JPH085530Y2 - 負荷駆動回路の自己診断装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は負荷駆動回路の自己診断装置に関し、詳しく
は、負荷の電流供給がデューティ制御される負荷駆動回
路における自己診断装置の改善技術に関する。

〈従来の技術〉 例えば、自動車の自動変速機の油圧制御系に用いられ
る電磁弁の弁駆動用ソレノイドでは、第５図に示すよう
に、ソレノイドＬに直列に接続したトランジスタTRを、
パルス幅変調器PWMで発生させた所定周波数の駆動パル
ス信号により駆動することによりソレノイドＬに流れる
電流を前記駆動パルス信号の周波数（デューティ比）に
よって制御して、電磁弁の開度を前記デューティ比で制
御できるように構成されたものがある。

ところで、上記のように自動変速機の油圧制御系に使
用されるソレノイドＬにおいては、ソレノイドＬ駆動系
の故障が発生すると正常な変速動作を行わせることがで
きなくなるだけでなく、自動変速機本体の機械的故障の
原因となる惧れがあるため、ソレノイドＬの駆動系の故
障を自己診断して、ソレノイドＬの駆動系に故障が発生
すると安全側へ制御するフェイルセーフシステムを用い
ることが多い。

かかるフェイルセーフ制御のためのソレノイドＬの駆
動系の故障診断は、第５図に示すように、ソレノイドＬ
の端子電圧をマイクロコンピュータの入力端子Portに読
み込むようにすると共に、PWMの出力が反転する毎に自
己診断の割込実行要求を出力し（第６図参照）、かかる
割込命令が出力されたときに第７図のフローチャートに
示す自己診断プログラムを実行させる。尚、第５図中の
ZDは逆起を吸収するためのツェナダイオードである。

第７図のフローチャートに示すプログラムでは、ま
ず、S11でPWM出力のON・OFFを判別し、PWM出力がONであ
るときにはS12へ進む。

S12では、Portに入力されるソレノイドＬの端子電圧
がHighであるかLowであるかを判別する。ここで、PWM出
力がON、即ち、トランジスタTRがONでかつソレノイドＬ
の端子電圧がLowである（アースされている）ときには
正常であるから、S13で正常判定を行うが、PWM出力がON
でソレノイドＬの端子電圧がHighであるときには異常で
あるからS14で異常判定を行い、所定のフェイルセーフ
制御に移行するようにする。

一方、S11でPWM出力がOFFであると判別されたときに
は、S15へ進んでPort入力値（ソレノイドＬの端子電
圧）のHigh・Lowを判別する。この場合には、トランジ
スタTRがOFFされているから、ソレノイドＬの端子電圧
はHighになるのが正常であり、ソレノイドＬの端子電圧
がLowのときに異常判定してフェイルセーフ制御を実行
させる。

〈考案が解決しようとする課題〉 このように従来の自己診断によると、ソレノイド（負
荷）をデューティ制御するために用いるPWMの出力反転
毎に自己診断プログラムを割込実行させる構成であるた
め、PWMの発振周波数が高くなると、例えば100Hzでは10
msに１回、1kHzでは1msに１回というように、単位時間
当たりの割込要求頻度が高くなり、CPUの演算負担が増
大して確実な自己診断が実行できなくなることがあると
いう問題があった。

本考案は上記問題点に鑑みなされたものであり、PWM
により高い周波数を発生させる場合であっても、自己診
断プログラムの割込実行頻度を低く抑えることができ、
CPUの演算負担を軽くして確実な自己診断が行える自己
診断装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本考案では、第１図に示すように、負荷と直
列接続されたスイッチング手段と、該スイッチング手段
を所定周波数の駆動パルス信号で駆動して前記負荷への
電流供給を制御する負荷駆動手段と、を備えた負荷駆動
回路において、 前記負荷の端子出力レベルの立上がりエッジ又は立下
がりエッジによって出力を反転するフリップフロップ回
路と、このフリップフロップ回路の出力を反転させない
側の前記駆動パルス信号のエッジが発生する毎に前記フ
リップフロップ回路出力の現在値と前回値とを比較し、
出力が反転していないときに負荷駆動回路の異常を判定
する判定手段と、を含んで自己診断装置を構成した。

〈作用〉 かかる構成の自己診断装置によると、フリップフロッ
プ回路は、負荷の端子出力レベルの立上がりエッジ又は
立下がりエッジによって出力を反転するため、正常時に
はスイッチング手段を駆動する駆動パルス信号の立上が
りエッジ及び立下がりエッジの２回に１回だけ出力を反
転することになる。

そして、かかるフリップフロップ回路の出力を反転さ
せない側の駆動パルス信号のエッジ、即ち、正常時に駆
動パルス信号の立上がり（立下がり）エッジでフリップ
フロップ回路の出力が反転する場合には、駆動パルス信
号の立下がり（立上がり）エッジが発生したときに、フ
リップフロップ回路出力の現在値と、前回の判定タイミ
ングにおける出力値とが比較され、出力が反転していな
いときに異常と判定し、出力が反転していれば正常の判
定を下す。

〈実施例〉 以下に本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

一実施例を示す第２図において、負荷としてのソレノ
イドＬは、例えば自動車の自動変速機における油圧制御
系に用いられる電磁弁の弁駆動用ソレノイドであり、こ
のソレノイドＬとアースとの間にはスイッチング手段と
してのトランジスタTRが直列に接続されており、トラン
ジスタTRをONすることにより、ソレノイドＬに電流が流
れるようになっている。

