JP4928977B2

JP4928977B2 - 電気負荷の制御装置及び電動ブレーキ装置

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Publication number: JP4928977B2
Application number: JP2007043136A
Authority: JP
Inventors: 尊文鈴木
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2027-02-23
Also published as: JP2008206381A

Description

本発明は、電気負荷の制御装置に関する。

電気負荷に電源を供給するシステムにおいて、様々な状況や要請に応じて、開閉装置などにより電気負荷への電源供給を遮断するセールセーフ技術が知られている。ところが、開閉装置の制御回路そのものに異常があり、いざというときに当該フェールセーフ機能が得られないという状況も考えられる。

これに対応するため、メイン演算回路とサブ演算回路によりリレーを駆動する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。これは、メイン演算回路の信号とサブ演算回路の信号によりリレーを駆動し、一方の演算回路が異常を検出した時にリレーを遮断状態に保つ技術である。

特開平０６−３０７２７４号公報

複数の装置がリレーを駆動する場合、リレー駆動回路の故障診断時に各々のリレー操作装置が独立にリレーを駆動するため、故障診断に必要な時間は、リレー操作装置の数に比例して長くなる。

本発明の目的は、より短時間でリレー駆動回路の故障を診断することが可能な電気負荷の制御装置を提供することである。

本発明は、電気負荷への電源供給を遮断する開閉装置への第１の開閉指令信号を出力するとともに、電気負荷への電源供給電圧値を入力する第１の演算回路と、第１の演算回路からの制御信号に応じて開閉装置への第２の開閉指令信号を出力する第２の演算回路と、第１の開閉指令信号と第２の開閉指令信号とを入力し、当該２つの開閉指令信号値の論理演算を行って、当該論理演算の結果を開閉装置に対して出力する論理回路と、論理回路の出力信号を第１の演算回路に入力する信号線と、を有する電気負荷の制御装置である。

本発明によれば、短時間でリレー駆動回路の故障を診断することが可能である。

以下に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１をなす故障診断装置のブロック構成図を示す。第１の演算回路１００は、外部からリレー操作要求が入力されると、信号線１１０を介してリレーの操作指令信号を論理回路１０３に出力するとともに、信号線１１２を介して制御信号を第２の演算回路１０１に出力する。第２の演算回路１０１は、制御信号に応じて、信号線111を介してリレー操作指令信号を論理回路１０３に出力する。

論理回路１０３は、第１の演算回路１００からの信号及び第２の演算回路からの信号に基づいて、リレー１０４をＯＮにするかまたはＯＦＦにするかの論理演算を実行し、信号線１１３を介してその演算結果であるリレー操作指令信号を出力する。スイッチング素子１０４は、当該リレー操作指令信号に基づいて励磁コイル１０５に流れる電流を制御する。

リレー１０６は、励磁コイル１０５とスイッチ部１０７とを含むように構成されている。このスイッチ部１０７は、電源１０８からの電力を、電源線１１４を介して電気負荷へ供給または遮断する。電気負荷としてここでは図示のモータ１０９を挙げるが、ソレノイドやスイッチ，ランプなどあらゆるアクチュエータに適用でき、第１の演算回路１００の制御指令信号に基づいて、電源からの電力により作動するものであれば何でも良い。

信号線１１５は、電源線１１４の電圧値Ｅ１を第１の演算回路１００に伝達する。第１の演算回路１００は、電圧値Ｅ１を監視し、リレー１０６のＯＮまたはＯＦＦの状態を判断する。信号線１１６は、論理回路１０３が信号線１１３を介して出力するリレー操作指令信号を第１の演算回路１００に伝達する。

なお、リレー１０６は、半導体リレーであってもよい。その場合、励磁コイル１０５は不要である。

図２は、図１の例における第１の演算回路１００，第２の演算回路１０１，論理回路
１０３、またはそれらを接続するための通信線の異常を診断するためのフローチャートを示す。このフローチャートに基づく処理は、第１の演算回路１００及び第２の演算回路
１０１が起動し、所定時間経過した後に実行される。

ステップ２０１において、第１の演算回路１００がリレー１０６をＯＦＦするためのリレー操作指令信号を論理回路１０３に出力する。ステップ２０２において、第１の演算回路１００が制御指令ＯＮ（信号２２１）を第２の演算回路１０１に出力する。ステップ
２１１において、第２の演算回路１０１は、第１の演算回路１００が出力した制御指令
ＯＮに基づいてリレー１０６をＯＮするためのリレー操作指令信号（信号２２２）を出力する。

なお、ステップ２０２とステップ２０１はどちらを先に処理してもよく、また、両ステップを並行に処理してもよい。

論理回路１０３は、第１の演算回路から出力された信号及び第２の演算回路から出力された信号を受信し、これらの信号に基づいて演算を実行し、リレー１０６をＯＦＦするためのリレー操作指令信号を出力する。本実施形態では、論理回路１０３は論理積回路を使用する。リレー１０６は、リレー操作指令信号のＯＦＦに応じて、電力供給を遮断(OFF)する。

なお、第１の演算回路１００及び第２の演算回路１０１は、リレー操作指令信号の出力指令とは異なる指令を受信したり、または別の演算処理指令を受信したりするまでは、リレー操作指令信号を所定時間ごとに出力し続ける。

