JP6090974B2 - Motor control device and seat belt device - Google Patents
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Description
本発明は、モータの制御装置に係り、例えばシートベルトリトラクター用に最適なモータ制御装置と、これを用いてシートベルトを巻き取るシートベルト装置に関する。 The present invention relates to a motor control device, for example, a motor control device optimal for a seat belt retractor, and a seat belt device for winding a seat belt using the motor control device.
従来、この種のモータを駆動する制御装置は、制御手段から与えられるスイッチング指令信号に基づいて、ブリッジ回路を構成する複数のスイッチング素子を導通制御することでモータに駆動電流を供給制御してモータを駆動制御するものであり、抵抗成分で構成されて、モータの一方の端子に出力される第1の診断信号と、モータの他方の端子に出力される第2の診断信号を検出する信号検出手段と、モータの停止時におけるスイッチング素子の故障診断時に、ブリッジ回路に診断電流を選択的に供給制御する電流供給手段とを備え、制御手段は、スイッチング素子の故障診断時に複数のスイッチング素子を選択的に導通制御し、その結果信号検出手段で検出された第1の診断信号と第2の診断信号を入力し、入力された第1の診断信号と第2の診断信号の立ち上がり/立ち下がりを検出し、その検出結果に基づいて少なくともスイッチング素子の故障を診断するものである(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a control device for driving this type of motor controls the supply of drive current to the motor by controlling conduction of a plurality of switching elements constituting the bridge circuit based on a switching command signal given from the control means. Signal detection for detecting a first diagnostic signal output to one terminal of the motor and a second diagnostic signal output to the other terminal of the motor. And a current supply means for selectively supplying a diagnostic current to the bridge circuit at the time of failure diagnosis of the switching element when the motor is stopped, and the control means selects a plurality of switching elements at the time of failure diagnosis of the switching element. The first diagnostic signal and the second diagnostic signal detected by the signal detection means as a result, and the input first diagnostic signal and Detecting the rising / falling of the second diagnostic signal is for diagnosing faults of at least a switching element on the basis of the detection result (for example, see Patent Document 1).
特許文献1に記載のようなモータの制御装置(ECU)を車両に搭載する場合は、ECUの消費電力を抑えるために、例えば、イグニッションキーがオフ、かつ、設定時間以上ウェイクアップ要因が入力されないこと等を条件として、スリープ条件を満たした場合にECUが低消費電流状態に入る構成になっている。 When a motor control device (ECU) as described in Patent Document 1 is mounted on a vehicle, in order to reduce the power consumption of the ECU, for example, the ignition key is off and no wake-up factor is input for a set time or longer. With such a condition, the ECU enters a low current consumption state when the sleep condition is satisfied.
低消費電流時では、モータドライバICやHブリッジのようなモータ駆動回路を構成するスイッチング素子をオフに固定する必要があるが、当該箇所が故障した場合、低消費電流時にスイッチング素子をオフに固定にすることができず、物理的に電源と遮断できないシステムの場合に暗電流が増大してしまう。 When the current consumption is low, it is necessary to fix the switching elements that make up the motor drive circuit, such as the motor driver IC and H-bridge. However, if the location fails, the switching elements are fixed off when the current consumption is low. In the case of a system that cannot be physically disconnected from the power source, dark current increases .
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、モータ駆動回路を構成するスイッチング素子が故障した場合でも適切なタイミングで素子の故障を検出でき、警告灯を点灯できるような信頼性の高いモータ制御装置を提供することにある。 The present invention was made in view of such problems, and has as its object to detect a failure of the device at the right time even if the switching elements constituting the motor driving circuit has failed, warning An object of the present invention is to provide a highly reliable motor control device that can turn on a lamp .
前記目的を達成すべく、本発明に係るモータの制御装置は、モータを駆動するモータ駆動部と、前記モータ駆動部を駆動するPWM信号を生成するモータ駆動ドライバ部と、前記モータ駆動ドライバ部を制御する演算処理装置と、前記演算処理装置により前記モータ駆動ドライバ部を停止し、異常診断時に前記モータ駆動部の状態をハイインピーダンス状態としたときに、前記モータ駆動部をオフするように電位を固定する電位固定部と、前記モータの端子に印加された電圧を検出するモータ電圧検出部と、前記モータ電圧検出部で検出された電圧信号をA/D変換するA/D変換部と、を備え、前記モータ駆動部は前記モータへの通電を制御するためのスイッチ素子を備え、前記電位固定部は前記スイッチ素子の制御端子の電圧を調整するように前記スイッチ素子と接続され、前記演算処理装置は、前記A/D変換部でA/D変換された電圧信号に基づいて前記電位固定部が正常か否かを判定し、前記電位固定部が異常と判定したときに、前記モータの駆動を禁止することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a motor control device according to the present invention includes a motor drive unit that drives a motor, a motor drive driver unit that generates a PWM signal that drives the motor drive unit, and the motor drive driver unit. An arithmetic processing device to be controlled and the motor processing driver to stop the motor driving driver unit, and when the abnormality is diagnosed, when the motor driving unit is in a high impedance state, the electric potential is set to turn off the motor driving unit. An electric potential fixing unit for fixing, a motor voltage detecting unit for detecting a voltage applied to the terminal of the motor, and an A / D converting unit for A / D converting the voltage signal detected by the motor voltage detecting unit, The motor driving unit includes a switch element for controlling energization to the motor, and the potential fixing unit adjusts a voltage of a control terminal of the switch element. The arithmetic processing unit is connected to the switch element to determine whether the potential fixing unit is normal based on the voltage signal A / D converted by the A / D conversion unit, and the potential fixing unit When it is determined as abnormal, the driving of the motor is prohibited.
