УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ ДАТЧИКА НАПРЯЖЕНИЯ И СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ДАТЧИКА НАПРЯЖЕНИЯ
VOLTAGE SENSOR DIAGNOSTICS DEVICE AND VOLTAGE SENSOR DIAGNOSTICS METHOD

Область техники
[0001] Настоящее раскрытие относится к устройству диагностики датчика напряжения и способу диагностики датчика напряжения для диагностики исправности/неисправности датчика напряжения, который определяет напряжение цепи в цепи системы собственно системы электрооборудования.
Уровень техники
[0002] Следующий способ известен из уровня техники как способ обнаружения неисправностей датчика. Определяемые значения Ca, Cb двух датчиков тока, которые определяют ток привода электродвигателя, отбираются и приращение значения CNT счетчика собственно счетчика 14 неисправностей осуществляется, когда разность ΔC между этими определенными значениями Ca, Cb датчиков тока превышает порог Cth. С другой стороны, если разность ΔC меньше или равна порогу Cth, определяется, находится ли момент отбора определяемых значений Ca, Cb вблизи пересечения нуля тока привода электродвигателя, значение CNT счетчика собственно счетчика 14 неисправностей сохраняется, если этот момент находится вблизи пересечения нуля, и значение CNT счетчика собственно счетчика 14 неисправностей сбрасывается, если момент времени не находится вблизи пересечения нуля. Когда значение CNT счетчика собственно счетчика 14 неисправностей достигает заданного опорного значения, определяется, что один из двух датчиков тока находится в неисправном состоянии, и выводится сигнал RS управления реле (например, обратитесь к Патентному Документу 1).
Документы предшествующего уровня техники
Патентные документы
[0003] Патентный Документ 1: Выложенная заявка на патент Японии № 2010–139244
Сущность изобретения
Решаемая изобретением проблема
[0004] Однако в традиционном устройстве существует проблема, заключающаяся в том, что если возникает неисправность, при которой определяемые значения Ca, Cb изменяются в одном и том же направлении, неисправность датчика тока не может быть обнаружена, даже если вычисляется разность ΔC между определенным значением Ca и определенным значением Cb, которые являются одним и тем же значением.
[0005] В свете проблемы, описанной выше, целью настоящего изобретения является предоставление устройства диагностики датчика напряжения и способа диагностики датчика напряжения, которые обнаруживают неисправности, при которых определяемые значения напряжения собственно напряжения цепи изменяются в одном и том же направлении.
Средство для решения проблемы
[0006] Для достижения цели, описанной выше, настоящее раскрытие содержит устройство контроля для диагностики исправности/неисправности датчика напряжения, который определяет напряжение цепи в цепи системы собственно системы электрооборудования. В этом устройстве диагностики датчика напряжения устройство контроля включает в себя основную схему умножителя, подчиненную схему умножителя и схему диагностики неисправностей. Основная схема умножителя принимает, в качестве входа, напряжение цепи в качестве контрольного напряжения и выводит неивертированный по усилению сигнал в качестве определенного значения напряжения цепи. Подчиненная схема умножителя принимает, в качестве входа, напряжение цепи в качестве контрольного напряжения и выводит сигнал, который является инвертированным по усилению относительно выходного сигнала из основной схемы умножителя, в качестве определенного значения напряжения цепи. Схема диагностики неисправностей диагностирует неисправности основной схемы умножителя и подчиненной схемы умножителя, которые являются датчиками напряжения, на основе неинвертированного по усилению выходного сигнала из основной схемы умножителя и инвертированного по усилению выходного сигнала из подчиненной схемы умножителя.
Эффекты изобретения
[0007] Как описано выше, посредством вышеописанной конфигурации, в которой разность между двумя выходными сигналами из основной схемы умножителя и подчиненной схемы умножителя, которые являются датчиками напряжения, увеличивается, когда определяемые значения напряжения собственно напряжения цепи изменяются в одном и том же направлении, можно обнаруживать неисправности, при которых определяемые значения напряжения собственно напряжения цепи изменяются в одном и том же направлении.
Краткое описание чертежей
[0008] [Фиг.1] представляет собой общую схему системы, иллюстрирующую установленную на транспортном средстве систему управления электродвигателем (один пример системы электрооборудования), к которой применяется устройство диагностики датчика напряжения и способ диагностики датчика напряжения в соответствии с первым вариантом осуществления.
[Фиг.2] является блочным представлением схемы, иллюстрирующим устройство контроля в соответствии с первым вариантом осуществления.
[Фиг.3] является блочным представлением схемы, иллюстрирующим пример конфигурации основной схемы умножителя в устройстве контроля согласно первому варианту осуществления.
[Фиг.4] является блочным представлением схемы, иллюстрирующим пример конфигурации подчиненной схемы умножителя в устройстве контроля согласно первому варианту осуществления.
[Фиг.5] является представлением выходной характеристики схемы умножителя, иллюстрирующим выходную характеристику основной схемы умножителя и выходную характеристику подчиненной схемы умножителя в устройстве контроля согласно первому варианту осуществления.
[Фиг.6] является блок–схемой последовательности операций, иллюстрирующей последовательность операций процесса диагностики неисправностей по определяемым значениям напряжения, исполняемого в схеме диагностики неисправностей в устройстве контроля в соответствии с первым вариантом осуществления.
[Фиг.7] является представлением выходной характеристики схемы умножителя, иллюстрирующим выходную характеристику основной схемы умножителя и выходную характеристику подчиненной схемы умножителя в устройстве контроля согласно второму варианту осуществления.
[Фиг.8] является блочным представлением схемы, иллюстрирующим пример конфигурации основной схемы умножителя в устройстве контроля согласно третьему варианту осуществления.
[Фиг.9] является блочным представлением схемы, иллюстрирующим пример конфигурации подчиненной схемы умножителя в устройстве контроля согласно третьему варианту осуществления.
[Фиг.10] является представлением выходной характеристики схемы умножителя, иллюстрирующим выходную характеристику основной схемы умножителя и выходную характеристику подчиненной схемы умножителя в устройстве контроля согласно третьему варианту осуществления.
[Фиг.11] является представлением выходной характеристики схемы умножителя, иллюстрирующим выходную характеристику основной схемы умножителя и выходную характеристику подчиненной схемы умножителя в устройстве контроля согласно четвертому варианту осуществления.
Варианты осуществления для реализации изобретения
[0009] Предпочтительные варианты осуществления для реализации устройства диагностики датчика напряжения и способа диагностики датчика напряжения согласно настоящему раскрытию будут описаны ниже со ссылкой на варианты 1–4 осуществления, проиллюстрированные на чертежах.
Первый вариант осуществления
[0010] Сначала описывается конфигурация. Устройство диагностики датчика напряжения и способ диагностики датчика напряжения в соответствии с первым–четвертым вариантами осуществления применяются к установленной на транспортном средстве системе управления электродвигателем (один пример системы электрооборудования) для управления электродвигателем/генератором, установленным на источнике привода транспортного средства с электрическим приводом, такого как электромобиль или гибридное транспортное средство. «Общая конфигурация системы» и «подробная конфигурация устройства контроля» будут описаны ниже отдельно в отношении конфигурации первого варианта осуществления.
[0011] [Общая конфигурация системы]
Фиг.1 иллюстрирует установленную на транспортном средстве систему управления электродвигателем, к которой применяется устройство диагностики датчика напряжения и способ диагностики датчика напряжения согласно первому варианту осуществления. Общая конфигурация системы будет описана ниже на основе фиг.1.
[0012] Как показано на фиг.1, цепь системы установленной на транспортном средстве системы управления электродвигателем содержит батарею 1, реле 2а, 2b, сглаживающий конденсатор 4, инвертор 5 и электродвигатель 6.
[0013] Батарея 1 установлена в транспортном средстве в качестве источника питания электродвигателя, который приводит электродвигатель 6 в действие. Например, литий–ионная батарея большой емкости, именуемая батареей большой мощности и т. д., используется в качестве батареи 1.
[0014] Реле 2a, 2b соответственно предусмотрены на двух соединительных линиях 10, 11, которые соединяют батарею 1 и инвертор 5, и являются переключателями, которые переключаются между подключением питания/прерыванием питания электродвигателя 6. Реле 2a, 2b управляются так, чтобы открываться и закрываться контроллером 16 электродвигателя.
[0015] Сглаживающий конденсатор 4 подключен между двух соединительных линий 10, 11, которые соединяют батарею 1 и инвертор 5, параллельно с батареей 1, и сглаживает колебания напряжения до низкого значения.
