JPH09196991A - 故障検出回路及びその検出方法 - Google Patents

故障検出回路及びその検出方法

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JPH09196991A
JPH09196991A JP540796A JP540796A JPH09196991A JP H09196991 A JPH09196991 A JP H09196991A JP 540796 A JP540796 A JP 540796A JP 540796 A JP540796 A JP 540796A JP H09196991 A JPH09196991 A JP H09196991A
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load
failure
actuator
detecting
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Eiji Yamada
英司 山田
Kouichi Yamanoue
耕一 山野上
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Naldec Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】アクチュエータ等の駆動回路に発生するオープ
ン故障やショート及び部分的に発生するショートを全負
荷電流域で容易に検出する。 【解決手段】故障検出回路1は、アクチュエータを通電
させるためのデューティ信号aのデューティ比に対す
る、アクチュエータが通電状態となって発生するフェイ
ルセーフ入力信号dのデューティ比の変化を監視するこ
とによりアクチュエータ駆動素子−負荷電源間の断線、
ショートあるいはアクチュエータ駆動素子の断線、ショ
ート等の故障検出を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、故障検出回路及び
その検出方法に関し、例えば、アクチュエータ等の駆動
制御回路へ出力される制御信号により、アクチュエータ
等に通電される電流値を制御する電流フィードバック回
路を有する駆動制御回路の故障を検出する故障検出回路
及びその検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、アクチュエータ等の駆動回路
に発生する故障を検出する故障検出回路として、負荷回
路に発生する電圧をコンパレータにより検出し、このコ
ンパレータからの出力に基づいて負荷電流の異常を検出
するものが提案されている(特開昭59−104565
号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の故障検出回路では、特定の負荷電流時でし
か故障検出ができない。また、負荷回路に発生する電圧
をコンパレータから入力するので回路が高価なものとな
る欠点がある。
【0004】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めに提案されたもので、その目的は、安価な回路構成に
も係わらず、アクチュエータ等の駆動回路に発生するオ
ープン故障やショート及び部分的に発生するショートを
全負荷電流域で容易に検出できる故障検出回路及びその
検出方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決し、
目的を達成するために、この発明に係わる故障検出回路
は、次のような構成を備える。即ち、負荷を駆動する駆
動回路に出力される制御信号と、該負荷に通電される電
流値とに基づいて該負荷を駆動制御するフィードバック
回路を備える故障検出回路において、前記負荷を通電さ
せることにより前記駆動回路に発生する電圧値を検出す
る電圧検出手段と、前記制御信号のデューティ比と前記
電圧値の検出信号のデューティ比とを比較する比較手段
と、前記比較手段の比較結果に基づいて前記負荷及び駆
動回路に発生する故障を検出する故障検出手段とを具備
する。
【0006】この発明に係わる故障検出方法は、次のよ
うな工程を備える。即ち、負荷を駆動する駆動回路に出
力される制御信号と、該負荷に通電される電流値とに基
づいて該負荷を駆動制御するフィードバック回路を備え
る負荷制御回路に発生する故障を検出する方法におい
て、前記負荷を通電させることにより前記駆動回路に発
生する電圧値を検出する電圧検出工程と、前記制御信号