本発明により、低消費電流時のモータドライバICやHブリッジを構成するスイッチング素子のオフ固定回路の故障を適切なタイミングで検出することができ、警告灯を点灯できるような信頼性の高いモータ制御装置、特にシートベルトリトラクター用モータ制御装置を提供できる。
According to the present invention, it is possible to detect a failure of the off-fixing circuit of the switching element constituting the motor driver IC and the H-bridge at low current consumption at an appropriate timing, and to perform highly reliable motor control so that a warning lamp can be turned on. An apparatus, in particular, a motor control device for a seat belt retractor can be provided .
以下、本発明に係るモータの制御装置を車両に搭載した実施形態を図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment in which a motor control device according to the present invention is mounted on a vehicle will be described in detail with reference to the drawings.
[実施例1]
図1は、本実施例1に係るモータ制御装置を用いた車両における衝突判断手段とシートベルト装置の配置図を示す。先ず、図1において、車両112は、衝突判断手段として、障害物センサ102、車輪速度センサ104等の各種センサと、衝突判断コントローラ106を備える。車両前方部には、障害物との距離に応じた信号を出力する障害物センサ102が取り付けられている。障害物センサ102の出力信号は、障害物センサ102と電気的に接続された衝突判断コントローラ106に伝達される。
[Example 1]
FIG. 1 is a layout diagram of a collision determination unit and a seat belt device in a vehicle using the motor control device according to the first embodiment. First, in FIG. 1, a vehicle 112 includes various sensors such as an obstacle sensor 102 and a wheel speed sensor 104 and a collision determination controller 106 as collision determination means. An obstacle sensor 102 that outputs a signal corresponding to the distance to the obstacle is attached to the front part of the vehicle. The output signal of the obstacle sensor 102 is transmitted to the collision determination controller 106 that is electrically connected to the obstacle sensor 102.
また、車両の速度に応じた信号を出力する車輪速度センサ104の信号も、車輪速度センサ104と電気的に接続された衝突判断コントローラ106に伝達される。衝突判断コントローラ106は、障害物センサ102と車輪速度センサ104の信号に基づき、車両112が障害物と衝突するか否かを判断する。例えば、障害物センサ102の出力信号から得られた障害物との距離が所定の値より短く、かつ、車輪速度センサ104の出力信号から得られた車両速度が所定の値より速い場合には、衝突判断コントローラ106は車両112が障害物と衝突すると判断し、車両112が障害物と衝突する前に、ブレーキアシスト装置108とリトラクター100に指令信号を出力する。 A signal from the wheel speed sensor 104 that outputs a signal corresponding to the speed of the vehicle is also transmitted to the collision determination controller 106 that is electrically connected to the wheel speed sensor 104. The collision determination controller 106 determines whether or not the vehicle 112 collides with an obstacle based on signals from the obstacle sensor 102 and the wheel speed sensor 104. For example, when the distance to the obstacle obtained from the output signal of the obstacle sensor 102 is shorter than a predetermined value and the vehicle speed obtained from the output signal of the wheel speed sensor 104 is higher than the predetermined value, The collision determination controller 106 determines that the vehicle 112 collides with an obstacle, and outputs a command signal to the brake assist device 108 and the retractor 100 before the vehicle 112 collides with the obstacle.
ブレーキアシスト装置108とシートベルト駆動コントローラ110は、衝突判断コントローラ106と電気的に接続されており、衝突判断コントローラ106の指令信号に基づき、それぞれ、あらかじめ定められた動作を実行する。 The brake assist device 108 and the seat belt drive controller 110 are electrically connected to the collision determination controller 106, and each execute a predetermined operation based on a command signal from the collision determination controller 106.
図2に、シートベルト装置を示す。リトラクター100にはモータ200が内包されており、モータ200が回転することによりシートベルトの巻き取りが可能となっている。ここで、モータは直流モータやブラシレスモータが考えられる。例えば、乗員202が車両112を運転している状態において、乗員202が車両前方に、微小ではあるが移動し、乗員202とシート204との間に空隙が生じている場合を考える。なお、図1では助手席側のシートにシートベルト装置を装着しているが、運転席側のシートにも同様のシートベルト装置が装着されている。 FIG. 2 shows a seat belt device. The retractor 100 includes a motor 200, and the seat belt can be wound by rotating the motor 200. Here, the motor may be a direct current motor or a brushless motor. For example, consider a case where the occupant 202 is driving the vehicle 112 and the occupant 202 moves to the front of the vehicle although it is minute, and a gap is generated between the occupant 202 and the seat 204. In FIG. 1, the seat belt device is attached to the passenger seat side seat, but the same seat belt device is also attached to the driver seat side seat.