[0016] Инвертор 5 двунаправленно преобразует напряжение постоянного тока на стороне батареи 1 в трехфазное напряжение переменного тока на стороне электродвигателя 6. В случае транспортного средства с электрическим приводом, когда электродвигатель приводится в действие посредством подачи питания на электродвигатель, напряжение постоянного тока, вводимое посредством разрядки батареи, преобразуется в трехфазный переменный ток, который выводится на электродвигатель 6. С другой стороны, во время выработки энергии электродвигателем посредством рекуперации электродвигателя трехфазное напряжение переменного тока от электродвигателя 6 преобразуется в напряжение постоянного тока, которое заряжает батарею 1.
[0017] Электродвигатель 6 представляет собой трехфазный синхронный электродвигатель, в котором постоянный магнит встроен в ротор электродвигателя, в котором инвертор 5 и обмотки статора электродвигателя соединены через U–фазовую линию 12a, V–фазовую линию 12b и W–фазовую линию 12c. Электродвигатель и инвертор не ограничиваются электродвигателем 6 и инвертором 5, описанными выше, и электродвигатель может быть электродвигателем постоянного тока, шестифазным асинхронным двигателем и т.д.
[0018] Как показано на фиг.1, система управления электродвигателем установленной на транспортном средстве системы управления электродвигателем содержит устройство 3 контроля, датчик 13 тока, датчик 14 положения, устройство 15 сигнализации, контроллер 16 электродвигателя и встроенный контроллер 17.
[0019] Входное напряжение от двух соединительных линий 10, 11 вводится в качестве контрольного напряжения в устройство 3 контроля, которое диагностирует исправность/неисправность датчика напряжения (основной схемы 7 умножителя, подчиненной схемы 8 умножителя), который обнаруживает напряжение постоянного тока цепи, которое течет в цепи системы установленной на транспортном средстве системы управления электродвигателем, на основе входного контрольного напряжения. Когда датчик напряжения диагностируется как неисправный в устройстве 3 контроля, сигнал определения неисправности от устройства 3 контроля выводится на контроллер 16 электродвигателя. Интервал контроля контрольного напряжения с помощью устройства 3 контроля находится, например, между минимальным контрольным напряжением Vmin (около 60 В) и максимальным контрольным напряжением Vmax (около 600 В).
[0020] Здесь каждая из основной схемы 7 умножителя и подчиненной схемы 8 умножителя преобразует высокое напряжение (контрольное напряжение), подаваемое между соединительными линиями 10, 11, в определенное значение напряжения в диапазоне напряжений (диапазон от 0 до 5 вольт), которое может быть распознано схемой 9 диагностики неисправностей. То есть основная схема 7 умножителя и подчиненная схема 8 умножителя функционируют как «датчики напряжения постоянного тока», которые преобразуют напряжение цепи (напряжение постоянного тока на двух концах сглаживающего конденсатора 4 и входное напряжение постоянного тока в инвертор 6) в определяемое значение напряжения и определяет определяемое значение напряжения. Затем основная схема 7 умножителя и подчиненная схема 8 умножителя конфигурируются как резервная схема, предусмотренная параллельно друг другу.
[0021] Контроллер 16 электродвигателя принимает входное значение команды целевого крутящего момента электродвигателя от встроенного контроллера 17 по линии 18 связи CAN во время управления крутящим моментом электродвигателя и входное значение команды целевой скорости вращения электродвигателя во время управления скоростью вращения электродвигателя. Затем вычисляется значение команды управления, с которым может быть получен(а) целевой крутящий момент электродвигателя и целевая скорость вращения электродвигателя, и это значение команды управления выводится в инвертор 5.
[0022] Определенное значение напряжения от устройства 3 контроля, определенное значение тока от датчика 13 тока, определенное значение положения вращения электродвигателя от датчика 14 положения и т.п. вводятся в контроллер 16 электродвигателя в качестве необходимой управляющей информации, когда выполняется управление крутящим моментом электродвигателя и управление скоростью вращения электродвигателя. Когда определенное значение напряжения от устройства 3 контроля является аналоговым значением, A-D(аналого-цифровое)–преобразование выполняется блоком ввода контроллера 16 электродвигателя для осуществления управления электродвигателем.
[0023] Кроме того, когда сигнал определения неисправности от устройства 3 контроля вводится в контроллер 16 электродвигателя, последний выводит команду сигнализации на устройство 15 сигнализации, чтобы уведомить водителя о наличии неисправности (отклонения от нормы) в напряжении постоянного тока цепи, текущем в цепи системы. Устройство 15 сигнализации может быть дисплеем сигнализации, который уведомляет водителя только визуально, или может использоваться в сочетании с сигнальным зуммером, который уведомляет водителя звуковым образом.
[0024] [Подробная конфигурация устройства контроля]
Фиг.2 иллюстрирует устройство 3 контроля в соответствии с первым вариантом осуществления. Внутренняя конфигурация устройства 3 контроля будет описана ниже со ссылкой на фиг.2.
[0025] Как показано на фиг.2, устройство 3 контроля снабжено основной схемой 7 умножителя, подчиненной схемой 8 умножителя и схемой 9 диагностики неисправностей.
[0026] Основная схема 7 умножителя принимает напряжение цепи двух соединительных линий 10, 11 в качестве входного контрольного напряжения и выводит в схему 9 диагностики неисправностей выходной сигнал основной схемы умножителя (неивертированный по усилению выходной сигнал), который не является ивертированным по усилению, в качестве определенного значения напряжения цепи. Затем выходной сигнал основной схемы умножителя выводится на контроллер 16 электродвигателя в качестве определенного значения напряжения (пунктирная линия на фиг.2).
[0027] Подчиненная схема 8 умножителя принимает напряжение цепи двух соединительных линий 10, 11 в качестве входного контрольного напряжения и выводит выходной сигнал подчиненной схемы умножителя (ивертированный по усилению выходной сигнал), который является ивертированным по усилению относительно выходного сигнала основной схемы умножителя от основной схемы 7 умножителя, в качестве определенного значения напряжения цепи. Как показано на фиг.2, источник A питания, который подает питание на обе схемы 7, 8, подключен к основной схеме 7 умножителя и подчиненной схеме 8 умножителя.
[0028] Схема 9 диагностики неисправностей состоит из микрокомпьютера и диагностирует неисправности основной схемы 7 умножителя и подчиненной схемы 8 умножителя, которые являются датчиками напряжения постоянного тока, на основе выходного сигнала основной схемы умножителя (неивертированного по усилению выходного сигнала) от основной схемы 7 умножителя и выходного сигнала подчиненной схемы умножителя (ивертированного по усилению выходного сигнала) от подчиненной схемы 8 умножителя. Здесь, когда выходные сигнала от основной схемы 7 умножителя и подчиненной схемы 8 умножителя являются аналоговыми значениями, A-D–преобразование выполняется блоком ввода схемы 9 диагностики неисправностей, чтобы выполнить диагностику неисправностей.
[0029] Подробная конфигурация каждой схемы будет описана ниже в отношении конфигурации основной схемы умножителя, конфигурации подчиненной схемы умножителя и конфигурации схемы диагностики неисправностей.
[0030] (Конфигурация основной схемы умножителя)
Фиг.3 иллюстрирует пример конфигурации основной схемы 7 умножителя в устройстве 3 контроля согласно первому варианту осуществления. Фиг.5 иллюстрирует выходные характеристики основной схемы умножителя. Подробная конфигурация основной схемы 7 умножителя будет описана ниже со ссылкой на фиг.3 и 5.
[0031] Как показано на фиг.3, основная схема 7 умножителя включает в себя резистор 71a регулировки усиления, резистор 71b регулировки усиления, передатчик 72 и операционный усилитель 73. Операционный усилитель 73 имеет конфигурацию схемы, использующую биполярные транзисторы.
[0032] В основной схеме 7 умножителя контрольное напряжение, разделяемое по напряжению резистором 71а регулировки усиления и резистором 71b регулировки усиления, вводится в операционный усилитель 73 посредством передатчика 72 через изолятор и устанавливается в качестве выходного сигнала основной схемы умножителя (неивертированного по усилению выходного сигнала) операционным усилителем 73. Передатчик 72 может выводить входной аналоговый сигнал как аналоговый сигнал. Передатчик 72 также может выводить входной аналоговый сигнал как цифровой сигнал. В этом случае в операционном усилителе 73 нет необходимости. Кроме того, регулировка усиления может выполняться обычной схемой умножителя, которая использует операционный усилитель 73 и резистор.
