JPH05197420A - 負荷駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷を駆動制御し、かつその異常検出を行う
処理回路の端子数の削減を図る。 【構成】 マイクロコンピュータなどで実現される処理
回路１２の端子Ｐを切換スイッチ１５によって出力用と
入力用とに周期的に切換える。前記処理回路１２の端子
Ｐの電位Ｖｐから、レベル設定部２１および出力検出部
３１は前記端子Ｐが出力状態であるかまたは入力状態で
あるかを判別し、その判別結果に対応して出力保持部４
１は、処理回路１２から次の駆動力が導出されるまで駆
動出力を保持する。一方、処理回路１２は、端子Ｐが入
力状態である期間中に異常検出部２５を介して負荷４８
の端子電圧を検出し、前記駆動出力とこの端子電圧とを
比較することによって、負荷４８の断線や短絡などの異
常を検出する。こうして、負荷駆動用と異常検出用とに
端子Ｐを共用し、端子数を削減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車載用の電子制御装置
などで好適に実施され、電磁ソレノイドなどの断線や短
絡の生じ易い負荷を駆動するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、典型的な従来技術の負荷駆動装
置１の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
マイクロコンピュータなどで実現され、制御手段である
処理回路２は、図示しないセンサなどの検出結果に応答
して制御量を演算し、その演算結果に対応した駆動出力
を出力端子ｐ１から導出する。前記駆動出力は、オープ
ンコレクタ形の反転バッファ３を介してコネクタ４から
出力され、ワイヤハーネスなどを介して電磁ソレノイド
などの負荷５に与えられる。

【０００３】この負荷駆動装置１がたとえば内燃機関の
アイドル回転速度を制御するための装置であるときに
は、負荷５はスロットル弁の上流側と下流側とを連通す
るバイパス側路に介在された流量制御弁の開度を制御す
るために用いられ、処理回路２によってデューティ制御
される。また、前記負荷駆動装置１がたとえば定速走行
制御装置であるときには、負荷５はスロットル弁のリン
ク機構に設けられたモータであり、該モータによって、
運転者のアクセル操作なしで所望とする走行速度となる
ようにスロットル弁開度が制御される。

【０００４】また、負荷５に断線などの異常が発生して
いないかどうかを検出するために、コネクタ４は電圧検
出用抵抗６に接続されている。電圧検出用抵抗６の端子
電圧は、反転バッファ７で反転された後、前記処理回路
２の入力端子ｐ２に与えられる。したがって、出力端子
ｐ１と、コネクタ４と、入力端子ｐ２とにおいて、電圧
がハイレベルである状態を論理「１」とし、ローレベル
である状態を論理「０」とするとき、負荷５が正常に動
作している状態と、短絡している状態と、断線している
状態とでそれぞれ表１で示されるような関係となる。

【０００５】

【表１】

【０００６】このようにして負荷５を駆動するととも
に、その異常検出を行っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって上述の従来
技術では、１つの負荷に対して２つの端子が必要とな
る。一方、近年、車載用電子制御装置では、制御出力項
目が増加する傾向にあり、また各負荷に対しても上述の
ような異常検出機能を追加する要求があり、このため制
御用マイクロコンピュータの端子数が不足している。

【０００８】本発明の目的は、負荷へ駆動出力を導出す
る制御手段の入出力端子数を削減することができる負荷
駆動装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、負荷を駆動す
るための駆動手段であって、周期的に出力状態と入力状
態とに切換えて使用される端子と、前記端子へ負荷を駆
動するための駆動出力を導出する制御手段と、前記端子
への入力に基づいて駆動中の負荷の状態を識別する識別
手段とを備える、そのような駆動手段と、前記端子のレ
ベルから、該端子が前記出力状態であるか入力状態であ
るかを判別する判別手段と、判別手段の出力に応答し、
前記端子が出力状態であるときには、その出力レベルを
次の出力が導出されるまで保持して負荷に与える保持手
段と、前記保持手段の出力レベルに基づいて負荷の異常
検出を行い、その検出結果を前記駆動手段の端子へ出力
する検出手段とを含むことを特徴とする負荷駆動装置で
ある。