このような状況において、車両112が障害物と衝突した場合、乗員はシート204に拘束されていない状態であるため、シート204に強く打ちつけられてしまう。しかし、本実施例1のモータ制御装置によれば、リトラクター100に内包されたモータ200により、車両112と障害物が衝突する前にシートベルト206を巻き取り、乗員202とシート204との間隙をなくす事が可能である。したがい、車両112と障害物が衝突する時点では、すでに乗員202をシート204に拘束した状態であるため、乗員202への衝撃を緩和することができる。 In such a situation, when the vehicle 112 collides with an obstacle, the occupant is not restrained by the seat 204 and is strongly hit against the seat 204. However, according to the motor control apparatus of the first embodiment, the motor 200 included in the retractor 100 winds up the seat belt 206 before the vehicle 112 and the obstacle collide, and the gap between the passenger 202 and the seat 204 is taken up. Can be eliminated. Accordingly, when the vehicle 112 and the obstacle collide, the passenger 202 is already restrained by the seat 204, so that the impact on the passenger 202 can be reduced.
シートベルト駆動コントローラ110によって制御されたモータ200の駆動により、前記リトラクター100は乗員202のプリクラッシュ動作、快適性向上を目的とした自動フィッティングまたはシートベルト206の自動格納、乗員202に注意を呼びかける警告動作等の巻き取りが行われるようになっている。本発明のシートベルト装置は、実施例1のモータの制御装置を用いて、シートベルト206をモータ200で巻き取るものである。 By the driving of the motor 200 controlled by the seat belt drive controller 110, the retractor 100 performs pre-crash operation of the occupant 202, automatic fitting for the purpose of improving comfort or automatic storage of the seat belt 206, and calls the occupant 202 for attention. Winding such as a warning operation is performed. The seat belt device according to the present invention is configured to wind the seat belt 206 with the motor 200 using the motor control device of the first embodiment.
図3にシートベルトリトラクター用のモータ制御装置の構成を概略的に示す。バッテリと、エンジンにより駆動されるオルタネーターから供給される電源(VB)300がシートベルトリトラクター用のモータ制御装置(ECU)302内部のカスタムIC304に供給されるとカスタムIC304内部の電源回路306に車両バッテリ電圧が供給される。電源回路306は信号処理をつかさどる中央制御ユニット(Central Processing Unit)308(以下CPUという)等の信号系の素子に供給する正電源電圧(VCC=5V)を生成する。また、電源回路306はCPU308からの定期的な信号を受け取り、CPU308の動作を監視する機能、また、CPU308をリセットする機能などを持つ。 FIG. 3 schematically shows the configuration of the motor control device for the seat belt retractor. When the battery and the power (VB) 300 supplied from the alternator driven by the engine are supplied to the custom IC 304 in the motor control unit (ECU) 302 for the seat belt retractor, the vehicle is connected to the power circuit 306 in the custom IC 304. Battery voltage is supplied. The power supply circuit 306 generates a positive power supply voltage (VCC = 5V) to be supplied to a signal system element such as a central processing unit 308 (hereinafter referred to as a CPU) that controls signal processing. The power supply circuit 306 has a function of receiving a periodic signal from the CPU 308 and monitoring the operation of the CPU 308 and a function of resetting the CPU 308.
モータ制御装置(ECU)302はモータ200を駆動するためのモータ駆動部310を有する。このモータ駆動部310は例えば、MOSFETを用いたHブリッジ回路で構成される。また、カスタムIC304内部のモータ駆動ドライバ部312はCPU308の信号により制御され、モータ駆動部310を駆動するPWM信号を生成する。PWM信号により、モータ駆動部310が動作し、モータ200へ電力を供給する。 The motor control unit (ECU) 302 has a motor drive unit 310 for driving the motor 200. The motor driving unit 310 is constituted by an H bridge circuit using a MOSFET, for example. The motor drive driver 312 in the custom IC 304 is controlled by a signal from the CPU 308 to generate a PWM signal for driving the motor drive 310. The motor driving unit 310 is operated by the PWM signal and supplies electric power to the motor 200.
モータ電圧検出部314はモータ200の両端部分の電圧を入力とし、正常時または、異常時に応じた電圧を出力する。モータ電圧検出部314より出力された電圧はカスタムIC304内部のA/D変換部318aに入力される。 The motor voltage detection unit 314 receives the voltage at both ends of the motor 200 and outputs a voltage according to normal or abnormal conditions. The voltage output from the motor voltage detection unit 314 is input to the A / D conversion unit 318a in the custom IC 304.
