JP2012005254A - Controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外部装置を接続可能な通信線を備え、通信線を介して送信される信号に基づいて制御対象を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that includes a communication line to which an external device can be connected, and controls a control target based on a signal transmitted via the communication line.
自動車等には、マイクロコンピュータを備えた多数の制御装置が組み込まれている。これらの制御装置には、同種の制御対象を制御する型式が異なる複数の制御装置が含まれ、製造ラインでは仕向けに応じて適切に選択された制御装置が車両に組み付けられている。 Many control devices equipped with microcomputers are incorporated in automobiles and the like. These control devices include a plurality of control devices of different types for controlling the same type of control object, and a control device appropriately selected according to the destination is assembled in the vehicle on the production line.
さらに、製造ラインでは、車両に組み付けられた制御装置が、仕向けに合致した制御装置であるか否か、また、所期の機能を適切に発揮できる故障の無い制御装置であるか否か等の検査が行なわれる必要がある。 Furthermore, in the production line, whether or not the control device assembled in the vehicle is a control device that matches the destination, and whether or not the control device is a failure-free control device that can appropriately perform the intended function. Inspection needs to be done.
そのため、RAMモニタ等の試験装置にテストデータをシリアル通信するための専用の入出力端子を制御装置に設けて、この試験装置からマイクロコンピュータの機能を試験するためのテストデータを送信するとともに、マイクロコンピュータからの応答を受信して、動作が正常か異常かをチェックするような構成を採用する場合がある。 Therefore, a dedicated input / output terminal for serially communicating test data to a test device such as a RAM monitor is provided in the control device, and test data for testing the function of the microcomputer is transmitted from the test device. There is a case where a configuration is employed in which a response from a computer is received to check whether the operation is normal or abnormal.
しかし、そのような機能を実現するための付加回路をマイクロコンピュータ内部に構築する必要があり、制御装置のコストが嵩むという不都合がある。 However, it is necessary to construct an additional circuit for realizing such a function inside the microcomputer, which disadvantageously increases the cost of the control device.
そこで、特許文献1には、動作チェック専用の外部接続用端子が不要で、特別な試験機能を組み込まずに搭載後の動作チェックが可能な車両制御用マイクロコンピュータが提案されている。
Therefore,
当該車両制御用マイクロコンピュータは、車両用エンジンの電子制御に必要な入力信号が与えられる入力手段と、前記電子制御の手順を示すプログラムが格納された記憶手段と、前記プログラム及び前記入力手段に与えられた入力信号に基づいて、前記車両用エンジンを制御するために必要な制御信号を生成する制御手段と、前記制御手段において前記プログラムに従って予め定められた所定の動作が行われたときに、前記車両用エンジンの制御に影響を与えないパルス幅を有する動作監視パルスを生成するパルス生成手段と、前記制御手段で生成された制御信号に前記パルス生成手段で生成された動作監視パルスを重畳して合成制御信号を生成するパルス重畳手段と、前記合成制御信号をエンジン制御用の所定レベルの信号に変換して出力する出力手段とを備えている。 The vehicle control microcomputer is provided with input means for receiving an input signal necessary for electronic control of the vehicle engine, storage means for storing a program indicating the electronic control procedure, and the program and the input means. Control means for generating a control signal necessary for controlling the vehicle engine based on the input signal, and when a predetermined operation predetermined according to the program is performed in the control means, Pulse generating means for generating an operation monitoring pulse having a pulse width that does not affect the control of the vehicle engine, and the operation monitoring pulse generated by the pulse generating means is superimposed on the control signal generated by the control means. Pulse superimposing means for generating a synthesis control signal, and converting the synthesis control signal into a signal of a predetermined level for engine control and outputting it And an output means that.
また、特許文献2には、診断機能及びその結果を表示する特殊制御を、確実且つ高速に処理することを目的とした自動車制御装置が提案されている。
Further,
当該自動車制御装置は、マイクロコンピュータを内蔵し、入力されている各種の信号のうち、少なくとも2入力以上の信号が実使用上起こり得ない組合せ条件として成立した場合に、自己診断等の特殊な制御を実行して、その結果を表示するように構成され、パワーオンリセットで当該特殊な制御が解除されるように構成されている。 The vehicle control device has a microcomputer built-in, and special control such as self-diagnosis is performed when a combination condition in which at least two or more of the input signals cannot occur in actual use is satisfied. Is executed and the result is displayed, and the special control is released by a power-on reset.
しかし、上述した従来技術では、何れも専用の信号出力端子を設けるのではなく、既存の信号出力端子を兼用してモニタ用の信号を出力するように構成されているが、信号出力端子から出力される信号の出力形態が固定されているため、その信号出力形態の範囲でしかモニタ信号を出力できないという問題があった。 However, in the above-described prior art, each is not provided with a dedicated signal output terminal, but is configured to output a monitor signal also using an existing signal output terminal. Since the output form of the output signal is fixed, there is a problem that the monitor signal can be output only within the range of the signal output form.
