DE112012007178B4

DE112012007178B4 - Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE112012007178B4
Application number: DE112012007178.6T
Authority: DE
Inventors: Masataka Ieda; Shuya Sano; Masaaki Ono
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2032-12-13
Also published as: TW201424180A; JP5460930B1; KR101562771B1; WO2014091581A1; CN104871385B; JPWO2014091581A1; CN104871385A; TWI493819B; US9395421B2; KR20150080925A; US20150316621A1; DE112012007178T5

Abstract

Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung, umfassend:eine Unterbrechungssignal-Erzeugungseinheit (21), die ein Unterbrechungssignal für eine Antriebsschaltung ausgibt, welche den Antrieb einer Antriebsvorrichtung stoppt, auf Basis des Unterbrechungssignals;eine Impulserzeugungseinheit (22), die eine Justiereinheit beinhaltet, welche eine Zeit justiert, während welcher ein Impulssignal in einem Aus-Zustand ist, auf Basis eines an der Antriebsschaltung eingegebenen PWM-Signals, und welche das Impulssignal erzeugt;eine Signalsyntheseeinheit (24), die ein logisches UND des Unterbrechungssignals und des Impulssignals ausgibt;eine Tiefpass-Filterschaltung (2), die als eine Ausgabe ein durch Verzögern eines Ausgangssignals der Signalsyntheseeinheit erhaltenes Signal an der Antriebsschaltung eingibt; undeine Überwachungseinheit (23), die bestimmt, ob ein Schaltungsfehler aufgetreten ist, auf Basis davon, ob ein Absinken bei einer Ausgangsspannung der Tiefpass-Filterschaltung beobachtet wird, nachdem ein Impulssignal in einem Aus-Zustand aus der Impulserzeugungseinheit ausgegeben ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung, die einen Fehler in einer Schaltung detektiert, die ein Stromversorgungs-Unterbrechungssignal sendet.
Hintergrund
In den letzten Jahren, mit weit verbreiteter Verwendung elektrischer Vorrichtungen wie etwa eines Motors, ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein fehlerhafter Betrieb einer elektrischen Vorrichtung zu einem schweren Unfall führt, zunehmend groß geworden, und somit ist die Minimierung des Risikos von Unfällen verlangt worden. Es sind internationale Standards definiert, um das Risiko innerhalb eines gestattbaren Bereichs zu halten. IEC61508 wird als ein Standard definiert, der sich auf elektrische Vorrichtungen bezieht, und IEC61800-5-2 ist als ein Standard für Antriebsvorrichtungen wie etwa einen Motor definiert.
IEC61800-5-2 spezifiziert eine sichere Drehmoment-Aus-Funktion (STO, Safe Torque Off) als eine Sicherheitsfunktion. In der Sicherheitsdrehmoment-Aus-Funktion wird der Motorstrom unterbrochen, wenn ein Unterbrechungsbefehl von außerhalb empfangen wird. Nicht nur für Motoren, sondern für jegliche Vorrichtungen ist es eine wichtige Funktion für die Sicherheit, dass bei Bedarf der Strom definitiv unterbrochen werden kann. Um diese Funktion zu realisieren, ist es notwendig, periodisch zu diagnostizieren, ob es keinen Fehler wie etwa Trennung oder Kurzschluss in einer Schaltung gibt, die ein Unterbrechungssignal sendet.
Zitateliste; Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2011-182 535 A
AT 507 540 A1 beschreibt, für eine Gleichstrommaschine, eine Fehlerdetektionsvorrichtung als Sicherheitsanordnung, die ein Unterbrechungssignal zum Stoppen einer Motorantriebsschaltung, und ein Impulssignal erzeugt, wobei eine Syntheseeinheit eine UND-Verknüpfung von Unterbrechungs- und Impulssignal durchführt und als Ausgangssignal verzögert ausgibt, und eine Überwachungseinheit das Auftreten eines Schaltungsfehlers auf Basis des Ausgangssignals überwacht.
