(57)【要約】【課題】  本発明は、負荷の抵抗値変化に対応して負荷の異常を検出することができる負荷異常検出装置の提供を目的とする。【解決手段】  負荷３０に定電圧を印加する定電圧源２０と、負荷３０に診断電流を供給する定電流源１０とを備えている負荷異常検出装置。マイコン５０がＡ／Ｄポート６０で負荷３０に前記定電圧を印加した際の負荷３０の一端（ａ点）の電位Ｖ０を検出する一方で、マイコン５０がＡ／Ｄポート６０で負荷３０に前記定電圧の印加に加えて前記診断電流を供給した際のａ点の電位Ｖｉを検出する。電位Ｖ０と電位Ｖｉを比較することにより、負荷３０の異常検出を実施する。【選択図】  図１
2007022432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に定電圧を印加する定電圧源と、
前記負荷に診断電流を供給する定電流源と、
前記負荷に前記定電圧を印加した際の前記負荷の一端の電位を検出する第１の電位検出手段と、
前記負荷に前記定電圧の印加に加えて前記診断電流を供給した際の前記一端の電位を検出する第２の電位検出手段とを備え、
前記第１の電位検出手段により検出された電位と前記第２の電圧検出手段により検出された電位とを比較して前記負荷の異常を検出することを特徴とする負荷異常検出装置。
【請求項２】
前記第１の電位検出手段は、更に、前記負荷に前記定電圧を印加した際の前記一端に対する他端の電位を検出し、
前記第２の電圧検出手段は、更に、前記負荷に前記定電圧の印加に加えて前記診断電流を供給した際の前記他端の電位を検出する、請求項１記載の負荷異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷異常検出装置に関し、より詳細には、負荷に電流を流すことによって負荷の異常を検出する負荷異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スクイブ（等価的に抵抗）に診断電流を供給した際のスクイブの両端の電位差に基づいてスクイブのオープンショート検出を行う検出回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。この検出回路は、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）が定電流源からの診断電流によってスクイブの両端に生じる電位差を読み取ることによって、スクイブのオープンショート検出を行っている。
【特許文献１】特許３５１７８６４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、マイコンが入力電位をＡ／Ｄポートで読み込んだ場合、読み取り誤差（オフセット誤差）が生じるため、２つの異なる大きさの診断電流Ｉ１、Ｉ２を定電流源によって負荷に流し、それぞれの診断電流を流すことにより生じる入力電位同士の差分をとることによって、オフセット誤差の影響をキャンセルすることができる。この差分が負荷を異常と判定する所定の異常判定閾値を超えるか否かを判断することによって、オフセット誤差を排除して負荷の異常検出を行うことができる。
【０００４】
このとき、定電流源から流れる診断電流自体にも少なからず誤差が含んでいたり診断電流自体が多少変動したりするため、その診断電流の誤差や変動が上記の差分に与える影響を抑えるために、２つの診断電流Ｉ１，Ｉ２のうち一方を他方よりある程度大きく（例えば、Ｉ１≪Ｉ２）する必要がある。
【０００５】