次にステップ２０３において、第１の演算回路１００は、信号線１１６を介して論理回路１０３から出力されるリレー操作指令信号を取得する。

ステップ２０４において、リレー操作指令信号がリレー１０６をＯＦＦするための信号であると判定した場合、ステップ２０５以降の処理へ進む。一方、ステップ２０４において、リレー操作指令信号がリレー１０６をＯＮするための信号であると判定した場合、第１の演算回路１００のＯＦＦ指令と異なるので、第１の演算回路１００は、ステップ231の異常時処理へ移行する。

ステップ２０５において、第１の演算回路１０１は信号線１１５を介して電源線１１４の電圧値Ｅ１を取得し、電圧値Ｅ１に基づいて演算を行って、リレー１０６のＯＮ／OFF状態を推定する。例えば、電圧値Ｅ１が所定電圧値Ｅｃ（故障判定電圧）より大きい場合、リレー１０６の状態をＯＮと推定する。一方、電圧値Ｅ１が所定電圧値Ｅｃより小さい場合、リレー１０６の状態をＯＦＦと推定する。

ステップ２０６において、ステップ２０５の推定結果がリレー１０６のＯＮ状態であるとき、第１の演算回路１００のリレーＯＦＦ指令と異なるのでリレー１０６の異常ＯＮ状態であると判断し、第１の演算回路１００は、ステップ２３１の異常時処理へ処理を進める。一方、ステップ２０６において、推定結果がリレー１０６のＯＦＦ状態であるときリレー１０６が正常なＯＦＦ状態であると判断し、ステップ２０７へ処理を進める。

これらステップ２０３及び２０４の処理と、２０５及び２０６の処理は、入れ替わっても結果は同じである。それは本願の他の実施例についても当てはまる。

次にステップ２０７において、第１の演算回路１００が、リレー１０６をＯＮするための信号を論理回路１０３に出力する。ステップ２０８において、第１の演算回路１００が、制御指令ＯＦＦ（信号２２３）を第２の演算回路１０１に出力する。ステップ２４４において、第２の演算回路１０１は、第１の演算回路１００が出力した制御指令ＯＦＦに基づいてリレー１０６をＯＦＦするための信号を出力する。なお、ステップ２０７とステップ２０８はどちらを先に処理してもよく、また、両ステップを並行に処理してもよい。

次に、ステップ２０９において、第１の演算回路１００は、論理回路１０３から出力されるリレー操作指令信号を取得する。ステップ２１０において、リレー操作指令信号がリレー１０６をＯＦＦするための信号であると判定した場合、ステップ２１２の処理へ進む。一方、ステップ２１０において、リレー操作指令信号がリレー１０６をＯＮするための信号であると判定した場合、第２の演算回路１０１のＯＦＦ指令と異なるので、第１の演算回路１００は、ステップ２３１の異常時処理へ移行する。

上記の一連の診断処理により、図１に示す信号線１１３，電力線１１４，信号線１１５が断線あるいは短絡していないことの確認が可能である。また、スイッチング素子１０４の故障の確認、及びリレー１０６の接点が固着している状態ではないことの確認が可能である。

ステップ２３１は、リレー１０６のＯＮ／ＯＦＦ制御を司る第１の演算回路，第２の演算回路，論理回路、またはそれらを接続するための通信線が異常であると診断された場合の処理であり、例えば、他の制御装置やユーザーに故障であることを通知する処理が含まれる。

尚、故障診断処理が実行される前の所定時間内に、第１の演算回路１００は、信号線
１１５の電圧値をモニタすることによって、電源からの電力の供給が安定したかを監視するようにしてもよい。これにより、信号線１１５からの電圧値が安定してから故障診断フローを実行できるので、リレー１０６のＯＮ／ＯＦＦ状態の判定精度が向上する。

故障診断（ステップ２１２）を実行した後に、第１の演算回路１００及び第２の演算回路でそれぞれリレーをＯＮするための信号を出力することにより、リレー１０６をＯＮにする。この際、電圧値Ｅ１より推定されるリレー状態を監視することで、リレー１０６の通電を確認することができる。

図３は、図２の実施形態におけるリレー１０６の遮断診断時の各信号の時系列変化を示す。本実施形態においては、図１の論理回路１０３の論理は論理積である。

図２のステップ２０１からステップ２０３において、第１の演算回路１００は、信号線１１０にＬＯ信号を出力し、また第２の演算回路１０１は信号線１１１にＨＩ信号を出力する。このため、論理回路１０３は、リレー操作指令信号として信号線１１３にＬＯ信号を出力するので、信号線１１６はＬＯ信号になる。時間ｔ３０１は、第１の演算回路100および第２の演算回路１０１が信号を出力してからスイッチング素子１０４の出力（リレー操作指令信号）が決まるまでの所要時間である。このスイッチング素子１０４の出力によって、第１の演算回路１００についてのリレー操作の故障診断が可能となる。

図２のステップ２０４からステップ２０７において、第１の演算回路１００は、電圧値Ｅ１および信号線１１６の信号（リレー操作指令信号）に基づいて故障判断を行う。このため、信号線１１０がＬＯ信号に、信号線１１１がＨＩ信号にそれぞれ保持される。時間ｔ３０２は、第１の演算回路１００がモータ１０９を駆動し、電圧の上昇（電圧値Ｅ１）を第１の演算回路１００が読み込むまでの所要時間である。この電圧の上昇によって、リレー１０６の故障診断が可能となる。