Zusammenfassung
Technisches Problem
Um die Unterbrechung einer Stromversorgung sicher zu erzielen, wird periodisch diagnostiziert, ob es keinen Fehler wie etwa Trennung oder Kurzschluss in einer Schaltung gibt. Als Verfahren für die Diagnose ist ein Verfahren zum temporären Eingeben eines gepulsten Unterbrechungssignales (eines Testimpulses) und Überprüfen, mit Rückkopplung, ob das Signal definitiv gesendet wird, vorstellbar. Jedoch unterbricht dieses Verfahren tatsächlich den Motorstrom.
In Patentliteratur 1 wird Stromversorgungsunterbrechung mit einem Testimpuls vermieden, indem ein Unterbrechungssignal unter Verwendung einer Verzögerungsschaltung verzögert wird. Weil jedoch ein Signal vor Erreichen der Verzögerungsschaltung rückgekoppelt und beobachtet wird, gibt es das Problem, dass der Diagnosebereich beschränkt ist. Spezifisch kann ein Ausfall der Verzögerungsschaltung nicht detektiert werden.
Derweil kann die Auszeit des Testimpulses die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung übersteigen, wenn er zu lang ist, und wird die Beobachtung eines Rückkoppelungssignals schwierig, wenn die Auszeit zu kurz ist. Entsprechend muss die Auszeit angemessen eingestellt werden. Insbesondere wenn die Verzögerungsschaltung aus einem RC-Filter konfiguriert ist, ändert sich die Verzögerungszeigt anhand eines Wertes von Strom, der im Signal fließt. Das heißt, dass die Verzögerungszeit sich anhand der mit dem Verzögerungssignal verbundenen Last ändert. Wenn die Last variiert oder unbekannt ist, kann die Auszeit des Testimpulses nicht vorab bestimmt werden.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die obigen Probleme gemacht worden und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung bereitzustellen, die zum Detektieren eines Fehlers in einer Unterbrechungsschaltung in einem weiten Bereich in der Lage ist, der auch die oben beschriebene Verzögerungsschaltung beinhaltet, unter Verwendung eines Testimpulses ohne Anhalten des Betriebs eines Motors und Erzielen einer Diagnose, selbst wenn eine Last variiert oder unbekannt ist.
Problemlösung
Um die obigen Probleme zu lösen und die Aufgabe zu erreichen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung, welche beinhaltet: eine Unterbrechungssignal-Erzeugungseinheit, die ein Unterbrechungssignal für eine Antriebsschaltung ausgibt, welche den Antrieb eines Antriebsziels stoppt, auf Basis des Unterbrechungssignals; eine Impulserzeugungseinheit, die eine Justiereinheit beinhaltet, welche eine Zeit justiert, während welcher ein Impulssignal in einem Aus-Zustand ist, und welche das Impulssignal erzeugt; eine Signalsyntheseeinheit, die ein logisches UND des Unterbrechungssignals und des Impulssignals ausgibt; eine Filterschaltung, die als eine Ausgabe ein durch Verzögern eines Ausgangssignals der Signalsyntheseeinheit erhaltenes Signal an der Antriebsschaltung eingibt; und eine Überwachungseinheit, die bestimmt, ob ein Schaltungsfehler aufgetreten ist, auf Basis einer Ausgangsspannung der Filterschaltung.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Die Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann einen Fehler in einer Stromversorgungsunterbrechungsschaltung in einem breiten Bereich detektieren, der auch eine Filterschaltung enthält, ohne den Betrieb eines Motors zu stoppen. Weiterhin wird ein Effekt erhalten, wo die Schaltungsdiagnose auch in einem Fall erzielt werden kann, bei dem eine mit einem Unterbrechungssignal verbundene Last variiert oder unbekannt ist.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung und einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Timing-Diagramm zum Erläutern eines Betriebs von Signalen in der Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung und der Motorantriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Betriebs der Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Betriebs eines Impulsausgabeverfahrens A in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Betriebs eines Impulsausgabeverfahrens B in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Betriebs eines Impulsausgabeverfahrens C in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Timing-Diagramm zum Erläutern eines Betriebs des Impulsausgabeverfahrens C in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung und einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Timing-Diagramm zum Erläutern von Operationen von Signalen in der Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung und der Motorantriebsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Betriebs eines Überwachungsverfahrens A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Betriebs eines Überwachungsverfahrens B gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen einer Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung und einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung beinhaltet eine Rechenvorrichtung 1 und eine Filterschaltung 2. Die Motorantriebsschaltung ist eine Last 3. 2 ist ein Timing-Diagramm, das einen Betrieb von Signalen in der Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung und der Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die Rechenvorrichtung 1 in 1 ist beispielsweise ein Mikrocomputer und beinhaltet eine Unterbrechungssignal-Erzeugungseinheit 21, eine Impulserzeugungseinheit 22, eine Überwachungseinheit 23 und eine Signalsyntheseeinheit 24. Während in der vorliegenden Ausführungsform als auf einem Mikrocomputer realisierte Programme konfiguriert, können die Unterbrechungssignal-Erzeugungseinheit 21, die Impulserzeugungseinheit 22, die Überwachungseinheit 23 und die Signalsyntheseeinheit 24 jeweils auf unterschiedlichen Mikrocomputern konfiguriert sein oder können aus elektrischen Schaltungen konfiguriert sein.
