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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Laststeuervorrichtung, die dazu
ausgelegt ist, ein Pulsbreitenmodulationssignal(PWM-Signal) auszugeben. Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Verarbeitung
eines Diagnosesignals für die Laststeuervorrichtung.
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Es
ist bekannt, eine als Laststeuervorrichtung dienende Kraftstoffpumpensteuervorrichtung, die
dazu ausgelegt ist, ein Diagnosesignal nach außerhalb der
Kraftstoffpumpensteuervorrichtung zu geben, in einem Fahrzeug zu
verwenden. Solch eine Kraftstoffpumpensteuervorrichtung ist beispielsweise dazu
ausgelegt, das Diagnosesignal auszugeben, das bei einem normalen
Betrieb einen H-(High)-Pegel und bei einem Fehler einen L-(Low)-Pegel
anzeigt. Bei einem herkömmlichen Aufbau mit einer derartigen
Kraftstoffpumpensteuervorrichtung kann eine elektronische Motorsteuereinheit(Motor-ECU) vorgesehen
werden, um solch ein Diagnosesignal zu empfangen. In diesem Fall
kann die Motor-ECU dazu ausgelegt sein, das Auftreten eines Fehlers
in der Kraftstoffpumpensteuervorrichtung auf der Grundlage des Diagnosesignals
zu erfassen. Die Motor-ECU ist jedoch gegebenenfalls nicht dazu
ausgelegt, einen Betriebszustand der Kraftstoffpumpensteuervorrichtung
auf der Grundlage des Diagnosesignals zu erkennen.
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Die
JP-A-11-263240 offenbart
ein Verfahren zum Ausführen einer Fehlerdiagnose für
eine Vorrichtung, die zur Steuerung eines Motors in einem Fahrzeug
vorgesehen ist. Bei solch einem Aufbau kann die Kraftstoffpumpensteuervorrichtung
an einem Flansch eines Kraftstoffpumpenmoduls innerhalb eines Fahrzeugs
befestigt sein. In diesem Fall ist es schwierig, einen Messgeber
von außerhalb des Fahrzeugs in direkten Kontakt mit der
Steuervorrichtung zu bringen, um eine Fehlerdiagnose vorzunehmen,
solange kein dafür geeignetes Loch oder dergleichen in
dem Fahrzeugkörper vorgesehen ist. Folglich wird ein Diagnosesignal
im Allgemeinen an eine Motor-ECU oder dergleichen gegeben und von der
Motor-ECU überwacht. Gewöhnlich ist es mit Schwierigkeiten
verbunden, einen Betriebszustand des Motors für eine Pumpe
zu erfassen, ohne ein Diagnosesignal zu überwachen. Hierbei
kann ein weiteres Problem auftreten, wenn die Anzahl von Signalleitungen
zum Ausgeben der Signale in Übereinstimmung mit einer Zunahme
der Anzahl von zu überwachenden Objekten zunimmt. Die
JP-A-11-263240 offenbart
eine H-Bridge-Inverterschaltung zur Ansteuerung eines Servolenkungsmotors.
Bei diesem Aufbau wird eine an den Motor gelegte Spannung auf der Grundlage
einer Differenz bestimmt, die erhalten wird, indem jede Anschlussspannung
A/D-gewandelt wird. Die erhaltene Spannung wird mit einem Ansteuerbefehlssignalwert
verglichen, um so verschiedene Betriebszustände zu erfassen.
In der
JP-A-11-263240 sind
jedoch eine A/D-Wandlung jeder Anschlussspannung und ein Mikrocomputer
zur Berechnung der durch die A/D-Wandlung erhaltenen Differenz erforderlich.
Folglich kann ein Betriebszustand nicht auf einfache Weise unterschieden
werden. Die obigen Probleme können jedoch nicht nur bei
einem Motor für eine Kraftstoffpumpe, sondern ebenso bei
verschiedenen anderen Lasten auftreten, die in einer Struktur realisiert
werden, die Anordnungsbeschränkungen unterliegt.
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Es
ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laststeuervorrichtung
bereitzustellen, die dazu ausgelegt ist, eine Fehlerdiagnose auszuführen
und einen Betriebszustand einer Last mit einem einfachen Aufbau
zu erfassen. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur Verarbeitung eines Diagnosesignals für die
Laststeuervorrichtung bereitzustellen.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Laststeuervorrichtung bereitgestellt,
die dazu ausgelegt ist, ein Pulbreitenmodulationssignal an ein Schaltelement
zu geben, das zwischen einer Energiequelle und einer Masse in Reihe
mit einer Last geschaltet ist, und die dazu ausgelegt ist, das Schaltelement
in Übereinstimmung mit einem externen Ansteuerbefehlssignal
zu steuern, wobei die Laststeuervorrichtung ein Fehlerzunahmeerfassungsmittel
aufweist, das ein Fehlerzunahmeerfassungssignal ausgibt, wenn es
eine fehlerhafte Zunahme in einer angelegten Spannung, die an die
Last gelegt wird, bezüglich einer Sollspannung erfasst.
Die Laststeuervorrichtung weist ferner ein Fehlerabnahmeerfassungsmittel
auf, das ein Fehlerabnahmeerfassungssignal ausgibt, wenn es eine
fehlerhafte Abnahme in der angelegten Spannung bezüglich
der Sollspannung erfasst. Die Laststeuervorrichtung weist ferner
ein Betriebszustandsüberwachungsmittel auf, das ein einen normalen
Betrieb anzeigendes Signal ausgibt, wenn die Last normal arbeitet.
Die Laststeuervorrichtung weist ferner ein Signalkombiniermittel
auf, das ein kombiniertes Signal erzeugt, indem es das Fehlerzunahmeerfassungssignal,
das Fehlerabnahmeerfassungssignal und das einen normalen Betrieb
anzeigende Signal kombiniert, und welches das kombinierte Signals über
einen gemeinsamen Signalausgabeanschluss ausgibt.
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Gemäß einer
zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Verarbeitung eines Diagnosesignals für eine Laststeuervorrichtung
bereitgestellt, die dazu ausgelegt ist, ein Pulsbreitenmodulationssignal
in Übereinstimmung mit einem externen Ansteuerbefehlssignal
an ein Schaltelement, das zwischen einer Energiequelle und einer
Masse in Reihe mit einer Last geschaltet ist, auszugeben, um die
Last zu steuern, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Erzeugen eines Fehlerzunahmeerfassungssignals, wenn eine fehlerhafte
Zunahme einer angelegten Spannung, die an die Last gelegt wird,
bezüglich einer Sollspannung erfasst wird; Erzeugen eines
Fehlerabnahmeerfassungssignals, wenn eine fehlerhafte Abnahme in
der angelegten Spannung bezüglich der Sollspannung erfasst
wird; Erzeugen eines einen normalen Betrieb anzeigenden Signals,
wenn die Last normal arbeitet; Erzeugen eines kombinierten Signals durch
eine Kombination des Fehlerzunahmeerfassungssignals, des Fehlerabnahmeerfassungssignals und
des einen normalen Betrieb anzeigenden Signals; und Ausgeben des
kombinierten Signals über einen gemeinsamen Signalausgangsanschluss.
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Die
obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung,
die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht
wurde, näher ersichtlich sein. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht eines Aufbaus einer Schaltung mit einer Laststeuervorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 ein
Diagramm eines Verhältnisses zwischen einer angelegten
Spannung eines Motors und einem Tastverhältnis eines von
einer Motor-ECU bereitgestellten Ansteuerbefehlssignals;
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3 ein
Zeitdiagramm mit Signalübergängen, die im Zusammenhang
mit einer Änderung des Ansteuerbefehlssignals stehen;
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4 eine
schematische Ansicht eines Aufbaus einer Schaltung mit einer Laststeuervorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
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5 eine
schematische Ansicht eines Aufbaus einer Schaltung mit einer Laststeuervorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform;
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6 eine
schematische Ansicht eines Aufbaus einer Schaltung mit einer Laststeuervorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform; und
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7 eine
Tabelle mit Diagnosesignalen.