[0033] Основная схема 7 умножителя устанавливает выходную характеристику основной схемы умножителя в характеристику, имеющую опорное усиление K0 (усиление: наклон выходной характеристики схемы умножителя), где выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя проходит через нулевое напряжение и максимальное напряжение, как показано на фиг.5. То есть выходная характеристика основной схемы умножителя имеет линейную характеристику с положительным наклоном, которая соединяет точку A нулевого напряжения (пересечение выходного сигнала 0 В основной схемы умножителя и контрольного напряжения 0 В) и точку B максимального напряжения (например, пересечение выходного сигнала 5 В основной схемы умножителя и контрольного напряжения 600 В).
[0034] Здесь, поскольку выходная характеристика основной схемы умножителя может быть получена из характеристики отношения входного сигнала/выходного сигнала, в которой контрольное напряжение [Vin] соответствует горизонтальной оси, а выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя соответствует вертикальной оси, выходной сигнал может быть выражен следующим уравнением
Vout={R71b/(R71a+R71b)}·Vin
Как видно из этого уравнения, опорное усиление (коэффициент усиления) K0 равно
K0=R71b/(R71a+R71b),
а регулировка опорного усиления K0 осуществляется путем установки сопротивления R71a резистора 71a регулировки усиления и сопротивления R71b резистора 71b регулировки усиления.
[0035] (Конфигурация подчиненной схемы умножителя)
Фиг.4 иллюстрирует пример конфигурации подчиненной схемы 8 умножителя в устройстве 3 контроля в соответствии с первым вариантом осуществления, а фиг.5 иллюстрирует выходную характеристику подчиненной схемы умножителя. Подробная конфигурация подчиненной схемы 8 умножителя будет описана ниже со ссылкой на фиг.4 и 5.
[0036] Как показано на фиг.4, подчиненная схема 8 умножителя включает в себя резистор 81а регулировки усиления, резистор 81b регулировки усиления, передатчик 82, операционный усилитель 83, резистор 84а регулировки усиления, резистор 84b регулировки усиления, операционный усилитель 83' и опорный источник 85 питания. Операционные усилители 83, 83' имеют конфигурацию схемы, использующую биполярные транзисторы.
[0037] Другими словами, подчиненная схема 8 умножителя получается путем добавления схемы инвертирования усиления, состоящей из операционного усилителя 83', резисторов 84а, 84b регулировки усиления и опорного источника 85 питания, к конфигурации основной схемы 7 умножителя. Как и в случае передатчика 72, передатчик 82 может выводить аналоговый сигнал на основе введенного аналогового сигнала. Передатчик также может выводить цифровой сигнал на основе введенного аналогового сигнала.
[0038] Устанавливая абсолютное значение |–K1| усиления меньшим, чем опорное усиление К0, подчиненная схема 8 умножителя устанавливает выходную характеристику подчиненной схемы умножителя в характеристику, в которой смещение V8off добавляется к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя является малым, как показано на фиг.5. Выходная характеристика подчиненной схемы умножителя представляет собой линейную характеристику с отрицательным наклоном, которая соединяет точку C максимального напряжения (пересечение выходного сигнала 5 В подчиненной схемы умножителя и контрольного напряжения 0 В) и точку D' минимального напряжения (например, пересечение выходного сигнала 0,5 В подчиненной схемы умножителя и контрольного напряжения 600 В). Смещение V8off устанавливается таким образом, чтобы избежать области мертвой зоны для выходного сигнала [Vout] подчиненной схемы умножителя.
[0039] Здесь, поскольку выходная характеристика подчиненной схемы умножителя может быть получена из характеристики отношения входного сигнала/выходного сигнала, в которой контрольное напряжение [Vin] соответствует горизонтальной оси, а выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя соответствует вертикальной оси, выходной сигнал может быть выражен следующим уравнением
Vout=–{R81b/(R81a+R81b)}·(R84b/R84a)·Vin+{(R84a+R84b)/R84a}·V85.
Как видно из этого уравнения, усиление –K1 (|–K1|<K0) равно
–K1=–{R81b/(R81a+R81b)}·(R84b/R84a),
а регулировка усиления –K1 выполняется путем установки соответствующих сопротивлений R81a, R81b, R84a, R84b резисторов 81a, 81b, 84a, 84b регулировки усиления.
[0040] Кроме того, смещение V8off равно
V8off=–{R81b/(R81a+R81b)}·(R84b/R84a)·Vmax+{(R84a+R84b)/R84a}·V85,
а регулировка смещения V8off осуществляется путем установки соответствующих сопротивлений R84a, R84b резисторов 84a, 84b регулировки усиления, и напряжения V85 опорного источника питания собственно опорного источника 85 питания.
[0041] (Конфигурация схемы диагностики неисправностей)
Фиг.6 иллюстрирует последовательность операций процесса диагностики неисправности в определяемом значении напряжения, выполняемого в схеме 9 диагностики неисправностей в устройстве 3 контроля в соответствии с первым вариантом осуществления. Каждый из этапов с фиг.6, который представляет конфигурацию схемы диагностики неисправностей, будет описан ниже.
[0042] Когда начинается процесс диагностики неисправности или на этапе S4 определяется, что |V71–V81|≤Vth, на этапе S1 получают выходной сигнал V7 (=Vout) основной схемы умножителя и выходной сигнал V8 (=Vout) подчиненной схемы умножителя, и процесс переходит на этап S2.
[0043] На этапе S2, после получения выходных сигналов V7, V8 схемы умножителя на этапе S1, выходной сигнал V7 основной схемы умножителя преобразуется в контрольное напряжение V71 высокой мощности, и процесс переходит на этап S3.
Здесь, при преобразовании выходного сигнала V7 основной схемы умножителя в контрольное напряжение V71 высокой мощности, заранее устанавливается формула преобразования в контрольное напряжение высокой мощности, имеющая те же характеристики, что и выходная характеристика основной схемы умножителя, показанная на фиг.5, и выходной сигнал V7 основной схемы умножителя преобразуется в контрольное напряжение V71 высокой мощности с использованием этой формулы преобразования в контрольное напряжение высокой мощности.
[0044] После преобразования на этапе S2 в контрольное напряжение V71 высокой мощности, выходной сигнал V8 подчиненной схемы умножителя преобразуется на этапе S3 в контрольное напряжение V81 высокой мощности, и процесс переходит на этап S4. Здесь, при преобразовании выходного сигнала V8 подчиненной схемы умножителя в контрольное напряжение V81 высокой мощности, заранее устанавливается формула преобразования в контрольное напряжение высокой мощности, имеющая те же характеристики, что и выходная характеристика подчиненной схемы умножителя, показанная на фиг.5, и выходной сигнал V8 подчиненной схемы умножителя преобразуется в контрольное напряжение V81 высокой мощности с использованием этой формулы преобразования в контрольное напряжение высокой мощности.
[0045] После преобразования на этапе S3 в контрольное напряжение V81 высокой мощности, на этапе S4 определяется, является ли абсолютное значение разности |V71–V81| между контрольным напряжением V71 высокой мощности и контрольным напряжением V81 высокой мощности превышает диагностический порог Vth разности. Если ДА (|V71–V81|>Vth), процесс переходит на этап S5, и если НЕТ (|V71–V81|≤Vth), процесс возвращается на этап S1. Здесь «диагностический порог Vth разности» предпочтительно устанавливается в значение, которое не приводит к ошибочной диагностике, когда неисправности нет, с учетом изменчивости контроля. Другими словами, диагностический порог Vth разности устанавливается в значение, полученное путем добавления допустимого предела (+α) предотвращения ошибочной диагностики к максимальному разностному значению напряжений, которое предполагается равным величине изменчивости контрольного напряжения.
[0046] После определения на этапе S4, что |V71–V81|>Vth, водителя уведомляют на этапе S5 о неисправности, и процесс переходит к завершению.
Здесь уведомление о неисправности водителю выполняется посредством операционной команды, выводимой на устройство 15 сигнализации.
[0047] Далее будут описаны операции. «Операция диагностики неисправностей датчика напряжения посредством инвертирования (инверсии) усиления», «операция диагностики неисправностей датчика напряжения посредством абсолютного значения разности напряжений» и «операция диагностики неисправностей датчика напряжения посредством добавления смещения» будут описаны отдельно в отношении операций первого варианта осуществления.
[0048] [Операция диагностики неисправностей датчика напряжения с использованием инвертирования усиления]
Например, определяемые значения двух датчиков напряжения отбираются, и приращение значения счетчика собственно счетчика неисправностей осуществляется, если разность между этими определяемыми значениями датчиков напряжения превышает пороговое значение. С другой стороны, когда разность меньше или равна пороговому значению, значение счетчика собственно счетчика неисправностей сохраняется, если момент отбора определяемых значений находится вблизи пересечения нуля, и значение счетчика собственно счетчика неисправностей сбрасывается, если этот момент не находится вблизи пересечения нуля. Затем, когда значение счетчика собственно счетчика неисправностей достигает заданного опорного значения, определяется, что один из двух датчиков напряжения находится в неисправном состоянии; этот процесс должен служить сравнительным примером.