しかしながら、経時変化等により負荷の抵抗値が大きくなったり、設計上想定されている抵抗値よりも大きい抵抗分を有する負荷が取り付けられたりした場合には、診断電流を流したときの負荷の抵抗分による電圧降下が大となり、マイコンが入力電位をＡ／Ｄポートで読み込むことができなくなるおそれがある。ここで、この点について、上述の特許文献１では開示及び示唆がされていなく、解決されていなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、負荷の抵抗値変化に対応して負荷の異常を検出することができる負荷異常検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
負荷に定電圧を印加する定電圧源と、
前記負荷に診断電流を供給する定電流源と、
前記負荷に前記定電圧を印加した際の前記負荷の一端の電位を検出する第１の電位検出手段と、
前記負荷に前記定電圧の印加に加えて前記診断電流を供給した際の前記一端の電位を検出する第２の電位検出手段とを備え、
前記第１の電位検出手段により検出された電位と前記第２の電圧検出手段により検出された電位とを比較して前記負荷の異常を検出することを特徴とする負荷異常検出装置が提供される。
【０００８】
これによれば、定電圧源を用いることによって、２つの異なる大きさの診断電流を流す必要がなくなり、診断電流を小さな値に設定しておけば、負荷の抵抗値が大きくなっても電圧降下は大とはならないため、マイコンが入力電位をＡ／Ｄポートで読み込むことができなくなるおそれはなくなる。
【０００９】
なお、ＧＮＤ（グランド）電位の変化に影響されないように負荷の両端電圧を検出できるようにするため、前記第１の電位検出手段は、更に、前記負荷に前記定電圧を印加した際の前記一端に対する他端の電位を検出し、前記第２の電圧検出手段は、更に、前記負荷に前記定電圧の印加に加えて前記診断電流を供給した際の前記他端の電位を検出するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、負荷の抵抗値変化に対応して負荷の異常を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明の負荷異常検出装置の第１の実施例を示す図である。
【００１２】
負荷３０は、本発明の負荷異常検出装置が異常検出（例えば、オープン検出やショート検出）をする対象である。負荷３０は、抵抗分を有する導電体であり、より具体的に挙げるならば、インダクタンス分と抵抗分を含むソレノイドや、エアバッグ等のガス発生剤を点火するためのスクイブである。
【００１３】
負荷３０の上流は後述する定電圧源２０につながり、下流はＧＮＤ（グランド）６０につながる。負荷３０の下流とＧＮＤ６０を直接つないでもよいし、負荷３０とＧＮＤ６０間に抵抗やトランジスタ等の回路要素（省略記号４０で示す）が挿入されていてもよい。なお、ＧＮＤ６０は、後述するマイコン５０のＧＮＤ７０と同一配線でつないでもよいし、負荷３０に流れる電流（特に、負荷３０を駆動するための駆動電流（動作電流））によってマイコン５０のＧＮＤ７０に影響を与えないようにＧＮＤ７０と別配線でつないでもよい。
【００１４】
負荷３０と定電圧源２０の間のａ点には、定電流源１０が接続されている。定電流源１０は、負荷の異常を検出するための診断電流Ｉｉ（定電流Ｉｉ）を負荷３０に供給する。診断電流Ｉｉの負荷３０への供給は停止することが可能である。例えば、マイコン５０等が、停止信号を送信することによって、ａ点から定電流源１０を切り離したり、定電流源１０からの診断電流Ｉｉの供給自体を停止したりする。
【００１５】