電流検出部316はモータに流れる電流を検出し、電圧変換、増幅後にカスタムIC304内部のA/D変換器318bに入力される。また、A/D変換器318a、318bはCPU308に接続されている。モータ制御装置(ECU)302は、電流検出部316によって検出された電流を元に、シートベルトの収納などの動作を快適に行うことができる。 The current detection unit 316 detects a current flowing through the motor, and after voltage conversion and amplification, the current detection unit 316 inputs the current to the A / D converter 318b in the custom IC 304. The A / D converters 318a and 318b are connected to the CPU 308. The motor control unit (ECU) 302 can comfortably perform operations such as storing the seat belt based on the current detected by the current detection unit 316.
モータ駆動部310とモータ駆動ドライバ部の間に電位固定部320を有する。電位固定部320は例えば、スイッチを介して電源300やGNDに接続され、スリープ条件を満たした場合に遷移する低消費電流時にモータ駆動部310のMOSFETのゲート電位をオフに固定する。また、CPU308からも電位固定部320を制御することが可能な構成となっている。ここで、カスタムIC304内部の電源回路306、モータ駆動ドライバ部312等は外付けの部品で構成しても構わない。 A potential fixing unit 320 is provided between the motor driving unit 310 and the motor driving driver unit. The potential fixing unit 320 is connected to the power supply 300 or GND via a switch, for example, and fixes the gate potential of the MOSFET of the motor driving unit 310 to off at the time of low current consumption that transitions when the sleep condition is satisfied. Further, the potential fixing unit 320 can also be controlled from the CPU 308. Here, the power supply circuit 306, the motor drive driver unit 312 and the like in the custom IC 304 may be configured with external components.
図4に本実施例に用いられるモータ駆動部310、モータ駆動ドライバ部312、モータ電圧検出部314、電位固定部320を詳細に説明する回路図を示す。 FIG. 4 is a circuit diagram illustrating in detail the motor driving unit 310, the motor driving driver unit 312, the motor voltage detecting unit 314, and the potential fixing unit 320 used in this embodiment.
モータ駆動部310は4つのMOSFET(400a、400b、400c、400d)を用いたHブリッジで構成されている。CPU308はモータを駆動するために、モータ駆動ドライバ部312に駆動モードに応じて信号を与える。モータ駆動ドライバ部312はPWM信号を生成し、MOSFET(400a、400b、400c、400d)のゲート電圧を制御することでMOSFETをスイッチングし、モータ200に電力を供給する。ここで、ハイサイド側に接続された、PchMOSFETは、例えば、昇圧回路を有する駆動回路によってはNchMOSFETでも代用可能である。 The motor driving unit 310 is configured by an H bridge using four MOSFETs (400a, 400b, 400c, 400d). In order to drive the motor, the CPU 308 gives a signal to the motor drive driver unit 312 according to the drive mode. The motor drive driver unit 312 generates a PWM signal, controls the gate voltage of the MOSFETs (400a, 400b, 400c, 400d), switches the MOSFET, and supplies power to the motor 200. Here, the Pch MOSFET connected to the high side can be replaced by an Nch MOSFET depending on, for example, a drive circuit having a booster circuit.
モータ駆動ドライバ部312は、4つのMOSFET(400a、400b、400c、400d)に対してそれぞれ作用する。モータ駆動ドライバ部312は、MOSFET400aに対しては、例えば、MOSFET408a、408bで構成される。MOSFET408aは電源300とMOSFET400a間に配置し、MOSFET408bはGNDとMOSFET400a間に配置される。 The motor drive driver unit 312 acts on each of the four MOSFETs (400a, 400b, 400c, 400d). For example, the motor drive driver unit 312 includes MOSFETs 408a and 408b for the MOSFET 400a. MOSFET 408a is disposed between power supply 300 and MOSFET 400a, and MOSFET 408b is disposed between GND and MOSFET 400a.
モータ駆動ドライバ部312は、MOSFET400cに対しては、例えば、MOSFET408c、408dで構成される。MOSFET408cは電源300とMOSFET400c間に配置し、MOSFET408dはGNDとMOSFET400c間に配置される。また、MOSFET(408a、408b)及びMOSFET(408c、408d)に対して一方がオフとなるような信号を与えることにより、MOSFET(400a、400c)のゲート電圧が不定となり、低消費電流状態と同様なハイインピーダンス状態にできる。図4には直接示していないが、上記と同様の回路接続がMOSFET(400c、400d)に対しても構成されている。以上の構成により、モータ駆動ドライバ部312は、モータ駆動部310を駆動するPWM信号を生成する。 The motor drive driver unit 312 includes, for example, MOSFETs 408c and 408d for the MOSFET 400c. The MOSFET 408c is disposed between the power source 300 and the MOSFET 400c, and the MOSFET 408d is disposed between the GND and the MOSFET 400c. Further, by giving a signal that turns off one of the MOSFETs (408a, 408b) and the MOSFETs (408c, 408d), the gate voltages of the MOSFETs (400a, 400c) become indefinite, which is similar to the low current consumption state. High impedance state. Although not shown directly in FIG. 4, the same circuit connection as described above is also configured for the MOSFETs (400c, 400d). With the above configuration, the motor drive driver unit 312 generates a PWM signal for driving the motor drive unit 310.