また、モニタの必要な信号の種類を増やすためには、モニタ用の信号出力端子として兼用する既存の信号出力端子を増加する必要があり、信号出力端子が多くない場合には信号種類も制限され、詳細な検査が困難になるという問題もあった。 In addition, in order to increase the types of signals required for monitoring, it is necessary to increase the number of existing signal output terminals that are also used as monitor signal output terminals. If there are not many signal output terminals, the signal types are also limited. There is also a problem that detailed inspection becomes difficult.
本発明の目的は、上述した問題に鑑み、専用のモニタ信号端子を設けること無く、自由度の高い様々なモニタ信号を出力可能な制御装置を提供する点にある。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a control device capable of outputting various monitor signals with a high degree of freedom without providing a dedicated monitor signal terminal.
上述の目的を達成するため、本発明による制御装置の特徴構成は、通信線を介して送信される信号に基づいて制御対象を制御する制御装置であって、所定の信号入力を検知すると前記制御対象を制御する制御モードから検査モードに移行するモード切替部と、前記モード切替部により前記検査モードに移行すると、前記通信線を介して送信または受信する信号の信号形態を、前記制御モードで用いる第1信号形態から第1信号形態とは異なる第2信号形態に変更して通信を行なう通信部と、を備えている点にある。 In order to achieve the above-described object, a characteristic configuration of a control device according to the present invention is a control device that controls an object to be controlled based on a signal transmitted via a communication line, and controls the control device when a predetermined signal input is detected. When the mode switching unit shifts from the control mode for controlling the object to the inspection mode and the mode switching unit shifts to the inspection mode, the signal form of the signal transmitted or received via the communication line is used in the control mode. And a communication unit that performs communication by changing the first signal form to a second signal form different from the first signal form.
上述の構成によれば、モード切替部によって所定の信号入力が検知されると、制御対象を制御する制御モードから検査モードにモードが切り替えられ、検査モードにモードが切り替えられると、通信線を介して送信または受信される信号の信号形態が、通信部によって制御モードに対応した第1信号形態から第1信号形態とは異なる第2信号形態に変更される。従って、制御モードで送信または受信される信号形態に制約されない自由度が高い信号形態で多種類のモニタ用の信号を送信または受信することができるようになる。 According to the above configuration, when a predetermined signal input is detected by the mode switching unit, the mode is switched from the control mode for controlling the controlled object to the inspection mode, and when the mode is switched to the inspection mode, the communication line is connected. The signal form of the signal transmitted or received is changed from the first signal form corresponding to the control mode by the communication unit to the second signal form different from the first signal form. Therefore, it becomes possible to transmit or receive various types of monitoring signals in a signal form having a high degree of freedom without being restricted by the signal form transmitted or received in the control mode.
例えば、前記通信部は、前記第1信号形態としてPWM信号を送信または受信する第1通信方式から、前記第2信号形態としてコード信号を送信する第2通信方式に切り替えて通信するように構成することが好ましく、制御モードでは制御に適した効率の良いPWM信号を送信または受信する第1通信方式を選択しながらも、検査モードではコード信号を送信する第2通信方式に切り替えて制御モードより多くの種類の信号を様々な精度で送信することができるようになる。 For example, the communication unit is configured to switch and communicate from a first communication system that transmits or receives a PWM signal as the first signal form to a second communication system that transmits a code signal as the second signal form. Preferably, in the control mode, the first communication method for transmitting or receiving an efficient PWM signal suitable for control is selected, but the inspection mode is switched to the second communication method for transmitting the code signal, and more than the control mode. This type of signal can be transmitted with various accuracies.
以上説明した通り、本発明によれば、専用のモニタ信号端子を設けること無く、自由度の高い様々なモニタ信号を出力可能な制御装置を提供することができるようになった。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a control device that can output various monitor signals with a high degree of freedom without providing a dedicated monitor signal terminal.
以下に、本発明による制御装置が、車両のエンジン冷却装置を制御するファンモータ制御システムに適用される場合を例に説明する。 Hereinafter, a case where the control device according to the present invention is applied to a fan motor control system that controls an engine cooling device of a vehicle will be described as an example.
図1(a)に示すように、ファンモータ制御システムは、ファンモータ10と、本発明の制御装置として機能し、ファンモータ10を制御するファンモータ制御装置(以下、「ファンモータECU」と記す。尚、ECUは、Electronic Control Unitの略語である。)20と、エンジンを制御するとともにファンモータECU20にファンモータ制御信号を出力するエンジン制御装置30(以下、「エンジンECU」と記す。)とで構成されている。
As shown in FIG. 1A, the fan motor control system functions as a
ファンモータ10は、U,V,Wの三相のコイル(固定子巻線)を備えたステータと、N極とS極が交互に配列された複数の永久磁石を備えたアウターロータとを備えた三相ブラシレス直流モータで構成されている。
The
ファンモータECU20は、電源線Pを介してバッテリから供給される電力で動作し、通信線Sを介して接続されたエンジンECUとの間で信号が授受可能に構成されている。 The fan motor ECU 20 is configured to operate with electric power supplied from the battery via the power line P, and to exchange signals with the engine ECU connected via the communication line S.