【００１０】また本発明の前記検出手段は、予め定める
電圧レベル内で検出結果を駆動手段の端子へ出力し、駆
動手段は、前記電圧レベル外で負荷駆動のための出力を
端子から導出し、判別手段は、駆動手段の端子の電圧レ
ベルに基づいて、駆動手段が出力状態であるか入力状態
であるかの判別を行うことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明に従えば、マイクロコンピュータなどで
実現され、負荷を駆動するための駆動手段において、端
子は周期的に出力状態と入力状態とに切換えて使用され
る。前記端子が出力状態であるときには、制御手段は負
荷を駆動するための駆動出力を導出する。また、前記端
子が入力状態であるときには、識別手段が端子への入力
電圧レベルなどに基づいて駆動中の負荷の状態、たとえ
ば断線や短絡などの異常が発生していないかなどを識別
する。その識別結果から、負荷に前記異常が生じている
ときには、この識別手段は制御手段に、たとえば負荷の
駆動停止などを行わせる。

【００１２】上述のように、入出力に共用される端子に
は、判別手段と、保持手段と、検出手段とが接続されて
いる。前記判別手段は、前記端子のレベルから、該端子
が出力状態であるかまたは入力状態であるかの判別を行
い、その判別結果を保持手段に与える。保持手段は、判
別手段の判別結果に応答して、前記端子が出力状態であ
るときには、その出力レベルを次の出力が導出されるま
で保持して負荷を駆動する。

【００１３】前記保持手段による負荷駆動のための出力
は検出手段に入力されており、この検出手段は、短絡や
断線などの負荷の異常による保持手段の駆動出力レベル
の異常に基づいて負荷の異常を検出することができる。
その検出結果は、たとえば予め定める電圧レベル内で駆
動手段の端子へ与えられる。また前記駆動手段は、たと
えば前記電圧レベル外で負荷駆動のための出力を導出す
る。したがって、端子が出力状態であるかまたは入力状
態であるかを表すための電圧レベルと、負荷の状態を表
す電圧レベルとが相互に異なり、これによって判別手段
は誤動作なく前記端子が出力状態であるかまたは入力状
態であるかを判別することができる。

【００１４】このようにして、駆動手段の端子を時分割
して入力用と出力用とに共用することができ、駆動手段
の端子数を削減することができる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の負荷駆動装置１
１の電気的構成を示すブロック図である。マイクロコン
ピュータなどで実現され、駆動手段である処理回路１２
は、大略的に、図示しないセンサなどからの出力に基づ
いて制御量を演算する制御回路１３と、出力回路１４
と、切換スイッチ１５と、識別回路１６と、入力用と出
力用とに共用される端子Ｐとを含んで構成されている。

【００１６】制御回路１３は、後述する予め定める周期
Ｗ１毎に、前記切換スイッチ１５のスイッチング状態を
切換える。すなわち、前記端子Ｐに接続されているこの
切換スイッチ１５の共通接点１５ａは、前記端子Ｐが出
力用に使用されるときには一方の個別接点１５ｂに接続
され、前記端子Ｐが入力用に使用されるときには他方の
個別接点１５ｃに接続される。前記個別接点１５ｂに
は、前記制御回路１３からの駆動出力が出力回路１４を
介して与えられる。

【００１７】前記出力回路１４は、ハイレベルの電位Ｖ
ｃと接地電位ＧＮＤとの間に直列に接続された２つのＣ
ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２から構成されてお
り、前記制御回路１３からはこれらのトランジスタＴｒ
１，Ｔｒ２のゲートに前記駆動出力が与えられ、また前
記切換スイッチ１５の個別接点１５ｂへは、これらのト
ランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の接続点１７から駆動出力が
導出される。したがって、前記個別接点１５ｂは、トラ
ンジスタＴｒ１が導通しトランジスタＴｒ２が遮断して
いるときにはハイレベルの電位Ｖｃとなり、トランジス
タＴｒ１が遮断しトランジスタＴｒ２が導通していると
きには接地電位ＧＮＤとなる。このような駆動出力は、
共通接点１５ａから端子Ｐを介してライン２０に導出さ
れ、レベル設定部２１に与えられる。