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(Erste Ausführungsform)
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Nachstehend
wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
Eine als Laststeuervorrichtung dienende Kraftstoffpumpensteuervorrichtung 1 gibt
ein Pulsbreitenmodulationssignal (PWM-Signal) in Übereinstimmung
mit einem Ansteuerbefehlssignal, das über eine Signalleitung
LIN von einer elektronischen Steuereinheit (Motor-ECU) 2 bereitgestellt
wird, an einen als Last dienenden DC-Motor 3, um zu bewirken,
dass der DC-Motor 3 eine Kraftstoffpumpe steuert. Die Motor-ECU 2 gibt beispielsweise
ein Low-Speed-PWM-Signal, das eine verhältnismäßig
geringe Geschwindigkeit aufweist, als das Ansteuerbefehlssignal
(input duty bzw. Eingangsbetriebszeit) aus. Eine Eingangssignalverarbeitungsschaltung 4 der
Kraftstoffpumpensteuervorrichtung 1 integriert das Low-Speed-PWM-Signal, um
es in ein Pegel-Signal V1 zu wandeln, um so das Pegel-Signal V1
an eine Steuerschaltung 5 zu geben.
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Eine
Reihenschaltung, welche den Motor 3 und einen n-Kanal-MOSFET 7 als
Schaltelement aufweist, ist zwischen den positiven Anschluss einer Batterie 6 eines
Fahrzeugs und die Masse geschaltet. Eine Diode 8 ist in
entgegengesetzter Richtung (Sperrrichtung) zwischen beide Anschlüsse
des Motors 3 geschaltet. Die Steuer schaltung 5 ist
dazu ausgelegt, die Spannung des negativen Anschlusses des Motors 3,
die einer Drainspannung des FET 7 entspricht, zu überwachen
und ein PWM-Signal in Übereinstimmung mit dem Ansteuerbefehlssignal
V1 zu erzeugen, um so das PWM-Signal als Gatesignal des FET 7 auszugeben.
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Ein
Kollektor eines npn-Transistors 9 ist mit einer Ausgangsleitung
für das Ansteuerbefehlssignals V1 verbunden. Ein Emitter
des npn-Transistors 9 ist über die Widerstandselemente 10 und 11 mit dem
invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 12 bzw.
mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 13 verbunden.
Ein Widerstandselement 14 ist zwischen den invertierenden
Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 12 und
den Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 12 geschaltet.
Ein Widerstandselement 15 ist zwischen den nicht invertierenden
Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 13 und
die Masse geschaltet.
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Der
positive Anschluss der Batterie 6 ist über ein
Widerstandselement 16 mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss
eines Operationsverstärkers 17 verbunden. Ein
Widerstandselement 18 ist zwischen den nicht invertierenden
Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 17 und
die Masse geschaltet. Der negative Anschluss des Motors 3 ist über
ein Widerstandselement 19 mit dem invertierenden Eingangsanschluss
des Operationsverstärkers 17 verbunden. Eine Parallelschaltung
aus einem Widerstandselement 20 und einem Kondensator 21 ist zwischen
den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 17 und
den Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 17 geschaltet.
Bei dem vorliegenden Aufbau ist die Schaltung um den und mit dem
Operationsverstärker 17 dazu ausgelegt, die Spannung
zwischen dem positiven und dem negativen Anschluss des Motors 3 zu
verstärken und zu glätten und das verstärkte
und geglättete Spannungssignal V2 auszugeben. Das ausgegebene Spannungssignal
V2 wird über die Widerstandselemente 22, 23 an
den nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 12 bzw.
an den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 13 gegeben.
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Ein
Widerstandselement 24 ist zwischen den nicht invertierenden
Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 12 und
die Masse geschaltet. Ein Widerstands element 25 ist zwischen
den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 13 und
den Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 13 geschaltet.
Bei dem vorliegenden Aufbau ist der Operationsverstärker 12 dazu
ausgelegt, eine Differenzverstärkung auszuführen,
indem er ein Differenzsignal zwischen einem Signal V2 der angelegten
Spannung des Motors 3 (nachstehend der Einfachheit halber
auch als Spannungssignal V2 bezeichnet) und dem Ansteuerbefehlssignal
V1, das über den Transistor 9 bereitgestellt wird,
wandelt. Der Operationsverstärker 13 ist demgegenüber
dazu ausgelegt, eine Differenzverstärkung auszuführen, indem
er ein Differenzsignal zwischen dem Ansteuerbefehlssignal V1 und
dem Spannungssignal V2 wandelt. Die Ausgangsanschlüsse
der Operationsverstärker 12, 13 sind
mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 26 bzw. 27 verbunden.
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Eine
Reihenschaltung aus den Widerstandselementen 28, 29 ist
zwischen den Emitter des Transistors 9 und die Masse geschaltet.
Ein gemeinsamer Knotenpunkt zwischen den Widerstandselementen 28, 29 ist
mit den invertierenden Eingangsanschlüssen der Komparatoren 26, 27 verbunden.
Bei dem vorliegenden Aufbau vergleichen die Komparatoren 26, 27 jeweils
die Differenzverstärkungsausgangssignale der Operationsverstärker 12, 13 mit
dem geteilten Spannungspotential an dem gemeinsamen Knotenpunkt
zwischen den Widerstandselementen 28, 29 bezüglich
des Ansteuerbefehlssignals V1 als Referenz. Alternativ können
die Komparatoren 26, 27 jeweils die Differenzverstärkungsausgangssignale
der Operationsverstärker 12, 13 mit einer
optimalen Festspannung vergleichen, die einem geteilten Spannungspotential
bei einer geringen Spannung zur Erfassung eines Fehlers entspricht.
Folglich geben die Komparatoren 26, 27 die Vergleichsergebnisse über Überwachungszeitgeber 30 bzw. 31 an
den Eingangsanschluss eines ODER-Gatters 32 bzw. den Eingangsanschluss
eines NICHT-Gatters 33.
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Das
Spannungssignal V2 wird ebenso an den nicht invertierenden Eingangsanschluss
eines Komparators 34 gegeben. An den invertierenden Eingangsanschluss
des Komparators 34 wird ein Dreieckwellensignal gegeben,
das von einem Dreieckwellengenerator 35 erzeugt wird. Bei
dem vorliegenden Aufbau erzeugt der Komparator 34 das PWM-Signal,
das eine Betriebszeit (duty) gemäß einem Pegel
des Spannungssignals V2 (Signal V2 der an den Motor 3 gelegten
Spannung) anzeigt, indem er das Spannungssignal V2 mit dem Dreieckwellensignal
vergleicht. Folglich gibt der Komparator 34 das als Betriebszeitsignal
(duty signal) dienende PWM-Signal an den anderen Eingangsanschluss des
ODER-Gatters 32.
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Die
Ausgangsanschlüsse des ODER-Gatters 32 und des
NICHT-Gatters 33 sind jeweils mit einem Eingangsanschluss
eines UND-Gatters 36 verbunden. Der Ausgangsanschluss des
UND-Gatters 36 ist über eine Signalleitung LOUT
mit dem Eingangsanschluss der Motor-ECU 2 verbunden. Das ODER-Gatter 32,
das NICHT-Gatter 33 und das UND-Gatter 36 bilden
eine als Signalkombiniermittel dienende Signalkombinierschaltung 37.