[0049] В случае этого сравнительного примера, если возникает неисправность, такая как обрыв цепи или короткое замыкание, при которой определяемые значения изменяются в одном и том же направлении, даже если вычисляется разность между этими двумя определяемыми значениями напряжения, которые являются одним и тем же значением, эта разность будет меньше или равна пороговому значению, так что неисправность датчиков напряжения не может быть обнаружена.
[0050] Напротив, в первом варианте осуществления устройство 3 контроля включает в себя основную схему 7 умножителя, подчиненную схему 8 умножителя и схему 9 диагностики неисправностей. Схема 9 диагностики неисправностей диагностирует неисправности основной схемы 7 умножителя и подчиненной схемы 8 умножителя, которые являются датчиками напряжения, на основе выходного сигнала основной схемы умножителя посредством неинвертированного по усилению выходного сигнала от основной схемы 7 умножителя и выходного сигнала подчиненной схемы умножителя посредством инвертированного по усилению выходного сигнала от подчиненной схемы 8 умножителя.
[0051] Таким образом, выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя выводится из основной схемы 7 умножителя, в которую контрольное напряжение [Vin] вводится без инверсии усиления. С другой стороны, выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя выводится из подчиненной схемы 8 умножителя, в которую контрольное напряжение [Vin] вводится с инверсией усиления относительно выходного сигнала основной схемы умножителя. Следовательно, при нормальных обстоятельствах выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя и выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя, которые являются выходными сигналами основной схемы 7 умножителя и подчиненной схемы 8 умножителя, изменяются в другом направлении относительно изменения контрольного напряжения [Vin].
[0052] Напротив, когда неисправность возникает в источнике A питания, который подает электропитание в основную схему 7 умножителя и подчиненную схему 8 умножителя, и возникает неисправность, при которой выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя и выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя, которые являются выходными сигналами основной схемы 7 умножителя и подчиненной схемы 8 умножителя, изменяются в одном и том же направлении, схема 9 диагностики неисправностей может определить, что соотношение между выходным сигналом (выходом) [Vout] основной схемы умножителя и выходным сигналом (выходом) [Vout] подчиненной схемы умножителя отличается от нормального состояния.
[0053] Соответственно, можно обнаруживать неисправности, при которых определяемые значения напряжения собственно напряжения цепи в цепи системы установленной на транспортном средстве системы управления электродвигателем изменяются в одном и том же направлении.
[0054] [Операция диагностики неисправности датчика напряжения с использованием абсолютного значения разности напряжений]
В случае сравнительного примера, описанного выше, определение относительно того, превышает ли разность между определяемыми значениями датчика напряжения пороговое значение, определение момента отбора (выборки) определяемых значений и определение того, что значение счетчика собственно счетчика неисправностей достигло заданного опорного значения выполняются во время диагностики неисправности в напряжении цепи. Таким образом, как результат необходимости множества определений во время диагностики неисправности в напряжении цепи, процесс определения неисправности становится сложным, в дополнение к нему возникает задержка отклика с момента, когда неисправность датчика напряжения возникла, до момента, когда эта неисправность определена диагностикой.
[0055] Напротив, в первом варианте осуществления схема 9 диагностики неисправностей преобразует выходной сигнал V7 основной схемы умножителя из основной схемы 7 умножителя в контрольное напряжение V71 высокой мощности и преобразует выходной сигнал V8 подчиненной схемы умножителя из подчиненной схемы 8 умножителя в контрольное напряжение V81 высокой мощности. Затем, когда абсолютное значение разности |V71–V81| между контрольным напряжением V71 высокой мощности и контрольным напряжением V81 высокой мощности превышает диагностический порог Vth разности, основная схема 7 умножителя и подчиненная схема 8 умножителя, которые являются датчиками напряжения, диагностируются как неисправные.
[0056] То есть, пока |V71–V81|≤Vth удовлетворяется, процесс, который продолжается от этапа S1 → этап S2 → этап S3 → этап S4, повторяется согласно блок–схеме последовательности операций с фиг.6, и устройство 3 контроля диагностирует основную схему 7 умножителя и подчиненную схему 8 умножителя, которые являются датчиками напряжения, как исправные. С другой стороны, когда |V71–V81|>Vth, процесс переходит с этапа S4 на этап S5 → к завершению согласно блок–схеме последовательности операций с фиг.6, и устройство 3 контроля диагностирует основную схему 7 умножителя и подчиненную схему 8 умножителя, которые являются датчиками напряжения, как неисправные.
[0057] Соответственно, благодаря возможности выполнять диагностику неисправности датчика напряжения только с одним определением, процесс диагностики неисправностей упрощается, кроме того, когда неисправность возникает в основной схеме 7 умножителя и подчиненной схеме 8 умножителя, которые являются датчиками напряжения, можно диагностировать неисправность датчика напряжения с хорошей скоростью отклика.
[0058] [Диагностика неисправности датчика напряжения с использованием добавления смещения]
Когда основная схема 7 умножителя и подчиненная схема 8 умножителя выполнены с использованием недорогих, но надежных элементов, имеют место случаи, в которых мертвая зона имеется в выходном сигнале [Vout] основной схемы умножителя и выходном сигнале [Vout] подчиненной схемы умножителя. Например, в случае конфигурации схемы, использующей биполярные элементы, невозможно выводить полный низкий уровень или полный высокий уровень из–за характеристик насыщения биполярных транзисторов. Соответственно, например, в случае системы, в которой достаточно контролировать напряжения, которые выше 60 В, система проектируется так, чтобы результат контроля 60 В или ниже соответствовал области насыщения.
[0059] Однако, когда пытаются диагностировать неисправность в напряжении цепи посредством простого инвертирования усиления, выходная характеристика подчиненной схемы умножителя является такой, что результат контроля контрольного напряжения [Vin] вблизи максимального контрольного напряжения Vmax соответствует области насыщения (мертвой зоне), как показано штрих-пунктирной линией характеристикой на фиг.5 (область, указанная стрелкой E на фиг.5). В результате, когда контрольное напряжение [Vin] находится вблизи максимального контрольного напряжения Vmax, выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя с высокой точностью не может быть выведен.
[0060] В противоположность этому, в первом варианте осуществления, основная схема 7 умножителя устанавливает выходную характеристику основной схемы умножителя в характеристику, имеющую опорное усиление K0, с которым выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя проходит нулевое напряжение и максимальное напряжение. С другой стороны, абсолютное значение усиления |–K1| устанавливается меньшим, чем опорное усиление K0, а выходная характеристика подчиненной схемы 8 умножителя устанавливается в характеристику, в которой смещение V8off добавлено к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя является малым.
[0061] То есть, устанавливая абсолютное значение усиления |–K1| выходной характеристики подчиненной схемы умножителя меньшим, чем опорное усиление K0, смещение V8off добавляется к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя является малым. В результате, как показано выходной характеристикой подчиненной схемы умножителя (характеристика со сплошной линией) на фиг.5, можно предотвратить попадание выходного сигнала [Vout] подчиненной схемы умножителя вблизи максимального контрольного напряжения Vmax собственно контрольного напряжения [Vin] в область насыщения (мертвую зону).
[0062] Затем, в случае первого варианта осуществления, системе в крайнем случае необходимо контролировать минимальное контрольное напряжение Vmin (например, около 60 В. В результате, что касается выходной характеристики основной схемы умножителя, предотвращается попадание выходного сигнала [Vout] основной схемы умножителя вблизи минимального контрольного напряжения Vmin контрольного напряжения [Vin] в область насыщения (мертвую зону), даже если характеристика, к которой добавлено смещение, не использовалась, как показано на фиг.5.
[0063] Соответственно, даже если основная схема 7 умножителя и подчиненная схема 8 умножителя сконфигурированы из недорогих, но надежных биполярных элементов, влияние мертвой зоны будет исключено. Таким образом, можно точно диагностировать неисправности датчика напряжения во всех секциях контроля (от минимального контрольного напряжения Vmin до максимального контрольного напряжения Vmax).
