(57)【要約】【課題】負荷のバッテリショート故障あるいは下流制御の場合は負荷のグランドショート故障の識別検出ができなかった。本発明の目的は、診断用のスイッチ回路を設けることにより、上流、下流制御の場合の前記故障の検出を可能にした故障診断方法および装置を提供することにある。【解決手段】バッテリを電源とし、ＯＮ、ＯＦＦ制御により負荷に電力を供給するものであって、前記ドライバを非動作状態とし、前記ドライバ素子に並列に設けられたスイッチ回路の入力信号がＯＮ状態のときの出力電圧と、前記スイッチ回路の入力信号がＯＦＦ状態のときの出力電圧を検出し、前記両検出電圧について予め定められた論理積関係に基づいて負荷の故障を診断する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを電源とし、ＯＮ、ＯＦＦ制御をおこなうドライバ素子により負荷に供給する電力を制御するものであって、前記ドライバを非動作状態とし、前記ドライバ素子に並列に設けられたスイッチ回路の入力信号がＯＮ状態のときの出力電圧と、前記スイッチ回路の入力信号がＯＦＦ状態のときの出力電圧を検出し、前記両検出電圧の予め定められた論理積関係に基づいて負荷の故障を診断する負荷の故障診断方法。
【請求項２】
請求項１において、バッテリを電源とし、ＯＮ、ＯＦＦ制御をおこなうドライバ素子により負荷に供給する電力を制御する上流制御あるいは下流制御を含み、前記ドライバを非動作状態とし、前記ドライバ素子に並列に設けられたスイッチ回路の入力信号がＯＮ状態のときの出力電圧と、前記スイッチ回路の入力信号がＯＦＦ状態のときの出力電圧を検出し、前記両検出電圧の予め定められた論理積関係に基づいて負荷の故障を診断する負荷の故障診断方法。
【請求項３】
バッテリを電源とし、ＯＮ、ＯＦＦ制御をおこなう上流制御ドライバ素子により負荷への電力供給を制御するものであって、前記ドライバ素子に並列に設けられたスイッチ回路と、前記スイッチ回路をＯＮ、ＯＦＦさせたときの出力端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記検出された電圧と前記スイッチ回路の入力信号の論理関係から負荷の故障を診断する負荷の故障診断装置。
【請求項４】
請求項３において、前記スイッチ回路はトランジスタとプルアップ抵抗から構成し、負荷の故障を診断する負荷の故障診断装置。
【請求項５】
請求項３において、複数のドライバ素子についてそれぞれ負荷が接続され、複数の電力供給系が構成されているとき、前記スイッチ回路を共通に用い複数の電力供負荷の診断をおこなう負荷の故障診断装置。
【請求項６】
バッテリを電源とし、ＯＮ、ＯＦＦ制御をおこなう下流制御ドライバあるいは上流制御のドライバを有し負荷への電力供給を制御するものであって、前記ドライバに並列に設けられたスイッチ回路と、前記スイッチ回路へのＯＮあるいはＯＦＦ信号を発生するＣＰＵと、前記ＣＰＵからの信号がＯＮのときの出力端子電圧とＯＦＦのときの出力端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記検出された両電圧の論理積が予め定めた条件を満たしたとき負荷のバッテリショート故障、負荷のオープン故障、負荷の接地短絡故障を識別診断する負荷の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷への電源供給制御装置に係り、特にソレノイド負荷のバッテリショート故障、あるいはグランドショート故障、あるいはオープン故障等を診断できる負荷の故障診断方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１０−１０８３５３号公報
【０００３】
前記特許文献１は、自動車等における電磁アクチュエータ負荷の故障を判定する方法であって、連続異常あるいは不連続異常と判定されるレアショートに対して適切な故障判定を可能にする判定装置に関する。具体的には、診断信号と、負荷駆動制御信号との関係が異常を表している時間を積算、あるいは異常を表した回数を積算して、少なくとも一方が予め定められた異常判定値に達したとき負荷故障と判定するものである。