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Die
Steuerschaltung 5 erzeugt das Betriebszeitbefehlssignal
(duty instruction signal) mit Hilfe einer Regelung, um das Betriebszeitbefehlssignal
als PWM-Signal V5 an den nicht invertierenden Eingangsanschluss
eines Komparators 38 und das Gate des FET 7 zu
geben. An den invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 38 wird
ein Pegel-Signal V4 gegeben, das 100% des Betriebszeitbefehlssignals
entspricht. Der Ausgangsanschluss des Komparators 38 ist über
ein NICHT-Gatter 39 mit der Basis des Transistors 9 verbunden.
Der Ausgangsanschluss des Komparators 39 ist ebenso mit der
Basis eines npn-Transistors 40 verbunden. Eine Reihenschaltung
aus den Widerstandselementen 41, 42 ist zwischen
dem positiven Anschluss der Batterie 6 und die Masse geschaltet.
Der gemeinsame Knotenpunkt zwischen den Widerstandselementen 41, 42 ist
mit dem Kollektor des Transistors 40 verbunden. Der Emitter
des Transistors 40 ist mit dem Emitter des Transistors 9 verbunden.
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Bei
dem obigen Aufbau bilden der Differenzverstärker und der
Komparator 26 um den und mit dem Operationsverstärker 12 eine
Massefehlererfassungsschaltung 43. Der Differenzverstärker
und der Komparator 27 um den und mit dem Operationsverstärker 13 bilden
eine Energiequellenfehlererfassungsschaltung 44. Die Massefehlererfassungsschaltung 43 kann
einem Mittel zur Erfassung einer fehlerhaften Zunahme bzw. einem
Fehlerzunahmeerfassungsmittel entsprechen. Die Energiequellenfehlererfassungsschaltung 44 kann
einem Mittel zur Erfassung einer fehlerhaften Abnahme bzw. einem Fehlerabnahmeerfassungsmittel
entsprechen. Der Komparator 34 und der Dreieckwellengenerator 35 bilden
eine Betriebszustandsüberwachungsschaltung 45.
Die Steuerschaltung 5, die Transistoren 9, 40,
der Komparator 38, das NICHT-Gatter 39 und die Widerstandselemente 41, 42 bilden
eine Referenzspannungswandlungsschaltung 46. Die Betriebszustandsüberwachungsschaltung 45 kann
einem Mittel zur Überwachung eines Betriebszustands bzw.
einem Betriebszustandsüberwachungsmittel entsprechen. Die
Referenzspannungswandlungsschaltung 46 kann einem Referenzspannungswandlungsmittel entsprechen.
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2 zeigt
ein Verhältnis zwischen der angelegten Spannung V2 des
Motors 3 (FP = Kraftstoffpumpe) und dem Tastverhältnis
V1 des Ansteuerbefehlssignals, das von der Motor-ECU 2 an
die Kraftstoffpumpensteuervorrichtung 1 (FPC) gegeben wird. 2 zeigt
ferner einen Erfassungsschwellenwert für die Massefehlererfassungsschaltung 43 und die
Energiequellenfehlererfassungsschaltung 44. Der Ausgangspegel
des Komparators 26 nimmt einen H-(High)-Pegel an, wenn
die folgende Gleichung (1) erfüllt wird. V2 – V1 > V3 (V2 > V1
+ V3) (1)
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Der
Ausgangspegel des Komparators 27 nimmt einen H-Pegel an,
wenn die folgende Gleichung (2) erfüllt wird. V1 – V2 > V3 (V2 < V1 – V3) (2)
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D.
h., wenn die angelegte Spannung V2 des Motors 3 die Ansteuerbefehlssignalspannung
V1 mit einer Referenzspannung V3 überschreitet, erfasst die
Massefehlererfassungsschaltung 43 einen Massefehlerzustand.
Wenn die angelegte Spannung V2 die Ansteuerbefehlssignalspannung
V1 mit der Referenzspannung V3 unterschreitet, erfasst die Energiequellenfehlererfassungsschaltung 43 einen Energiequellenfehlerzustand.
Bei dem Massefehlerzustand tritt in der Schaltung beispielsweise
ein Kurzschluss bezüglich der Masse auf. Bei dem Energiequellenfehlerzustand
tritt in der Schaltung beispielsweise ein Kurzschluss bezüglich
des positiven Anschlusses der Batterie 6 auf. Die Referenzspannung V3
ist proportional zu einem Wert α.
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Nachstehend
wird ein Betrieb der vorliegenden Ausführungsform unter
Bezugnahme auf die 3 beschrieben. Die Betriebszeit
(duty) des Ansteuerbefehlssignals wechselt in einem Zustand, in welchem
der Motor 3 normal arbeitet, wie durch (a) in der 3 gezeigt,
zwischen 70%, 50% und 70%. In diesem Zustand ändert sich
ebenso die Spannung V1, V2, V3, wie durch (b), (c) bzw. (d) in der 3 gezeigt,
einher mit der Änderung der Betriebszeit des Ansteuerbefehlssignals.
Die eigentliche Anschlussspannung (angelegte Spannung) des Motors 3 ist
in der 3 durch (j) gezeigt. Im vorliegenden Zustand wird
die Batteriespannung als ausreichend angenommen. Im vorliegenden
Zustand weist das Ausgangssignal des Komparators 38 einen
L-(Low)-Pegel auf, so dass der Transistor 9 durchgeschaltet
ist und der Transistor 40 sperrt. Folglich wird die Referenzspannung
V3 auf der Grundlage der Spannung V1 eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt
wird die folgende Gleichung (3) erfüllt. V1 – V3 ≤ V2 ≤ V1 +
V3 (3)
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Folglich
weist das Ausgangssignal jedes Komparators 26, 27 einen
L-Pegel auf. Folglich gibt das UND-Gatter 36, wie durch
(k) in der 3 gezeigt, das Ausgangssignal
des Komparators 34 unverändert aus. D. h., das
UND-Gatter 36 gibt das Betriebszeitsignal entsprechend
der Spannung V2, welche der angelegten Spannung des Motors 3 entspricht,
als ein einen normalen Betrieb anzeigendes Signal aus.
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Wenn
der negative Anschluss des Motors 3, wie in 3 gezeigt,
zum Zeitpunkt (A) einen Massefehler verursacht, nimmt die angelegte
Spannung V2 des Motors 3, wie durch (j) und (c) in der 3 gezeigt,
derart zu, dass sie über einem der Ansteuerbefehlssignalspannung
V1 entsprechenden Pegel liegt. In diesem Zustand nimmt das Ausgangssignal
des Komparators 26 dann, wenn die obige Gleichung (1) erfüllt
wird, wie durch (g) in der 3 gezeigt,
einen H-Pegel an. Folglich verbleibt das Ausgangssignal des UND-Gatters 36,
wie durch (k) in der 3 gezeigt, bei einem H-Pegel.
Zu diesem Zeitpunkt wird eine Änderung im Zustand des Ausgangssignals
des UND-Gatters 36 als Diagnosesignal, wie durch (k) in der 3 gezeigt,
mit der von dem Überwachungszeitgeber 30 erzeugten
Verzögerungszeit Td verzögert. Die Verzögerungszeit
Td wird hierbei bereitgestellt, um den Zustand, in dem das einen
normalen Betrieb anzeigende Signal ausgegeben wird, stetig in einen
Zustand zu ändern, indem ein Massefehlererfassungssignal
ausgegeben wird.