Die Unterbrechungssignal-Erzeugungseinheit 21 gibt ein Unterbrechungssignal 11 anhand einer (nicht gezeigten) Eingabe von außerhalb aus. Das Unterbrechungssignal 11 ist EIN während des Betriebs der Motorantriebsvorrichtung und das Unterbrechungssignal ist ausgeschaltet wenn der Strom einer elektrischen Vorrichtung der Motorantriebsvorrichtung zu unterbrechen ist.
Die Impulserzeugungseinheit 22 gibt ein Impulssignal 12, das ein Testimpuls ist, aus. Das Impulssignal 12 ist normalerweise EIN und wird in Impulsen periodisch ausgeschaltet, wie in 2 gezeigt. Die AUS-Impulszeit T1 kann fixiert oder variabel sein. Ein Verfahren zum Bestimmen der AUS-Impulszeit T1 wird später erläutert.
Die Signalsyntheseeinheit 24 führt eine UND-Operation am Unterbrechungssignal 11 und dem Impulssignal 12 durch, um das Vorfiltersignal 13 auszugeben. Das Vorfiltersignal 13 ist ein Signal, welches durch Überlagern eines Impulses auf das Unterbrechungssignal 11 periodisch erhalten wird, wenn das Unterbrechungssignal 11 EIN ist und mit keinem überlagerten Impuls AUS wird, wenn das Unterbrechungssignal 11 AUS ist, wie in 2 gezeigt.
Die Filterschaltung 2 verzögert das Vorfiltersignal 13 und gibt ein Nach-Filtersignal 14 aus. Die Filterschaltung 2 ist normalerweise ein aus einem RC konfiguriertes Tiefpassfilter. Jedoch können stattdessen andere Schaltungen verwendet werden, solange wie sie Filter sind, die eine Eigenschaft des Verzögerns eines Signals aufweisen. Das Nach-Filtersignal 14 ist mit der Last 3 verbunden. Wenn das Nach-Filtersignal 14 ausgeschaltet wird, wird die Last 3 unterbrochen. Das Nach-Filtersignal 14 hat einen gewissen Betrag an Spannungsabfall Vdrp während der Impulsausgabe. Das Nach-Filtersignal 14 wird aus der Last 3 rückgekoppelt und als ein Nach-Filter-Rückkopplungssignal 16 an die Überwachungseinheit 23 eingegeben.
Die Last 3 wird detaillierter erläutert. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Motorantriebsvorrichtung als ein Beispiel der Last 3 gezeigt. Eine Steuervorrichtung 31 gibt sechs Pulsweitenmodulations- (PWM)-Signale aus. Die sechs PWM-Signale werden an einer Brückenschaltung 32 (einer Motorantriebsschaltung) eingegeben und die Brückenschaltung 32 wandelt die PWM-Signale in AC-Spannungen zum Antrieb eines Motors 33, der ein Antriebsziel ist, um. Die Brückenschaltung 32 ist konfiguriert, nicht zu arbeiten, wenn das Nach-Filtersignal 14 aus ist, und somit wird Strom vom Motor 33 abgenommen. Bezüglich des Verfahrens, durch welches die Steuervorrichtung 31 die PWM-Signale ausgibt, oder eines Verfahrens, durch welches der Motor auf Basis der PWM-Signale angetrieben wird, werden existierende Techniken verwendet.