図２のステップ２０８からステップ２１２において、第１の演算回路１００は、信号線１１０にＨＩ信号を出力し、第２の演算回路１０１は信号線１１１にＬＯ信号を出力する。このため、論理回路１０３は、信号線１１３にＬＯ信号を出力し、信号線１１６はＬＯ信号になる。時間ｔ３０３は、第１の演算回路１００および第２の演算回路１０１が信号を出力してからスイッチング素子１０４の出力（リレー操作指令信号）が決まるまでの所要時間である。また、時間ｔ３０４は、第１の演算回路１００がリレー操作指令信号を読み込み、故障判定を行うための時間である。このスイッチング素子１０４の出力によって、第２の演算回路１０１についてのリレー操作の故障診断が可能となる。

上記の診断処理は、第１の演算回路１００の故障診断時にリレー１０６の故障診断を行う一方、第２の演算回路１０１の故障診断時にはリレー１０６の故障診断を行うことなく、リレー１０６を操作するための制御系の故障診断を行う。これにより、第２の演算回路１０１の故障診断時におけるリレー１０６の故障診断の時間を省くことができ、リレー
１０６及びリレー１０６の制御系の診断時間を大幅に短縮することができる。

なお、上記診断処理において、精度を向上させるために信号（例えばリレー操作指令信号または電圧値Ｅ１）を複数回取得して、それぞれの回の信号値を判定し、その安定度や時系列の挙動を見て、最終的な判定結果を出力しても良い。

この構成により、リレー１０６の電気負荷側信号の変化に要する時間を待たずに故障診断を行うことが可能になり、リレー操作装置の数が増加した場合においても、短時間で装置の故障を診断することが可能である。

また、電力を供給する前に第１の演算回路１００および第２の演算回路１０１からリレー１０６が駆動可能であることを確認することが可能である。

図４は、本発明の実施例２をなす故障診断装置のブロック構成図を示す。

本実施例が実施例１と異なるところは、抵抗体４００がリレー１０６と並列に接続されていることと、モータ１０９がモータであることと、コンデンサ４０１がモータと並列に接続されていることである。実施例１と同じ番号が付されたものは、実施例１と同様の機能を持つ。

リレー１０６がＯＦＦの時、抵抗体４００を介して電源線１１４に電流が流れる。モータが作動していない場合、抵抗体４００，電源線１１４，コンデンサ４０１を介して、コンデンサ４０１の電荷が満たされるまで電源線１１４に電流が流れる。モータが作動している場合、抵抗体４００，電源線１１４，モータを介して電流が流れる。

モータは、たとえば、３相ブラシレスモータであり、コンデンサ４０１は電解アルミコンデンサである。第１の演算回路１００が信号線１１７にＨＩ信号を出力することでモータが駆動する。

コンデンサ４０１に電荷が溜まっていない状態でリレー１０６をＯＮした場合、電源
１０８からコンデンサ４０１に大きな突入電流が流れる。リレー１０６をＯＮにした直後、スイッチ部１０７はチャタリングを起こす。突入電流とチャタリングのため、スイッチ部１０７に火花が発生し、スイッチ部１０７が溶着するおそれがある。これを防止するために、抵抗４００を介してコンデンサ４０１に電荷をチャージする。

コンデンサ４０１に電荷が十分に溜まった状態では、リレー１０６の接点が遮断された状態であっても、リレー１０６に対してモータ側の電圧値と、リレー１０６に対して電源１０８側の電圧値とがほぼ等しくなる。このため、本実施例の構成においては、リレー
１０６のＯＮ／ＯＦＦ状態によらず第１の演算回路１００が認識する電圧値Ｅ１は一定であり、電圧値Ｅ１からリレー１０６の状態を推定できない。

そこで、第１の演算回路１００が信号線１１７にＨＩ信号を出力し、モータを駆動する。リレー１０６がＯＮの場合、電源１０８からモータに電力が供給されるため、電圧値
Ｅ１は変化しない。一方、リレー１０６がＯＦＦの場合、電源１０８からモータに電力が供給されず、コンデンサ４０１からモータに電力が供給されるため、コンデンサ４０１の電荷がなくなるにつれて信号線１１７の値、すなわち電圧値Ｅ１が低下する。すなわち、電圧値Ｅ１が閾値より小さい場合、スイッチ部１０７はＯＦＦと推測され、電圧値Ｅ１が閾値以上の場合、スイッチ部１０７はＯＮと推測される。

図５は、図４の故障診断装置における故障診断フローチャートを示す。

実施例１の故障診断手順のステップ２０４の後に、ステップ５０１を設け、モータを駆動する。上記のように、リレー１０６がＯＦＦの場合、電源１０８からモータに電力が供給されず、コンデンサ４０１からモータに電力が供給されるため、正常な状態すなわちリレーがＯＦＦ状態であれば、コンデンサ４０１からモータに電力が供給され、コンデンサ４０１の電荷がなくなるにつれて電圧値Ｅ１が低下する。そこで電圧値Ｅ１が所定時間を経ても閾値以上であれば、コンデンサによる電源供給ではなくバッテリからの電源供給が行われており、従ってリレーがＯＮ状態であることが推定される。ステップ５０１の段階では、リレーＯＦＦ状態が正常であるので、電圧値Ｅ１が閾値以下であればリレーに関わるいずれかの回路に異常があると判断し、当該以上を示す信号を出力する。