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Wenn
der negative Anschluss des Motors 3, wie in 3 gezeigt,
einen Energiequellenfehler verursacht, wie durch (j) und (c) in
der 3 an dem Zeitpunkt (B) gezeigt, nimmt die angelegte
Spannung V2 des Motors 3 derart ab, dass sie unter einem
der Ansteuerbefehlssignalspannung V1 entsprechenden Pegel liegt.
In diesem Zustand nimmt das Ausgangssignal des Komparators 27 dann,
wenn die obige Gleichung (2) erfüllt wird, wie durch (h)
in der 3 gezeigt, einen H-Pegel an. Folglich verbleibt
das Ausgangssignal des UND-Gatters 36, wie durch (k) in der 3 gezeigt,
bei dem L-Pegel. Zu diesem Zeitpunkt wird das Timing, bei welchem
der Zustand des Ausgangssignals des UND-Gatters 36 als
das Diagnosesignal wechselt, um das Massefehlererfassungssignal
anzuzeigen, wie durch (k) in der 3 gezeigt,
ebenso mit der Verzögerungszeit Td verzögert,
die von dem Überwachungszeitgeber 31 erzeugt wird.
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Ferner
hängt die Ausgangsspannung dann, wenn die Batteriespannung
geringer als die Ansteuerbefehlssignalspannung ist oder die Betriebszeit des
Ansteuerbefehlssignals bei 100% liegt, von der Batteriespannung
ab. In diesem Fall kann die eigentliche Ausgangsspannung in Bezug
auf das Ansteuerbefehlssignal einen geringen Wert annehmen. Folglich
kann fehlerhaft bestimmt werden, dass ein Fehler aufgetreten und
die Abnahme der eigentlichen Ausgangsspannung eine Folge dieses
Fehlers ist.
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Folglich
nimmt das Betriebszeitbefehlssignal V5, das durch die Regelung gewonnen
und von der Steuerschaltung 5 ausgegeben wird, bei der
vorliegenden Ausführungsform am Zeitpunkt (c) in der 3,
wie durch (j) gezeigt, wenn die Spannung der Batterie 6 abnimmt.
In diesem Fall nimmt das Betriebszeitbefehlssignal V5 einen höheren
Wert als das Pegel-Signal V4 an, das 100% des Betriebszeitbefehlssignals
entspricht, um die Gleichung V5 > V4 zu
erfüllen. Folglich wechselt der Ausgangssignalpegel des
Komparators 38, wie durch (i) in der 3 gezeigt,
vom L- zum H-Pegel. Folglich wird der Transistor 9 gesperrt
und der Transistor 40 durchgeschaltet. Die Referenzspannung
V3, die zuvor auf der Grundlage der Ansteuerbefehlssignalspannung
V1 eingestellt wurde, wird nun auf der Grundlage der Spannung der
Batterie 6 eingestellt. Folglich nimmt die Referenzspannung
V3 ab und das Ausgangssignal des Komparators 27 der Energiequellenfehlerertassungsschaltung 44 den
H-Pegel nicht an. Hierdurch gibt der Komparator 27 das
Betriebszeitsignal bei weniger als 100% von diesem als ein einen
normalen Betrieb anzeigendes Signal aus.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform weist die Kraftstoffpumpensteuervorrichtung 1 die Massefehlererfassungsschaltung 43 und
die Energiequellenfehlererfassungsschaltung 44 auf. Die Massefehlererfassungsschaltung 43 gibt
ein Massefehlererfassungssignal aus, wenn sie einen Massefehlerzustand
als Zustand einer fehlerhaften Zunahme der Ausgangsspannung (fehlerhafte
Zunahme) am gemeinsamen Knotenpunkt (drain) zwischen dem Motor 3 und
dem FET 7 erfasst. Die Energiequellenfehlererfassungsschaltung 44 gibt
ein Energiequellenfehlererfassungssignal aus, wenn sie einen Energiequellenfehlerzustand
als Zustand einer fehlerhaften Abnahme der Ausgangsspannung (fehlerhafte
Abnahme) am gemeinsamen Knotenpunkt zwischen dem Motor 3 und
dem FET 7 erfasst. Die Betriebszustandsüberwachungsschaltung 45 gibt das
einen normalen Betrieb anzeigende Signal des Motors 3 aus.
Die Signalkombinierschaltung 37 ist dazu ausgelegt, das
Massefehlererfassungssignal, das Energiequellenfehlererfassungssignal
und das einen normalen Betrieb anzeigende Signal zu kombinieren
und das Signal über einen gemeinsamen Signalausgangsanschluss
auszugeben. Folglich ist die Motor-ECU 2 dazu ausgelegt,
den Massefehlerzustand, den Energiequellenfehlerzustand und einen normalen
Betriebszustand des Motors 3 für die Kraftstoffpumpe
zu erfassen, indem sie den Zustand des Signalausgangsanschlusses überwacht.
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Die
Signalkombinierschaltung 37 ist dazu ausgelegt, das einen
normalen Betrieb anzeigende Signal in einer Periode auszugeben,
in welcher die Massefehlererfassungsschaltung 43 und die Energiequellenfehlererfassungsschaltung 44 das Massefehlererfassungssignal
bzw. das Energiequellenfehlererfassungssignal nicht ausgeben. Folglich kann
der normale Betrieb des Motors 3 erfasst werden, wenn sowohl
der Massefehler als auch der Energiequellenfehler nicht auftreten.
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Die
Massefehlererfassungsschaltung 43 erfasst den Massefehlerzustand,
wenn die Differenz zwischen der Spannung V2, welche der Anschlussspannung
des Motors 3 entspricht, und dem Ansteuerbefehlssignal
V1 die als Schwellenwertspannung dienende Referenzspannung V3 überschreitet.
D. h., die Massefehlererfassungsschaltung 43 erfasst den Massefehlerzustand,
wenn ein Wert, der berechnet wird, indem das Ansteuerbefehlssignal
V1 von der Spannung V2 abgezogen wird, die Referenzspannung V3 überschreitet.
Die Energiequellenfehlererfassungsschaltung 44 erfasst
den Energiequellenfehlerzustand, wenn die Differenz zwischen der Spannung
V1 und der Spannung V2 die als die Schwellenwertspannung dienende
Referenzspannung V3 überschreitet. D. h., die Energiequellenfehlererfassungsschaltung 44 erfasst
den Energiequellenfehlerzustand, wenn ein Wert, der berechnet wird, indem
die Spannung V2 von der Spannung V1 abgezogen wird, die Referenzspannung
V3 überschreitet. Folglich kann eine Erfassung des Massefehlers
und des Energiequellenfehlers auf einfache Weise ausgeführt
werden.
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Die
Betriebszustandsüberwachungsschaltung 45 ist dazu
ausgelegt, das einen normalen Betrieb anzeigende Signal, welches
die Anschlussspannung des Motors 3 wiedergibt, auszugeben.
Folglich kann die Anschlussspannung des Motors 3 in einer Periode,
in welcher der Motor 3 normal arbeitet, überwacht
werden, indem auf das einen normalen Betrieb anzeigende Signal Bezug
genommen wird. Insbesondere erzeugt die Betriebszustandsüberwachungsschaltung 45 das
Betriebszeitsignal auf der Grundlage der Spannung V2, welche dem
Pegel-Signal entspricht, das erhalten wird, indem die PWM-Spannung
geglättet wird, die an den Motor 3 gelegt wird.