前記トランジスタTRのベースには、負荷駆動手段とし
てのパルス幅変調器PWMから出力される所定周波数の駆
動パルス信号が抵抗R1を介して印加されるようになって
おり、前記駆動パルス信号の周波数を制御することでソ
レノイドＬに流れる電流が制御される。前記PWMを備え
るマイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニッ
ト１は、例えば自動変速機の変速動作要求等から前記駆
動パルス信号の周波数を決定し、要求量の電流がソレノ
イドＬに供給されるようにして、ソレノイドＬで駆動さ
れる油圧制御系の電磁弁の開度を前記駆動パルス信号の
周波数を介して制御する。

また、ソレノイドＬの端子出力が抵抗R2を介してフリ
ップフロップ回路（FF）２に入力されるようになってお
り、本実施例では前記フリップフロップ回路２は、ソレ
ノイドＬ端子出力の立下がりエッジでその出力を反転さ
せる特性にしてある。尚、前記抵抗R2の端子電圧を、ツ
ェナダイオードZDを介してアースさせるようにしてあ
り、これにより、逆起電力を吸収するようにしてある。

前記フリップフロップ回路２の出力は、前記コントロ
ールユニット１の入力ポートPortに入力されるようにし
てあり、コントロールユニット１は、このPortに入力さ
れる信号を所定タイミングで判別して、ソレノイドＬ駆
動回路の自己診断を行う。

ソレノイドＬ駆動回路の正常時には、PWM出力がON（O
FF）であるときに、ソレノイドＬ端子出力がLow（Hig
h）となり、前記フリップフロップ回路２は、前述のよ
うにソレノイドＬ端子出力の立下がりエッジで出力を反
転するから、正常時には、PWM出力の立上がりエッジで
出力を反転することになる（第３図参照）。ここで、前
記フリップフロップ回路２の出力を反転させない、PWM
出力の立下がりエッジが発生したときに、第３図に示す
ように、自己診断プログラムを実行させる割込命令が出
力されるようになっている。

PWM出力の立下がりエッジの発生により自己診断制御
の割込実行が指示されると、第４図のフローチャートに
示す自己診断プログラムが実行される。このように、本
実施例において判定手段としての機能はコントロールユ
ニット１にソフトウェア的に備えられている。

ここで、まず、S1では現在のPort入力値（フリップフ
ロップ回路２出力）が前回の割込実行時に対して反転し
ているか否かを判別し、反転しているときにはS2で正常
判定を行い、反転してなく前回と同一であるときにはS3
異常判定を行って所定のフェイルセーフ制御を実行させ
るようにする。

ソレノイドＬが、PMW出力によって駆動されるトラン
ジスタTRのスイッチング動作によって正常に駆動されて
いるときには、第３図に示すように、前記割込命令時の
フリップフロップ回路２出力は反転を繰り返すことにな
る。しかしながら、トランジスタTRの短絡等によって正
常なスイッチング動作を行えなくなると、ソレノイドＬ
端子電圧変化がPWM出力と同期しなくなって、High又はL
owレベルを維持するようになり、フリップフロップ回路
２の出力を反転させるソレノイドＬ端子電圧の立下がり
エッジが正常に得られなくなるから、フリップフロップ
回路２の出力も、PWMの立上がりエッジで反転しなくな
り、前記割込要求時毎に反転した値を示す正常特性が得
られずに異常判定が下されるようになる。

このように本実施例の自己診断装置によると、PWM出
力の立上がり及び立下がりエッジの２回に１回だけ自己
診断プログラムの割込実行が行われるから、PWM出力の
立上がり及び立下がりエッジ毎に自己診断プログラムを
実行させる場合に比べ、自己診断のための割込実行の頻
度が少なくなり、PWMにより高周波数の駆動パルス信号
を発生させる場合であっても、自己診断プログラムを演
算処理するためのCPU負担を軽減して確実な自己診断が
行える。

尚、本実施例では、ソレノイドＬ端子電圧の立下がり
エッジで出力を反転させるフリップフロップ回路２を用
いたが、立上がりエッジで出力を反転させる逆特性のフ
リップフロップ回路２を用いるようにしても良く、この
場合は、PWMの出力の立上がりエッジで自己診断を割込
実行させるようにすれば良い。

〈考案の効果〉 以上説明したように本考案によると、負荷に直列に接
続したスイッチング手段を、所定周波数の駆動パルス信
号で駆動して負荷への電流供給を制御する駆動回路にお
いて、前記駆動パルス信号の周波数が高くなっても単位
時間当たりの自己診断処理の実行頻度を低くすることが
でき、自己診断のための処理負担を軽減して、確実に自
己診断させることができるようになるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示すブロック図、第２図は本考
案の一実施例を示す回路図、第３図は同上実施例におけ
る制御特性を示すタイムチャート、第４図は同上実施例
における自己診断プログラムを示すフローチャート、第
５図は従来の自己診断回路を示す回路図、第６図は第５
図示の従来回路における自己診断特性を示すタイムチャ
ート、第７図は従来の自己診断プログラムを示すフロー
チャートである。 １……コントロールユニット、２……フリップフロップ
回路、Ｌ……ソレノイド（負荷）、TR……トランジスタ
（スイッチング手段）、PWM……パルス幅変調器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】負荷と直列接続されたスイッチング手段
   と、該スイッチング手段を所定周波数の駆動パルス信号
   で駆動して前記負荷への電流供給を制御する負荷駆動手
   段と、を備えた負荷駆動回路において、 前記負荷の端子出力レベルの立上がりエッジ又は立下が
   りエッジによって出力を反転するフリップフロップ回路
   と、該フリップフロップ回路の出力を反転させない側の
   前記駆動パルス信号のエッジが発生する毎に前記フリッ
   プフロップ回路出力の現在値と前回値とを比較し、出力
   が反転していないときに負荷駆動回路の異常を判定する
   判定手段と、 を含んで構成したことを特徴とする負荷駆動回路の自己
   診断装置。