[0064] Поскольку выходной сигнал подчиненной схемы 8 умножителя имеет меньшее усиление по сравнению с выходным сигналом основной схемы 7 умножителя, точность датчика напряжения будет плохой, но поскольку функция первичного датчика напряжения предполагается для (возлагается на) основной схемы 7 умножителя, как показано на фиг.2, эта проблема разрешается. Кроме того, схема 9 диагностики неисправностей не будет осуществлять ошибочную диагностику, если будет установлен диагностический порог Vth разности, который учитывает ухудшение точности подчиненной схемы 8 умножителя.
[0065] Далее описаны эффекты. Эффекты, перечисленные ниже, могут быть реализованы посредством устройства диагностики датчика напряжения и способа диагностики датчика напряжения согласно первому варианту осуществления.
[0066] (1) Предусмотрено устройство 3 контроля для диагностики исправности/неисправности датчика напряжения, который определяет напряжение цепи в цепи системы собственно системы электрооборудования (установленной на транспортном средстве системы управления электродвигателем). В устройстве диагностики датчика напряжения устройство 3 контроля включает в себя основную схему 7 умножителя, подчиненную схему 8 умножителя и схему 9 диагностики неисправностей. Основная схема 7 умножителя принимает напряжение цепи в качестве входного контрольного напряжения [Vin] и выводит сигнал (выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя), который не является ивертированным по усилению, в качестве определенного значения напряжения цепи. Подчиненная схема 8 умножителя принимает напряжение цепи в качестве входного контрольного напряжения [Vin] и выводит сигнал (выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя), который является инвертированным по усилению относительно выходного сигнала из основной схемы 7 умножителя, в качестве определенного значения напряжения цепи. Схема 9 диагностики неисправностей диагностирует неисправности основной схемы 7 умножителя и подчиненной схемы 8 умножителя, которые являются датчиками напряжения, на основе неинвертированного по усилению выходного сигнала (выходного сигнала [Vout] основной схемы умножителя) из основной схемы 7 умножителя и инвертированного по усилению выходного сигнала (выходного сигнала [Vout] подчиненной схемы умножителя) из подчиненной схемы 8 умножителя (фиг.2). В результате можно обеспечить устройство диагностики датчика напряжения, которое обнаруживает неисправности, при которых определяемые значения напряжения собственно напряжения цепи изменяются в одном и том же направлении.
[0067] (2) Схема 9 диагностики неисправностей преобразует неинвертированный по усилению выходной сигнал (выходной сигнал V7 основной схемы умножителя) из основной схемы 7 умножителя в основное контрольное напряжение (контрольное напряжение V71 высокой мощности) и преобразует неинвертированный по усилению выходной сигнал (выходной сигнал V8 подчиненной схемы умножителя) из подчиненной схемы 8 умножителя в подчиненное контрольное напряжение (контрольное напряжение V81 высокой мощности). Когда абсолютное значение разности |V71–V81| между основным контрольным напряжением и подчиненным контрольным напряжением превышает диагностический порог Vth разности, напряжение цепи диагностируется как неисправное (Фиг.6). Следовательно, в дополнение к эффекту (1) упрощается процесс диагностики неисправностей, кроме того, когда неисправность возникает в основной схеме 7 умножителя и подчиненной схеме 8 умножителя, которые являются датчиками напряжения, можно диагностировать неисправность датчика напряжения с хорошей скоростью отклика.
[0068] (3) Напряжением цепи собственно цепи системы является напряжение постоянного тока. Выходная характеристика основной схемы 7 умножителя устанавливается с использованием характеристики, в которой опорное усиление K0 проходит через точку нулевого напряжения и точку максимального напряжения выходного сигнала [Vout] основной схемы умножителя. Абсолютное значение усиления |–K1| устанавливается меньшим, чем опорное усиление K0, а характеристика подчиненной схемы 8 умножителя устанавливается в характеристику, в которой смещение V8off добавлено к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя является малым (Фиг.5). Следовательно, в дополнение к эффекту (1) или (2), даже если основная схема 7 умножителя и подчиненная схема 8 умножителя выполнены с использованием недорогих, но надежных биполярных элементов, влияние мертвой зоны будет устранено, и точная диагностика неисправности датчика напряжения во всех секциях контроля может быть осуществлена.
[0069] (4) Предусмотрено устройство 3 контроля для диагностики исправности/неисправности датчика напряжения, который определяет напряжение цепи в цепи системы собственно системы электрооборудования (установленной на транспортном средстве системы управления электродвигателем). В способе диагностики датчика напряжения устройство 3 контроля включает в себя основную схему 7 умножителя, подчиненную схему 8 умножителя и схему 9 диагностики неисправностей. Основная схема 7 умножителя принимает напряжение цепи в качестве входного контрольного напряжения [Vin] и выводит неивертированный по усилению выходной сигнал без инверсии усиления в качестве определенного значения напряжения цепи. Подчиненная схема 8 умножителя принимает напряжение цепи в качестве входного контрольного напряжения [Vin] и выводит инвертированный по усилению выходной сигнал, полученный путем инверсии усиления неинвертированного по усилению выходного сигнала, в качестве определенного значения напряжения цепи. Схема 9 диагностики неисправностей диагностирует неисправности основной схемы 7 умножителя и подчиненной схемы 8 умножителя, которые являются датчиками напряжения, на основе неинвертированного по усилению выходного сигнала и инвертированного по усилению выходного сигнала (фиг.2). В результате можно обеспечить способ диагностики датчика напряжения, который обнаруживает неисправности, при которых определяемые значения напряжения собственно напряжения цепи изменяются в одном и том же направлении.
Второй вариант осуществления
[0070] Второй вариант осуществления является примером, в котором смещение добавляется к выходной характеристике подчиненной схемы умножителя, при одновременном обеспечении абсолютных значений усиления выходных характеристик двух схем умножителя одинаковыми.
[0071] Фиг.7 иллюстрирует выходную характеристику основной схемы умножителя и выходную характеристику подчиненной схемы умножителя в устройстве контроля согласно второму варианту осуществления. Выходная характеристика подчиненной схемы умножителя будет описана с обращением к фиг.7. Конфигурация системы и конфигурация устройства 3 контроля (основная схема 7 умножителя, схема 9 диагностики неисправностей) являются такими же, как в первом варианте осуществления, поэтому их иллюстрации и описания опущены.
[0072] Путем параллельного переноса абсолютного значения усиления |–K0| в сторону высокого напряжения аналогичным опорному усилению K0 образом, выходная характеристика подчиненной схемы 8 умножителя может быть установлена с использованием характеристики, в которой смещение V8off добавлено к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] подчиненной схему умножителя является малым, как показано на фиг.7. Выходная характеристика подчиненной схемы умножителя представляет собой линейную характеристику с отрицательным наклоном, которая соединяет точку C' максимального напряжения (пересечение выходного сигнала 5 В подчиненной схемы умножителя и контрольного напряжения около 50 В) и точку D' минимального напряжения (например, пересечение выходного сигнала 0,5 В подчиненной схемы умножителя и контрольного напряжения 600 В). Смещение V8off представляет собой величину параллельного переноса в сторону высокого напряжения и устанавливается таким образом, чтобы избежать области мертвой зоны выходного сигнала [Vout] подчиненного умножителя схемы.
[0073] Здесь, например, в случае, когда конфигурация схемы, показанная на фиг.4, используется в качестве подчиненной схемы 8 умножителя второго варианта осуществления, усиление –K0 (|K0|=K0) выходной характеристики подчиненной схемы умножителя
–K0=–{R81b/(R81a+R81b)}·(R84b/R84a),
а регулировку усиления –K0 выполняют путем установки соответствующих сопротивлений R81a, R81b, R84a, R84b резисторов 81a, 81b, 84a, 84b регулировки усиления.
[0074] Кроме того, смещение V8off равно
V8off=–{R81b/(R81a+R81b)}·(R84b/R84a)·Vmax+{(R84a+R84b)/R84a}·V85,
а регулировку смещения V8off осуществляют путем установки соответствующих сопротивлений R84a, R84b резисторов 84а, 84b регулировки усиления, и напряжения V85 опорного источника питания собственно опорного источника 85 питания.
[0075] Далее будет описана операция диагностики неисправностей датчика напряжения посредством добавления смещения согласно второму варианту осуществления. Во втором варианте осуществления выходная характеристика основной схемы 7 умножителя задается с использованием характеристики, в которой опорное усиление K0 проходит через точку нулевого напряжения и точку максимального напряжения выходного сигнала [Vout] основной схемы умножителя. Путем параллельного переноса абсолютного значения усиления |–K0| по направлению к стороне высокого напряжения аналогичным опорному усилению K0 образом, выходная характеристика подчиненной схемы 8 умножителя может быть установлена с использованием характеристики, в которой смещение V8off добавлено к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя является малым.