Anschließend gibt die Betriebszustandsüberwachungsschaltung 45 das
erzeugte Betriebszeitsignal als das einen normalen Betrieb anzeigende
Signal aus. Bei dem vorliegenden Aufbau können die Erfassungsschaltungen 43, 44 die
Spannungssignale auf einfache Weise miteinander vergleichen. Bei
dem vorliegenden Aufbau wird in der Periode, in welcher die Betriebszustandsüberwachungsschaltung 45 das
Betriebszeitsignal ausgibt, bestimmt, dass der Motor 3 normal
arbeitet. Ferner kann gemäß dem Betrag der Betriebszeit
bestimmt werden, ob tatsächlich die mit dem Ansteuerbefehlssignal übereinstimmende
Spannung an den Motor 3 gelegt wird.
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Ferner
zeigen das Massefehlererfassungssignal und das Energiequellenfehlererfassungssignal bei
der vorliegenden Ausführungsform jeweils den H-Pegel und
den L-Pegel an, die sich im Pegel voneinander unterscheiden. Die
Referenzspannungswandlungsschaltung 46 vergleicht den Befehlspegel V5
des PWM-Signals, das von der Steuerschaltung 5 ausgegeben
wird, mit dem Befehlspegel V4, welcher der Betriebszeit des PWM-Signals
bei 100% entspricht. Die Referenzspannungswandlungsschaltung 46 ersetzt
das Ansteuerbefehlssignal, auf das sich die Erfassungsschal tungen 43, 44 beziehen,
durch die Referenzspannung, die auf der Anschlussspannung der Batterie 6 basiert,
wenn erfasst wird, dass der Befehlspegel V5 den Befehlspegel V4 überschreitet.
Ferner können die Massefehlererfassung und die Energiequellenfehlererfassung
im vorliegenden Fall in geeigneter Weise ausgeführt werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Bei
der zweiten Ausführungsform weist eine Kraftstoffpumpensteuervorrichtung 51,
wie in 4 gezeigt, eine als Betriebszustandsüberwachungsmittel
dienende Betriebszeitsignalausgangsschaltung 52 anstelle
der Betriebszustandsüberwachungsschaltung 45 der
Steuervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform
auf. Die Betriebszeitsignalausgangsschaltung 52 ist dazu
ausgelegt, regelmäßig ein konstantes Signal einer
festen Betriebszeit, die beispielsweise auf 50% festgelegt ist,
auszugeben.
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Bei
der ersten Ausführungsform wird das Signal, welches die
Betriebszeit entsprechend der angelegten Spannung des Motors 3 anzeigt,
wie vorstehend beschrieben, als einen normalen Betrieb anzeigendes
Signal ausgegeben. Bei der zweiten Ausführungsform wird
demgegenüber unabhängig von der angelegten Spannung
des Motors 3 ein Signal einer Betriebszeit von 50% ausgegeben,
wenn der Massefehler und/oder der Energiequellenfehler nicht auftreten.
Folglich kann die Motor-ECU 2 bestimmen, dass der Motor 3 normal
arbeitet, wenn sie das Betriebszeitsignal erfasst.
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Gemäß der
zweiten Ausführungsform ist die Betriebszeitsignalausgangsschaltung 52 dazu
ausgelegt, das Impulssignal zu erzeugen, welches das feste Tastverhältnis
aufweist, und das Impulssignal als das einen normalen Betrieb anzeigende
Signal auszugeben. Folglich können das Massefehlererfassungssignal,
das Energiequellenfehlererfassungssignal und das einen normalen
Betrieb anzeigende Signal auf der Grundlage der drei Ausgangsarten
leicht unterschieden werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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Bei
der dritten Ausführungsform weist eine als Laststeuervorrichtung
dienende Kraftstoffpumpensteuervorrichtung 61, wie in 5 gezeigt,
eine Referenzspannungswandlungsschaltung 62, eine Massefehlererfassungsschaltung 63 und
eine Energiequellenfehlererfassungsschaltung 64 auf. Die Referenzspannungswandlungsschaltung 46 der zweiten
Ausführungsform wird bei der vorliegenden Ausführungsform
durch die als Referenzspannungswandlungsmittel dienende Referenzspannungswandlungsschaltung 62 ersetzt.
Ferner werden die Massefehlererfassungsschaltung 43 und
die Energiequellenfehlererfassungsschaltung 44 der zweiten
Ausführungsform durch die als Fehlerzunahmeerfassungsmittel
dienende Massefehlererfassungsschaltung 63 und die als
Fehlerabnahmeerfassungsmittel dienende Energiequellenfehlererfassungsschaltung 64 ersetzt.
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Die
Referenzspannungswandlungsschaltung 62 weist ein NICHT-Gatter 65,
D-Flip-Flops 66, 67 und einen Umschalter 68 auf.
Die D-Flip-Flops 66, 67 sind in Reihe geschaltet.
Der Dateneingabeanschluss D des D-Flip-Flops 66 der ersten
Stufe ist mit einem Energieversorgungsspannungsanschluss verbunden
und wird auf den Energieversorgungspegel Vc hochgesetzt. An den
als der negative Logikeingang des D-Flip-Flops 66 der ersten
Stufe dienenden Taktanschluss CK wird ein gemeinsames Taktsignal CK
gegeben. Der Datenausgabeanschluss Q des D-Flip-Flops 67 der
letzten Stufe ist dazu ausgelegt, ein Schaltsteuersignal an den
Umschalter 68 zu geben.
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An
den Eingangsanschluss des NICHT-Gatters 65 wird ein Gatesignal
des FET 7 gegeben. Das Gatesignal des FET 7 wird
von der Steuerschaltung 5 ausgegeben. Der Ausgangsanschluss
des NICHT-Gatters 65 ist mit den Rücksetzanschlüssen R
der beiden D-Flip-Flops 66, 67 verbunden. An den festen
Kontakt a des Umschalters 68 wird das Pegel-Signal V1 gegeben.
Der feste Kontakt b des Umschalters 68 ist mit einem gemeinsamen
Knotenpunkt zwischen den Widerstandselementen 41, 42 verbunden.
Der Wechselkontakt c des Umschalters 68 weist einen Pegel
V6 auf und ist mit sowohl dem invertierenden Eingangsanschluss des
Komparators 26 als auch dem nicht invertierenden Eingangsanschluss
des Komparators 27 verbunden.
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Die
Differenzverstärker, die bei den ersten beiden Ausführungsformen
unter dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 17 und
den Komparatoren 26, 27 gebildet werden, sind
in der Massefehlererfassungsschaltung 63 und der Energie quellenfehlererfassungsschaltung 64 nicht
vorgesehen. Anstelle der Differenzverstärker der ersten
und zweiten Ausführungsformen ist bei der vorliegenden
Ausführungsform eine Reihenschaltung aus einer Mehrzahl
von Widerstandselementen 71 bis 75 zwischen den
Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 17 und
die Masse geschaltet. Ein gemeinsamer Knotenpunkt zwischen den Widerstandselementen 71, 72 bei
einem Pegel V8 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluss des
Komparators 27 verbunden. Ein gemeinsamer Knotenpunkt zwischen
den Widerstandselementen 72, 73 bei einem Pegel
V7 ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 26 verbunden.
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Ein
npn-Transistor 76 ist parallel zu einer Reihenschaltung
aus den Widerstandselementen 74, 75 geschaltet.
Ein npn-Transistor 77 ist parallel zum Widerstandselement 75 geschaltet.
Die Basisanschlüsse der Transistoren 76, 77 sind
mit den Ausgangsanschlüssen der Komparatoren 27 bzw. 26 verbunden.
Bei dem vorliegenden Aufbau weisen die Massefehlererfassungsschaltung 63 und
die Energiequellenfehlererfassungsschaltung 64 gemeinsam
die Reihenschaltung aus den Widerstandselementen 71 bis 75 und
den Transistoren 76, 77 auf.
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Der
Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers, der
durch die Schaltung mit und um den Operationsverstärker 17 aufgebaut
ist, und der Widerstand von jedem der Widerstandselemente 71 bis 75 sind vorbestimmt.