ファンモータECU20は、ファンモータ10を駆動するインバータ23と、インバータを駆動するプリドライバ25と、ファンモータ10を目標回転速度で制御すべくプリドライバ25に制御信号を出力するマイクロコンピュータ21を備えている。
The fan motor ECU 20 includes an
マイクロコンピュータ21は、バッテリと接続される直流レギュレータ26により調整された所定の制御電圧が印加され、インタフェース回路IFを介して受信したエンジンECU30から出力される目標回転速度を示すPWM信号に基づいてプリドライバ25に制御信号を出力する。
The
図1(b)に示すように、ファンモータECU20は、さらに、電源線P及び通信線Sを介して検査装置40と接続可能に構成されている。
As shown in FIG. 1B, the fan motor ECU 20 is further configured to be connectable to the
当該検査装置40は、製造工程でファンモータECU20が車両に組み付けられた後に、当該ファンモータECU20の仕向けや機能等を検査するための装置である。
The
ファンモータECU20は、検査装置40が接続されると、検査装置40から出力される信号に応答して検査のための制御を実行し、エンジンECU30が接続されると、エンジンECU30出力される信号に応答してファンモータ10を制御するように動作する。
The
図2(a)には、ファンモータ制御システムの制御対象となる車両のエンジン冷却装置が示されている。エンジン冷却装置は、エンジン1と、エンジン1の水冷ジャケットに冷却水を供給する管路2と、エンジン1で加熱された冷却水を放熱するラジエータ3と、ラジエータ3とエンジン1との間に配置された冷却ファン4を備えている。
FIG. 2A shows an engine cooling device for a vehicle to be controlled by the fan motor control system. The engine cooling device is disposed between the
ラジエータ3は、扁平チューブとコルゲートフィンを組み合わせた熱交換コア部と、熱交換コア部のチューブに対して冷却水の分配、集合の役割を果たすタンク部とを備えている。エンジン1とラジエータ3は循環管路2Aを介して接続され、循環管路2Aには冷却水を循環させるウォータポンプ5が配設されている。
The radiator 3 includes a heat exchange core portion in which flat tubes and corrugated fins are combined, and a tank portion that plays a role of distributing and collecting cooling water to the tubes of the heat exchange core portion. The
ラジエータ3に流入した高温の冷却水が、ファンモータ10で駆動される冷却ファン4により誘引された空気と熱交換されて冷却され、ラジエータ3で冷却された冷却水が、エンジンの動力または電磁モータの動力により駆動されるウォータポンプ5によって、エンジン1に備えた水冷ジャケットの流入口2aに送水され、エンジンで熱交換された後に水冷ジャケットの流出口2bから循環管路2Aを介してラジエータ3に還流するように構成されている。流出口2bの近傍にエンジン1で熱交換された冷却水の温度を検知する水温センサ6が設置されている。
The high-temperature cooling water flowing into the radiator 3 is cooled by exchanging heat with the air attracted by the cooling fan 4 driven by the
循環管路2Aの途中には、ラジエータ3を迂回して冷却水を通流させるバイパス管路2Bが、循環管路2Aに並列に接続されている。ウォータポンプ5の吸入側に設けられたサーモスタット7により、バイパス管路2Bに冷却水を通流させるか、ラジエータ3に冷却水を通流させるかが切り替えられる。
In the middle of the
サーモスタット7は温度応動弁で、サーモワックスの温度による体積変化を利用して弁体を変位させて管路を開閉する。冷却水の温度がサーモワックスにより設定される設定温度に上昇すると、サーモスタット7はラジエータ3の出口側管路を開放して冷却水をラジエータ3に通流させ、冷却水の温度が設定温度以下の場合には冷却水をバイパス管路2Bに通流させる。
The
エンジンECU30は、マイクロコンピュータが組み込まれ、イグニッションスイッチの操作信号、アクセルペダルの踏込み量を検知するアクセル開度センサ、エンジン回転数センサ、車速センサ、エアコンディショナの作動信号等、エンジンを制御するために必要な各種のセンサ等からの信号が入力回路を介して入力されている。
The
エンジンECU30は、それらの入力値に基づいてCPUで所定の演算処理を実行し、その結果、出力回路を介してスロットルバルブに対する制御信号を出力し、各気筒に所定のタイミングで燃料噴射信号や点火信号を出力することによってエンジンを駆動する。
Based on these input values, the
さらに、エンジンECU30は、車速や水温センサ6による冷却水の検出温度等に基づいて、冷却水がラジエータ3で適切に冷却されるように、ファンモータ10の目標回転数を所定の演算式または制御マップデータに基づいて算出して、その結果をファンモータ制御信号であるPWM信号としてファンモータECU20に出力する。