[0076] То есть, выполняя параллельный перенос всей характеристики в сторону высокого напряжения, при одновременном обеспечении абсолютного значения усиления |–K0| выходной характеристики подчиненной схемы умножителя таким же, как опорное усиление K0, смещение V8off может быть добавлено к области мертвой зоны, где выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя является малым. В результате, как показано выходной характеристикой подчиненной схемы умножителя (характеристикой со сплошной линией) на фиг.7, можно предотвратить попадание выходного сигнала [Vout] подчиненной схемы умножителя вблизи максимального контрольного напряжения Vmax собственно контрольного напряжения в область насыщения (мертвую зону).
[0077] Затем, в случае второго варианта осуществления, системе в крайнем случае необходимо контролировать минимальное контрольное напряжение Vmin (например, около 60 В). В результате, что касается выходной характеристики подчиненной схемы умножителя, никакой проблемы не возникает, даже если область ниже контрольного напряжения около 50 В попадает за пределы области контроля, как показано на фиг.7. Кроме того, что касается выходной характеристики основной схемы умножителя, предотвращается попадание выходного сигнала [Vout] основной схемы умножителя вблизи минимального контрольного напряжения Vmin собственно контрольного напряжения в область насыщения (мертвую зону), даже если характеристика, в которой было добавлено смещение, как показано на фиг.7, не использовалась.
[0078] Соответственно, даже если основная схема 7 умножителя и подчиненная схема 8 умножителя выполнены из недорогих, но надежных биполярных элементов, можно точно диагностировать неисправности датчика напряжения во всех секциях контроля (от минимального контрольного напряжения Vmin до максимального контрольного напряжения Vmax). Кроме того, поскольку абсолютные значения усиления основной схемы 7 умножителя и подчиненной схемы 8 умножителя обеспечиваются одинаковыми, в сравнении с первым вариантом осуществления, можно повысить точность диагностики неисправностей датчика напряжения посредством подчиненной схемы 8 умножителя. Другие операции являются такими же, как операции в первом варианте осуществления, поэтому их описание опущено.
[0079] Далее описаны эффекты. Эффекты, перечисленные ниже, могут быть получены в соответствии с устройством диагностики датчика напряжения согласно второму варианту осуществления.
[0080] (5) Напряжением цепи в цепи системы является напряжение постоянного тока. Выходная характеристика основной схемы 7 умножителя устанавливается с использованием характеристики, в которой опорное усиление K0 проходит через точку нулевого напряжения и точку максимального напряжения выходного сигнала [Vout] основной схемы умножителя. Путем параллельного переноса абсолютного значения усиления |–K0| по направлению к стороне высокого напряжения аналогичным опорному усилению K0 образом, выходная характеристика подчиненной схемы 8 умножителя может быть установлена в характеристику, в которой смещение V8off добавлено к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя является малым (фиг.7). Следовательно, в дополнение к эффекту (1) или (2), даже если основная схема 7 умножителя и подчиненная схема 8 умножителя выполнены из недорогих, но надежных биполярных элементов, влияние мертвой зоны может быть устранено, а точная диагностика неисправностей датчика напряжения является возможной во всех секциях контроля. Кроме того, поскольку абсолютное значение усиления относительно выходного сигнала подчиненной схемы 8 умножителя является таким же, как усиление основной схемы 7 умножителя, в сравнении с первым вариантом осуществления, можно повысить точность диагностики неисправностей датчика напряжения посредством подчиненной схемы 8 умножителя.
Третий вариант осуществления
[0081] Третий вариант осуществления представляет собой пример, в котором смещение добавляется к выходной характеристике основной схемы умножителя и выходной характеристике подчиненной схемы умножителя при одновременном обеспечении абсолютных значений усиления выходных характеристик двух схем умножителя одинаковыми.
[0082] Конфигурация основной схемы умножителя и конфигурация подчиненной схемы умножителя в соответствии с третьим вариантом осуществления будут описаны ниже со ссылкой на фиг. с 8 по10. Конфигурация системы и конфигурация схемы 9 диагностики неисправностей устройства 3 контроля являются такими же, как в первом варианте осуществления, поэтому их иллюстрации и описание опущены.
[0083] (Конфигурация основной схемы умножителя)
Фиг.8 иллюстрирует пример конфигурации основной схемы 7 умножителя в устройстве 3 контроля в соответствии с третьим вариантом осуществления, а фиг.10 иллюстрирует выходную характеристику основной схемы умножителя. Подробная конфигурация основной схемы 7 умножителя будет описана ниже со ссылкой на фиг.8 и 10.
[0084] Как показано на фиг.8, основная схема 7 умножителя включает в себя резистор 71a регулировки усиления, резистор 71b регулировки усиления, передатчик 72, операционный усилитель 73, источник 74 питания цепи и резистор 75 регулировки смещения. Конфигурация цепи операционного усилителя 73 использует биполярные транзисторы.
[0085] В этой основной схеме 7 умножителя сигнал, деленный по напряжению резистором 71а регулировки усиления и резистором 71b регулировки усиления, вводится в операционный усилитель 73 посредством передатчика 72 через изолятор, а неинвертированный по усилению выходной сигнал выводится операционным усилителем 73. Передатчик 72 может выводить аналоговый сигнал на основе введенного аналогового сигнала. Передатчик 72 также может выводить аналоговый сигнал на основе введенного цифрового сигнала. В этом случае в операционном усилителе 73 необходимости нет. Кроме того, регулировка усиления может выполняться традиционной схемой умножителя, которая использует операционный усилитель 73 и резистор. Кроме того, дополнительная регулировка смещения может быть выполнена путем регулировки напряжения источника 74 питания цепи, путем регулировки значения сопротивления резистора 75 регулировки смещения или путем регулировки обоих.
[0086] Основная схема 7 умножителя устанавливает усиление К1 меньшим, чем опорное усиление K0, с которым выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя проходит через точку нулевого напряжения и точку максимального напряжения. Затем выходную характеристику основной схемы умножителя устанавливают в характеристику, в которой смещение V7off добавлено к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя является малым, как показано на фиг.10. Другими словами, выходная характеристика основной схемы умножителя представляет собой линейную характеристику с положительным наклоном, которая соединяет точку A' минимального напряжения (например, пересечение выходного сигнала 0,5 В основной схемы умножителя и контрольного напряжения 0 В) и точку B максимального напряжения (например, пересечение выходного сигнала 5 В основной схемы умножителя и контрольного напряжения 600 В).
[0087] Здесь, поскольку выходная характеристика основной схемы умножителя может быть получена из характеристики отношения входного сигнала/выходного сигнала, в которой контрольное напряжение [Vin] соответствует горизонтальной оси, а выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя соответствует вертикальной оси, выходной сигнал может быть выражен следующим уравнением
Vout={R71bR75/(R71aR71b+R71aR75+R71bR75)}·Vin+{(R71aR71b)/(R71aR71b+R71aR75+R71bR75)}·V74
Как видно из этого уравнения, усиление K1 равняется
K1={R71bR75/(R71aR71b+R71aR75+R71bR75)},
а регулировка усиления K1 выполняется посредством установки сопротивления R71a резистора 71a регулировки усиления, сопротивления R71b резистора 71b регулировки усиления и сопротивления R75 резистора 75 регулировки смещения.
[0088] Кроме того, смещение V7off равняется
V7off={(R71aR71b)/(R71aR71b+R71aR75+R71bR75)}·V74,
а регулировка смещения V7off выполняется путем установки сопротивления R71a резистора 71а регулировки усиления, сопротивления R71b резистора 71b регулировки усиления, сопротивления R75 резистора 75 регулировки смещения и напряжения V74 источника питания цепи собственно источника 74 питания цепи.
[0089] (Конфигурация подчиненной схемы умножителя)
Фиг.9 иллюстрирует пример конфигурации подчиненной схемы 8 умножителя в устройстве 3 контроля в соответствии с третьим вариантом осуществления, а фиг.10 иллюстрирует выходную характеристику подчиненной схемы умножителя. Подробная конфигурация подчиненной схемы 8 умножителя будет описана ниже со ссылкой на фиг. 9 и 10.
[0090] Как показано на фиг.9, подчиненная схема 8 умножителя включает в себя резистор 81а регулировки усиления, резистор 81b регулировки усиления, передатчик 82, операционный усилитель 83, резистор 84а регулировки усиления, резистор 84b регулировки усиления, операционный усилитель 83', опорный источник 85 питания, источник 86 питания цепи и резистор 87 регулировки смещения. Конфигурации цепи операционных усилителей 83, 83' используют биполярные транзисторы.