Insbesondere erfüllt die Spannung V7, die am nicht
invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 26 bereitgestellt
wird, bei der Massefehlererfassungsschaltung 63 das folgende
Verhältnis: V6/V7 = (V2 + α)/V2. Ferner erfüllt
die Spannung V8, die am invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 27 bereitgestellt
wird, bei der Energiequellenfehlererfassungsschaltung 64 das
folgende Verhältnis: V6/V8 = (V2 – α)/V2.
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Die
Transistoren 76, 77 sind dazu ausgelegt, eine
Hysterese für jede der Ausgangskennlinien der Komparatoren 26, 27 zu
bilden. Insbesondere werden die Transistoren 76, 77 durchgeschaltet,
wenn die Ausgangssignale der Komparatoren 26, 27 einen H-Pegel
annehmen, wodurch das Widerstandselement 75 oder die beiden
Widerstandselemente 74, 75 kurzgeschlossen, d.
h. überbrückt, werden, um die Schwellenwertspannung
zu verringern.
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Nachstehend
wird die Referenzspannungswandlungsschaltung 62 beschrieben.
Der Wechselkontakt c des Umschalters 68 ist dazu ausgelegt,
auf den festen Kontakt a gesetzt zu werden, wenn das Steuersignal
einen L-Pegel aufweist, und auf den festen Kontakt b gesetzt zu
werden, wenn das Steuersignal einen H-Pegel aufweist. Wenn die PWM-Betriebszeit
(PWM-Duty) des Gatesignals des FET 7 bei weniger als 100%,
was dem vollständig eingeschalteten Zustand entspricht,
liegt, werden die D-Flip-Flops 66, 67 jedes Mal
zurückgesetzt, wenn das Gatesignal auf den L-Pegel gesetzt
wird. Folglich verbleibt der Wechselkontakt c des Umschalters 68 auf
den festen Kontakt a bei der Spannung V1 gesetzt.
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Wenn
die PWM-Betriebszeit 100% annimmt und den voll eingeschalteten Zustand
aufweist, werden die D-Flip-Flops 66, 67 nicht
länger zurückgesetzt. In diesem Zustand wird der
Wechselkontakt c des Umschalters 68 auf den festen Kontakt
b geschaltet, der einen der Spannung der Batterie 6 entsprechenden
Pegel aufweist. Dabei ist es ausreichend, wenn das Taktsignal CK
mit einer Periode, die kleiner oder gleich der Schaltperiode der
PWM-Steuerung ist, an die D-Flip-Flops 66, 67 gegeben
wird.
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Der
vorstehend beschriebene Aufbau der dritten Ausführungsform
ist dazu ausgelegt, im Wesentlichen die gleichen Funktionen wie
die erste und die zweite Ausführungsform zu realisieren.
Insbesondere weisen die Massefehlererfassungsschaltung 63 und
die Energiequellenfehlererfassungsschaltung 64 gemäß der
dritten Ausführungsform einen gemeinsamen Abschnitt auf,
der von beiden gemeinsam genutzt wird. Auf diese Weise kann eine
Schaltungsgröße bei dieser Ausführungsform
verringert werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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Nachstehend
wird die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben.
Die Kraftstoffpumpensteuervorrichtung 71 gemäß der
vierten Ausführungsform weist eine Ausgangsspannungsfehlerzunahmeerfassungsschaltung 117,
eine Ausgangsspannungsfehlerabnahmeerfassungsschaltung 120,
Schutzschaltungen 111, 124, 122 und eine
Fehlererfassungsschaltung 127, 126 auf. Die Kraftstoffpumpensteuervorrichtung 71 gibt
wahlweise Diagnosesignale in Übereinstimmung mit dem von den
Erfassungsschaltungen und Schutzschaltungen erhaltenen Fehlermodus
aus.
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Eine
Eingangssignalleitungsmassefehlererfassungsschaltung (Eingangsmassefehlererfassungsschaltung) 126 und
eine Eingangssignalleitungsunterbrechungserfassungsschaltung (Eingangsunterbrechungserfassungsschaltung) 127 sind
mit einer Signalleitung LIN verbunden, die von der Motor-ECU 2 angeschlossen
ist. Die Eingangsmassefehlererfassungsschaltung 126 gibt
den H-Pegel aus, indem sie die Ausgangsspannung ausschaltet (OFF),
wenn sie einen in der Eingangssignalleitung LIN verursachten Massefehler
erfasst. Die Eingangsunterbrechungserfassungsschaltung 127 gibt
den H-Pegel aus, wenn sie eine in der Eingangssignalleitung LIN
verursachte Unterbrechung erfasst. Der Ausgangsanschluss der Eingangsunterbrechungserfassungsschaltung 127 ist
mit dem Eingangsanschluss eines UND-Gatters 129 verbunden.
Bei dem vorliegenden Aufbau gibt eine 75%-Betriebszeit-Erzeugungsschaltung 150 ein 75%-Betriebszeit-Signal
(75%-Duty-Signal) über das UND-Gatter 129 aus,
wenn die Eingangsunterbrechungserfassungsschaltung 127 eine
Unterbrechung der Eingangssignalleitung LIN erfasst. Der Ausgangsanschluss
der Eingangsunterbrechungserfassungsschaltung 127 ist ferner
mit dem Eingangsanschluss eines NICHT-Gatters 128 verbunden.
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Der
positive Anschluss der Batterie 6 des Fahrzeugs ist mit
einer Überspannungsschutzschaltung 111 verbunden.
Die Überspannungsschutzschaltung 111 gibt die
Batteriespannung als die Ausgangsspannung aus, wenn sie eine Überspannung erfasst.
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Die
Schaltung um den und mit dem Operationsverstärker 17 ist
dazu ausgelegt, die Spannung zwischen dem positiven und dem negativen
Anschluss der Pumpe 3 zu verstärken und zu glätten und
das verstärkte und geglättete Spannungssignal V2,
gleich der ersten Ausführungsform, auszugeben. Die Schaltung
um den und mit dem Operationsverstärker 17 gibt
das Spannungssignal V2 an die Ausgangsspannungsfehlerzunahmeerfassungsschaltung 117.
Die Überspannungsschutzschaltung 111 und die Ausgangsspannungsfehlerzunahmeerfassungsschaltung 117 geben
das H-Pegel-Signal, das einem 100%-Betriebszeit-Signal entspricht, über den
Ausgangsanschluss eines ODER-Gatters 118 aus, wenn sie
die Überspannung bzw. die feh lerhafte Zunahme der Ausgangsspannung
erfassen. Der Ausgangsanschluss des ODER-Gatters 118 ist
mit den Eingangsanschlüssen des ODER-Gatters 32 und
eines NICHT-Gatters 130 verbunden. Das Ausgangssignal V2
der Schaltung um den und mit dem Operationsverstärker 17 wird
ferner an die Ausgangsspannungsfehlerabnahmeerfassungsschaltung 120 gegeben.
Die Ausgangsspannungsfehlerabnahmeerfassungsschaltung 120 gibt
den H-Pegel aus, wenn sie die fehlerhafte Abnahme der Ausgangsspannung
erfasst. Der Ausgangsanschluss der Ausgangsspannungsfehlerabnahmeerfassungsschaltung 120 ist
mit dem Eingangsanschluss eines UND-Gatters 121 verbunden.