Solange, wie die Last 3 nur eine Funktion des Empfangens des Nach-Filtersignal 14 als eine Eingabe und Ausgeben des Signals, so wie es ist, als das Nach-Filter-Rückkopplungssignal 16 aufweist, kann die Last 3 jegliche Form aufweisen. Weiterhin kann eine Form, in welcher die Filterschaltung 2 in der Last 3 enthalten ist, alternativ verwendet werden, das heißt, dass die Filterschaltung 2 ein Teil der Motorantriebsvorrichtung sein kann.
Operationen der Überwachungseinheit 23 und der Impulserzeugungseinheit 22 werden erläutert. Die Überwachungseinheit 23 prüft, dass das Nach-Filter-Rückkopplungssignal 16 normal ist. 3 ist ein Flussdiagramm des Verarbeitens der Überwachungseinheit 23 und der Impulserzeugungseinheit 22 in der Rechenvorrichtung 1 zum Erläutern eines Betriebs der Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Rechenvorrichtung 1 führt die im Flussdiagramm von 3 gezeigte Verarbeitung bei einer konstanten Periode durch. Zuerst liest die Rechenvorrichtung 1 das Unterbrechungssignal 11 (Schritt S101). Wenn das Unterbrechungssignal 11 AUS ist (Ja in Schritt S102), endet die Verarbeitung. Wenn das Unterbrechungssignal 11 EIN ist (Nein in Schritt S102) wird ein AUS-Impuls aus der Impulserzeugungseinheit 22 ausgegeben (Schritt S103) und liest die Überwachungseinheit 23 periodisch das Nach-Filter-Rückkopplungssignal 16 (Schritt S104) und zeichnet darin den Wert auf. Ein Verfahren des Ausgebens des AUS-Impulses aus der Impulserzeugungseinheit 22 (Schritt S103) wird später im Detail beschrieben.
Nachdem das Ausgeben des AUS-Impulses aus der Impulserzeugungseinheit 22 (Schritt S103) abgeschlossen ist, bestimmt die Überwachungseinheit 23 den Wert des Nach-Filter-Rückkopplungssignals 16. Wenn ein Spannungsabsinken (ein Spannungsabfall) beobachtet wird (Ja in Schritt S105) ist der Betrieb normal und somit schließt die Rechenvorrichtung 1 die Verarbeitung ohne Durchführen jeglichen Prozesses ab. Wenn kein Spannungsabsinken beobachtet wird (Nein im Schritt S105) bestimmt die Rechenvorrichtung 1, dass ein Schaltungsfehler aufgetreten ist und gibt einen Fehler aus (Schritt S106).
Die Verarbeitung der Impulserzeugungseinheit 22 zur Ausgabe des AUS-Impulses als das Impulssignal 12 (Schritt S103) wird als Nächstes erläutert. Wie oben beschrieben, damit die Überwachungseinheit 23 den Betrag an Spannungsabfall Vdrp im Nach-Filter-Rückkopplungssignal 16 beobachtet, welcher während der Ausgabe des AUS-Impulses aus der Impulserzeugungseinheit 22 auftritt, ist es wichtig, wie eine Breite T1 des AUS-Impulses bestimmt wird. Für die durch die Impulserzeugungseinheit 22 durchgeführte Verarbeitung zur Ausgabe des AUS-Impulses als das Impulssignal 12 (Schritt S103) kann jedes der später beschriebenen Impulsausgabeverfahren A, B und C verwendet werden oder alternativ können andere Ausgabeverfahren verwendet werden.
