JP5014606B2 - アクチュエータ駆動回路 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用電子制御システムのコンピュータユニット等のアクチュエータ駆動回路に関する。

従来、アクチュエータ駆動回路の診断回路においては、駆動信号としてパルス幅の短いテストパルスを用い、駆動信号のＦ／Ｂ（Feed Back）信号をモニタして、マイコン駆動出力信号がアクティブの場合には駆動Ｆ／Ｂ信号もアクティブである事、マイコン駆動出力信号がノンアクティブの場合には駆動Ｆ／Ｂ信号もノンアクティブである事を確認するという手法がある。

図２はこの手法を用いた第１の従来技術のアクチュエータ駆動回路の診断回路を示した図である。図２においては、テストパルスを出力するマイコン１１と、ＦＥＴゲート抵抗２と、出力段ドライバ３と、アクチュエータ（負荷）４と、アクチュエータ用電源（負荷電源）５と、出力段Ｆ／Ｂモニタ回路１６とが記載され、マイコン１１からテストパルスを出力し、出力段Ｆ／Ｂモニタ回路１６からの駆動Ｆ／Ｂ信号をマイコン１１で取り込む。

図２の下部に示すように、マイコン１１は、テストパルスの出力信号がＨｉｇｈの時に、駆動Ｆ／Ｂ信号がＨｉｇｈであればアクチュエータ駆動回路が正常と判定し、駆動Ｆ／Ｂ信号がＬｏｗであれば異常と判定する。また、テストパルスの出力信号がＬｏｗの時に、駆動Ｆ／Ｂ信号がＬｏｗであれば正常と判定し、駆動Ｆ／Ｂ信号がＨｉｇｈであれば異常と判定する。

また、アクチュエータ駆動信号がＰＷＭ出力であり、電流制御を行う場合に於いては、電流検出回路による電流Ｆ／Ｂモニタを実施して、マイコンのＰＷＭ出力に応じた電流値が出力されているかどうかを判定し、アクチュエータ駆動回路の診断を実施するという手法がある。

図３はこの手法を用いた第２の従来技術のアクチュエータ駆動回路の診断回路を示した図である。図３においては、図２の回路のアクチュエータ４と、出力段ドライバ３との間に電流検出抵抗Ｒｃを接続し、出力段Ｆ／Ｂモニタ回路２６には、コンパレータ回路の代わりに差動増幅回路を使用する。アクチュエータ４と電流検出抵抗Ｒｃとの接続点から抵抗Ｒ１を介し、出力段Ｆ／Ｂモニタ回路２６の非反転入力端に接続し、非反転入力端と接地との間に抵抗Ｒ２を接続される。また、出力段ドライバ３と電流検出抵抗Ｒｃとの接続点から抵抗Ｒ３を介し、２つに分岐され、一つが出力段Ｆ／Ｂモニタ回路２６の反転入力端に接続し、もう一つが抵抗Ｒ４を介し出力段Ｆ／Ｂモニタ回路２６の出力端に接続される。

このような構成において、マイコン２１からＰＷＭ信号を出力し、出力段Ｆ／Ｂモニタ回路２６からの電圧Ｖ１をマイコン２１のＡＤ入力端子に取り込む。図３の下部に示すように、マイコン２１は、テスト用あるいは制御用ＰＷＭ出力信号が電流検出抵抗Ｒｃに流れる電流Ｉ１の電流値に相当するＰＷＭ出力の時に、駆動Ｆ／Ｂ信号が電流Ｉ１に相当する電圧Ｖ１から許容誤差の範囲内であればアクチュエータ駆動回路が正常と判定し、駆動Ｆ／Ｂ信号が電流Ｉ１に相当する電圧Ｖ１から許容誤差の範囲外であれば異常と判定する。
実開平０５−５２７７７号公報