[0091] Другими словами, подчиненная схема 8 умножителя получается путем добавления схемы инвертирования усиления, состоящий из операционного усилителя 83', резисторов 84а, 84b регулировки усиления и опорного источника 85 питания к конфигурации основной схемы 7 умножителя. Как и в случае передатчика 72, передатчик 82 может выводить аналоговый сигнал на основе введенного аналогового сигнала. Передатчик также может выводить аналоговый сигнал на основе введенного цифрового сигнала.
[0092] Устанавливая абсолютное значение усиления |–K1| таким же, как усиление K1 выходной характеристики основной схемы умножителя, выходная характеристика подчиненной схемы 8 умножителя может быть установлена в характеристику, в которой смещение V8off добавлено к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя является малым, как показано на фиг.10. Выходная характеристика подчиненной схемы умножителя представляет собой линейную характеристику с отрицательным наклоном, которая соединяет точку C максимального напряжения (пересечение выходного сигнала 5 В подчиненной схемы умножителя и контрольного напряжения 0 В) и точку D' минимального напряжения (например, пересечение выходного сигнала 0,5 В подчиненной схемы умножителя и контрольного напряжения 600 В). Смещение V8off устанавливается таким образом, чтобы избежать области мертвой зоны для выходного сигнала [Vout] подчиненной схемы умножителя.
[0093] Здесь, поскольку выходная характеристика подчиненной схемы умножителя может быть получена из характеристики отношения входного сигнала/выходного сигнала, в которой контрольное напряжение [Vin] соответствует горизонтальной оси, а выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя соответствует вертикальной оси, выходная характеристика может быть выражена следующим уравнением
Vout=–{R81bR87/(R81aR81b+R81aR87+R81bR87)}·(R84b/R84a)·Vin+{R81bR87/(R81aR81b+R81aR87+R81bR87)}·(R84b/R84a)·V86+{(R84a+R84)/R84a}·V85
Как видно из этого уравнения, усиление –K1 равняется
–K1=–{R81bR87/(R81aR81b+R81aR87+R81bR87)}·(R84b/R84a),
а регулировку усиления –K1 выполняют путем установки соответствующих сопротивлений R81a, R81b, R84a, R84b резисторов 81a, 81b, 84a, 84b регулировки усиления и сопротивления R87 резистора 87 регулировки смещения.
[0094] Кроме того, смещение V8off равняется
V8off=–{R81b/(R81a+R81b)}·(R84b/R84a)·Vmax+{R81bR87/(R81aR81b+R81aR87+R81bR87)}·(R84b/R84a)·V86+{(R84a+R84b)/R84a}·V85,
а регулировку смещения V8off выполняют путем установки сопротивлений R84a, R84b резисторов 84a, 84b регулировки усиления, сопротивлений R81a, R81b, R84a, R84b резисторов 81a, 81b, 84a, 84b регулировки усиления, сопротивления R87 резистора 87 регулировки смещения, напряжения V86 источника питания цепи собственно источника 86 питания цепи и напряжения V85 опорного источника питания собственно опорного источника 85 питания.
[0095] Далее будет описана операция диагностики неисправностей датчика напряжения посредством добавления смещения согласно третьему варианту осуществления. В третьем варианте осуществления, путем установки усиления K1 меньшим, чем опорное усиление К0, выходная характеристика основной схемы 7 умножителя может быть установлена в характеристику, в которой смещение V7off добавляется к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя является малым, как показано на фиг.10. Устанавливая абсолютное значение усиления |–K1| таким же, как усиление K1 выходной характеристики основной схемы умножителя, выходная характеристика подчиненной схемы 8 умножителя может быть установлена в характеристику, в которой смещение V8off добавлено к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя является малым.
[0096] Другими словами, поскольку смещение V7off добавляется к выходной характеристике основной схемы умножителя, как показано в выходной характеристике основной схемы умножителя на фиг.10, попадание выходного сигнала [Vout] основной схемы умножителя в область насыщения (мертвую зону) предотвращается, даже когда контрольное напряжение равно нулю. Аналогично, поскольку смещение V8off добавляется к выходной характеристике подчиненной схемы умножителя, как показано выходной характеристикой подчиненной схемы умножителя на фиг.10, попадание выходного сигнала [Vout] подчиненной схемы умножителя вблизи максимального контрольного напряжения Vmax собственно контрольного напряжения в область насыщения (мертвую зону) предотвращается.
[0097] То есть, в случае третьего варианта осуществления, путем добавления смещения V7off к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя выходной характеристики основной схемы умножителя является малым, попадание результата контроля в область насыщения (мертвую зону) предотвращается, даже если минимальное контрольное напряжение Vmin контрольного напряжения [Vin] увеличивается до нулевого напряжения. Другими словами, даже в системе, в которой секцией контроля является контрольное напряжение [Vin] от нулевого напряжения до максимального напряжения, попадание выходного сигнала [Vout] основной схемы умножителя в область насыщения (мертвую зону) предотвращается.
[0098] Соответственно, даже если основная схема 7 умножителя и подчиненная схема 8 умножителя выполнены из недорогих, но надежных биполярных элементов, можно точно диагностировать неисправности датчика напряжения во всех секциях контроля (от минимального контрольного напряжения Vmin до максимального контрольного напряжения Vmax). Кроме того, поскольку смещение V7off добавляется к выходной характеристике основной схемы умножителя, точность диагностики неисправностей датчика напряжения может быть обеспечена, даже если секция контроля изменяется так, что минимальное контрольное напряжение Vmin контрольного напряжения [Vin] расширяется в сторону нулевого напряжения. Другие операции являются такими же, как в первом варианте осуществления, поэтому их описание опущено.
[0099] Далее описаны эффекты. Эффекты, перечисленные ниже, могут быть реализованы посредством устройства диагностики датчика напряжения согласно третьему варианту осуществления.
[0100] (6) Напряжением цепи в цепи системы является напряжение постоянного тока. Посредством установки усиления K1 меньшим, чем опорное усиление K0, с которым выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя проходит через точку нулевого напряжения и точку максимального напряжения, основная схема 7 умножителя устанавливает выходную характеристику основной схемы умножителя в характеристику, в которой смещение V7off добавлено к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя является малым. Посредством установки абсолютного значения усиления |–K1| таким же, как усиление K1 выходной характеристики основной схемы умножителя, выходная характеристика подчиненной схемы 8 умножителя может быть установлена в характеристику, в которой смещение V8off добавлено к области мертвой зоны, в которой выходной сигнал [Vout] подчиненной схемы умножителя является малым (фиг.10). Следовательно, в дополнение к эффекту (1) или (2), даже если основная схема 7 умножителя и подчиненная схема 8 умножителя выполнены с использованием недорогих, но надежных биполярных элементов, влияние мертвой зоны устраняется, и точная диагностика неисправностей датчика напряжения во всех секциях контроля становится возможной. Кроме того, точность диагностики неисправностей датчика напряжения может быть обеспечена, даже если секция контроля изменяется так, что минимальное контрольное напряжение Vmin контрольного напряжения [Vin] расширяется в сторону нулевого напряжения.
Четвертый вариант осуществления
[0101] Четвертый вариант осуществления является примером, в котором основная схема умножителя и подчиненная схема умножителя выполнены как схемы, использующие МОП–транзисторы (полевые МОП–транзисторы), и выходная характеристика основной схемы умножителя и выходная характеристика подчиненной схемы умножителя устанавливаются в характеристики, в которых смещение не добавляется.
[0102] Фиг.11 иллюстрирует выходную характеристику основной схемы умножителя и выходную характеристику подчиненной схемы умножителя в устройстве контроля согласно четвертому варианту осуществления. Конфигурация основной схемы умножителя и конфигурация подчиненной схемы умножителя будут описаны ниже со ссылкой на фиг. 11. Конфигурация системы и конфигурация схемы 9 диагностики неисправностей устройства 3 контроля являются такими же, как в первом варианте осуществления, поэтому их иллюстрации и описание опущены.
[0103] (Конфигурация основной схемы умножителя)
Как показано на фиг.3, основная схема 7 умножителя включает в себя резистор 71a регулировки усиления, резистор 71b регулировки усиления, передатчик 72 и операционный усилитель 73. Конфигурация цепи операционного усилителя 73 использует МОП–транзисторы.
[0104] Выходная характеристика основной схемы 7 умножителя установлена в характеристику, в которой опорное усиление K0 проходит через точку нулевого напряжения и точку максимального напряжения выходного сигнала [Vout] основной схемы умножителя, как показано на фиг.11. То есть выходная характеристика основной схемы умножителя представляет собой линейную характеристику с положительным наклоном, которая соединяет точку A нулевого напряжения (пересечение выходного сигнала 0 В основной схемы умножителя и контрольного напряжения 0 В) и точку B максимального напряжения (например, выходного сигнала 5 В основной схемы умножителя и контрольного напряжения 600 В).