Das Impulsausgabeverfahren A ist ein Verfahren des vorherigen Bestimmens der Breite T1 des AUS-Impulses. 4 ist ein Flussdiagramm des Verarbeitens durch das Impulsausgabeverfahren A. Wenn die Verarbeitung gestartet wird, wird AUS als das Impulssignal 12 ausgegeben (Schritt S201). Als Nächstes wartet das Impulssignal 12 eine gewisse Zeit t1 lang, wobei der AUS-Zustand aufrechterhalten wird (Schritt S202). Die Wartezeit t1 wird angemessen vorab anhand der Charakteristik der Filterschaltung 2 und der Last 3 eingestellt. Wenn die Wartezeit t1 verstrichen ist, wird als das Impulssignal 12 EIN ausgegeben (Schritt S203).
Das Impulsausgabeverfahren B ist ein Verfahren des Justierens der AUS-Impulsbreite gemäß dem Status der Last 3. 5 ist ein Flussdiagramm des Verarbeitens durch das Impulsausgabeverfahren B. Wenn die Verarbeitung gestartet wird, wird ein Stromlaststatus aus der Last 3 gelesen (Motorantriebsvorrichtung) (Schritt S301). In der vorliegenden Ausführungsform, weil der in den Nach-Filtersignal 14 fließende Strombetrag durch den Status der aus der Steuervorrichtung 31 ausgegebenen PWM-Signale definiert ist, teilt die Steuervorrichtung 31 der Rechenvorrichtung 1 den Laststatus (den Status der aus der Steuervorrichtung 31 ausgegebenen PWM-Signale) mit. Obwohl eine Kommunikationsleitung, mit welcher die Steuervorrichtung 31 der Rechenvorrichtung 1 den Laststatus mitteilt, nicht gezeigt ist, ist die Kommunikationsleitung, mit welcher die Steuervorrichtung 31 der Rechenvorrichtung 1 den Laststatus mitteilt, erforderlich, wenn das Impulsausgabeverfahren B verwendet wird.
Als Nächstes berechnet die Rechenvorrichtung 1 die AUS-Zeit auf Basis des Leselastzustands (Schritt S302). In der Brückenschaltung 32 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die AUS-Zeit der aus der Steuervorrichtung 31 ausgegebenen sechs PWM-Signale länger ist, wird der Strombetrag, welcher im Nach-Filtersignal 14 fließt, größer, und somit wird der Betrag an Spannungsabfall Vdrp des Nach-Filtersignals 14 erhöht. Daher wird die AUS-Impulsbreite reduziert. Im Gegensatz dazu, wenn die AUS-Zeit der aus der Steuervorrichtung 31 ausgegebenen sechs PWM-Signale kurz ist, wird die AUS-Impulszeit vergrößert. Als Nächstes wird AUS als das Impulssignal 12 ausgegeben (Schritt S303) und wartet das Nach-Filtersignal 14 die AUS-Zeit lang, die zuvor berechnet wurde (Schritt S304). Dann wird EIN als das Impulssignal 12 ausgegeben (Schritt S305).
Das Impulsausgabeverfahren C ist ein Verfahren der Rückkopplungssteuerung des Impulssignals 12 durch Bezugnahme auf das Nach-Filter-Rückkopplungssignal 16. 6 ist ein Flussdiagramm des Verarbeitens des Impulsausgabeverfahrens C. 7 zeigt einen Betrieb jedes Signals gemäß dem Impulsausgabeverfahren C. Wenn die Verarbeitung gestartet wird, wird AUS als das Impulssignal 12 ausgegeben (Schritt S401). Die Spannung des Nach-Filter-Rückkopplungssignals 16 beginnt dann, abzufallen (A in 7). Als Nächstes wird das Nach-Filter-Rückkopplungssignal 16 gelesen (Schritt S402). Wenn die Spannung des Nach-Filter-Rückkopplungssignals 16 gleich oder höher als Vtgt ist (Ja in Schritt S403), wird das Nach-Filter-Rückkopplungssignal 16 wiedergelesen (Schritt S402). Wenn die Spannung des Nach-Filter-Rückkopplungssignals 16 nicht gleich oder höher Vtgt ist (Nein in Schritt S403), das heißt, wenn die Spannung des Nach-Filter-Rückkopplungssignals 16 unter Vtgt fällt, wird EIN als das Impulssignal 12 ausgegeben (Schritt S404) (B in 7).