のデューティ比と前記電圧値の検出信号のデューティ比
とを比較する比較工程と、前記比較手段の比較結果に基
づいて前記負荷及び駆動回路に発生する故障を検出する
故障検出工程とを具備する。
【0007】以上のように、本発明の故障検出回路及び
その検出方法では、負荷を駆動する駆動回路に出力され
る制御信号と、該負荷に通電される電流値とに基づいて
該負荷を駆動制御するフィードバック回路を備える負荷
制御回路に発生する故障を検出する際に、制御信号のデ
ューティ比と、負荷を通電させることにより駆動回路に
発生する電圧値の検出信号のデューティ比とを比較し、
その比較結果に基づいて負荷及び駆動回路に発生する故
障を検出するように動作する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる実施の形態
につき添付図面を参照して詳細に説明する。尚、以下で
は、電流フィードバック回路を有するアクチュエータ等
の駆動制御回路を一例として説明するが、本発明はこの
実施の形態に限定されず、負荷へ出力される制御信号に
より、負荷に通電される電流値をその通電時間によって
制御する公知のPWM電流フィードバック回路を有する
回路であればいかなる回路であっても適用可能である。
【0009】<故障検出回路の全体構成>図1は、本発
明に係わる実施の形態の故障検出回路の構成を示すブロ
ック図である。
【0010】図1において、故障検出回路1は、アクチ
ュエータS1と、アクチュエータ駆動素子Q1と、アク
チュエータ駆動素子Q1に流れる電流を検出するための
抵抗R11と電流検出回路6と、所定のデューティ比に
設定されたパルス信号(以下、デューティ信号)を比較
回路5に出力するデューティ発生回路3と、デューティ
発生回路3から出力されるデューティ信号と電流検出回
路6から出力される検出信号VREFとを比較してアクチ
ュエータ駆動素子Q1に出力する電流を決定する比較回
路5と、アクチュエータS1に印加される駆動電圧VF
とアクチュエータS1の電源電圧VBを検出する電圧検
出回路2とを備え、電圧検出回路2において検出された
アクチュエータS1の電源電圧VBに基づいてアクチュ
エータS1に印加される駆動電圧VFのデューティ信号
のデューティ比を補正して比較を行う。
【0011】アクチュエータS1は、バッテリ等の+B
電源に接続されたリニアソレノイドであり、例えば、A
T(オートマチックトランスミッション)のライン圧を
制御するバルブを駆動する。アクチュエータ駆動素子Q
1はトランジスタであり、そのコレクタには、リニアソ
レノイドS1と抵抗R11とが直列に接続され、ベース
には、比較回路5により決定された電流値に基づく出力
電圧が印加される。アクチュエータS1は、このアクチ
ュエータ駆動素子Q1のベースに電圧が印加されると
(トランジスタのオン状態)、ソレノイドとして通電状
態となる。
【0012】電圧検出回路2とデューティ発生回路3と
は、アクチュエータS1を駆動制御するCPU4の一部
として構成される。
【0013】<故障検出回路の詳細構成>図2は、図1
に示す故障検出回路の詳細構成を示す回路図である。ま
た、図3は、図2における各点の信号波形を示す図であ
る。
【0014】(アクチュエータ及びアクチュエータ駆動
素子の正常時)図1〜図3において、デューティ発生回
路3のデューティ信号a(図3(a)に示す波形信号)
は、抵抗R1及びコンデンサC1からなる積分回路で積
分波形信号b(図3(b)に示す波形信号)となり、C
PU4の端子P1からIC2の端子2へ出力される。I
C2は図1に示す比較回路5に相当し、この積分波形信
号bと他方の端子3の入力信号を参照電圧VREFとし
て、大小を比較して出力端子1にパルス信号を出力す
る。IC2の端子4、8は電源端子であり、コンデンサ
C7でノイズ等が除去されて電圧Vが付加される。IC
2の出力端子1から出力された出力信号は、抵抗R12
を介してトランジスタQ2のベースに印加され、トラン
ジスタQ2をオンする。トランジスタQ2がオン状態に
なると、そのコレクタ、エミッタ間には抵抗R13を介
して電源電圧+Bが付加されているので、トランジスタ
Q1がオン状態となる。トランジスタQ1がオン状態と
なると、抵抗R14、ダイオードD1を含むトランジス
タQ1、Q2からなる回路に電流が流れ、前述のよう
に、アクチュエータS1に電源電圧+Bが付加され、ソ
レノイドとして通電状態となる。トランジスタQ1は前
述のIC2からの出力信号に基づいてオン/オフされる
ので、このソレノイドに印加される信号cは、パルス信