Bei dem vorliegenden Aufbau gibt eine 25%-Betriebszeit-Erzeugungsschaltung 119 ein
25%-Betriebszeit-Signal über den Ausgangsanschluss des
UND-Gatters 121 aus, wenn die Ausgangsspannungsfehlerabnahmeerfassungsschaltung 120 die
fehlerhafte Abnahme der Ausgangsspannung erfasst. Der Ausgangsanschluss
der Ausgangsspannungsfehlerabnahmeerfassungsschaltung 120 ist
mit dem Eingangsanschluss eines NICHT-Gatters 131 verbunden.
Die Ausgangsanschlüsse der NICHT-Gatter 128, 130, 131 und
der Ausgangsanschluss einer 50%-Betriebszeit-Erzeugungsschaltung 132 sind
mit einem UND-Gatter 133 verbunden. Bei dem vorliegenden
Aufbau gibt die 50%-Betriebszeit-Erzeugungsschaltung 132 ein 50%-Betriebszeit-Signal über
das UND-Gatter 133 aus, wenn alle Eingangssignale der NICHT-Gatter 128, 130, 131 den
L-Pegel ausweisen.
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Der
negative Anschluss der als Last dienenden Pumpe 3 ist mit
einer Überstromschutzschaltung 122 und einer Lastunterbrechungserfassungsschaltung 123 verbunden.
Die Pumpe 3 weist eine Temperaturschutzschaltung 124 auf.
Die Überstromschutzschaltung 122 gibt den H-Pegel
aus, wenn sie den Überstrom erfasst. Die Lastunterbrechungserfassungsschaltung 123 gibt
den H-Pegel aus, wenn sie die in einer Leitung der als Last dienenden
Pumpe 3 verursachte Unterbrechung erfasst. Die Temperaturschutzschaltung 124 gibt
den H-Pegel aus, wenn sie einen in der Pumpe 3 verursachten
Temperaturfehler erfasst. Die Ausgangsanschlüsse der Überstromschutzschaltung 122,
der Lastunterbrechungserfassungsschaltung 123, der Temperaturschutzschaltung 124 und
der Eingangsmassefehlererfassungsschaltung 126 sind mit
einem ODER-Gatter 125 verbunden. Der Ausgangsanschluss
des ODER-Gatters 125 ist mit dem NICHT-Gatter 33 verbunden.
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Nachstehend
wird der Betrieb von sowohl den Schutzschaltungen als auch den Fehlererfassungsschaltungen
und ein Schalten des Diagnosesignals LOUT unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben.
Das Diagnosesignal LOUT wird, wie in 7 gezeigt,
wahlweise in Übereinstimmung mit dem Zustand der Last geschaltet.
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1. Betriebszeit von 0%
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Wenn
die Überstromschutzschaltung 122, die Lastunterbrechungserfassungsschaltung 123,
die Temperaturschutzschaltung 124 oder die Eingangsmassefehlererfassungsschaltung 126 einen
Fehler erfasst, wird das Signal mit einem H-Pegel über
das ODER-Gatter 125 an das NICHT-Gatter 33 gegeben. Die Überstromschutzschaltung 122,
die Lastunterbrechungserfassungsschaltung 123 und die Temperaturschutzschaltung 124 sind
mit dem negativen Anschluss der als Last dienenden Pumpe 3 verbunden. Die
Eingangsmassefehlererfassungsschaltung 126 ist mit der
Signalleitung LIN der Motor-ECU 2 verbunden. In diesem
Fall wird das Signal mit dem H-Pegel vom ODER-Gatter 125 durch
das NICHT-Gatter 33 zum L-Pegel invertiert und an das UND-Gatter 36 ausgegeben.
Folglich weist das Ausgangssignal des UND-Gatters 36 im
vorliegenden Zustand den L-Pegel auf. D. h., das Ausgangssignal
des UND-Gatters 36 entspricht einem 0%-Betriebszeit-Signal (0-%-DUTY-Signal).
Folglich erfasst die Motor-ECU 2 einen Ausgangs-AUS-Zustand
oder einen Fehler-Stopp-Zustand der Pumpe 3 als den Zustand
der Pumpe 3. Auf diese Weise erfasst die Motor-ECU 2 das
Auftreten des Überstromschutzes, der in einer Versorgungsleitung
der Last verursachten Unterbrechung, des Temperaturschutzes oder
des Massefehlers in der Eingangssignalleitung.
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2. Betriebszeit von 25%
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Die
Ausgangsspannungsfehlerabnahmeerfassungsschaltung 120 gibt
den H-Pegel aus, wenn sie die fehlerhafte Abnahme der Ausgangsspannung erfasst.
Der Ausgangsanschluss der Ausgangsspannungsfehlerabnahmeerfassungsschaltung 120 ist
mit dem Eingangsanschluss des UND-Gatters 121 verbunden.
Bei dem vorliegenden Aufbau gibt die 25%-Betriebszeit-Erzeugungsschaltung 119 das
25%-Betriebszeit-Signal (25-%-DUTY-Signal) über den Ausgangsanschluss
des UND-Gatters 121 aus, wenn die Ausgangsspannungsfehlerabnahmeerfassungs schaltung 120 die
fehlerhafte Abnahme der Ausgangsspannung erfasst. Das 25%-Betriebszeit-Signal
wird über das ODER-Gatter 32 an das UND-Gatter 36 gegeben.
In diesem Zustand ist das Ausgangssignal des UND-Gatters 36 dann,
wenn das Ausgangssignal des NICHT-Gatters 33 den H-Pegel
aufweist, da alle Schutzschaltungen 122, 123, 124 und die
Eingangsmassefehlererfassungsschaltung (Fehlererfassungsschaltung) 126 keinen
Fehler erfassen, das 25%-Betriebszeit-Signal. Folglich erfasst die
Motor-ECU 2 die fehlerhafte Abnahme der Ausgangsspannung
bezüglich des Einstellwerts der Ausgangsspannung als den
Betriebszustand der Pumpe 3. Auf diese Weise erfasst die
Motor-ECU 2 das Auftreten der fehlerhaften Abnahme der
Ausgangsspannung.
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3. Betriebszeit von 75%
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Die
Eingangsunterbrechungserfassungsschaltung 127 gibt den
H-Pegel aus, wenn sie eine in der Eingangssignalleitung LIN verursachte
Unterbrechung erfasst. Der Ausgangsanschluss der Eingangsunterbrechungserfassungsschaltung 127 ist
mit dem Eingangsanschluss des UND-Gatters 129 verbunden.
Bei dem vorliegenden Aufbau gibt die 75%-Betriebszeit-Erzeugungsschaltung 150 das 75%-Betriebszeit-Signal
(75-%-DUTY-Signal) über den Ausgangsanschluss des UND-Gatters 129 aus, wenn
die Eingangsunterbrechungserfassungsschaltung 127 die in
der Eingangssignalleitung LIN verursachte Unterbrechung erfasst.
Das 75%-Betriebszeit-Signal wird über das ODER-Gatter 32 an
das UND-Gatter 36 gegeben. In diesem Zustand ist das Ausgangssignal
des UND-Gatters 36 dann, wenn das Ausgangssignal des NICHT-Gatters 33 den H-Pegel
aufweist, da alle Schutzschaltungen 122, 123, 124 und
die Fehlererfassungsschaltung 126 keinen Fehler erfassen,
das 75%-Betriebszeit-Signal. Folglich erfasst die Motor-ECU 2 einen
Konstantspannungsanlegungszustand als den Betriebszustand der Pumpe 3.
Auf diese Weise erfasst die Motor-ECU 2 das Auftreten der
in der Eingangssignalleitung LIN verursachten Unterbrechung.