また、ａ点の電位を検出できるように、ａ点とマイコン５０のＡ／Ｄポート６０が接続されている。Ａ／Ｄポート６０は、マイコン５０内のＡ／Ｄ変換部（図示しない）に接続される。そして、マイコン５０内のＣＰＵ（図示しない）は、Ａ／Ｄ変換部の出力データ（つまり、ａ点の電位データ）を演算処理する。なお、マイコン５０（その構成要素であるＣＰＵやＲＡＭ等も含めて）は、ＧＮＤ７０を基準に動作する。
【００１６】
ここで、マイコン５０が入力電位をＡ／Ｄポート６０で読み込んだときの状態について、図３及び図４を参照しながら、簡単に説明する。なお、図３及び図４の構成において図１の構成と同一の構成要素には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００１７】
図３のようにマイコン５０が入力電位Ｖ１をＡ／Ｄポート６０で読み込んだ場合、読み取り誤差（オフセット誤差ｅｒｒ）が生じる。このオフセット誤差ｅｒｒによって、入力電位Ｖ１に基づくＣＰＵによる演算処理がばらついてしまう。そして、極端に言えば、オフセット誤差ｅｒｒが大きくなると、負荷３０に診断電流Ｉ１を流すことにより生じる入力電位Ｖ１をＡ／Ｄポート６０で読み込んだ値（Ｖ１＋ｅｒｒ）によっては、マイコン５０による負荷３０の異常判定を誤判定する場合がある。
【００１８】
これに対し、図４に示されるように、２つの異なる大きさの診断電流Ｉ２，Ｉ３を定電流電源１０によって負荷３０に流し、負荷３０に診断電流Ｉ２を流すことにより生じる入力電位Ｖ２をＡ／Ｄポート６０で読み込んだ値（Ｖ２＋ｅｒｒ）と負荷３０に診断電流Ｉ３を流すことにより生じる入力電位Ｖ３をＡ／Ｄポート６０で読み込んだ値（Ｖ３＋ｅｒｒ）との差分をとることにより、オフセット誤差の影響をキャンセルすることができる。すなわち、マイコン５０内のＣＰＵは、『（Ｖ３＋ｅｒｒ）−（Ｖ２＋ｅｒｒ）＝Ｖ３−Ｖ２』というようにオフセット誤差の影響が排除された値に基づいて演算処理することができる。これにより、マイコン５０は、差分（Ｖ３−Ｖ２）が正常判定領域『Ｖｍｉｎ＜Ｖ３−Ｖ２＜Ｖｍａｘ』内にあるか否かを判断することによって、オフセット誤差の影響を排除して、負荷３０の異常検出を行うことができる（Ｖｍｉｎは正常判定領域の下限値、Ｖｍａｘは正常判定領域の上限値）。差分（Ｖ３−Ｖ２）が正常判定領域内になければ、マイコン５０は負荷３０を異常（オープン故障またはショート故障）と判定する。
【００１９】
なお、負荷３０の抵抗分の抵抗値をＲとすると、ＧＮＤ７０基準のマイコン５０は、Ｖ３−Ｖ２を『Ｖ３−Ｖ２＝（Ｉ３−Ｉ２）・Ｒ』として読み取ることになる（診断電流Ｉ２，Ｉ３の違いにより省略部分４０での電圧降下量の違いがないものとして計算。違いがあればその差分項も上式に現れる）。
【００２０】
しかしながら、定電流源１０から流れる診断電流Ｉ２，Ｉ３にも少なからず誤差が含んでいたり、診断電流Ｉ２，Ｉ３が多少変動したりする。したがって、診断電流Ｉ２，Ｉ３の誤差や変動が差分（Ｖ３−Ｖ２）に与える影響を抑えるために『Ｉ２≪Ｉ３』とする必要がある。
【００２１】
例えば、Ｒ＝３［Ω］，Ｉ２＝０．１［Ａ］，Ｉ３＝０．２［Ａ］と定義した場合、差分は『Ｖ３−Ｖ２＝（０．２−０．１）×３＝０．３［Ｖ］』となり、Ｒ＝３［Ω］，Ｉ２＝０．１［Ａ］，Ｉ３＝１．０［Ａ］と定義した場合、差分は『Ｖ３−Ｖ２＝（１．０−０．１）×３＝２．７［Ｖ］』となる。したがって、例えば０．１５［Ａ］の誤差や変動が診断電流Ｉ２もしくはＩ３にあったとしても、Ｉ２＝０．１［Ａ］，Ｉ３＝１．０［Ａ］と定義した場合の方が差分に与える影響が小さい。
【００２２】