Zweite Ausführungsform
8 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung und einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In ähnlicher Weise zur ersten Ausführungsform beinhaltet die Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung die Rechenvorrichtung 1 und die Filterschaltung 2. Die Motorantriebsvorrichtung ist die Last 3. Eine Form, in welcher die Filterschaltung 2 in der Last 3 enthalten ist, kann alternativ verwendet werden, das heißt, die Filterschaltung 2 kann ein Teil der Motorantriebsvorrichtung sein. 9 ist ein Timing-Diagramm von Operationen von Signalen in der Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung und der Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Rechenvorrichtung 1 beinhaltet die Unterbrechungssignal-Erzeugungseinheit 21, die Impulserzeugungseinheit 22, die Überwachungseinheit 23 und die Signalsyntheseeinheit 24. Die Last 3 (die Motorantriebsvorrichtung) beinhaltet die Steuervorrichtung 31, die Brückenschaltung 32 und den Motor 33. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass das Vorfiltersignal 13, dass aus der Signalsyntheseeinheit 24 ausgegeben wird, an der Überwachungseinheit 23 als ein Vorfilter-Rückkopplungssignal 15 eingeben wird.
Das heißt, dass die Überwachungseinheit 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sich von derjenigen in der ersten Ausführungsform in der Beobachtung des Vorfilter-Rückkopplungssignal 15 unterscheidet, welches das Ausgangssignal der Signalsyntheseeinheit 24 ist. Die Überwachungseinheit 23 kann entweder ein Überwachungsverfahren A oder ein Überwachungsverfahren B, die unten erläutert sind, als Verfahren zum Beobachten des Vorfilter-Rückkopplungssignal 15 verwenden.
Das Überwachungsverfahren A ist ein Verfahren des Überwachens des Vorfilter-Rückkopplungssignal 15 durch Verbinden des Signales mit einem Universalzweck-Eingabeanschluss des Mikrocomputers. Bei diesem Verfahren kann, ob das Vorfilter-Rückkopplungssignal 15 EIN oder AUS ist, zu einer Verarbeitungszeit des Mikrocomputers gelesen werden. 10 ist ein Flussdiagramm des Verarbeitens durch das Überwachungsverfahren A. Die Rechenvorrichtung 1 führt die im Flussdiagramm von 10 gezeigte Verarbeitung bei einer konstanten Periode durch. Zuerst liest die Rechenvorrichtung 1 das Unterbrechungssignal 11 (Schritt S501). Wenn das Unterbrechungssignal 11 AUS ist (Ja im Schritt S502) endet die Verarbeitung. Wenn das Unterbrechungssignal 11 EIN ist (Nein in Schritt S502) wird ein AUS-Impuls aus der Impulserzeugungseinheit 22 ausgegeben (Schritt S503) und liest die Überwachungseinheit 23 periodisch das Vorfilter-Rückkopplungssignal 15 (Schritt S504) und zeichnet darin den Wert auf. Ein Verfahren des Ausgebens des AUS-Impulses aus der Impulserzeugungseinheit 22 (Schritt S503) ist identisch zu demjenigen in der ersten Ausführungsform und irgendeines der Impulsausgabeverfahren A, B und C oder andere Verfahren können verwendet werden.
Nachdem das Ausgeben des AUS-Impulses aus der Impulserzeugungseinheit 22 (Schritt S503) abgeschlossen ist, bestimmt die Überwachungseinheit 23 den Wert des gelesenen Vorfilter-Rückkopplungssignal 15. Wenn AUS beobachtet wird (Ja in Schritt S502) ist der Betrieb normal und somit schließt die Rechenvorrichtung 1 die Verarbeitung ohne Durchführen jeglichen Prozesses ab. Wenn AUS nicht beobachtet wird (Nein in Schritt S505) bestimmt die Rechenvorrichtung 1, dass ein Schaltungsfehler aufgetreten ist und gibt einen Fehler aus (Schritt S506).