Further, the
図2(b)には、通信線Sを介して信号を送受信するファンモータECU20及びエンジンECU30のインタフェース回路IFが示されている。エンジンECU30は、エンジンECU30側のインタフェース回路IFのトランジスタQ3を駆動して目標回転数に対応するデューティ比のPWM信号を生成してファンモータECU20に出力する。
FIG. 2B shows an interface circuit IF of the
ファンモータECU20は、通信線Sを介して送信されるPWM信号によって駆動されるトランジスタQ1を介して当該PWM信号を受信する。さらに、トランジスタQ2を駆動してエンジンECU30に所定の信号を送信可能に構成されている。
The
図3(a)には、エンジンECU30からファンモータECU20に出力されるPWM信号が示されている。PWM信号は、所定のパルス周期Tに対するオン時間Tonの比(Ton/T)、つまりデューティ比でファンモータ10の回転数を規定する信号である。
FIG. 3A shows a PWM signal output from the
本実施形態では、パルス周期Tが0.02sec.(50Hz)に設定され、ファンモータの回転数が750rpmから3000rpmの範囲で線形に制御できるようにデューティ比が15%〜85%の間で設定されている。また、ファンモータを停止する場合には、デューティ比が5%〜13%の範囲に設定される。尚、この範囲以外のデューティ比は有効な範囲に設定されておらず、この範囲のPWM信号が受信された場合、ファンモータ10の制御については無視され、或は停止、または最大回転速度の何れかを示す値として扱われるように設定することが可能である。上述した各数値は例示であり、この値に制限されるものではない。
In this embodiment, the pulse period T is 0.02 sec. The duty ratio is set between 15% and 85% so that the rotational speed of the fan motor can be linearly controlled in the range of 750 rpm to 3000 rpm. When the fan motor is stopped, the duty ratio is set in the range of 5% to 13%. Note that the duty ratio outside this range is not set to an effective range, and when a PWM signal in this range is received, the control of the
図3(b)には、制御モード時にエンジンECU30とファンモータECU20間で行なわれる第1通信方式の例が示されている。第1通信方式では、エンジンECU30からファンモータECU20に、第1信号形態としてのPWM信号が50Hzの周期で繰返し出力される。
FIG. 3B shows an example of the first communication method performed between the
ファンモータECU20は、エンジンECU30から出力されるPWM信号に基づいて要求回転数を把握し、その回転数となるようにファンモータ10を始動制御する。さらにファンモータECU20は、必要に応じてエンジンECU30に所定の自己診断結果の信号を送信する。例えば、自己診断の結果、異常が発生していないと判定するとトランジスタQ2をオフして、エンジンECU30から送信されるPWM信号を専ら受信する受信モードとなり、自己診断の結果、異常が発生していると判定するとトランジスタQ2をオンしてエンジンECU30に異常発生を報知する送信モードとなる。
The
図3(c)には、第1通信方式の他の例が示されている。ファンモータECU20による異常判定時に、その判定結果に対応したデューティ比のPWM信号がファンモータECU2からエンジンECU30に送信され、デューティ比に基づいて異常の種別が識別可能になるように構成されている。当該診断結果を示すPWM信号のパルス周期は上述したファンモータの回転数を規定するPWM信号のパルス周期と同じ値に設定されているが、異なる値であってもよい。
FIG. 3C shows another example of the first communication method. At the time of abnormality determination by the
例えば、エンジンECU30とファンモータECU2との間で、PWM信号のパルス周期T(図3(a)参照)より長い、例えば100msec.程度の送信インタバルTdtで交互にPWM信号を送受信するように構成されている。この場合、送信権の優先権が何れか一方に設定され、送信が競合すると優先権が低い方の送信が少なくとも一定時間停止され、優先権が高い方の送信が所定時間確認できない場合に自らPWM信号を所定周期送信するように構成されている。
For example, between the
図3(c)の例では、双方が3周期のPWM信号を100msec.の間隔で交互に送信するように設定されている。 In the example of FIG. 3C, both of the PWM signals having three periods are set to 100 msec. It is set to transmit alternately at intervals of.
