or greater than a set number due to a round change of the excitation pattern.
前記両エラーフラグが、アイドル速度制御用ステッパモータの駆動部を形成するステッパモータドライバ集積回路の第1、第2のエラーフラグ端子からそれぞれ出力され、
前記両エラーフラグ端子の前記両エラーフラグそれぞれが前記異常検出レベルになったときに、前記強制駆動手段が、前記ステッパモータの励磁パターンが一巡変化するまで前記ステッパモータを同一回転方向に強制駆動するようにしたことを特徴とする請求項3に記載の車載モータの故障検出装置。 The abnormality detection signal, a first error flag to be changed to the abnormality detection level from the normal detection level by abnormality of the stator coil voltage based on disconnection of the idle speed control stepper motor, based on the ground fault of the stepper motor A signal of a second error flag that changes from the normal detection level to the abnormality detection level due to an abnormality in the stator coil voltage;
The both error flags are respectively output from the first and second error flag terminals of the stepper motor driver integrated circuit forming the drive unit of the idle speed control stepper motor,
Wherein when each of the two error flags both error flag pin becomes the abnormality detection level, the forced drive means, the excitation pattern of the stepper motor to force driven in the same rotational direction the stepper motor to vary round The failure detection apparatus for an on-vehicle motor according to claim 3, wherein the apparatus is configured as described above.
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