Das Überwachungsverfahren B ist ein Verfahren des Überwachens des Vorfilter-Rückkopplungssignal 15 durch Verbinden des Signales mit einem Taktzähler des Mikroprozessors. Der Taktzähler ist beispielsweise in der Überwachungseinheit 23 enthalten. Mit diesem Verfahren kann die Anzahl von AUS-Impulsen in einer bestimmten Zeit durch Zählen von fallenden Flanken oder steigenden Flanken des Vorfilter-Rückkopplungssignal 15 gezählt werden. 11 ist ein Flussidagramm der Verarbeitung durch das Überwachungsverfahren B. Die Rechenvorrichtung 1 führt die im Flussdiagramm von 11 gezeigte Verarbeitung bei einem konstanten Zeitraum durch.
Zuerst liest die Rechenvorrichtung 1 das Unterbrechungssignal 11 (Schritt S601). Wenn das Unterbrechungssignal 11 AUS ist (Ja in Schritt S602), endet die Verarbeitung. Wenn das Unterbrechungssignal 11 EIN ist (Nein in Schritt S602), wird der Taktzähler gelöscht (Schritt S603). Es wird dann ein AUS-Impuls aus der Impulserzeugungseinheit 22 ausgegeben (Schritt S604). Ein Verfahren des Ausgebens des AUS-Impulses aus der Impulserzeugungseinheit 22 (Schritt S604) ist identisch zu demjenigen in der ersten Ausführungsform und irgendeines der Impulsausgabeverfahren A, B und C oder andere Verfahren können verwendet werden. Gleichzeigt wird die Anzahl von Malen, die der AUS-Impuls ausgegeben wird, gezählt, und ob die Anzahl einen vorgeschriebenen Wert erreicht hat, wird bestimmt (Schritt S605). Wenn die Anzahl nicht den vorgegebenen Wert erreicht hat (Nein in Schritt S605), wird der AUS-Impuls wieder aus der Impulserzeugungseinheit 22 ausgegeben (Schritt S604).
Wenn die Anzahl von Malen, die aus dem AUS-Impuls ausgegeben wird, den vorgeschriebenen Wert im Schritt S605 erreicht hat (Ja im Schritt S605) liest die Überwachungseinheit 23 die Anzahl detektierter AUS-Impulse aus dem Taktzähler (Schritt S506). Wenn die Anzahl detektierter AUS-Impulse und die Anzahl von ausgegebenen AUS-Impulsen passen (Ja in Schritt S607) ist der Betrieb normal und somit schließt die Rechenvorrichtung 1 die Verarbeitung ohne Durchführen jeglichen Prozesses ab. Wenn die Anzahlen nicht übereinstimmen (Nein in Schritt S607), bestimmt die Rechenvorrichtung 1, dass ein Schaltungsfehler aufgetreten ist und gibt einen Fehler aus (Schritt S608).
Wenn das Überwachungsverfahren A verwendet wird, muss die Rechenvorrichtung 1 die Verarbeitung des Lesens des Vorfilter-Rückkopplungssignal 15 (Schritt S504) mehr als mehrmals in Bezug auf eine AUS-Impuls-Ausgabe durchführen. Im Gegensatz dazu, wenn das Überwachungsverfahren B verwendet wird, reicht ein Überwachungsprozess für die vorgegebene Anzahl von AUS-Impuls-Ausgaben (Schritt S607) aus (Schritt S604 und S605) und damit können Rechenressourcen der Rechenvorrichtung 1 verringert werden. Umgekehrt können mehr AUS-Impulse mit denselben Rechenressourcen verarbeitet werden und somit können häufigere Schaltungsdiagnosen durchgeführt werden. Das heißt, dass die Zeit ab dem Auftreten eines Fehlers in der Schaltung bis zur Detektion des Auftretens des Fehlers verkürzt werden kann.