図4には、ファンモータECU20の詳細な回路ブロックが示されている。ファンモータECU20は、マイクロコンピュータ21と、ノイズフィルタ22、U,V,W三相のインバータ23、回転位置検出部24、プリドライバ25、DCレギュレータ26、電圧センサ27、温度センサ28、過電流検出部29、インタフェース回路IF等を備えている。
FIG. 4 shows a detailed circuit block of the
マイクロコンピュータ21は、CPU,ROM,RAM、入出力回路等を備え、ROMに記憶された制御プログラムを実行するCPUによって、所定の信号入力を検知するとファンモータ10を制御する制御モードから検査モードに移行するモード切替部20aと、モード切替部20aにより検査モードに移行すると、通信線Sを介して送信または受信する信号の信号形態を、制御モードで用いる第1信号形態から第1信号形態とは異なる第2信号形態に変更して通信を行なう通信部20bと、制御モードでファンモータ10を駆動するとともにファンモータ10が正常に動作しているか否かを診断する駆動制御部20cと、検査モードで検査制御を実行する検査制御部20d等が具現化される。
The
ファンモータECU20に上述した検査装置40が接続されていない状態では、モード切替部により制御モードに設定されている。以下、制御モード時のファンモータECU20の動作を説明する。
In a state where the above-described
バッテリBatからノイズフィルタ22を介して三相インバータ23にDC12Vの電圧が供給されている。インバータ23は、ハイサイド及びローサイドにそれぞれ三つのFETまたはトランジスタ等でなるスイッチング素子を備えている。
A voltage of
イグニッションスイッチIGSWがオンされると、バッテリBatからDCレギュレータ26にDC12V程度の電圧が供給され、DCレギュレータ26で調整されたDV5Vの電圧がマイクロコンピュータ21に印加される。このとき、マイクロコンピュータ21にパワーオンリセットがかかり、リセットが解除された後にROMに格納されている制御プログラムがCPUによって順に読み出されて実行される。
When the ignition switch IGSW is turned on, a voltage of about
モード切替部20aは、通信線Sを介して入力される信号に基づいて、通常の制御モードか検査モードの何れかのモードに設定する。
The
図5には、制御モードに設定された場合のフローチャートが示されている。駆動制御部20cは、イグニッションスイッチIGSWがオンされると、ファンモータ10を始動可能な状態で待機し、エンジンECU30から出力されるPWM信号を待ち受ける(SA1)。
FIG. 5 shows a flowchart when the control mode is set. When the ignition switch IGSW is turned on, the
エンジンECU30からPWM信号を受信すると(SA1)、当該PWM信号に基づいて始動判定を行ない、始動要求が無ければ(SA2)、ファンモータ10を停止制御し(SA6)、始動要求されていれば(SA2)、目標回転数を算出し、ファンモータ10の回転数を当該目標回転数に制御するためのPWM信号をプリドライバ25に出力するファンモータ駆動制御を実行する(SA3)。
When a PWM signal is received from the engine ECU 30 (SA1), a start determination is made based on the PWM signal, and if there is no start request (SA2), the
プリドライバ25によって各スイッチング素子が所定のパターンで駆動されることにより、ファンモータ10のU,V,Wの三相のコイルに回転磁界が発生し、この回転磁界に同期してロータが回転する。
When each switching element is driven in a predetermined pattern by the pre-driver 25, a rotating magnetic field is generated in the three-phase coils of U, V, and W of the
具体的に、ハイサイド及びローサイドの各スイッチング素子を駆動して、三相のコイルU,V,Wのうち所定の2相に対して、U→W,U→V,W→V,W→U,V→U,V→Wの順に電流を繰返し印加することにより、ロータが正方向に回転駆動される。 Specifically, the high-side and low-side switching elements are driven, and U → W, U → V, W → V, and W → with respect to predetermined two phases of the three-phase coils U, V, and W. By repeatedly applying current in the order of U, V → U, and V → W, the rotor is rotationally driven in the positive direction.
プリドライバ25に出力するPWM信号のデューティ比は、エンジンECU30から指示された目標回転速度と、回転位置検出部24の出力信号に基づいて算出したロータの回転速度との偏差に対するPI制御演算によって設定される。ロータの回転速度と目標速度との偏差をΔVとしたとき、プリドライバ25に出力するPWM信号のデューティ比Dnは以下の数式で算出される。但しD(n−1)は前回のデューティ比、Kp,Kiは制御定数である。
Dn=D(n−1)+Kp×ΔV+Ki×∫ΔV
The duty ratio of the PWM signal output to the pre-driver 25 is set by PI control calculation for the deviation between the target rotational speed instructed from the
Dn = D (n−1) + Kp × ΔV + Ki × ∫ΔV
回転位置検出部24は、U,V,W各相に誘導される電圧と基準電圧Vrefとを比較する三つのコンパレータCOMを備えている。ブラシレスモータの三相のコイルU,V,Wのうちの所定の2相に電流が印加されるときに、ロータの回転に伴ってロータに設けた永久磁石の磁束と鎖交する残りの1相に誘導電圧が生じる。
The
コンパレータCOMは、各コイルU,V,Wに誘導される電圧と基準電圧Vrefとを比較して、誘導電圧が基準電圧Vrefと交差する零クロス点でその出力論理が変化するように構成されている。この誘導電圧に対応する零クロス信号に基づいてロータの回転位置が検出される。ここに、基準電圧Vrefはバッテリ電圧の1/2、つまり各相コイルに印加される電圧の1/2に設定されている。 The comparator COM compares the voltage induced in each coil U, V, W with the reference voltage Vref, and is configured such that its output logic changes at the zero crossing point where the induced voltage intersects the reference voltage Vref. Yes. The rotational position of the rotor is detected based on the zero cross signal corresponding to this induced voltage. Here, the reference voltage Vref is set to 1/2 of the battery voltage, that is, 1/2 of the voltage applied to each phase coil.