図６は、図５の実施形態におけるリレー１０６の遮断診断時の各信号の時系列変化を示す。信号線１１７のＨＩ信号はモータ１０９の駆動要求であり、ｔ６０１の開始時点で
ＨＩ信号が出力され、正常な状態、すなわち信号線１１３のＬＯ信号によってリレーが
ＯＦＦ状態であれば、コンデンサ４０１からモータに電力が供給され、電圧値Ｅ１が低下して、閾値である故障判定電圧値よりも小さくなる。これにより、リレーに関わるいずれの回路も正常であることを判断することが可能である。ｔ６０１はコンデンサ４１の電荷が変化するのに十分な時間であり、コンデンサの容量やモータの駆動状態に依存するが、例えば５０［ｍｓ］を目標に設定することが可能である。ｔ３０２の後、信号線１１７にＬＯ信号を出力し、モータの駆動を停止する。これによって、抵抗体４００を通じてコンデンサ４０１が充電され、電圧値Ｅ１が次第に上昇する。

実施例２の構成を自動車の電動ブレーキに適用した例を説明する。

車両に搭載された電動ブレーキへの電力供給を制御するためのリレーは、その駆動回数が定格の回数を超えた場合、あるいはリレーに大電流が流れた場合に電気負荷側接点が固着する可能性がある。

リレーが固着すると、装置の故障発生時に電力を遮断不可能になる。また、車両の暗電流が増加し、バッテリ上がりを起こす。このため、車両に搭載された装置については、リレーの固着診断およびリレー駆動回路の故障診断を行う。リレーの診断は、電気負荷側信号からリレーの通電あるいは遮断状態を推定して故障判定を行うので、電気負荷側信号が変化するのに必要な時間以上の時間を必要とする。複数の装置がリレーを駆動する場合、リレー駆動回路の故障診断時に各々のリレー操作装置が独立にリレーを駆動するため、故障診断に必要な時間は、リレー操作装置の数に比例して長くなるという問題がある。本実施例はそのような問題を考慮した診断方法を提供する。

図７は、本発明の実施例３を示す自動車の構成図を示す。図８は、図７における電動ブレーキのブロック構成図を示す。

この例では、各輪に電動ブレーキであるＢｒａｋｅ(１)，Ｂｒａｋｅ(２)，Ｂｒａｋｅ（３），Ｂｒａｋｅ（４）を設け、それぞれバッテリＶＴ（１）またはＶＴ（２）により電源が供給されている。各輪の電動ブレーキに設けられたＥＣＵ２（制御装置）はリレーを備えており、電動ブレーキのモータやソレノイドなどのパワーラインへの電力供給を制御する。

図７において実線は電源供給線を示し、点線は信号線を示す。制御装置ＥＣＵ１は、ブレーキペダル１５の運転者による操作量や踏力をストローク検出器１６や踏力検出器で検出し、それに基づいて各輪の電動ブレーキにブレーキ指令値を送信する。ブレーキ力指令値は信号線を通じて各輪の制御装置ＥＣＵ２を介して制御装置ＥＣＵ３に入力される。ここでブレーキ力指令値は、制御装置ＥＣＵ２を介さずに直接制御装置ＥＣＵ３に入力されても良い。また、検出された操作量や踏力に関わる信号が直接ＥＣＵ３に入力される構成でも良い。また、信号線は車内ＬＡＮなどで構成しても良く、その場合には図８に示すようにエンジンＣ／Ｕ（コントロールユニット）やＡＴＣ／Ｕに接続され、これら車内
ＬＡＮに接続されている機器からも、ブレーキ力指令値を受け取ることができる。従って、この電動ブレーキは、運転者のブレーキ操作だけではなく、車両の姿勢制御，前方車両追従制御，アンチスキッド制御，スリップ防止制御に代表される自動ブレーキ制御のアクチュエータとしても使用されることが可能である。

各輪の電動ブレーキは、ブレーキ力指令値によって要求された制動力を得るために、モータ１０９を制御する。モータ１０９のトルクは、減速機４４により増幅され、回転直動機構４６によって並進力に変換される。変換された力によりパッド４０Ａ，４０ＢがディスクロータＤＬに押し付けられ、ブレーキ力が発生する。尚、運転者が駐車ブレーキを要求した場合に、ＰＫＢソレノイド５０を作動させてモータの出力軸をロックし、モータ
１０９のトルクがゼロになった場合もブレーキ力を保持する。

モータ１０９は３相ＤＣブラシレスモータであり、ＥＣＵ３（制御装置）はインバータＩＶＣを制御することでモータ１０９の回転数とトルクを制御する。ＰＫＢソレノイド
５０，モータ１０９およびインバータＩＶＣへの電力供給はＥＣＵ３の指令に基づいて、ＥＣＵ２内のリレー１２０を操作して行う。モータ１０９の回転は、回転角検出センサ
５６の出力をフィードバックして制御する。パッドへの推力は、推力センサ５４の出力をフィードバックして制御する。また、モータ温度センサ５６の検出温度に応じて、モータの制御値を補正することによって温度補償を行う。尚、これは一例であって、回転角検出センサ５２，推力センサ５４，モータ温度センサ５６をその代替手段に置き換えてモータを制御しても良い。ＤＭＰは機部であるキャリパ、ＤＣＰは電部であるコントローラ部を示し、コントローラ部は制御装置ＥＣＵ３を含んでいる。この例は機部と電部が一体になった機電一体型の電動ブレーキである。図８に示すように、この電動ブレーキはホイール６１が設けられたばね下に配置される。その一方で、リレー１０６を有するＥＣＵ２は、信頼性向上のために、振動の少ないばね上に配置されることが好ましいが、ばね下に配置されていても良い。