【０００４】
電源から負荷に電力を供給するときに一般的におこなわれる、いわゆる上流制御の場合、負荷のオープン故障、あるいはグランドショート故障を検出し、ドライバ素子の出力を制限、または停止する等の対策がおこなわれている。
【０００５】
しかしながら負荷の故障状態診断のうち、特に負荷のバッテリショート故障を検出し、負荷の異常電圧あるいは負荷の焼損防止を行う例はない。同様に、いわゆる下流制御を行う場合は、負荷のグランドショート故障を検出し、負荷の異常電圧の発生防止、あるいは負荷の焼損防止を行うことはできなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、例えば、ソレノイド負荷を駆動する制御装置において、負荷のオープン故障、あるいはグランドショート故障を検出し、ドライバ素子の焼損等が起こらないように制御することは可能である。しかし、上流制御の場合は、負荷のバッテリショート故障を検出し、下流制御の場合は負荷のグランドショートを検出し、負荷の異常電圧の発生あるいは焼損を防止することはできなかった。
【０００７】
しかしながら、上流制御の場合は、負荷のバッテリショート故障を検出、下流制御の場合は、負荷のグランドショート故障を検出し、見かけ上正常状態と判定される場合であっても、これらを識別判定し、適切な制御をおこないえるような故障診断が求められていた。特に排気規制の高まりから、異常状態で制御を継続することは問題があり、故障を識別検出して制御に反映させないと、せっかくの排気規制制御の効果がなくなってしまうおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、ソレノイド負荷を駆動する制御装置において、スイッチ回路を設けることにより、上流制御の場合は負荷のバッテリショート故障、下流制御の場合は負荷のグランドショート故障の検出を他の故障と識別して判定することを可能にした故障診断方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を以下の手段によって解決することができる。
バッテリを電源とし、ＯＮ、ＯＦＦ制御をおこなって負荷に供給する電力を制御するものであって、前記ドライバを非動作状態とし、前記ドライバ素子に並列に設けられたスイッチ回路の入力信号がＯＮ状態のときの出力電圧と、前記スイッチ回路の入力信号がＯＦＦ状態のときの出力電圧を検出し、前記両検出電圧が予め定められた論理積関係に基づいて負荷の故障を診断するものである。
【００１０】
また、バッテリを電源とし、ＯＮ、ＯＦＦ制御をおこなうドライバ素子により負荷に供給する電力を制御する上流制御あるいは下流制御を含み、前記ドライバを非動作状態とし、前記ドライバ素子に並列に設けられたスイッチ回路の入力信号がＯＮ状態のときの出力電圧と、前記スイッチ回路の入力信号がＯＦＦ状態のときの出力電圧を検出し、前記両検出電圧の予め定められた論理積関係に基づいて負荷の故障を診断する。
【００１１】
また、前記ドライバ素子に並列に設けられたスイッチ回路と、前記スイッチ回路をＯＮ、ＯＦＦさせたときの出力端子電圧の検出手段と、前記検出された電圧と前記スイッチ回路の入力信号の論理関係から負荷の故障を診断する。また、前記スイッチ回路はトランジスタとプルアップ抵抗から構成し、負荷の故障を診断する。また、複数のドライバ素子についてそれぞれ負荷が接続され、複数の電力供給系が構成されているとき、前記スイッチ回路を共通に用い複数の電力供負荷の診断をおこなう。また、複数のドライバ素子についてそれぞれ負荷が接続され、複数の電力供給系が構成されているとき、前記スイッチ回路を共通に用い複数の電力供給負荷の診断をおこなう。
【００１２】
また、バッテリを電源とし、ＯＮ、ＯＦＦ制御をおこなう下流制御ドライバあるいは上流制御のドライバを有し負荷への電力供給を制御するものであって、前記ドライバに並列に設けられたスイッチ回路と、前記スイッチ回路へのＯＮあるいはＯＦＦ信号を発生するＣＰＵと、前記ＣＰＵからの信号がＯＮのときの出力端子電圧とＯＦＦのときの出力端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記検出された両電圧の論理積が予め定めた条件を満たしたとき負荷のバッテリショート故障、負荷のオープン故障、負荷の接地短絡故障を識別診断する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