ところで、図２に記載の従来のアクチュエータ駆動回路の診断回路では、診断用信号として短いパルス幅のテストパルスを出力して、Ｆ／Ｂモニタ信号を確認して診断するという方法であるが、駆動信号としてはアクチュエータが反応しない程度の短いテストパルスしか使用出来ない為、診断判定タイミングの設定が困難である。また、出力信号のＨｉｇｈ、Ｌｏｗと駆動Ｆ／Ｂ信号のＨｉｇｈ、Ｌｏｗの一致、不一致に基づいているので、適用はアクチュエータをオン、オフ制御するものに限られ、アクチュエータ駆動信号がＰＷＭ出力であるものにおける電流値の異常（ＰＷＭ出力に対する電流値のずれ）の診断には適用できない。さらにアクチュエータ駆動中には、事実上Ｆ／Ｂモニタによるアクチュエータ駆動回路の診断はきわめて困難である。

また、図３に記載の従来のアクチュエータ駆動回路の診断回路では、駆動信号がＰＷＭ出力でありマイコンのＰＷＭ出力に応じた電流値が出力されているかどうかを判定する診断方法を採っているが、回路診断用に電流検出回路が必要であり、シャント抵抗・差動増幅回路などの高価な回路が必要となると共に、マイコンのＡＤ入力ポートも必要になる。

本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、アクチュエータ駆動中に診断可能であり、高価な電流検出回路を使用することなく、安価にアクチュエータ駆動回路の診断が実施できるアクチュエータ駆動回路を提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、所定の周波数の駆動信号を出力する制御手段（例えば、実施の形態におけるマイコン１）と、前記駆動信号が入力され、該入力された駆動信号に基づいて出力信号を生成し、該生成した出力信号によりアクチュエータ回路の動作を制御するドライバ（例えば、実施の形態における出力段ドライバ（ＦＥＴ）３）と、前記ドライバと前記アクチュエータ回路とを接続する接続点の電圧を前記ドライバの出力信号としてモニタする信号モニタ手段（例えば、実施の形態における出力段Ｆ／Ｂモニタ回路６）とを備え、前記制御手段は、前記ドライバに前記駆動信号を出力した後、前記信号モニタ手段でモニタされた前記出力信号の周波数を周期ごとに計測し、該ドライバに向けて出力した前記駆動信号の周波数と前記出力信号の周波数とを比較して、両周波数の差異が温度変化に基づいて設定された許容誤差範囲であるか否かに基づいて前記アクチュエータ回路（例えば、実施の形態におけるアクチュエータ４）及び該ドライバの動作が正常か否かを判断する制御を行うことを特徴とするアクチュエータ駆動回路である。

上記構成のアクチュエータ駆動回路によれば、アクチュエータの駆動中に、アクチュエータを駆動する信号の周波数に基づいてアクチュエータ駆動回路の診断を行うことが可能である。

本発明のアクチュエータ駆動回路によれば、アクチュエータの駆動中に、アクチュエータを駆動する信号の周波数に基づいてアクチュエータ回路の診断を行うことが可能であるため、高価な電流検出回路を必要とする従来の回路と比較して、安価にアクチュエータ回路の診断が実施できる。

以下、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ駆動回路の診断回路について図１を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るアクチュエータ駆動回路の診断回路の構成を示した回路図である。図１において、演算、診断を実施するマイコン１と、ＦＥＴゲート抵抗２と、出力段ドライバ（ＦＥＴ）３と、アクチュエータ（負荷）４と、アクチュエータ用電源（負荷電源）５と、出力段Ｆ／Ｂモニタ回路６とが記載されている。

マイコン１の出力端がＦＥＴゲート抵抗２を介し、出力段ドライバ３のゲート端子に接続されている。アクチュエータ用電源５はアクチュエータ４の一端に接続され、アクチュエータ４の他端は出力段ドライバ３のドレイン端子に接続され、出力段ドライバ３のソース端子は接地されている。アクチュエータ４の他端は出力段Ｆ／Ｂモニタ回路６の反転入力端子に接続されている。出力段Ｆ／Ｂモニタ回路６の非反転入力端子は直流電源７を介し、接地点に接続されている。出力段Ｆ／Ｂモニタ回路６の出力端からＦ／Ｂモニタ信号９が出力され、マイコン１の入力端に加えられる。