モータ電圧検出部314は、MOSFET400a、400cのドレイン端子部分とVCC間に接続されるプルアップ抵抗402と、MOSFET400b、400dのドレイン端子部分とGND間に接続されるプルダウン抵抗404により構成される。また、MOSFET400a、400cのドレイン端子部分とプルアップ抵抗402との間にはモータ端子から流れる電流を抑制するためのダイオード406が接続されている。 The motor voltage detection unit 314 includes a pull-up resistor 402 connected between the drain terminal portions of the MOSFETs 400a and 400c and VCC, and a pull-down resistor 404 connected between the drain terminal portions of the MOSFETs 400b and 400d and GND. Further, a diode 406 for suppressing a current flowing from the motor terminal is connected between the drain terminal portions of the MOSFETs 400a and 400c and the pull-up resistor 402.
MOSFET400a、400cのドレイン端子部分電圧(VDa)及び、MOSFET400b、400dのドレイン端子部分電圧(VDb)はA/D変換器318aに入力され、デジタル値に変換される。デジタル値の情報はCPU308に入力される。CPU308は、入力された値を用いてモータ端子の状態診断を行う。ここで、モータ電圧検出部でのプルアップ抵抗402との接続先はVCCである必要はなく、VBや他電源を用いてもよい。 The drain terminal partial voltage (VDa) of the MOSFETs 400a and 400c and the drain terminal partial voltage (VDb) of the MOSFETs 400b and 400d are input to the A / D converter 318a and converted into digital values. The digital value information is input to the CPU 308. The CPU 308 diagnoses the state of the motor terminal using the input value. Here, the connection destination of the pull-up resistor 402 in the motor voltage detection unit does not need to be VCC, and VB or another power source may be used.
4つのMOSFET(400a、400b、400c、400d)がオフ状態の場合、VDa及び、VDbは、プルアップ抵抗402、プルダウン抵抗404でVCCからダイオードにかかる電圧を引いた電圧を分圧した中間電位となるが、4つのMOSFET(400a、400b、400c、400d)のうち1つでもオンとなる故障が発生している場合は、VDa、VDbの電圧が変動するため、異常を検出することが可能となる。 When the four MOSFETs (400a, 400b, 400c, 400d) are in the OFF state, VDa and VDb are an intermediate potential obtained by dividing the voltage obtained by subtracting the voltage applied to the diode from VCC by the pull-up resistor 402 and the pull-down resistor 404. However, if any one of the four MOSFETs (400a, 400b, 400c, 400d) is turned on, the voltage of VDa, VDb fluctuates, so that an abnormality can be detected. Become.
電位固定部320は、4つのMOSFET(400a、400b、400c、400d)に対してそれぞれ作用する。MOSFET400aに対しては、例えば、インバータ410a、論理積412a、論理和414a、スイッチ416aで構成される。インバータ410aは、MOSFET408bへのゲート信号を入力とし、論理積412aに対して出力する。論理積412aはMOSFET408aへのゲート信号とインバータ410aの出力を入力とし、論理和414aに対して出力する。論理和414aは、論理積412aの出力とCPUからの信号(416a_ON)を入力とし、スイッチ416aに対して出力する。スイッチ416aは電源300とMOSFET400aのゲート間に配置される。 The potential fixing unit 320 acts on each of the four MOSFETs (400a, 400b, 400c, 400d). For example, the MOSFET 400a includes an inverter 410a, a logical product 412a, a logical sum 414a, and a switch 416a. The inverter 410a receives the gate signal to the MOSFET 408b and outputs it to the logical product 412a. The logical product 412a receives the gate signal to the MOSFET 408a and the output of the inverter 410a and outputs them to the logical sum 414a. The logical sum 414a receives the output of the logical product 412a and the signal (416a_ON) from the CPU, and outputs them to the switch 416a. The switch 416a is disposed between the power supply 300 and the gate of the MOSFET 400a.
電位固定部320は、MOSFET400cに対しては、例えば、インバータ410b、論理積412b、論理和414b、スイッチ416bで構成される。インバータ410bは、MOSFET408dへのゲート信号を入力とし、論理積412bに対して出力する。論理積412bはMOSFET408cへのゲート信号とインバータ410bの出力を入力とし、論理和414bに対して出力する。論理和414bは、論理積412bの出力とCPUからの信号(416b_ON)を入力とし、スイッチ416bに対して出力する。スイッチ416bはGNDとMOSFET400cのゲート間に配置される。 For the MOSFET 400c, the potential fixing unit 320 includes, for example, an inverter 410b, a logical product 412b, a logical sum 414b, and a switch 416b. The inverter 410b receives the gate signal to the MOSFET 408d and outputs it to the logical product 412b. The logical product 412b receives the gate signal to the MOSFET 408c and the output of the inverter 410b, and outputs it to the logical sum 414b. The logical sum 414b receives the output of the logical product 412b and a signal (416b_ON) from the CPU, and outputs them to the switch 416b. The switch 416b is disposed between the GND and the gate of the MOSFET 400c.