ところが、経時変化等により負荷３０の抵抗値が大きくなったり、設計上想定されている抵抗値よりも大きい抵抗分を有する負荷が取り付けられたりした場合には、Ｖ２がＶ３に比べ極めて大きな値となる。
【００２３】
例えば、Ｉ２＝０．１［Ａ］，Ｉ３＝１．０［Ａ］のときにＲ＝３００［Ω］の抵抗値になった場合には、『Ｖ２＝Ｉ２・Ｒ＝３０［Ｖ］』，『Ｖ３＝Ｉ３・Ｒ＝３００［Ｖ］』となる。すなわち、負荷３０による電圧降下が大きく、数Ｖ程度のマイコンの電源電圧値を超えてしまう。
【００２４】
したがって、マイコン５０が入力電位Ｖ２，Ｖ３をＡ／Ｄポート６０で読み込むことができない。その結果、差分（Ｖ３−Ｖ２）が正しく演算処理されず、マイコン５０による負荷３０の異常判定が誤判定となり得る。なお、診断電流を対象となる抵抗分に合うように調整することにより誤判定対策を実施してもよいが、定電流源１０等の回路やＩＣを大きく変更しなければならない。
【００２５】
そこで、本発明の負荷異常検出装置は、図１に示されるように、定電圧源２０を備えている。負荷３０の上流に定電圧源２０が接続されている。定電圧源２０は、負荷３０の動作に影響を与えない程度の電圧で負荷３０に定電圧を印加する。例えば、定電圧源２０は、負荷３０の動作電源として働き、負荷３０の異常検出をする場合に負荷３０を動作させない電圧まで下げるようにしてもよい。若しくは、定電圧源２０は、負荷３０の動作電源とせずに負荷３０の動作に影響を与えない程度の電圧を印加する電圧源とし、図示しない別の電圧源を負荷３０の動作電源としてもよい。なお、定電圧源２０と負荷３０の間に、電流の回りこみを防ぐためにダイオード２１を挿入してもよいし、抵抗分２２があってもよい。
【００２６】
それでは、図２を参照しながら、本発明の負荷異常検出装置の動作について説明する。図２は、本発明の負荷異常検出装置のマイコン５０の処理動作フローの一例である。
【００２７】
ステップ１０において、マイコン５０は、定電流源１０が接続されていない状態や定電流源１０から診断電流Ｉｉが供給されていない状態で、定電圧源２０が負荷３０に定電圧を印加しているときのａ点の電位Ｖ０をＧＮＤ７０基準で測定する（測定された電位がＥ０［Ｖ］とすると、『Ｖ０＝Ｅ０』）。なお、ステップ１０の実施前に、本負荷異常検出装置の異常検出対象である負荷３０以外に異常がないことを確認することが望ましい。
【００２８】
ステップ１２において、マイコン５０は、定電流源１０からの診断電流Ｉｉの供給を開始させる。ステップ１４において、マイコン５０は、負荷３０に定電圧源１０による定電圧の印加に加えて診断電流Ｉｉを供給した際のａ点の電位ＶｉをＧＮＤ７０基準で測定する。重ね合わせの理により、『Ｖｉ＝Ｅ０＋Ｒ・Ｉｉ』となる（診断電流Ｉｉによる省略部分４０での電圧降下量やＧＮＤ７０とＧＮＤ６０間の電位差はないものとして計算。違いがあればそれを示す項も上式に現れる）。なお、負荷３０にインダクタンス分が含まれている場合には、電流や電位が安定した時に測定することが望ましい。
【００２９】
ステップ１６において、マイコン５０は、差分（Ｖｉ−Ｖ０）が正常判定領域『Ｖｍｉｎ＜Ｖｉ−Ｖ０＜Ｖｍａｘ』内にあるか否かを判断することによって、負荷３０の異常検出を行う。差分（Ｖｉ−Ｖ０）が、正常判定領域『Ｖｍｉｎ＜Ｖｉ−Ｖ０＜Ｖｍａｘ』内にあれば、負荷３０は正常であるとみなすことができる。一方、ステップ１８において、上記正常判定領域内になければ、負荷３０はオープン故障またはショート故障とみなすことができる。
【００３０】