バッテリを電源とし、ＯＮ、ＯＦＦ制御をおこなう上流制御ドライバ素子により負荷への電力供給をおこない、前記ドライバ素子の出力端子とバッテリの間にトランジスタとプルアップ抵抗のスイッチ回路を設け、前記スイッチ回路をＯＮ、ＯＦＦさせ、出力端子の電圧を検出し、検出された電圧の、予め定められた対応関係に基づいて故障を診断し、前記診断結果により前記負荷への電力供給を制御することができる。
【００１４】
また、予め定められた対応関係に基づいて故障を診断した結果、負荷のバッテリショート故障等の診断できるから、診断結果によっては、前記負荷への電力の供給を停止することができる。また、複数のドライバ素子についてそれぞれ負荷が接続され、複数の電力供給系が構成されているとき、前記スイッチ回路をひとつにし、共通に用いて診断を行い、故障と診断された系の負荷への電力供給を停止することができる。
【００１５】
また、下流制御ドライバ素子により負荷の制御をおこなっているものにおいても同様で、前記ドライバ素子の出力端子とグランドの間にトランジスタとプルダウン抵抗のスイッチ回路を設け前記スイッチ回路をＯＮ、ＯＦＦさせ、出力端子の電圧を検出し、予め定められた対応関係に基づいて故障を診断し、前記診断結果により前記負荷への制御することができる。また、予め定められた対応関係に基づいて故障を診断した結果、負荷のグランドショート故障が診断できるため、前記負荷への電力の供給を停止する制御をおこなうことができる。
【００１６】
以下、本発明の実施例を、図１を用いて説明する。図１は本発明による制御装置の一実施例であり、いわゆる上流制御の場合である。大きく分けて制御装置１０、制御装置を介してソレノイド負荷への電源を供給するバッテリ１１と、ソレノイド負荷１２とから構成されている。
【００１７】
通常は、ＣＰＵ１からの制御信号１ｂにより、ドライバ回路２ａを制御して、バッテリ電圧Ｖｂを負荷ＲＬに供給している。制御装置１０は、スイッチ回路３ａの制御信号１ａ、あるいは所定の条件により最適な結果を演算処理し制御信号１ｂを発生するＣＰＵ１と、前記ＣＰＵの演算結果に基づいて、ソレノイド負荷１２への電力の供給をＯＮ、ＯＦＦ制御しうるドライバ素子２ａ（例えば、Ｐ−ＣＨ、パワーＭＯＳ  ＦＥＴ）と、前記ソレノイド負荷１２の故障診断をするための診断回路３ａと具体的に診断のための電圧を検出する電圧検出回路４ａ（分圧電圧の検出）とから構成されている。ここで診断回路３ａはドライバ素子２ａと並列に接続されている。
【００１８】
制御装置１０の一実施例について、以下、説明する。本実施例で負荷１２の診断を行うときは、ドライバ素子２ａが動作しない状態のときである。ドライバ素子２ａに通電しない状態で、スイッチングトランジスタＴ１の駆動信号１ａがＬＯＷ（以下Ｌと略記する）の時、スイッチ回路３ａのトランジスタＴ１はＯＮし、ソレノイド負荷１２にバッテリ電圧Ｖｂを供給する。このとき、出力端子の電圧Ｖｏｕｔ＝Ｈであれば、Ｒ２によって分圧検出された故障信号１ｃであるモニタ電圧Ｖｍｏｎ＝Ｈとなる。この場合は、ソレノイド負荷１２がオープン故障か、あるいはバッテリショート故障と判断できる。
【００１９】
次にドライバ素子２ａに通電しない状態で、スイッチ回路駆動信号１ａがＨＩＧＨ（以下Ｈと略記する）のとき、スイッチ回路３ａのトランジスタＴ１はＯＦＦし、ソレノイド負荷１２にバッテリ電圧Ｖｂを遮断する。この時、出力端子の電圧Ｖｏｕｔ＝Ｈであれば、故障信号１ｃであるモニタ電圧Ｖｍｏｎ＝Ｈとなる。この場合は、ソレノイド負荷１２がバッテリショート故障（Ｂａｔｔ．−Ｓ故障）と判断できる。ここでいうＢａｔｔ．−Ｓ故障とは負荷端子が直接Ｂａｔｔ．にショートした場合などが該当する。すなわち、ドライバ素子２ａに通電しない状態で、スイッチ回路３ａがＯＮ時、モニタ電圧Ｖｍｏｎ＝Ｈ、かつスイッチ回路３ａがＯＦＦ時、モニタ電圧Ｖｍｏｎ＝Ｈであれば、ソレノイド負荷１２はバッテリショート故障と判断できる。これを、図２の（Ａ）の（ａ）、（ｂ）に示す。すなわち（ａ）と（ｂ）のＡＮＤ条件が成立するとき、Ｂａｔｔ．−Ｓ故障と判断できる。図２の（Ａ）は上流制御の場合をまとめて示した。