【００１８】前記レベル設定部２１は、前記電位Ｖｃと
接地電位ＧＮＤとの間に介在され、抵抗Ｒａ，Ｒｂから
成る直列回路と、前記電位Ｖｃと接地電位ＧＮＤとの間
に介在され、トランジスタＴｒ３と、抵抗Ｒｃと、抵抗
Ｒｄと、トランジスタＴｒ４とがこの順序で接続された
直列回路とを含んで構成されている。抵抗Ｒａ，Ｒｂの
接続点２２と、抵抗Ｒｃ，Ｒｄの接続点２３とは、前記
ライン２０に接続されている。またトランジスタＴｒ
３，Ｔｒ４は、相互に異なる導電形式であり、後述する
異常検出部２５からの出力に対応して相互に異なるスイ
ッチング状態となるように導通／遮断制御される。抵抗
Ｒｃ，Ｒｄは相互に等しい抵抗値ｒに選ばれ、また抵抗
Ｒａ，Ｒｂは相互に等しく、かつ前記抵抗Ｒｃ，Ｒｄの
４倍の抵抗値４ｒに選ばれる。

【００１９】したがって図２（１）で示されるように、
端子Ｐが出力状態であるときには、ライン２０の電位Ｖ
ｐは、時刻ｔ１〜ｔ２で示される前記ハイレベルの電位
Ｖｃ、または時刻ｔ３〜ｔ４で示される接地電位ＧＮＤ
となる。これに対して、後述するように端子Ｐが入力状
態でトランジスタＴｒ３が導通しトランジスタＴｒ４が
遮断しているときには、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４の
導通抵抗が前記抵抗値ｒに比べて充分小さいとすると、
ライン２０の電位Ｖｐは時刻ｔ２〜ｔ３で示される５・
Ｖｃ／６となり、またトランジスタＴｒ３が遮断しトラ
ンジスタＴｒ４が導通しているときには、前記電位Ｖｐ
は時刻ｔ１以前で示されるＶｃ／６となる。

【００２０】前記ライン２０の電位Ｖｐはまた、出力検
出部３１で検出されている。この出力検出部３１は、一
対の比較器３２，３３と、各比較器３２，３３に個別に
設けられる基準電圧源３４，３５と、比較器３２，３３
からの出力の論理和を得るためのＯＲゲート３６とを含
んで構成されている。ライン２０の電位Ｖｐは、比較器
３２の非反転入力端子と、比較器３３の反転入力端子と
に入力されている。比較器３２の反転入力端子には、基
準電圧源３４から５・Ｖｃ／６＋αの電位が与えられて
おり、したがってこの比較器３２からは図２（２）で示
されるように、５・Ｖｃ／６＋α≦Ｖｐであるときには
ハイレベルの出力が導出され、そうでないときにはロー
レベルの出力が導出される。また、比較器３３の非反転
入力端子には、基準電圧源３５からＶｃ／６−αの電位
が与えられており、したがってこの比較器３３からは図
２（３）で示されるように、Ｖｃ／６−α≧Ｖｐである
ときにハイレベルの出力が導出され、そうでないときに
はローレベルの出力が導出される。前記αは、ノイズな
どによる誤判定を防止するためのマージン電圧である。
これによって、ＯＲゲート３６からは図２（４）で示さ
れるように、比較器３２，３３のいずれか一方の出力が
ハイレベルであるときにハイレベルの出力が導出され、
出力保持部４１に与えられる。

【００２１】このように、前記レベル設定部２１および
出力検出部３１は、前記端子Ｐが出力状態であるのか、
または入力状態であるのかを判別する判別手段としての
機能を有する。

【００２２】前記出力保持部４１は、Ｄフリップフロッ
プ４２と、バッファ４３とを含んで構成されている。前
記ＯＲゲート３６の出力はＤフリップフロップ４２の端
子Ｃに入力されており、またこのＤフリップフロップ４
２の端子Ｄには前記ライン２０の電位Ｖｐがバッファ４
３を介して入力されている。したがって、このＤフリッ
プフロップ４２の端子Ｑからは、図２（５）で示される
ように、前記比較器３２または３３からの出力がハイレ
ベルとなったタイミングでの端子Ｄの電圧レベルが出力
され、比較器３２，３３からの出力がともに一旦ローレ
ベルとなった後、再びいずれか一方がハイレベルに立上
るタイミングまで保持される。