号となる(図3(c)に示す波形信号)。
【0015】一方、パルス信号cは、抵抗R10及びコ
ンデンサC5からなる積分回路で積分波形信号となり、
IC1の端子5へ出力される。IC1は図1に示す電流
検出回路6に相当し、この積分波形信号を参照電圧VRE
Fとして、他方の端子6の入力信号の大小を比較して出
力端子7に出力する。他の端子6への入力信号は、抵抗
R9を介して、コンデンサC4でノイズが除去されて入
力される。コンデンサC4に蓄積される電荷は、抵抗R
7、R8、プラスに帯電されたコンデンサC6により打
ち消される。出力端子7から出力される信号は、抵抗R
5、R6、ツエナーダイオードZD1を介してIC2の
端子3に入力される。デューティ信号と端子6に入力さ
れるパルス信号との電位差は、抵抗R2、R3、R4、
プラスに帯電されたコンデンサC2、コンデンサC3に
より打ち消される。
【0016】他方、パルス信号cは、抵抗R0及びコン
デンサC0でノイズが除去されてIC3へ出力される。
IC3はインバータ素子であり、パルス信号cを反転し
て故障検出のためのフェイルセーフ入力信号dとして図
1に示す電圧検出回路2に出力する(図3(d)に示す
波形信号)。また、アクチュエータS1に付加される電
源電圧+Bは、抵抗R15、R16、R17、プラスに
帯電されたコンデンサC8により一定の入力電圧VBと
してCPU4の端子P2に入力される。
【0017】(アクチュエータ及びアクチュエータ駆動
素子の異常発生時)また、図2において、アクチュエー
タ駆動素子−負荷電源間の断線、ショートあるいはアク
チュエータ駆動素子の断線、ショート等の故障が発生し
てアクチュエータ及びアクチュエータ駆動素子に流れる
電流が異常な場合(例えば、電流増加した場合)には、
IC2(図1に示す比較回路5)の端子3に入力される
参照電圧VREFは、図3(b)に示す参照電圧VREF’に
上昇するので、図3(c)、(d)に示すパルス信号
c、フェイルセーフ入力信号dは、図3(e)、(f)
に示すパルス信号e、フェイルセーフ入力信号fとな
り、正常な場合のデューティ比と異なる波形となる(正
常時に比べてデューティ比が小さくなる)。
【0018】<故障検出方法>次に、本実施形態の故障
検出回路による故障検出方法について説明する。
【0019】図1、図2において、アクチュエータ及び
アクチュエータ駆動素子が正常な場合、フェイルセーフ
入力信号d(図3(d)に示す波形信号)のデューティ
比βとデューティ発生回路3から出力されるデューティ
信号のデューティ比αとの比α/β(又は、差α−β)
は、本実施形態では略1(差の場合は、0)の関係を満
たす(α/β又はα−βは、回路の時定数で決定され、
必ずしも1又は0に設定されるとは限らない)。一方、
アクチュエータ及びアクチュエータ駆動素子に流れる電
流が増加して異常となった場合には、フェイルセーフ入
力信号f(図3(f)に示す波形信号)のデューティ比
γとデューティ発生回路3から出力されるデューティ信
号のデューティ比αとの比α/γ(又は、差α−γ)
は、本実施形態ではα/γ>1(差の場合は、α−γ>
0)の関係を満たす。尚、回路の時定数やデューティ比
の設定値によっては、上記関係と反対の関係を満たす場
合もありうるので、本実施形態はほんの一例にすぎない
ものである。
【0020】上記関係から、正常時のデューティ比の比
α/βが、所定値ε(例えば、異常時のデューティ比の
比α/γ)だけ変化したか否かを判定することにより故
障検出を行なう。
【0021】具体的に説明すると、図2、図3におい
て、CPU4は、端子P0に入力されるフェイルセーフ
入力信号d(又はf)のオン時間又はオフ時間をカウン
トして、デューティ比β(又はγ)を算出する。一方、
CPU4は、端子P1から出力するデューティ信号のオ
ン時間又はオフ時間をカウントして、デューティ比αを
算出する。
【0022】そして、CPU4において、正常時のデュ
ーティ比の比α/βが、所定値εだけ変化したか否かを
判定し、例えば、デューティ比の比α/βが、 α/β>ε という関係を満たすか否かにより、アクチュエータやア
クチュエータ駆動素子の故障を確認することができる。
【0023】以上のように、本実施形態の故障検出回路
1では、正常時のデューティ比の比α/βが、所定値ε
だけ変化したか否かを判定することにより、アクチュエ
ータ駆動素子に発生する断線故障やショート又は部分的
なショート故障を容易に検出でき、フェイルセーフ入力
信号dの入力をインバータIC3を用いて行なうので安
価な回路構成とすることができる。