【００２０】
次に、ドライバ素子２ａに通電しない状態で、診断信号１ａがＬでスイッチ回路３ａがＯＮのとき、モニタ電圧Ｖｍｏｎ＝Ｈ、かつ診断信号１ａがＨでスイッチ回路３ａがＯＦＦのとき、モニタ電圧Ｖｍｏｎ＝Ｌであれば、ソレノイド負荷１２はオープン故障（ＲＬ―Ｏｐｅｎ故障）と判断できる。すなわち、図２の（Ａ）で、（ｃ）と（ｄ）のＡＮＤ条件が成立する場合はＲＬ−Ｏｐｅｎ故障と判断することができる。
【００２１】
次に、ドライバ素子２ａに通電しない状態で、診断信号１ａがＬでスイッチ回路３ａがＯＮのとき、モニタ電圧Ｖｍｏｎ＝Ｌ、かつ診断信号１ａがＨでスイッチ回路３ａがＯＦＦのとき、モニタ電圧Ｖｍｏｎ＝Ｌであれば、ソレノイド負荷１２はグランドショート故障（ＲＬ−Ｇ−Ｓ故障）と判断することができる。すなわち、図２の（Ａ）で（ｅ）と（ｆ）のＡＮＤ条件が成立するときＲＬ−Ｇ−Ｓ故障と判断することができる。このように、前記実施例によれば、Ｂａｔｔ．−Ｓ故障、ＲＬ―Ｏｐｅｎ故障、ＲＬ−Ｇ−Ｓ故障を識別して故障検出をおこなうことができる。
【００２２】
これらのスイッチ回路３ａのＯＮ，ＯＦＦとモニタ電圧Ｖｍｏｎの組合せによる負荷の診断結果を上流制御についてまとめ図２の（Ａ）に示す。図２の（Ａ）についていうと、ＲＬのグランドショート故障については、診断信号１ａのＨ，Ｌにかかわらずモニタ電圧ＶｍｏｎはＬであってこの場合はＲＬ−Ｇ−Ｓ故障ということができる。すなわち、スイッチ回路３ａが動作しない、つまりＯＦＦの状態（スイッチ回路駆動信号１ａ＝Ｈ時）で、ソレノイド負荷がグランドショート時は、ＣＰＵ１からの制御信号であるドライバ駆動信号１ｂのＨ，Ｌの状態に関わらず、出力端子電圧Ｖｏｕｔ＝Ｌとなり、モニタ電圧Ｖｍｏｎ＝Ｌとなる。この場合はグランドショート故障と判断できる。
【００２３】
以上の診断方法により、いずれかの故障が検知されたとき、ドライバ素子２ａへの通電を遮断し、ソレノイド負荷への電源供給を遮断する。これによりソレノイドのコイル異常発熱、焼損等を防止できる。尚、正常時の動作確保および診断機能確保のためには、Ｒ１＞Ｒ２＞＞ＲＬの条件を満足することがよい。
【００２４】
図３はいわゆる下流制御の場合の回路構成を示している。図１と同じ符号のものは同じものを表している。Ｔ２は上流制御の場合のトランジスタＴ１に相当する。動作は図１の場合と同じである。ドライバ素子２ａが動作しない状態のときに診断をおこなうことについても同様である。いま、ドライバ素子２ａに通電しない状態で、スイッチ回路駆動信号１ａがＨの時、スイッチ回路３ａのトランジスタＴ２はＯＮし、ソレノイド負荷１２にバッテリ電圧Ｖｂを供給する。このとき、出力端子の電圧Ｖｏｕｔ＝Ｈであれば、Ｒ２によって分圧検出された故障信号１ｃであるモニタ電圧Ｖｍｏｎ＝Ｈとなる。
【００２５】
そしてまた、スイッチ回路駆動信号１ａがＬのとき、スイッチ回路３ａのトランジスタＴ２はＯＦＦとなる。このとき、出力端子の電圧Ｖｏｕｔ＝Ｈであれば、Ｒ２によって分圧検出された故障信号１ｃであるモニタ電圧Ｖｍｏｎ＝Ｈとなり、この場合は、Ｂａｔｔ．−Ｓ故障ということができる。すなわち図２の（Ｂ）で（ｇ）と（ｈ）のＡＮＤ条件が成立するとき、Ｂａｔｔ．−Ｓ故障と判断できる。この場合のＢａｔｔ．−Ｓ故障はＶｏｕｔ端子が直接Ｂａｔｔ．１１に接続される故障が発生した場合が該当する。
【００２６】
また、図２の（Ｂ）で（ｉ）と（ｊ）は診断信号１ａのＨ，ＬにかかわらずＶｍｏｎは不定となり、このときはＲＬ―Ｏｐｅｎ故障と判断する。また、図２の（Ｂ）の（ｋ）と（ｌ）のＡＮＤ条件が成立するときは、ＲＬ―Ｇ−Ｓと判断することができる。下流制御のＲＬ―Ｏｐｅｎ故障を除いて、上流制御、下流制御とも同じような判断論理で故障を判断することができる。
【００２７】