【００２３】前記Ｄフリップフロップ４２の端子Ｑから
の出力は、出力部４５のオープンコレクタ形の反転バッ
ファ４６に与えられる。この反転バッファ４６の出力
は、コネクタ４７からワイヤハーネスなどを介して、電
磁ソレノイドなどの負荷４８の一方の端子に接続されて
いる。負荷４８の他方の端子は、ハイレベルの電源ライ
ン＋Ｂに接続されている。したがって、Ｄフリップフロ
ップ４２の端子Ｑがハイレベルとなると、反転バッファ
４６の出力はローレベルとなり、負荷４８に矢符４９方
向の負荷電流が流れて該負荷４８が駆動される。

【００２４】前記コネクタ４７の電位はまた、異常検出
部２５によって検出されている。異常検出部２５は、検
出用抵抗５１と、比較器５２と、基準電圧源５３と、反
転バッファ５４とを含んで構成されている。検出用抵抗
５１の端子電圧は、比較器５２で基準電圧源５３からの
基準電圧Ｖｃ／２と比較され、端子電圧が低いときには
ローレベルの出力が導出される。したがって負荷４８が
正常に駆動されているときには、反転バッファ５４から
はハイレベルの出力が導出され、トランジスタＴｒ３は
遮断し、トランジスタＴｒ４は導通する。こうして、負
荷４８が正常であることが端子Ｐに入力される。

【００２５】端子Ｐへの入力結果は、切換スイッチ１５
を介して処理回路１２内の識別回路１６に入力される。
識別回路１６は、比較器５６と基準電圧源５７とを含ん
で構成されており、端子Ｐのレベルが基準電圧源５７の
電位Ｖｃ／２以上であるか否かに基づいてライン２０の
電位Ｖｐを読込む。

【００２６】すなわち負荷４８の正常時には、ライン２
０の電位Ｖｐが図３（１）で示されるとき、Ｄフリップ
フロップ４２の端子Ｑの論理は図３（２）で示されるよ
うになり、したがってコネクタ４７での電圧レベル、す
なわち異常検出部２５からの出力の論理は図３（３）で
示されるようになる。

【００２７】これに対して、負荷４８に短絡が生じてい
る状態で該負荷４８をオフからオンにすると、図４
（１）で示されるライン２０の電位Ｖｐに対応して、Ｄ
フリップフロップ４２からは図４（２）で示される出力
が導出され、これに対してコネクタ４７の電位、すなわ
ち異常検出部２５からの出力は、図４（３）で示される
ように常時ハイレベルのままとなる。

【００２８】また、負荷４８の断線時には図５（１）で
示されるライン２０の電位Ｖｐに対して、Ｄフリップフ
ロップ４２の出力は図５（２）で示され、コネクタ４７
の電位、すなわち異常検出部２５の出力は、図５（３）
で示されるように常時ローレベルのままで保持される。
このような図３〜図５における各部の電位は、ハイレベ
ルの論理を「１」とし、ローレベルの論理を「０」とす
るとき、表２で表すことができる。

【００２９】

【表２】

【００３０】図６は上述のような負荷４８の駆動および
異常検出動作を説明するためのフローチャートであり、
この動作は制御回路１３による制御量演算に、たとえば
予め定める周期毎に割込んで行われる。ステップｎ１で
は、求められている制御量に対応して負荷４８をデュー
ティ制御するにあたって、端子Ｐからハイレベルまたは
ローレベルのいずれの出力を導出するかが決定される。
ステップｎ２では、ステップｎ１で決定された出力に対
応して、メモリＲＡＭＡが前記ハイレベルに対応した
「１」またはローレベルに対応した「０」のいずれかに
設定されるとともに、端子Ｐのレベルを表すポートレジ
スタに、前記メモリＲＡＭＡのストア内容がセットされ
る。ステップｎ３では、切換スイッチ１５が個別接点１
５ｂ側に導通されて端子Ｐが出力状態とされ、負荷４８
が駆動される。