電動ブレーキシステムでは、故障発生時に車両挙動を安定に保つために、フェールオープンとすることが求められる。フェールオープンのために、戻しばね（図示しない）がモータ１０９の軸に取り付けてある。モータ１０９がトルクを発生して、パッド４０の押付け力を増加する方向に回転すると戻しばねが伸びる。モータ１０９がトルクを発生しない状態では、戻しばねの復元力によりパッド４０はロータＤＬから離れる。そこで、故障時はリレー１２０を遮断してモータ１０９のトルクを解除することでブレーキがＯＦＦされ、フェールオープンが達成される。

図９は、図８のＥＣＵ３のブロック構成図を示す。

第１の演算回路１００，第２の演算回路１０１、または電圧監視回路９０１が異常を検知した場合にリレー１０６を遮断して、電動ブレーキをフェールオープンとすることで車両挙動に悪影響が出ないようにする。このため、リレー１０６を確実に遮断可能であることを診断する必要がある。

リレー１０６を操作するのは、第１の演算回路１００，第２の演算回路１０１、および電圧監視回路９０１である。第１の演算回路１００は、電動ブレーキの信頼性を確保するために、図９に示す構成部品の故障診断を行い、故障を検知した場合はリレー１０６を遮断する。第２の演算回路１０１はカスタムＩＣや回路であり、第１の演算回路１００の故障診断を行い、故障を検知した場合はリレー１０６を遮断する。第１の演算回路１００と第２の演算回路１０２が正常に動作するためには、演算回路用電圧が正常である必要があることから、電圧監視回路２０１が演算回路用電圧を監視し、異常を検出した場合はリレー１０６を遮断する。具体的には、例えば供給電圧が演算回路の動作を維持するのに十分な値を示している際には、論理回路１０３に対してリレー１０６を閉じるための閉指令信号を出力する。

すなわちこの例では、論理回路１０３に電圧監視回路９０１が入力され、第１の演算回路１００，第２の演算回路１０１、および電圧監視回路９０１の論理積によってリレーのＯＮ／ＯＦＦ信号を決定している点が実施例１や２と異なる。

リレー遮断のための信号線１１０，１１１および９０２は論理回路１０３（フェールセーフ回路）に入力される。論理回路１０３は、信号１１０，１１１および９０２のいずれかひとつが遮断要求の場合にリレー１０６を遮断する。

リレー１０６の電気負荷側には、三相モータインバータ９０３を介して三相ＤＣブラシレスのモータ１０９，ＰＫＢソレノイドドライバ９０４を介してＰＫＢソレノイド５０、そしてコンデンサ４０１が接続されており、第１の演算回路１００によってその電圧115を監視する。また、リレー１０６が遮断されている場合は、抵抗４００を介してコンデンサ４０１がチャージされる。コンデンサ４０１はモータ１０９の平滑用コンデンサである。

尚、これら演算装置は、ＥＥＰＲＯＭ９０５に記憶されているプログラムによって動作される。また、第１の演算回路は、通信インターフェース９０６を介して外部と信号のやり取りをする。例えば外部のＥＣＵ１からブレーキ力指令値を入力する。電源回路９０７は、第１の演算回路に供給される電力を制御する。リレー１０６から供給される電力はフィルタ９０８を介して入力される。三相モータインバータ９０３は、三相モータプリドライバ９０９を介して第１の演算回路に接続される。モータ１０９の電流は相電流モニタ
９１０によって検出され、モータ１０９の電圧は、相電圧モニタ９１１によって検出される。推力センサ５４，回転角検出センサ５２，モータ温度センサ５６の各センサ信号は、それぞれ推力センサインターフェース９１２，回転角検出センサインターフェース９１３，モータ温度センサインターフェース９１４を介して制御装置内に取り込まれる。

このリレー１０６の遮断の確認方法について述べる。リレー１０６の電気負荷側が駆動可能であることは、リレー駆動前後の信号１１５の変化を検出して診断する。リレー106の遮断はモータ１０９への電力供給を止めることを意味し、車両のブレーキが動作しないことになる。そこでリレー１０６の診断は、電動ブレーキ動作中は行わず、ブレーキシステム起動時の初期診断で行う。ブレーキシステムの初期診断が完了した後に車両のブレーキが有効になるので、電動ブレーキの初期診断の所要時間は短い方がよい。このため、リレーの診断も短時間で行う必要がある。

図１０は、本実施例における電動ブレーキの初期診断におけるリレー１０６の駆動診断のフローチャートを示す。

まず、ステップ１００１において第１の演算回路１００からリレー遮断要求を信号線
１１０を介して送信し、信号線１１０の電圧を監視することで、リレー１０６のＯＮ固着故障を診断する。リレー１０６の遮断を確認するためにはコンデンサ４０１の電荷を抜く必要があり、モータ１０９かＰＫＢソレノイド５０に電流を流す。モータ１０９は３相
ＤＣブラシレスモータなので、ｄ軸（直軸）に電流を流してもモータが回転しないため、診断時にｑ軸には電流を流さずにｄ軸に電流を流すことで車両へ影響を与えずに故障診断が可能になる。また、ＰＫＢソレノイドにソレノイドが動作しない程度に電流を流しても同様に車両へ影響を与えない。