【0024】<本実施形態の技術的効果>従来の故障検
出回路では、故障検出を行なうCPU4と、デューティ
信号を発生するデューティ発生回路3とを別体に構成す
るのが一般的であり、この従来の回路構成では、CPU
4は、デューティ発生回路3から出力されるデューティ
信号と、電圧検出回路2により検出される電圧値の検出
信号の両方を取り込むことにより故障検出を行なう必要
があるため、割り込み処理等で処理が複雑になると共
に、CPU4の入力ポートが2つ必要となる点で不利で
ある。
【0025】一方、本発明に係わる実施形態では、CP
U4から出力されるデューティ信号と、電圧検出回路2
により検出されるフェイルセーフ信号と電源電圧値の検
出信号とを他回路から取り込むことなく得ることがで
き、デューティ信号とフェイルセーフ信号のデューティ
比をCPU4にて監視させることで、回路の故障を容易
に検出できる。また、デューティ信号の周波数(負荷電
流のディザーの発生)を変更する場合にも、比較回路5
や電流検出回路6の時定数等を変更する必要がなくな
り、回路設計上の手間を省くことができる。
【0026】尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲
で上記実施の形態を修正又は変更したものに適用可能で
ある。
【0027】
【効果】以上説明のように、本発明によれば、負荷を駆
動する駆動回路に出力される制御信号と、該負荷に通電
される電流値とに基づいて該負荷を駆動制御するフィー
ドバック回路を備える負荷制御回路に発生する故障を検
出する際に、制御信号のデューティ比と、負荷を通電さ
せることにより駆動回路に発生する電圧値の検出信号の
デューティ比とを比較し、その比較結果に基づいて負荷
及び駆動回路に発生する故障を検出するので、安価な回
路構成にも係わらず、例えばアクチュエータ等の駆動回
路に発生するオープン故障やショート及び部分的に発生
するショートを全ての負荷電流域で容易に検出できる。
【0028】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる実施の形態の故障検出回路の構
成を示すブロック図である。
【図2】図1に示す故障検出回路の詳細構成を示す回路
図である。
【図3】図2の回路における各点の信号波形を示す図で
ある。
【符号の説明】
1…故障検出回路 2…電圧検出回路 3…デューティ発生回路 4…CPU 5…比較回路 6…電流検出回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷を駆動する駆動回路に出力される制
    御信号と、該負荷に通電される電流値とに基づいて該負
    荷を駆動制御するフィードバック回路を備える故障検出
    回路において、 前記負荷を通電させることにより前記駆動回路に発生す
    る電圧値を検出する電圧検出手段と、 前記制御信号のデューティ比と前記電圧値の検出信号の
    デューティ比とを比較する比較手段と、 前記比較手段の比較結果に基づいて前記負荷及び駆動回
    路に発生する故障を検出する故障検出手段とを具備する
    ことを特徴とする故障検出回路。
  2. 【請求項2】 前記負荷に接続された電源電圧を検出す
    る電源電圧検出手段を更に具備し、前記電圧値の検出信
    号のデューティ比は、前記検出された電源電圧値に基づ
    いて補正されることを特徴とする請求項1に記載の故障
    検出回路。
  3. 【請求項3】 負荷を駆動する駆動回路に出力される制
    御信号と、該負荷に通電される電流値とに基づいて該負
    荷を駆動制御するフィードバック回路を備える負荷制御
    回路に発生する故障を検出する方法において、 前記負荷を通電させることにより前記駆動回路に発生す
    る電圧値を検出する電圧検出工程と、 前記制御信号のデューティ比と前記電圧値の検出信号の
    デューティ比とを比較する比較工程と、 前記比較手段の比較結果に基づいて前記負荷及び駆動回
    路に発生する故障を検出する故障検出工程とを具備する
    ことを特徴とする故障検出方法。
  4. 【請求項4】 前記負荷に接続された電源電圧を検出す
    る電源電圧検出工程を更に具備し、前記電圧値の検出信
    号のデューティ比は、前記検出された電源電圧値に基づ
    いて補正されることを特徴とする請求項3に記載の故障
    検出方法。
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