【００３１】ステップｎ４では、前記切換スイッチ１５
が個別接点１５ｃ側に導通されて端子Ｐは入力状態とさ
れる。こうして、端子Ｐが入力状態とされると、前記ポ
ートレジスタの内容は該端子Ｐのレベルに対応して設定
される。ステップｎ５では、ポートレジスタのストア内
容と、前記メモリＲＡＭＡのストア内容とが比較され、
両者が一致するときには動作を終了し、そうでないとき
にはステップｎ６で、負荷４８に異常が発生しているこ
とを表すフラグＦ１が１にセットされた後、動作を終了
する。前記フラグＦ１が１にセットされているときに
は、制御回路１３は、たとえば負荷４８の駆動を休止す
る。

【００３２】このように本発明に従う駆動装置１１で
は、処理回路１２の端子Ｐを、負荷４８を駆動するため
の出力を導出する出力端子と、負荷４８に異常が発生し
ていないかどうかを検出するための入力端子とに周期的
に切換えて共用するので、端子数を削減することがで
き、あるいは制御および異常検出の可能な負荷の数を増
加することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、駆動手段
の端子に判別手段と保持手段とを接続し、周期的に出力
用と入力用とに切換えて使用されるこの端子が、判別手
段によって出力用に使用されていることが判別される
と、駆動手段内の制御手段からの駆動出力を保持手段に
よって保持して、前記端子が入力状態とされても、次に
出力状態とされて駆動出力が入力されるまで保持する。
この状態で、検出手段によって、保持手段による負荷の
駆動出力レベルから負荷に短絡や断線などの異常が発生
していないかどうかを検出し、その検出結果を前記端子
に与えるので、負荷駆動用の出力端子と負荷の異常検出
用の入力端子とを１つの端子で共用することができ、端
子数を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の負荷駆動装置１１の電気的
構成を示すブロック図である。

【図２】処理回路１２からの出力保持動作を説明するた
めの波形図である。

【図３】負荷４８の正常時における動作を説明するため
の波形図である。

【図４】負荷４８の短絡時における動作を説明するため
の波形図である。

【図５】負荷４８の断線時における動作を説明するため
の波形図である。

【図６】負荷４８の駆動および異常検出動作を説明する
ためのフローチャートである。

【図７】典型的な従来技術の負荷駆動装置１の電気的構
成を簡略化して示すブロック図である。

【符号の説明】

１１ 負荷駆動装置 １２ 処理回路 １３ 制御回路 １４ 出力回路 １５ 切換スイッチ １６ 識別回路 ２１ レベル設定部 ２５ 異常検出部 ３１ 出力検出部 ４１ 出力保持部 ４５ 出力部 ４８ 負荷 Ｐ 端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷を駆動するための駆動手段であっ
   て、 周期的に出力状態と入力状態とに切換えて使用される端
   子と、 前記端子へ負荷を駆動するための駆動出力を導出する制
   御手段と、 前記端子への入力に基づいて駆動中の負荷の状態を識別
   する識別手段とを備える、そのような駆動手段と、 前記端子のレベルから、該端子が前記出力状態であるか
   入力状態であるかを判別する判別手段と、 判別手段の出力に応答し、前記端子が出力状態であると
   きには、その出力レベルを次の出力が導出されるまで保
   持して負荷に与える保持手段と、 前記保持手段の出力レベルに基づいて負荷の異常検出を
   行い、その検出結果を前記駆動手段の端子へ出力する検
   出手段とを含むことを特徴とする負荷駆動装置。
2. 【請求項２】 前記検出手段は、予め定める電圧レベル
   内で検出結果を駆動手段の端子へ出力し、 駆動手段は、前記電圧レベル外で負荷駆動のための出力
   を端子から導出し、 判別手段は、駆動手段の端子の電圧レベルに基づいて、
   駆動手段が出力状態であるか入力状態であるかの判別を
   行うことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動装置。