次に、ステップ１００２において第２の演算回路１０１がリレー遮断要求を信号線111を介して送信し、信号線１１１の信号に基づいて第１の演算回路１００が第２の演算回路１０１および論理回路１０３とそれらを接続するハーネスの故障を診断する。

ステップ１００３において電圧監視回路９０１がリレー遮断要求を信号線９０２に送信し、信号線９０２の信号に基づいて第１の演算回路１００が電圧監視回路９０１および論理回路１０３とそれらを接続するハーネスの故障を診断する。

以上により、リレー１０６が遮断可能であることを確認したので、リレー１０６の接点をＨＩにする際の突入電流を防止するため、ステップ１００４でコンデンサ４０１の電荷をチャージし、ステップ１００５でリレー１０６をＨＩにする。

そしてステップ１００６でリレー１０６の電気負荷側が通電したことを確認するため、ＯＦＦ固着診断を行う。ＯＦＦ固着診断は、モータ１０９に電流を流し、信号線１１５によって電圧を監視する。電圧が下がらなければリレー１０６は通電状態なので正常と判断し、電圧が下がった場合はリレー１０６が遮断状態なので異常と判断する。

すべての診断が正常な場合に正常処理１００７を行う。異常な診断がある場合は異常と判断した時点で異常処理１００８に進み、異常であることを示す信号を、例えばＥＣＵ１に通信手段を介して出力する。

図１１は、図１０を実施したときの信号のタイムチャートを示す。

ステップ１００１では、第１の演算回路１００による遮断を確認するため、第１の演算回路１００が信号線１１０にＬＯ信号を出力し、第２の演算回路１０１が信号線１１１にＨＩ信号を出力し、電圧監視回路９０１が信号線９０２にＨＩ信号を出力する。これにより信号線１１６（すなわち信号線１１３）がＬＯ信号状態になるのでリレー１０６が遮断される。そして、コンデンサ４０１の電荷を抜くために、第１の演算回路１００が信号線１１７にＨＩ信号を出力し、モータ１０９を駆動する。これにより、信号線１１５に表れる電圧値が減少し、故障判定電圧を下回った状態が継続したことを計測してリレー１０６が遮断された状態と判断する。所定の時間が経過した後も信号線１１５による電圧値が故障判定電圧値を下回らない場合は異常と判定する。ｔ１１０１はリレー１０６の駆動時間と、リレー１０６が遮断された状態におけるコンデンサ４０１の電荷のディスチャージ時間と、故障判定に必要な時間の和であり、例えば１５０［ｍｓ］程度である。

ステップ１００２では、第２の演算回路１０１による遮断を確認するため、第１の演算回路１００が信号線１１０にＨＩ信号を出力し、第２の演算回路１０１が信号線１１１にＬＯ信号を出力し、電圧監視回路９０１が信号線９０２にＨＩ信号を出力する。これにより正常であれば信号線１１６（すなわち信号線１１３）がＬＯ信号状態になる。このＬＯ信号を第１の演算回路１００が監視して、ＬＯの場合に正常、ＨＩの場合は異常と判定する。信号線１１５の電圧値は診断に使用しない。コンデンサ４０１の電荷のチャージを始めるために信号線１１７にはＬＯ信号を出力する。ｔ１１０２は判定に必要な時間であり、例えば５０［ｍｓ］である。

ステップ１００３では、電圧監視回路９０１による遮断を確認するため、第１の演算回路１００が信号線１１０にＨＩ信号を出力し、第２の演算回路１０１が信号線１１１に
ＨＩ信号を出力し、電圧監視回路９０１が信号線９０２にＬＯ信号を出力する。これにより、信号線１１６（すなわち信号線１１３）がＬＯ信号状態になる。この信号線１１６を第１の演算回路１００が監視して、ＬＯの場合に正常、ＨＩの場合は異常と判定する。
ｔ１１０３は判定に必要な時間であり、例えば５０［ｍｓ］である。

ステップ１００４では、リレー１０６の電気負荷側を通電する際の突入電流を減らすためにコンデンサ４０１の電荷を所定量までチャージする。チャージ時間は例えば１００
［ｍｓ］である。

ステップ１００５では、リレー１０６をＨＩにするために、信号線１１０，信号線111，信号線９０２にすべてＨＩ信号が出力される。これにより、信号線１１６（すなわち信号線１１３）がＨＩ状態になるのでリレー１０６の電気負荷側が通電する。そして、信号線１１７をＨＩ状態にすることでモータ１０９に電流を流し、リレー１０６のＯＦＦ固着診断を行う。ｔ１１０５はリレー１０６の駆動時間と、コンデンサ４０１のディスチャージ時間と、故障判定に必要な時間の和であり、例えば１５０［ｍｓ］である。

本実施例により、電動ブレーキのリレー制御回路の異常を精度良く検出することができ、何らかの理由で電動ブレーキへの電源供給を遮断しようとしたときに、リレー制御回路の故障により制動力を抜くことができなくなるような状況が避けられる。従って、より安全性の高い車両を提供することができる。また、演算回路に供給される電圧を監視する電圧監視回路の異常も検出することができるという効果が得られる。