なお、スイッチ(416a、416b)の入力は、論理積(412a、412b)の出力、及び、CPUからの信号(416a_ON)からなり、2重系となっている。そのため、片方が故障したとしてももう片方の信号によりスイッチ(416a、416b)をオンできるため、確実に暗電流の増大を防ぐことが可能となる。同様にモータ駆動ドライバ部312が故障した場合も確実にスイッチ(416a、416b)をオンできる。ここで、スイッチ(416a、416b)はMOSFET等で構成してもよい。図4には直接示していないが、上記と同様の回路接続がMOSFET(400b、400d)に対しても構成されている。 Note that the inputs of the switches (416a, 416b) are composed of an output of the logical product (412a, 412b) and a signal (416a_ON) from the CPU, which is a double system. Therefore, even if one of the two fails, the switch (416a, 416b) can be turned on by the other signal, so that an increase in dark current can be reliably prevented. Similarly, the switches (416a, 416b) can be reliably turned on even when the motor drive driver unit 312 breaks down. Here, the switches (416a, 416b) may be constituted by MOSFETs or the like. Although not shown directly in FIG. 4, the same circuit connection as described above is also configured for the MOSFETs (400b, 400d).
表1〜表3及び図5に本実施例1に用いられるMOSFET(400a、400c)の取りうる真理値表と各状態時の波形を示す。表1における、ハイインピーダンス状態でVDa電圧もしくは、VDb電圧をCPU308で判断する。この場合、故障がない状態では、4つのMOSFET(400a、400b、400c、400d)はオフされた状態となる。以下、故障のない正常状態と故障状態でのVDa(VDb)電圧を示す。ただし、プルアップ抵抗402及び、プルダウン抵抗404=5.1KΩ、電源(VCC)=5Vとする。 Tables 1 to 3 and FIG. 5 show a truth table that can be taken by the MOSFETs (400a, 400c) used in the first embodiment and waveforms in each state. In Table 1, the CPU 308 determines the VDa voltage or the VDb voltage in the high impedance state. In this case, in a state where there is no failure, the four MOSFETs (400a, 400b, 400c, 400d) are turned off. Hereinafter, the VDa (VDb) voltage in a normal state without a failure and a failure state is shown. However, it is assumed that the pull-up resistor 402, the pull-down resistor 404 = 5.1 KΩ, and the power supply (VCC) = 5V.
正常状態(図5(E)の状態)では、
VDa(VDb)=5.1KΩ/(5.1KΩ+5.1KΩ)×5V
=2.5V
となり、Vref1と、Vref2との間の中間電位となる。
In the normal state (the state of FIG. 5E),
VDa (VDb) = 5.1 KΩ / (5.1 KΩ + 5.1 KΩ) × 5 V
= 2.5V
Thus, an intermediate potential between Vref1 and Vref2 is obtained.
異常状態(図5(F)の状態)では、
VDa(VDb)=不定
となり、Vref1を超えると共に、Vref2未満となり、VDa(VDb)は安定せず、不定の状態となる。上記により、正常状態時、VDa(VDb)は中間電位をとるが、異常時に、診断下限閾値Vref1、診断上限閾値Vref2を外れるため、故障検出が可能となる。
In the abnormal state (the state of FIG. 5 (F)),
VDa (VDb) = indefinite, exceeding Vref1 and less than Vref2, and VDa (VDb) is not stable and becomes indefinite. According to the above, VDa (VDb) takes an intermediate potential in the normal state, but failure detection is possible because the diagnosis lower limit threshold Vref1 and the diagnosis upper limit threshold Vref2 deviate in the abnormal state.
図6に本実施の故障診断のフローチャートを示す。バッテリと、エンジンにより駆動さ
れるオルタネーターから供給される電源300がシートベルトリトラクター用のモータ制
御装置302に供給されると、制御装置302内部の電源回路306に車両バッテリ電圧
が供給される。電源回路306は車両バッテリ電圧より信号処理を司るCPU308等の
信号系の素子に供給する電圧VCC=5Vを生成し、動作を開始する(600)。次に、
CPU308をリセットする(602)。その後、CPU308はMOSFET400a
、400cのドレイン端子VDaとMOSFET400b、400dのドレイン端子部分
電圧VDbの初期診断を開始するため、MOSFET400a〜400dをハイインピー
ダンス設定にする(604)。初期診断(604)において電位固定部320の診断を
行うことにより、故障を適切なタイミングで検出することができる。
FIG. 6 shows a flowchart of the fault diagnosis of this embodiment. When the battery and the power supply 300 supplied from the alternator driven by the engine are supplied to the motor control device 302 for the seat belt retractor, the vehicle battery voltage is supplied to the power supply circuit 306 inside the control device 302. The power supply circuit 306 generates a voltage VCC = 5 V to be supplied to a signal system element such as the CPU 308 that performs signal processing from the vehicle battery voltage, and starts operation (600). next,
The CPU 308 is reset (602). Thereafter, the CPU 308 determines that the MOSFET 400a.
, 400c and the MOSFETs 400b, 400d are set to high impedance to start an initial diagnosis of the drain terminals VDa and the drain terminals VDb of the MOSFETs 400b, 400d (604). By performing diagnosis of the potential fixing unit 320 in the initial diagnosis (604), a failure can be detected at an appropriate timing.