図４は、本実施例の出力段が複数の場合の実施例である。図１の場合に、ドライバ回路２ｂ、ドライブ信号１ｄ、分圧電圧の検出部４ｂ、Ｖｍｏｎ部の１ｅ、負荷１２ａ、診断スイッチング部３ｂなどが追加された形で制御装置２０を形成している。図４は診断スイッチング部３ｂを共用する回路構成にしている。あるドライバ素子が通電状態でなく、それ以外のドライバ素子が通電状態であっても、スイッチ回路３ｂをＯＮ、ＯＦＦさせることで、通電状態でないドライバ素子の負荷の診断を行うことが可能である。
【００２８】
実施例に記載はしていないが、下流制御のドライバ回路においても同様に診断を行うことができ、追加したスイッチ回路のＯＮ、ＯＦＦの組合せにより負荷のグランドショート故障（ＲＬ―Ｇ−Ｓ）、あるいはオープン故障（ＲＬ―Ｏｐｅｎ故障）、あるいはバッテリショート故障（Ｂａｔｔ．−Ｓ）とを識別して診断することができる。
【００２９】
本発明は、バッテリを電源とし、ＯＮ、ＯＦＦ制御をおこなう上流制御ドライバ素子により負荷への電力供給をおこなっているものにおいて、前記ドライバ素子の出力端子とバッテリの間にトランジスタとプルアップ抵抗のスイッチ回路を設け、前記スイッチ回路をＯＮ、ＯＦＦさせ、出力端子の電圧を検出し、予め定められた対応論理関係に基づいて、負荷のバッテリショート故障、あるいはグランドショート故障、あるいはオープン故障を診断し、前記負荷への電力の供給を制御できる。
【００３０】
また故障状態を適切に判断して対応縮退制御、あるいは故障表示等をおこなうことができる。また、複数のドライバ素子についてそれぞれ負荷が接続され、複数の電力供給系が構成されている時、前記スイッチ回路ひとつで共通に診断を行い、前記負荷への電力の供給を制御できる。
【００３１】
また、複数のドライバ素子についてそれぞれ負荷が接続され、複数の電力供給系が構成されている時、前記スイッチ回路ひとつで共通に診断を行い、前記負荷への電力の供給を制御できる。そして、下流制御のドライバ素子回路においても同様に負荷の診断制御ができる。例えば、上流制御によりソレノイドの負荷を駆動する制御装置において、従来は負荷のオープン故障、あるいはグランドショート故障を検出し、ドライバ素子の焼損等が起こらないように制御することは可能であったが、従来の診断回路では負荷のバッテリショート故障を検出し、負荷の異常電圧あるいは焼損を防止することはできなかった。
【００３２】
しかしながら、排気規制の高まりから、負荷のバッテリショート故障を木目細かく検出し、対応制御することが求められてきている。本発明はこのような要求に応じてなされた発明である。
【００３３】
また、本発明によれば上流制御、下流制御とも故障を識別して検出することが可能となった。本発明によれば、従来不可能であった上流制御の場合の、負荷のバッテリショート故障、下流制御の場合は、負荷のグランドショート故障を診断することができるため、排気規制の要求にも対応することが可能となり、また負荷の焼損等を防止できる効果もある。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、上流制御の場合は、負荷のバッテリショート故障、下流制御の場合は、負荷のグランドショート故障を診断することができ、負荷の接地短絡あるいは負荷開放を含め識別診断ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる制御装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】上流制御、下流制御の場合の、モニタ電圧Ｖｍｏｎの状態による診断結果をまとめたものである。
【図３】本発明に係わる下流制御のばあいの実施例を示す構成図である。
【図４】複数回路の場合の診断回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１０、２０…制御装置、１…ＣＰＵ、１ａ…スイッチ回路駆動信号、１ｂ、１ｄ…ドライバ駆動信号、１ｃ、１ｅ…故障信号、２ａ、２ｂ…ドライバ素子、３ａ、３ｂ…スイッチ回路、４ａ、４ｂ…診断回路、１１…バッテリ、１２、１２ａ…ソレノイド負荷。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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