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4. Betriebszeit von 100%
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Die Überspannungsschutzschaltung 111 und die
Ausgangsspannungsfehlerzunahmeerfassungsschaltung 117 geben
das H-Pegel-Signal, welches dem 100%- Betriebszeit-Signal (100-%-DUTY-Signal) entspricht, über
den Ausgangsanschluss des ODER-Gatters 118 aus, wenn sie
die Überspannung bzw. die fehlerhafte Zunahme der Ausgangsspannung
erfassen. Das H-Pegel-Signal von der Ausgangsspannungsfehlerzunahmeerfassungsschaltung 117 wird über
das ODER-Gatter 32 an das UND-Gatter 36 gegeben.
In diesem Zustand ist das Ausgangssignal des UND-Gatters 36 dann,
wenn das Ausgangssignal des NICHT-Gatters 33 den H-Pegel
aufweist, da alle Schutzschaltungen 122, 123, 124 und
die Fehlererfassungsschaltung 126 keinen Fehler erfassen,
das 100%-Betriebszeit-Signal. Folglich erfasst die Motor-ECU 2 die
fehlerhafte Zunahme der Ausgangsspannung bezüglich des
Einstellwerts der Ausgangsspannung als den Betriebszustand der Pumpe 3.
Auf diese Weise erfasst die Motor-ECU 2 das Auftreten des Überspannungsschutzes
oder der fehlerhaften Zunahme der Ausgangsspannung.
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5. Betriebszeit von 50%
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Wenn
keine Fehler erfasst werden, wird ein 50%-Betriebszeit-Signal (50-%-DUTY-Signal)
an die Motor-ECU 2 gegeben.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist die Motor-ECU 2 dazu
ausgelegt, detaillierte Fehlerzustände im Betrieb der Last
zu erhalten, indem sie die erfassten Fehlerzustände einer
Mehrzahl von Tastverhältnissen als das Diagnosesignal zuordnet. Folglich
kann die Motor-ECU 2 bestimmen, ob es erforderlich ist,
einen Notlaufbetrieb auszuführen, mit dem ein fehlerhafter
Abschnitt leicht erkannt werden kann. Auf diese Weise kann die Betriebfähigkeit,
d. h. die Wartungsfreundlichkeit, verbessert werden.
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Ferner
kann die Motor-ECU 2 das Auftreten eines Fehlers selbst
dann erfassen, wenn eine Unterbrechung oder ein Massefehler in der
Diagnosesignalleitung LOUT verursacht wird, da das Diagnosesignal
während des normalen Betriebs auf das 50%-Betriebszeit-Signal
festgelegt ist.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform weist das Diagnosesignal
das 25-, 50-, 75- und 100%-Betriebszeit-Signal als Beispiele auf.
Das Tastverhältnis des Diagnosesignals kann jedoch beliebig
bestimmt werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Strukturen und Abläufe
in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Figuren
beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise ausgestaltet und
erweitert werden, wie nachstehend aufgezeigt wird.
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Das
Schaltelement ist nicht auf den FET 7 beschränkt,
sondern kann als Bipolartransistor, wie beispielsweise als IGBT
(Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) vorgesehen sein.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das Low-Side-Ansteuersystem
beschränkt, sondern kann auf ein High-Side-Ansteuersystem
angewandt werden.
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Das
Referenzspannungswandlungsmittel kann je nach Bedarf vorgesehen
werden. Wenn die Stabilität der Batteriespannung beispielsweise
sichergestellt ist und/oder die maximale Ausgangsspannung auf unter
100% geregelt wird, muss das Referenzspannungswandlungsmittel nicht
vorgesehen werden.
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Die Überwachungszeitgeber 30, 31 können je
nach Bedarf vorgesehen werden.
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Das
einen normalen Betrieb anzeigende Signal ist nicht darauf beschränkt,
als das Betriebszeit-Signal ausgegeben zu werden. Es ist ausreichend,
wenn das einen normalen Betrieb anzeigende Signal im Ausgangsmodus
vom Massefehlererfassungssignal und vom Energiequellenfehlererfassungssignal
unterscheidbar ist.
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Der
Aufbau der ersten Ausführungsform und der Aufbau der dritten
Ausführungsform können kombiniert werden.
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Bei
der dritten Ausführungsform können die Widerstandselemente 71 bis 75 derart
mit einem variablen Widerstand aufgebaut sein, dass der Erfassungsschwellenwert
variabel eingestellt werden kann. In diesem Fall kann der Erfassungsschwellenwert
beispielsweise während einer Änderung der Ausgangsspannung
erhöht werden, wodurch eine fehlerhafte Erfassung, die
durch eine Ansprechverzögerung in der Erfassungsschaltung
bezüglich der Änderung in der Ausgangsspannung
verursacht wird, eingeschränkt werden kann.
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Bei
der dritten Ausführungsform können die Transistoren 76, 77,
die zum Bilden der Hysteresekennlinie im Schwellenwert der Komparatoren 26, 27 dienen,
je nach Bedarf vorgesehen werden.
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Die
Last ist nicht auf den Motor 3 für die Kraftstoffpumpe
beschränkt. Die Last kann beispielsweise ein Gleichstrommotor,
wie beispielsweise ein Elektrolüfter für einen
Kühler, oder ein Motor für ein Gebläse
sein. Die Last kann ferner beispielsweise ein Magnetantrieb oder
ein Magnetventil sein. Die Last kann ferner ein Widerstand, wie
beispielsweise eine Heizvorrichtung für eine Klimaanlage
oder eine Folie, sein.
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Die
obigen Verarbeitungen, wie beispielsweise die Berechnungen und Bestimmungen,
sind nicht darauf beschränkt, von der Motor-ECU 2 ausgeführt zu
werden. Die Steuereinheit kann verschiedene Strukturen aufweisen,
einschließlich der Motor-ECU 2, wie vorstehend
als Beispiel aufgezeigt.
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Obgleich
die Prozesse der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
vorstehend als eine bestimmte Reihenfolge von Schritten aufweisend
beschrieben wurden, sollten andere Ausführungsformen, die
verschiedene andere Reihenfolgen dieser Schritte und/oder zusätzliche
Schritte, die nicht hierin offenbart sind, enthalten, als innerhalb
der Schritte der vorliegenden Erfindung beinhaltet verstanden werden.
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Die
vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können
ferner auf andere Weise ausgestaltet werden, ohne den Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Vorstehend
wurden eine Laststeuervorrichtung und ein Verfahren zur Verarbeitung
eines Diagnosesignals für die Laststeuervorrichtung offenbart.
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Eine
Laststeuervorrichtung gibt ein PWM-Signal an ein Schaltelement,
um eine Last zu steuern. Das Schaltelement ist zwischen einer Energiequelle und
einer Mas se in Reihe mit der Last geschaltet. Eine Fehlerzunahmeerfassungseinheit
gibt ein Fehlerzunahmeerfassungssignal aus, wenn eine fehlerhafte
Zunahme in einer angelegten Spannung, die an die Last gelegt wird,
bezüglich einer Sollspannung erfasst wird. Eine Fehlerabnahmeerfassungseinheit gibt
ein Fehlerabnahmeerfassungssignal aus, wenn eine fehlerhafte Abnahme
in der angelegten Spannung bezüglich der Sollspannung erfasst
wird. Eine Betriebszustandsüberwachungseinheit gibt ein
einen normalen Betrieb anzeigendes Signal aus, wenn die Last normal
arbeitet. Eine Signalkombiniereinheit erzeugt ein kombiniertes Signal,
indem sie das Fehlerzunahmeerfassungssignal, das Fehlerabnahmeerfassungssignal
und das einen normalen Betrieb anzeigende Signal kombiniert, und
gibt das kombinierte Signal über einen gemeinsamen Signalausgangsanschluss
aus.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 11-263240
A [0003, 0003, 0003]