まず、VDaの初期診断を行う(606)。VDaの電圧が中間電位ではなく、診断下限閾値Vref1、診断上限閾値Vref2外の場合、CPU308はモータ端子が天絡、地絡状態であると判定を行い、故障確定する。この際、CPU308は故障と判断し(608)、416a_ON、416b_ONをHI設定にすることで、スイッチ(416a〜416d)をオン設定し、暗電流の増大を防ぐ。その後、MOSFET400a〜dハイインピーダンス設定解除し、初期診断を終了(612)後、制御を終了(614)する。 First, an initial diagnosis of VDa is performed (606). When the voltage of VDa is not an intermediate potential and is outside the diagnosis lower limit threshold Vref1 and the diagnosis upper limit threshold Vref2, the CPU 308 determines that the motor terminal is in a power supply fault state or a ground fault state, and determines the failure. At this time, CPU 308 determines that a failure (608), 416a_ON, a 416 b _on by the HI set, the switch (416a~416d) ON setting, prevent an increase in dark current. Thereafter, the MOSFETs 400a to 400d are released from the high impedance setting, the initial diagnosis is finished (612), and the control is finished (614).
一方、VDaの初期診断において、MOSFETのドレイン端子VDa電圧が正常値の中間電位を示した場合、次にVDbの初期診断を行う(610)。VDbの電圧が中間電位ではなく、診断下限閾値Vref1、診断上限閾値Vref2外の場合、CPU308はモータ端子が天絡、地絡状態であると判定を行い、故障確定する。この際、CPU308は故障と判断し(608)、416a_ON〜416d_ONをHI設定にすることで、スイッチ(416a〜416d)をオン設定し、暗電流の増大を防ぐ。その後、MOSFET400a〜dハイインピーダンス設定解除し、初期診断を終了(612)後、制御を終了(614)する。 On the other hand, in the initial diagnosis of VDa, if the drain terminal VDa voltage of the MOSFET indicates a normal intermediate potential, then the initial diagnosis of VDb is performed (610). When the voltage of VDb is not the intermediate potential and is outside the diagnosis lower limit threshold Vref1 and the diagnosis upper limit threshold Vref2, the CPU 308 determines that the motor terminal is in a power supply fault state and a ground fault state, and determines the failure. At this time, the CPU 308 determines that a failure has occurred (608), and by setting 416a_ON to 416d_ON to HI, the switches (416a to 416d) are set to ON to prevent an increase in dark current. Thereafter, the high impedance setting of MOSFETs 400a to 400d is canceled, the initial diagnosis is finished (612), and then the control is finished (614).
また、VDbの初期診断において、MOSFETのドレイン端子VDb電圧が正常値の中間電位を示した場合、CPU308は正常と判断し、MOSFET400a〜dハイインピーダンス設定解除し、初期診断を終了(612)後、制御を終了(614)する。ここで、故障と判断した場合はモータ駆動を禁止する。故障が確定したときには、電位固定部320がモータ駆動部310の電位をオフに固定するため、低消費電流状態が維持され、暗電流の増大が防止される。また、同時に警告灯を点灯させるようなシステムとしても良い。さらに、初期診断として、VDa、VDbの両方の電圧を診断するのではなく、どちらか一方だけ診断する制御としてもよい。 Further, in the initial diagnosis of VDb, when the drain terminal VDb voltage of the MOSFET indicates an intermediate potential of a normal value, the CPU 308 determines that it is normal, cancels the high impedance setting of the MOSFETs 400a to 400d, and finishes the initial diagnosis (612). The control is terminated (614). Here, if it is determined that there is a failure, motor driving is prohibited. When the failure is confirmed, the potential fixing unit 320 fixes the potential of the motor driving unit 310 to OFF, so that a low current consumption state is maintained and an increase in dark current is prevented. Moreover, it is good also as a system which lights a warning lamp simultaneously. Further, as an initial diagnosis, it is possible to perform control for diagnosing only one of the voltages of VDa and VDb, rather than diagnosing both.
[実施例2]
次に本発明の別の実施例を示す。本実施例2では、より安価に故障診断を行えるシートベルトリトラクター用のモータ制御装置の例を説明する。
[Example 2]
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, an example of a motor control device for a seat belt retractor capable of performing failure diagnosis at a lower cost will be described.
図7に実施例2におけるシートベルトリトラクター用のモータ制御装置の制御回路図である。図7のうち、既に説明した図4に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。実施例2では、Hブリッジを構成する4つのMOSFET(400a、400b、400c、400d)のゲート電圧を固定する電位固定部320にはプルアップ抵抗700、及びプルダウン抵抗702を用いる。 FIG. 7 is a control circuit diagram of the motor control device for the seat belt retractor in the second embodiment. In FIG. 7, the description of the components having the same functions as those shown in FIG. 4 already described in FIG. 4 is omitted. In the second embodiment, the pull-up resistor 700 and the pull-down resistor 702 are used for the potential fixing unit 320 that fixes the gate voltages of the four MOSFETs (400a, 400b, 400c, and 400d) constituting the H bridge.