なお、『Ｖｉ−Ｖ０＝（Ｅ０＋Ｒ・Ｉｉ）−（Ｅ０）＝Ｒ・Ｉｉ』と演算処理することができる。また、Ｖｍｉｎは正常判定領域の下限値、Ｖｍａｘは正常判定領域の上限値であるが、その値は異常検出の要求仕様等に従って決めればよい。
【００３１】
したがって、本発明の負荷異常検出装置によれば、上述したように２つの異なる大きさの定電流（Ｉ２，Ｉ３）を用いる必要がなくなる。そして、定電流源１０から供給される診断電流Ｉｉを微小値に設定しておけば、負荷３０の抵抗値Ｒが大きくなってもＲ・Ｉｉは大とはならないため、マイコン５０がＡ／Ｄポート６０で読み込むことができる範囲で電位の差分（Ｖｉ−Ｖ０）を正しく演算処理することができる。また、電位を差分することにより上述したオフセット誤差の影響も排除することができる。さらに、定電流源１０等の回路やＩＣを大きく変更する必要もない。
【００３２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３３】
図５は、本発明の負荷異常検出装置の第２の実施例を示す図である。なお、図５の構成において図１の構成と同一の構成要素には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００３４】
負荷３０の下流は、抵抗値Ｒ２３の抵抗２３やトランジスタ等の回路要素（省略記号４０で示す）を介して、ＧＮＤ６０につながる。
【００３５】
負荷３０と抵抗２３の間のｂ点の電位を検出できるように、ｂ点とマイコン５０のＡ／Ｄポート６１が接続されている。Ａ／Ｄポート６１は、マイコン５０内のＡ／Ｄ変換部（図示しない）に接続される。マイコン５０内のＣＰＵ（図示しない）は、Ａ／Ｄ変換部の出力データ（つまり、ｂ点の電位データ）を演算処理する。
【００３６】
図５に示される第２の実施例の負荷異常検出装置も、図２に示される処理動作フローと同様に動作する。
【００３７】
ステップ１０において、マイコン５０は、定電流源１０が接続されていない状態や定電流源１０から診断電流Ｉｉが供給されていない状態で、定電圧源２０が負荷３０に定電圧を印加しているときのｂ点の電位Ｖ０をＧＮＤ７０基準で測定する。定電圧源２０が負荷３０に定電圧を印加しているときに流れる電流をＩ０とすると、『Ｖ０＝Ｉ０・Ｒ２３』となる。
【００３８】
ステップ１２において、マイコン５０は、定電流源１０からの診断電流の供給Ｉｉを開始させる。ステップ１４において、マイコン５０は、負荷３０に定電圧源１０による定電圧の印加に加えて診断電流Ｉｉを供給した際のｂ点の電位ＶｉをＧＮＤ７０基準で測定する。重ね合わせの理により、『Ｖｉ＝（Ｉ０＋Ｉｉ）・Ｒ２３』となる（ＧＮＤ７０とＧＮＤ６０間の電位差はないものとして計算。違いがあればそれを示す項も上式に現れる）。
【００３９】
ステップ１６において、マイコン５０は、差分（Ｖｉ−Ｖ０）が正常判定領域『Ｖｍｉｎ＜Ｖｉ−Ｖ０＜Ｖｍａｘ』内にあるか否かを判断することによって、負荷３０の異常検出を行う。
【００４０】
ここで、差分（Ｖｉ−Ｖ０）は、『Ｖｉ−Ｖ０＝（（Ｉ０＋Ｉｉ）・Ｒ２３）−（Ｉ０・Ｒ２３）＝Ｒ２３・Ｉｉ』と演算処理することができる。負荷３０の抵抗値が変動すればＩｉも変動するため、演算したＲ２３・Ｉｉと正常判定領域を比較することによって、負荷３０の異常検出を行うことができる。差分（Ｖｉ−Ｖ０）が、正常判定領域『Ｖｍｉｎ＜Ｖｉ−Ｖ０＜Ｖｍａｘ』内にあれば、負荷３０は正常であるとみなすことができる。一方、ステップ１８において、上記正常判定領域内になければ、負荷３０はオープン故障またはショート故障とみなすことができる。
【００４１】
したがって、第２の実施例の負荷異常検出装置においても、上述の第１の実施例と同様の効果をもたらす。