図１２は、本発明の実施例４をなす故障診断装置のブロック構成図を示す。

この構成では、リレー１０６の励磁コイル１０５の電力を電源１０８とは異なる別の電源１２０３から供給している例である。リレー１０６がＯＦＦ時におけるコンデンサ401へのチャージ電圧を電源線１２０２の電圧より小さくするために、抵抗４００にダイオード１２０１を接続する。信号線１１５による電圧値はダイオード１２０１の電圧降下分だけ電源線１２０２の電圧より小さくなる。コンデンサ４０１にチャージされた状態からリレー１０６を閉じると、信号線１１５による電圧値は電源線１２０２の電圧まで上昇するので、この電圧の変化を第１の演算回路１００が監視して故障診断を行えば良い。

図１３は、図１２によるＯＮ固着診断のタイムチャートを示す。

リレー１０６を遮断してコンデンサ４０１に電荷がチャージされた状態１３０１において、信号線１１５が示す電圧値は１１.４［Ｖ］とする。診断開始時に、リレー１０６を通電するために信号線１１０および信号線１１１にＨＩ信号を出力し、リレー１０６の駆動時間以上が経過した後に状態１３０３へ移行して故障診断を行う。ｔ１３１２はリレーの駆動時間以上の時間であり、例えば１５［ｍｓ］である。

状態１３０３では、ダイオード１２０１の電圧降下分だけ信号線１１５が示す電圧が上昇したことを検知した場合に正常とする。信号線１１５が示す電圧が上昇しなかった場合は異常と判断する。ｔ１３１３は故障判定時間であり、たとえば５０［ｍｓ］である。

この構成により、リレー１０６のＯＮ固着診断の所要時間を短縮することが可能である。

本発明の実施例１をなす故障診断装置のブロック構成図を示す。図１の例における第１の演算回路１００，第２の演算回路１０２，論理回路１０３、またはそれらを接続するための通信線の異常を診断するためのフローチャートを示す。図２の実施形態におけるリレー１０６の遮断診断時の各信号の時系列変化を示す。本発明の実施例２をなす故障診断装置のブロック構成図を示す。図４の故障診断装置における故障診断フローチャートを示す。図５の実施形態におけるリレー１０６の遮断診断時の各信号の時系列変化を示す。本発明の実施例３を示す自動車のブロック構成図を示す。図７における電動ブレーキのブロック構成図を示す。図８のＥＣＵ３のブロック構成図を示す。本実施例における電動ブレーキの初期診断におけるリレー１０６の駆動診断のフローチャートを示す。図１０を実施したときの信号のタイムチャートを示す。本発明の実施例４をなす故障診断装置のブロック構成図を示す。図１２によるＯＮ固着診断のタイムチャートを示す。