続いて、図１のアクチュエータ駆動回路の診断回路での信号動作について説明する。マイコン１の出力端から出力された周波数（周期）ｆのチョッピング信号である出力信号８は、ＦＥＴゲート抵抗２を介し、出力段ドライバ３のゲート端子に入力される。ゲート端子への入力信号に応じて、アクチュエータ用電源５に接続されたアクチュエータ４が通電され、アクチュエータ４から出力段ドライバ３に電流が流れる。アクチュエータ４と出力段ドライバ３との接続点での信号が、出力段Ｆ／Ｂモニタ回路６の反転入力端子に入力される。出力段Ｆ／Ｂモニタ回路６の出力端からＦ／Ｂモニタ信号９が出力され、マイコン１の入力端に入力される。

マイコン１は出力信号８の周波数（周期）と、出力段のＦ／Ｂ信号であるＦ／Ｂモニタ信号９の周波数（周期）とを比較する。両周波数（周期）間の差異の有無の判定しきい値として、両周波数（周期）間の差異に許容値を持ち、回路応答性、温度変化等を考慮したしきい値を設定する。図１の下部に示すように、両周波数（周期）間の差異が許容誤差範囲内であればアクチュエータ駆動回路はマイコン１のチョッピング出力に従ってＯＮ／ＯＦＦしたと判断し、アクチュエータ駆動回路が正常であると判定する。許容誤差範囲外であればアクチュエータ駆動回路は異常であると判定する。

また、マイコン１からの出力信号８については、出力回路のＯＮ応答性、ＯＦＦ応答性、さらに出力段Ｆ／Ｂモニタ回路６の応答性を考慮し、診断可能Ｄｕｔｙ範囲を決定する。診断可能Ｄｕｔｙ範囲以外のＤｕｔｙ出力時には診断を中止する。

このように、本実施形態では、マイコン１からの出力信号８の周波数（周期）と、その出力信号８を出力段ドライバ３に入力した時の、出力段Ｆ／Ｂモニタ回路６から出力されたＦ／Ｂモニタ信号９の周波数（周期）とを比較しアクチュエータ駆動回路が正常であるかを判定することにより、アクチュエータ駆動中に診断可能であり、高価な電流検出回路を使用することなくアクチュエータ駆動回路の診断が実施することが可能である。

本発明は、自動車用電子制御システムのコンピュータユニットのアクチュエータ駆動回路に用いて好適である。

本発明の一実施形態にかかるアクチュエータ駆動回路の診断回路の構成を示す構成図である。 第１の従来技術にかかるアクチュエータ駆動回路の診断回路の構成を示す構成図である。 第２の従来技術にかかるアクチュエータ駆動回路の診断回路の構成を示す回路図である。

符号の説明

１ … マイコン（制御手段）
２ … ＦＥＴゲート抵抗
３ … 出力段ドライバ（ドライバ）
４ … アクチュエータ
５ … アクチュエータ用電源
６ … 出力段Ｆ／Ｂモニタ回路（信号モニタ手段）
９ … Ｆ／Ｂモニタ信号（出力信号）

Claims (1)

1. 所定の周波数の駆動信号を出力する制御手段と、
   前記駆動信号が入力され、該入力された駆動信号に基づいて出力信号を生成し、該生成した出力信号によりアクチュエータ回路の動作を制御するドライバと、
   前記ドライバと前記アクチュエータ回路とを接続する接続点の電圧を前記ドライバの出力信号としてモニタする信号モニタ手段とを備え、
   前記制御手段は、前記ドライバに前記駆動信号を出力した後、前記信号モニタ手段でモニタされた前記出力信号の周波数を周期ごとに計測し、該ドライバに向けて出力した前記駆動信号の周波数と前記出力信号の周波数とを比較して、両周波数の差異が温度変化に基づいて設定された許容誤差範囲であるか否かに基づいて前記アクチュエータ回路及び該ドライバの動作が正常か否かを判断する制御を行うこと
   を特徴とするアクチュエータ駆動回路。

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