【００４２】
さらに、図６は、本発明の負荷異常検出装置の第３の実施例を示す図である。なお、図６の構成において図１の構成と同一の構成要素には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４３】
負荷３０の両端（ａ点、ｂ点）の電位を検出できるように、ａ点とマイコン５０のＡ／Ｄポート６０が接続され、ｂ点とマイコン５０のＡ／Ｄポート６１が接続されている。Ａ／Ｄポート６０，６１は、マイコン５０内のＡ／Ｄ変換部（図示しない）に接続される。マイコン５０内のＣＰＵ（図示しない）は、Ａ／Ｄ変換部の出力データ（つまり、ａ点及びｂ点の電位データ）を演算処理する。
【００４４】
図６に示される第３の実施例の負荷異常検出装置も、図２に示される処理動作フローと同様に動作する。
【００４５】
ステップ１０において、マイコン５０は、定電流源１０が接続されていない状態や定電流源１０から診断電流Ｉｉが供給されていない状態で、定電圧源２０が負荷３０に定電圧を印加しているときのａ点及びｂ点の電位Ｖ００とＶ０１をＧＮＤ７０基準で測定する。測定された電位がＥ００［Ｖ］、Ｅ０１［Ｖ］とすると、負荷３０の両端電圧（つまり、ａ点とｂ点の電位差）をＶ０と定義した場合、『Ｖ０＝Ｅ００−Ｅ０１』となる。
【００４６】
ステップ１２において、マイコン５０は、定電流源１０からの診断電流Ｉｉの供給を開始させる。ステップ１４において、マイコン５０は、負荷３０に定電圧源１０による定電圧の印加に加えて診断電流Ｉｉを供給した際の負荷３０の両端電圧をＧＮＤ７０基準で測定する。重ね合わせの理により、『Ｖｉ＝（Ｅ００−Ｅ０１）＋Ｒ・Ｉｉ』となる。
【００４７】
ステップ１６において、マイコン５０は、差分（Ｖｉ−Ｖ０）が正常判定領域『Ｖｍｉｎ＜Ｖｉ−Ｖ０＜Ｖｍａｘ』内にあるか否かを判断することによって、負荷３０の異常検出を行う。
【００４８】
ここで、『Ｖｉ−Ｖ０＝（（Ｅ００−Ｅ０１）＋Ｒ・Ｉｉ）−（Ｅ０−Ｅ０１）＝Ｒ・Ｉｉ』と演算処理することができる。したがって、上述と同様の考えで、第３の実施例の負荷異常検出装置においても、上述の第１の実施例と同様の効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の負荷異常検出装置の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明の負荷異常検出装置のマイコン５０の処理動作フローの一例である。
【図３】マイコン５０が、負荷３０に診断電流Ｉ１を流すことにより生じる入力電位Ｖ１をＡ／Ｄポート６０で読み込むことを示す図である。
【図４】マイコン５０が、負荷３０に２つの異なる大きさの診断電流Ｉ２，Ｉ３を流すことにより生じる入力電位Ｖ２，Ｖ３をＡ／Ｄポート６０で読み込むことを示す図である。
【図５】本発明の負荷異常検出装置の第２の実施例を示す図である。
【図６】本発明の負荷異常検出装置の第３の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  定電流源
２０  定電圧源
２１  ダイオード
２２，２３  抵抗
３０  負荷
５０  マイコン
６０，６１  Ａ／Ｄポート
【図１】
2007022432.tif 000003
【図２】
2007022432.tif 000004
【図３】
2007022432.tif 000005
【図４】
2007022432.tif 000006
【図５】
2007022432.tif 000007
【図６】
2007022432.tif 000008