VDaを与える1組のMOSFET(408a、408c)、及びVDbを与える1組のMOSFET(408b、408d)に対して一方がオフとなるような信号を与えることにより、低消費電流状態と同様なハイインピーダンス状態にした場合に、プルアップ抵抗700、及びプルダウン抵抗702があることにより、MOSFET(400a、400c)がオフとなるような電圧に固定される。なお、このプルアップ抵抗700、及びプルダウン抵抗702は通常のPWM制御に影響を与えないような1MΩ程度の抵抗値が望ましい。この実施例2では、電位固定部320を抵抗のみで構成したため、モータ制御装置の構成を簡略化でき、コストダウンを達成することができる。 By giving a signal such that one of the MOSFETs (408a, 408c) for providing VDa and one set of MOSFETs (408b, 408d) for providing VDb are turned off, the same high level as in the low current consumption state is obtained. When the impedance state is established, the pull-up resistor 700 and the pull-down resistor 702 are provided so that the MOSFETs (400a and 400c) are fixed to a voltage that is turned off. The pull-up resistor 700 and the pull-down resistor 702 preferably have a resistance value of about 1 MΩ so as not to affect normal PWM control. In the second embodiment, since the potential fixing unit 320 is configured by only a resistor, the configuration of the motor control device can be simplified, and cost reduction can be achieved.
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 Further, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
100:リトラクター
102:障害物センサ
104:車輪速度センサ
106:衝突判断コントローラ
108:ブレーキアシスト装置
110:シートベルト駆動コントローラ
112:車両
200:モータ
202:乗員
204:シート
206:シートベルト
300:電源
302:ECU(モータ制御装置)
304:カスタムIC
306:電源回路
308:CPU(異常判定手段)
310:モータ駆動部
312:モータ駆動ドライバ部
314:モータ電圧検出部
316:電流検出部
318a,318b:A/D変換器
320:電位固定部
400a〜400d:MOSFET(電界効果型トランジスタ)
402:プルアップ抵抗
404:プルダウン抵抗
406:ダイオード
408a〜408d:ドライバ部MOSFET
410a、401b:インバータ
412a、412b:論理積
414a、414b:論理和
416a、416b:スイッチ
700:電位固定用プルアップ抵抗
702:電位固定用プルダウン抵抗
100: retractor 102: obstacle sensor 104: wheel speed sensor 106: collision determination controller 108: brake assist device 110: seat belt drive controller 112: vehicle 200: motor 202: occupant 204: seat 206: seat belt 300: power supply 302 : ECU (motor control device)
304: Custom IC
306: Power supply circuit 308: CPU (abnormality determination means)
310: motor drive unit 312: motor drive driver unit 314: motor voltage detection unit 316: current detection unit 318a, 318b: A / D converter 320: potential fixing unit 400a to 400d: MOSFET (field effect transistor)
402: Pull-up resistor 404: Pull-down resistor 406: Diodes 408a to 408d: Driver MOSFET
410a, 401b: inverters 412a, 412b: logical products 414a, 414b: logical sums 416a, 416b: switch 700: potential fixing pull-up resistor 702: potential fixing pull-down resistor
Claims (2)
前記モータ駆動部を駆動するPWM信号を生成するモータ駆動ドライバ部と、
前記モータ駆動ドライバ部を制御する演算処理装置と、
前記演算処理装置により前記モータ駆動ドライバ部を停止し、異常診断時に前記モータ駆動部の状態をハイインピーダンス状態としたときに、前記モータ駆動部をオフするように電位を固定する電位固定部と、
前記モータの端子に印加された電圧を検出するモータ電圧検出部と、
前記モータ電圧検出部で検出された電圧信号をA/D変換するA/D変換部と、
を備え、
前記モータ駆動部は前記モータへの通電を制御するためのスイッチ素子を備え、
前記電位固定部は前記スイッチ素子の制御端子の電圧を調整するように前記スイッチ素子と接続され、
前記演算処理装置は、前記A/D変換部でA/D変換された電圧信号に基づいて前記電位固定部が正常か否かを判定することを特徴とするモータ制御装置。 A motor drive unit for driving the motor;
A motor drive driver unit for generating a PWM signal for driving the motor drive unit;
An arithmetic processing unit for controlling the motor drive driver unit;
A potential fixing unit for fixing the potential to turn off the motor driving unit when the motor driving driver unit is stopped by the arithmetic processing unit and the state of the motor driving unit is set to a high impedance state at the time of abnormality diagnosis;
A motor voltage detector for detecting a voltage applied to the terminal of the motor;
An A / D converter for A / D converting the voltage signal detected by the motor voltage detector;
With
The motor drive unit includes a switch element for controlling energization to the motor,
The potential fixing unit is connected to the switch element so as to adjust the voltage of the control terminal of the switch element,
The arithmetic processing unit, a motor control device, wherein the determining whether the potential fixing part is normal based on the voltage signal converted A / D in the A / D converter.
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