マイクロコンピュータ21は、各コイルU,V,Wへの通電状態と、コンパレータからの出力信号に基づいて検知した各コイルの零クロス点とに基づいて、ロータの回転位置を検知するとともに、各相の零クロス信号の発生順序に基づいてロータの回転方向を検知し、零クロスの周期に基づいてロータの回転速度を算出する。つまり、ロータの回転位置を検出するためにホール素子等のセンサを設けなくとも、回転位置検出部24によってロータの回転位置、回転方向、回転速度が求まる。
The
駆動制御部20cは、ファンモータ駆動制御を実行中に、さらにファンモータECU20に自己診断制御を実行する(SA4)。電圧センサ27はバッテリBatの出力電圧を検知する抵抗分圧回路で構成され、その出力電圧がマイクロコンピュータ21に入力されている。駆動制御部は、バッテリBatの出力電圧の異常な低下によりファンモータ10を適正に駆動できない場合にバッテリ電圧異常と診断する。
The
制御モードでは、バッテリBatの出力電圧がDC9V〜DC16Vの範囲が適正範囲と判断され、DC9V未満であれば異常低圧状態、DC16Vより高ければ異常高圧状態と判定される。 In the control mode, the output voltage of the battery Bat is determined to be within the range of DC9V to DC16V, and if it is less than DC9V, it is determined to be in an abnormally low voltage state, and if higher than DC16V, it is determined to be in an abnormally high voltage state.
温度センサ28は、三相インバータ23の温度を検知するために設けられ、サーミスタや熱電対等で構成され、その出力電圧がマイクロコンピュータ21に入力されている。駆動制御部は、三相インバータ23が異常な高温になると、ファンモータ10を停止制御して、高温異常と診断する。
The
過電流検出部29は、三相インバータ23を介してファンモータ10の各コイルU,V,Wに流れる電流を電圧に変換する増幅回路で構成され、その出力電圧がマイクロコンピュータ21に入力されている。駆動制御部は、過電流検出部29によりファンモータ10に過電流が流れたことを検出すると、ファンモータ10を停止制御して、過電流異常と診断する。
The
駆動制御部20cは、さらに検知される回転速度と目標速度の偏差が所定時間所定値以上になるとファンモータ異常と診断する。
The
駆動制御部20cは、自己診断の結果、異常と判定するとインタフェース回路IFのトランジスタQ2を駆動して、エンジンECU30に異常発生信号を出力する(SA5)。エンジンECU30は、通信線Sを介して異常発生信号を受信すると、表示部にファンモータ異常を示す警告表示を点灯されて、運転者に故障を報知する。第1通信方式として、図3(b)の例が採用された場合、異常判定時には、信号線Sが低レベルに固定されるため、エンジンECU30から出力されるPWM信号がファンモータECU20に受信されることが無く、駆動制御部20cによってファンモータ10が停止される。
If the
図6には、モード切替部20aによるモード判定処理のタイミングチャートが示されている。検査装置は、電源線Pを介して印加する電圧をDC0V〜DC18Vの範囲で可変に設定可能な電源と制御部等を備えている。ファンモータECU20に接続された検査装置は、電源線Pを介してファンモータECU20に制御モード時の適正電圧範囲を逸脱した値の電圧を印加し、通信線Sを介して、制御モード時の適正な線形の制御範囲のPWM信号のデューティ比から逸脱したデューティ比のPWM信号を、制御モード時のパルス周期とは異なる値の周期で出力するように構成されている。
FIG. 6 shows a timing chart of the mode determination process by the
制御モード時の信号値の適正範囲から逸脱した範囲の信号値を採用するのは、制御モード時に誤って検査モードで動作するような異常な状態が発生するのを確実に排除するためである。 The reason why the signal value in the range that deviates from the appropriate range of the signal value in the control mode is employed is to reliably eliminate the occurrence of an abnormal state that erroneously operates in the inspection mode in the control mode.
ファンモータECU20に接続された検査装置は、少なくともA点からB点迄の時間T1(50msec.)に、第1条件として、電源線Pを介して適正電圧範囲を逸脱したDC7Vを印加するとともに、通信線Sを介して100Hz、適正なPWM信号のデューティ比と逸脱したデューティ比90%のPWM信号を出力するように構成されている。さらに、B点からC点迄の時間T2(50msec.)に、第2条件として、電源線Pを介してDC18Vを印加するとともに、通信線Sを介して100Hz、デューティ比10%のPWM信号を出力する。
The inspection apparatus connected to the
PWM信号を受信する第1通信方式で動作する通信部によってこれらの信号が受信され、これに応答したモード切替部によって通信線Sがローレベルにドライブされる。 These signals are received by the communication unit operating in the first communication method for receiving the PWM signal, and the communication line S is driven to a low level by the mode switching unit in response thereto.