符号の説明

１００第１の演算回路
１０１第２の演算回路
１０３論理回路
１０６リレー
１０９モータ
１１０，１１１，１１２，１１３，１１６信号線
１１４電源線

Claims

電気負荷への電源供給を遮断する開閉装置への第１の開閉指令信号を出力するとともに、前記電気負荷への電源供給電圧値を入力する第１の演算回路と、
前記第１の演算回路からの制御信号に応じて前記開閉装置への第２の開閉指令信号を出力する第２の演算回路と、
前記第１の開閉指令信号と前記第２の開閉指令信号とを入力し、当該２つの開閉指令信号値の論理演算を行って、当該論理演算の結果を前記開閉装置に対して出力する論理回路と、
前記論理回路の出力信号を前記第１の演算回路に入力する信号線１と、
前記開閉装置と前記電気負荷を結ぶ電源線の電圧値を前記第１の演算回路に伝達する信号線２とを有し、
前記信号線１と前記信号線２とから得られる信号に基づいて前記開閉装置の診断を行う電気負荷の制御装置。
請求項１記載の電気負荷の制御装置であって、前記論理回路は論理積回路であり、前記第１の演算回路は、前記開閉装置を開けるための開指令信号を出力するとともに前記第２の演算回路に対して、前記開閉装置を閉じるための閉指令信号を出力させる制御信号を与えた場合であって、前記信号線から入力した前記論理回路の出力信号が閉指令信号であった場合には、前記開閉装置に関わるいずれかの回路の異常を示す信号を出力する電気負荷の制御装置。
請求項１記載の電気負荷の制御装置であって、前記論理回路は論理積回路であり、前記第１の演算回路は、前記開閉装置を開けるための開指令信号を出力するとともに前記第２の演算回路に対して、前記開閉装置を閉じるための閉指令信号を出力させる制御信号を与えた場合であって、前記信号線から入力した前記論理回路の出力信号が開指令信号であり、さらに入力した前記電源供給電圧値が所定値以上だった場合には、前記開閉装置に関わるいずれかの回路の異常を示す信号を出力する電気負荷の制御装置。
請求項１記載の電気負荷の制御装置であって、前記論理回路は論理積回路であり、前記第１の演算回路は、前記開閉装置を開けるための開指令信号を出力するとともに前記第２の演算回路に対して、前記開閉装置を閉じるための閉指令信号を出力させる制御信号を与えた場合であって、前記信号線から入力した前記論理回路の出力信号が開指令信号であり、入力した前記電源供給電圧値が所定値以下であることを判定し、さらに前記第１の演算回路は、前記開閉装置を閉じるための閉指令信号を出力するとともに前記第２の演算回路に対して、前記開閉装置を開けるための開指令信号を出力させるための前記制御信号を与えた場合であって、前記信号線から入力した前記論理回路の出力信号が閉指令信号だった場合には、前記開閉装置に関わるいずれかの回路の異常を示す信号を出力する電気負荷の制御装置。
請求項４記載の電気負荷の制御装置であって、前記第１の演算回路は、前記開閉装置を開けるための開指令信号を出力する前の所定時間内に、前記電気負荷への電源供給電圧値が安定したかどうか監視する電気負荷の制御装置。
請求項４記載の電気負荷の制御装置であって、前記第１の演算回路は、前記信号線から入力した前記論理回路の出力信号または前記電源供給電圧値の信号を用いた判定を所定時間内に複数回行う電気負荷の制御装置。
請求項３記載の電気負荷の制御装置であって、前記電気負荷はモータであり、前記モータと並列に接続されたコンデンサと、前記開閉装置に並列に接続された抵抗とを有し、前記第１の演算回路は、前記開閉装置を開けるための開指令信号を出力するとともに前記第２の演算回路に対して、前記開閉装置を閉じるための閉指令信号を出力させる制御信号を与えた場合であって、前記信号線から入力した前記論理回路の出力信号が開指令信号であった場合に、前記モータに対して駆動信号を出力し、その後入力した前記電源供給電圧値が所定値以上だった場合には、前記開閉装置に関わるいずれかの回路の異常を示す信号を出力する異常診断処理を実施する電気負荷の制御装置。
請求項３記載の電気負荷の制御装置であって、前記電気負荷はモータであり、前記モータと並列に接続されたコンデンサと、前記開閉装置に並列に接続された抵抗および前記抵抗に直列に接続されたダイオードとを有し、前記コンデンサがチャージされた状態から前記開閉装置を閉じたときに、前記電源供給電圧値が前記ダイオードよりも電源供給側の電圧まで上昇する変化を監視することによって、前記開閉装置に関わるいずれかの回路の異常を診断する異常診断処理を実施する電気負荷の制御装置。
回転直動変換機構により変換されたモータのトルクによってブレーキパッドをディスクロータに押し付けることによって制動力を発生する電動ブレーキ装置であって、前記モータへの電源供給を遮断する開閉装置への第１の開閉指令信号を出力するとともに、前記モータへの電源供給電圧値を入力する第１の演算回路と、前記第１の演算回路からの制御信号に応じて前記開閉装置への第２の開閉指令信号を出力する第２の演算回路と、前記第１の開閉指令信号と前記第２の開閉指令信号とを入力し、当該２つの開閉指令信号値の論理演算を行って、当該論理演算の結果を前記開閉装置に対して出力する論理回路と、前記論理回路の出力信号を前記第１の演算回路に入力する信号線１と、
前記開閉装置と前記電気負荷を結ぶ電源線の電圧値を前記第１の演算回路に伝達する信号線２とを有し、
前記信号線１と前記信号線２とから得られる信号に基づいて前記開閉装置の診断を行う電動ブレーキ装置。
請求項９記載の電動ブレーキ装置であって、前記論理回路は論理積回路であり、前記第１の演算回路は、前記開閉装置を開けるための開指令信号を出力するとともに前記第２の演算回路に対して、前記開閉装置を閉じるための閉指令信号を出力させる制御信号を与えた場合であって、前記信号線から入力した前記論理回路の出力信号が開指令信号であり、さらに入力した前記電源供給電圧値が所定値以上だった場合には、前記開閉装置に関わるいずれかの回路の異常を示す信号を出力する電動ブレーキ装置。
請求項１０記載の電動ブレーキ装置であって、前記モータと並列に接続されたコンデンサと、前記開閉装置に並列に接続された抵抗とを有し、前記第１の演算回路は、前記開閉装置を開けるための開指令信号を出力するとともに前記第２の演算回路に対して、前記開閉装置を閉じるための閉指令信号を出力させる制御信号を与えた場合であって、前記信号線から入力した前記論理回路の出力信号が開指令信号であった場合に、前記モータに対して駆動信号を出力し、その後入力した前記電源供給電圧値が所定値以上だった場合には、前記開閉装置に関わるいずれかの回路の異常を示す信号を出力する異常診断処理を実施する電動ブレーキ装置。
請求項１１記載の電動ブレーキ装置であって、前記異常診断処理は、装置の起動時に行われる電動ブレーキ装置。
請求項１２記載の電動ブレーキ装置であって、前記異常診断処理における前記モータに対する駆動信号は、ｑ軸に電流を流さずｄ軸のみに電流を流す駆動信号である電動ブレーキ装置。
請求項９記載の電動ブレーキ装置であって、前記論理回路は論理積回路であり、前記第１の演算回路へ供給される電圧を監視し、電圧が前記演算回路の動作を維持するのに十分な値を示している際に前記論理回路に対して、前記開閉装置を閉じるための閉指令信号を出力する機能を有する電圧監視回路を有し、前記第１の演算回路は、前記開閉装置を閉じるための閉指令信号を出力するとともに前記第２の演算回路に対して、前記開閉装置を閉じるための閉指令信号を出力させる制御信号を与え、さらに前記電圧監視回路に前記開閉装置を開くための開指令信号を出力した場合であって、前記信号線から入力した前記論理回路の出力信号が閉指令信号であった場合には、前記開閉装置に関わるいずれかの回路の異常を示す信号を出力する電動ブレーキ装置。