[0105] Здесь, поскольку выходная характеристика основной схемы умножителя может быть получена из характеристики отношения входного сигнала/выходного сигнала, в которой контрольное напряжение [Vin] соответствует горизонтальной оси, а выходной сигнал [Vout] основной схемы умножителя соответствует вертикальной оси, выходная характеристика может быть выражена следующим уравнением
Vout={R71b/(R71a+R71b)}·Vin
Как видно из этого уравнения, усиление K0 равняется
K0=R71b/(R71a+R71b),
а регулировку опорного усиления K0 осуществляют путем установки сопротивления R71a резистора 71a регулировки усиления и сопротивления R71b резистора 71b регулировки усиления.
[0106] (Конфигурация подчиненной схемы умножителя)
Как показано на фиг.4, подчиненная схема 8 умножителя включает в себя резистор 81а регулировки усиления, резистор 81b регулировки усиления, передатчик 82, операционный усилитель 83, резистор 84а регулировки усиления, резистор 84b регулировки усиления, операционный усилитель 83' и опорный источник 85 питания. Конфигурации цепей операционных усилителей 83, 83' используют МОП–транзисторы.
[0107] Здесь, резистор 81a регулировки усиления и резистор 81b регулировки усиления устанавливают с тем же соотношением, что и резистор 71a регулировки усиления и резистор 71b регулировки усиления основной схемы 7 умножителя. Затем резистор 84a регулировки усиления и резистор 84b регулировки усиления устанавливают в соотношение 1:1, а опорный источник 85 питания устанавливают в 1/2 от выходного диапазона основной схемы 7 умножителя. Посредством такой настройки подчиненная схема 8 умножителя, показанная на фиг. 4, имеет инвертированный выходной сигнал, при котором выходной сигнал основной схемы 7 умножителя, показанной на фиг. 3, сгибается назад в точке 1/2 выходного диапазона.
[0108] Посредством установки абсолютного значения усиления |–K0| таким же, как опорное усиление К0, выходная характеристика подчиненной схемы 8 умножителя может быть установлена в характеристику, имеющую усиление –K0, проходящее через точку максимального напряжения и точку нулевого напряжения выходного сигнала [Vout] подчиненной схемы умножителя, как показано на фиг.11. Выходная характеристика подчиненной схемы умножителя представляет собой линейную характеристику с отрицательным наклоном, которая соединяет точку C максимального напряжения (пересечение выходного сигнала 5 В подчиненной схемы умножителя и контрольного напряжения 0 В) и точку D нулевого напряжения (пересечение выходного сигнала 0 В подчиненной схемы умножителя и контрольного напряжения 600 В).
[0109] Далее будет описана операция диагностики неисправностей датчика напряжения согласно четвертому варианту осуществления. Если основная схема 7 умножителя и подчиненная схема 8 умножителя сконфигурированы как схемы, использующие МОП–транзисторы (полевые МОП–транзисторы), выходной сигнал основной схемы умножителя и выходной сигнал подчиненной схемы умножителя не будут иметь мертвых зон. Другими словами, в вариантах осуществления с первого по третий, то есть в случае использования схем, сконфигурированных из биполярных элементов, вывод полностью низких уровней или полностью высоких уровней не является возможным из–за характеристик насыщения биполярных транзисторов, что приводит к мертвым зонам. Напротив, МОП–транзистор, который является транзистором полевого типа, способен выводить полностью низкий уровень или полностью высокий уровень.
[0110] Таким образом, в четвертом варианте осуществления, выходную характеристику основной схемы 7 умножителя устанавливают в характеристику, имеющую опорное усиление K0, и никакое смещение не добавляют, как показано на фиг.11. Выходную характеристику подчиненной схемы 8 умножителя устанавливают в характеристику, в которой абсолютное значение усиления |–K0| устанавливается таким же, как опорное усиление K0, и никакое смещение не добавляется.
[0111] В результате, как указано выходной характеристикой основной схемы умножителя и выходной характеристикой подчиненной схемы умножителя на фиг.11, попадание выходного сигнала [Vout] основной схемы умножителя и выходного сигнала [Vout] подчиненной схемы умножителя в область насыщения (мертвую зону) предотвращается даже в системе, в которой секцией контроля является контрольное напряжение от нулевого напряжения до максимального напряжения.
[0112] Следовательно, когда основная схема 7 умножителя и подчиненная схема 8 умножителя являются схемами, выполненными из МОП–транзисторов, можно точно диагностировать неисправности датчика напряжения независимо от диапазона напряжений секции контроля, в то время как выходная характеристика основной схемы умножителя и выходная характеристика подчиненной схемы умножителя сконфигурированы так, чтобы иметь простые инвертированные характеристики. Другие операции являются такими же, как операции в первом варианте осуществления, поэтому их описание опущено.
[0113] Далее описаны эффекты. Эффекты, перечисленные ниже, могут быть получены в соответствии с устройством диагностики датчика напряжения согласно четвертому варианту осуществления.
[0114] (7) Напряжениями цепи собственно цепи системы являются напряжения постоянного тока.
Выходную характеристику основной схемы 7 умножителя устанавливают в характеристику, имеющую опорное усиление K0, которое проходит через точку нулевого напряжения и точку максимального напряжения выходного сигнала [Vout] основной схемы умножителя. Выходную характеристику подчиненной схемы 8 умножителя устанавливают в характеристику, имеющую инвертированное усиление –K0, в котором абсолютное значение усиления |–K0| является аналогичным опорному усилению K0 и которое проходит через точку максимального напряжения и точку нулевого напряжения выходного сигнала [Vout] подчиненной схемы умножителя (фиг.11). Следовательно, в дополнение к эффекту (1) или (2), когда основная схема 7 умножителя и подчиненная схема 8 умножителя являются схемами, выполненными из МОП–транзисторов, можно точно диагностировать неисправности датчика напряжения независимо от диапазона напряжений секции контроля, в то время как выходные характеристики двух схем умножителя могут быть сконфигурированы так, чтобы иметь простые инвертированные характеристики.
[0115] Устройство диагностики датчика напряжения и способ диагностики датчика напряжения согласно настоящему раскрытию были описаны на основании вариантов осуществления с первого по четвертый. Тем не менее, конкретные конфигурации не ограничиваются вариантами осуществления с первого по четвертый, и различные модификации и дополнения к конструкции могут быть сделаны без отклонения от объема изобретения согласно каждому пункту из раздела формулы изобретения.
[0116] В вариантах осуществления с первого по второй, были представлены примеры, в которых смещение добавляется к выходной характеристике подчиненной схемы умножителя; а в третьем варианте осуществления был представлен пример, в котором смещение добавляется к выходной характеристике основной схемы умножителя и выходной характеристике подчиненной схемы умножителя. Однако, чтобы избежать ухудшения точности определения напряжения основной схемы умножителя и подчиненной схемы умножителя, которые являются датчиками напряжения, средство переключения, в котором смещение добавляется только во время выполнения диагностики неисправности посредством обнаружения разности, может быть обеспечено в качестве альтернативы.
[0117] В вариантах осуществления с первого по четвертый были представлены примеры, в которых основная схема 7  умножителя имеет конфигурацию схемы, показанную на фиг.3, или конфигурацию схемы, показанную на фиг.8. Однако основная схема умножителя не ограничивается конфигурациями схем, показанными на фиг.3 и 8, а может иметь другие эквивалентные конфигурации схем.
[0118] В вариантах осуществления с первого по четвертый были представлены примеры, в которых подчиненная схема 8 умножителя имеет конфигурацию схемы, показанную на фиг.4, или конфигурацию схемы, показанную на фиг.9. Однако подчиненная схема умножителя не ограничивается конфигурациями схем, показанными на фиг.4 и 9, а может иметь другие эквивалентные конфигурации схем.
[0119] В вариантах осуществления с первого по четвертый были показаны примеры, в которых устройство диагностики датчика напряжения и способ диагностики датчика напряжения согласно настоящему раскрытию применяются к установленной на транспортном средстве системе управления электродвигателем для управления электродвигателем/генератором, установленным на источнике привода транспортного средства с электроприводом, такого как электромобиль или гибридное транспортное средство. Однако устройство диагностики датчика напряжения и способ диагностики датчика напряжения согласно данному раскрытию также могут применяться к другим системам электрооборудования, если такая система диагностирует датчики напряжения цепи системы.