検査装置は、D点で通信線Sがローレベルにドライブされたことを検知すると、第3条件として、電源線Pを介してDC12Vを印加する。モード切替部は、電源線Pの電圧がDC12Vに変化したことを検知すると、制御モードから検査モードに切り替えて検査制御部を起動するとともに、通信部の通信方式を第2通信方式に切り替える。
When the inspection apparatus detects that the communication line S is driven to a low level at the point D, the inspection apparatus applies DC12V via the power line P as a third condition. When the mode switching unit detects that the voltage of the power supply line P has changed to
その後、検査制御部によって所定のモニタ情報が生成され、時間T3(10msec.)経過後のF点からG点で、通信部によって第2通信方式で第2信号形態であるコード信号が検査装置に送信され、その後通信部の通信方式が第1通信方式に切り替えられる。 After that, predetermined monitor information is generated by the inspection control unit, and the code signal in the second signal form is transmitted to the inspection apparatus by the communication unit from the F point to the G point after the elapse of time T3 (10 msec.). After that, the communication method of the communication unit is switched to the first communication method.
図6(b)には、第2通信方式で送信される第2信号形態のコード信号が例示されている。第2通信方式として例えば19.2Kbpsのデータ伝送速度の非同期式シリアル通信方式が採用されている。 FIG. 6B illustrates a code signal in the second signal form transmitted by the second communication method. As the second communication method, for example, an asynchronous serial communication method with a data transmission rate of 19.2 Kbps is adopted.
第2信号形態は、1ビットのスタートビット、8ビットのデータビット、1ビットのストップビットを単位とするコード信号で構成され、複数のコード信号で一連の検査情報が送信される。具体的に、最初のコード信号のデータビットに送信されるコード信号の数を示すデータ数が設定され、二番目以降のコード信号のデータビットに各コードが設定され、最後のコード信号のデータビットにチェックサムが設定される。 The second signal form is composed of a code signal having 1 start bit, 8 data bits, and 1 stop bit as a unit, and a series of inspection information is transmitted by a plurality of code signals. Specifically, the number of data indicating the number of code signals to be transmitted is set to the data bits of the first code signal, each code is set to the data bits of the second and subsequent code signals, and the data bits of the last code signal Is set to the checksum.
図6(a)に戻り、検査装置は、コード信号を受信後、時間T4(50msec.)経過後のH点で、第4条件として、通信線Sを介して100Hz、デューティ比50%のPWM信号を時間T5(50msec.)出力する。モード切替部は、I点で当該PWM信号が時間T5の1/2継続したと判定すると、J点迄の間、通信線Sを時間T6(50msec.)ローレベルにドライブする。検査装置は、これを検知すると検査を終了し、引き続き必要な検査があれば、A点からのシーケンスを繰り返す。 Returning to FIG. 6A, the inspection apparatus receives a code signal, and at point H after the elapse of time T4 (50 msec.), As a fourth condition, PWM with 100 Hz and a duty ratio of 50% is set via the communication line S. The signal is output for time T5 (50 msec.). When the mode switching unit determines that the PWM signal has continued for half of time T5 at point I, it drives the communication line S to the low level for time T6 (50 msec.) Until point J. When the inspection apparatus detects this, the inspection is terminated, and if there is a necessary inspection, the sequence from the point A is repeated.
検査制御部によって生成されるモニタ情報として、ファンモータECU20に組み込まれているマイクロコンピュータに移植されているソフトウェアのバージョン情報(このバージョン情報は型式を示す識別コードを含む信号である。)、電圧センサ7により検知される電圧値、温度センサ28により検知される温度、過電流検知部29により検知される電流値等の情報が含まれる。
As monitor information generated by the inspection control unit, version information of software ported to a microcomputer incorporated in the fan motor ECU 20 (this version information is a signal including an identification code indicating a model), a voltage sensor. 7 includes information such as a voltage value detected by 7, a temperature detected by the
そして、検査装置からB点からC点で送信されるPWM信号のデューティ比でモニタ情報の種別が規定される。例えば、デューティ比10%のPWM信号ではバージョン情報が要求される。 The type of monitor information is defined by the duty ratio of the PWM signal transmitted from the point B to the point C from the inspection device. For example, version information is required for a PWM signal with a duty ratio of 10%.
図7には、モード切替部20aによるモード判定処理、及び、検査制御部20dが動作する検査モードのフローが示されている。マイクロコンピュータ21に電源が投入されてパワーオンリセットがかかると(SB1)、モード切替部20aは、制御モードに移行するための第1条件が満たされているか否かを判定し(SB2)、第1条件が満たされていない場合にはモードを制御モードに設定してステップSB9の通常制御を実行する。通常制御とは、図5で説明した制御である。
FIG. 7 shows a flow of the mode determination process by the
時間T1の1/2以上の間、第1条件が継続していると(SB2)、第2条件が満たされているか否かを判定し(SB3)、第2条件が満たされていない場合にはモードを制御モードに設定してステップSB9の通常制御を実行する。 If the first condition continues for ½ or more of time T1 (SB2), it is determined whether the second condition is satisfied (SB3), and the second condition is not satisfied. Sets the mode to the control mode and executes the normal control in step SB9.
時間T2の1/2以上の間、第2条件が継続していると(SB3)、通信線Sの電圧をローレベルに切り替えて(SB4)、次に所定時間TF1(例えば50msec.)内に第3条件が満たされているか否かを判定し(SB5)、第3条件が満たされていると、第1通信方式から第2通視方式に切り替えた通信部20bから第2信号形態のコード信号であるモニタ情報を出力する(SB6)。所定時間TF1内に第3条件が満たされないと、エラー判定して通常の制御モードに移行する(SB9)。
If the second condition continues for ½ or more of the time T2 (SB3), the voltage of the communication line S is switched to a low level (SB4), and then within a predetermined time TF1 (for example, 50 msec.). It is determined whether or not the third condition is satisfied (SB5). When the third condition is satisfied, the code of the second signal form is transmitted from the
当該モニタ情報は、第2条件に含まれるPWM信号のデューティ比で特定され、検査制御部20dは第2条件に含まれるPWM信号のデューティ比に基づいて必要なモニタ情報を特定して取得する。
The monitor information is specified by the duty ratio of the PWM signal included in the second condition, and the
その後、通信部20bを第1通信方式に切り替えて、第4条件が満たされているか否かを判定し(SB7)、第4条件が満たされていると、通信線Sの電圧をローレベルに切り替える(SB8)。また、モニタ情報を出力した後、所定時間TF2(例えば50msec.)内に第4条件が満たされないと、モニタ情報が検査装置に適正に受信されなかったとのエラー判定を行なって、通常の制御モードに移行する(SB9)。以後、同様の処理を繰り返す。
Thereafter, the
即ち、本発明による制御装置の制御対象が車両の冷却ファンを駆動するファンモータであり、制御モードで通信線Sを介して受信するPWM信号がファンモータの目標回転数を示す信号であり、検査モードで通信線Sを介して送信するコード信号が当該ファンモータECU20の型式を示す識別コードを含む信号である。
That is, the control object of the control device according to the present invention is a fan motor that drives a cooling fan of a vehicle, and the PWM signal received via the communication line S in the control mode is a signal indicating the target rotational speed of the fan motor, The code signal transmitted through the communication line S in the mode is a signal including an identification code indicating the model of the
また、モード切替部は、通信線Sを介して受信するPWM信号の周期とデューティ比が制御モードで規定される周期とデューティ比の組合せと異なる所定の組合せであると判定したときに、制御モードから検査モードに移行するように構成され、さらに当該ファンモータECU20に印加される直流電圧の電圧値が制御モードで規定される電圧範囲と異なる電圧範囲の電圧値であると判定したときに、制御モードから検査モードに移行するように構成されている。
Further, when the mode switching unit determines that the cycle and the duty ratio of the PWM signal received via the communication line S are a predetermined combination different from the combination of the cycle and the duty ratio specified in the control mode, And the control is performed when it is determined that the voltage value of the DC voltage applied to the
上述した実施形態では、モード切替部が、電圧センサ27からの所定の信号入力、及び、通信線Sを介した所定の信号入力を検知すると制御対象を制御する制御モードから検査モードに移行するように構成した例を説明したが、本発明は、このような態様に限定されるものではなく、任意の信号入力端子を介して所定の信号入力を検知すると制御対象を制御する制御モードから検査モードに移行するように構成されていればよい。
In the above-described embodiment, when the mode switching unit detects a predetermined signal input from the
尚、上述した各実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。 It should be noted that each of the above-described embodiments is merely an example of the present invention, and it is needless to say that the specific configuration and the like of each block can be appropriately changed and designed within the scope of the effects of the present invention.
1:エンジン
2:管路
3:ラジエータ
4:冷却ファン
6:水温センサ
10:ファンモータ
20:制御装置(ファンモータ制御装置)
20a:モード切替部
20b:通信部
20c:駆動制御部
20d:検査制御部
21:マイクロコンピュータ
22:ノイズフィルタ
23:三相インバータ
24:回転位置検出部
25:プリドライバ
26:DCレギュレータ
27:電圧センサ
29:過電流検出部
30:エンジン制御装置
1: Engine 2: Pipeline 3: Radiator 4: Cooling fan 6: Water temperature sensor 10: Fan motor 20: Control device (fan motor control device)
20a:
Claims (5)
所定の信号入力を検知すると前記制御対象を制御する制御モードから検査モードに移行するモード切替部と、
前記モード切替部により前記検査モードに移行すると、前記通信線を介して送信または受信する信号の信号形態を、前記制御モードで用いる第1信号形態から第1信号形態とは異なる第2信号形態に変更して通信を行なう通信部と、
を備えている制御装置。 A control device that controls a control object based on a signal transmitted via a communication line,
A mode switching unit that shifts from a control mode for controlling the control target to an inspection mode when detecting a predetermined signal input;
When the mode switching unit shifts to the inspection mode, the signal form of the signal transmitted or received via the communication line is changed from the first signal form used in the control mode to the second signal form different from the first signal form. A communication unit that performs communication by changing, and
A control device comprising:
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