Wie oben erläutert, beinhaltet die Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung gemäß den obigen Ausführungsformen die Unterbrechungssignal-Erzeugungseinheit, die ein Unterbrechungssignal ausgibt, die Impulserzeugungseinheit, die einen Testimpuls ausgibt, die Signalsyntheseeinheit, welche das Unterbrechungssignal und den Testimpuls zusammen überlagert, die Filterschaltung, die ein Ausgabesignal aus der Signalsyntheseeinheit verzögert, eine elektrische Vorrichtung, die leitend wird oder unterbrochen wird durch ein Ausgangssignal aus der Filterschaltung, und die Überwachungseinheit, welche Rückkopplung des Ausgabesignals aus der Filterschaltung überwacht. Die Überwachungseinheit diagnostiziert noch eine Änderung des Rückkopplungssignals aufgrund eines Testimpulses. Die Impulserzeugungseinheit kann dynamisch eine Impulsauszeit des Testimpulses ändern.
Das heißt, dass in der Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung gemäß den obigen Ausführungsformen die aus einem RC-Filter konfigurierte Filterschaltung oder dergleichen vorgesehen ist, um Stromversorgungsunterbrechung mit einem Testimpuls zu vermeiden. Der Testimpuls wird durch die Filterschaltung verzögert und wird an der elektrischen Vorrichtung wie etwa einer Motorsteuervorrichtung eingegeben. Das an der elektrischen Vorrichtung eingegebene Signal wird rückgekoppelt und beobachtet, wodurch eine Diagnose in einem breiteren Bereich ermöglicht wird, der auch die Filterschaltung enthält. Die AUS-Zeit des Testimpulses wird automatisch mit Variation einer vor einem Stromunterbrechungssignal verbundenen Last geändert.
Entsprechend kann die Abwesenheit eines Fehlers in einer Stromunterbrechungsschaltung in einem breiteren Bereich und mit höherer Häufigkeit diagnostiziert werden, ohne die elektrische Vorrichtung anzuhalten. Weiterhin kann die Diagnose auch in einem Fall erzielt werden, bei dem eine mit der Stromunterbrechungsschaltung verbundene Last variiert oder unbekannt ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, ist die Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beim Detektieren eines Fehlers in einer Schaltung nützlich, die ein Stromversorgungs-Unterbrechungssignal sendet, und ist insbesondere zum Detektieren eines Fehlers in einer Motorantriebsschaltung geeignet, wie etwa einer Brückenschaltung, die einen Motor antreibt.
Bezugszeichenliste

1: Rechenvorrichtung,
2: Filterschaltung,
3: Last,
11: Unterbrechungssignal,
12: Impulssignal,
13: Vorfiltersignal,
14: Nach-Filtersignal,
15: Vorfilter-Rückkopplungssignal,
16: Nach-Filter-Rückkopplungssignal,
21: Unterbrechungssignal-Erzeugungseinheit,
22: Impulserzeugungseinheit,
23: Überwachungseinheit,
24: Signalsyntheseeinheit,
31: Steuervorrichtung,
32: Brückenschaltung,
33: Motor

Claims

Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung, umfassend: eine Unterbrechungssignal-Erzeugungseinheit (21), die ein Unterbrechungssignal für eine Antriebsschaltung ausgibt, welche den Antrieb einer Antriebsvorrichtung stoppt, auf Basis des Unterbrechungssignals; eine Impulserzeugungseinheit (22), die eine Justiereinheit beinhaltet, welche eine Zeit justiert, während welcher ein Impulssignal in einem Aus-Zustand ist, auf Basis eines an der Antriebsschaltung eingegebenen PWM-Signals, und welche das Impulssignal erzeugt; eine Signalsyntheseeinheit (24), die ein logisches UND des Unterbrechungssignals und des Impulssignals ausgibt; eine Tiefpass-Filterschaltung (2), die als eine Ausgabe ein durch Verzögern eines Ausgangssignals der Signalsyntheseeinheit erhaltenes Signal an der Antriebsschaltung eingibt; und eine Überwachungseinheit (23), die bestimmt, ob ein Schaltungsfehler aufgetreten ist, auf Basis davon, ob ein Absinken bei einer Ausgangsspannung der Tiefpass-Filterschaltung beobachtet wird, nachdem ein Impulssignal in einem Aus-Zustand aus der Impulserzeugungseinheit ausgegeben ist.
Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung, umfassend: eine Unterbrechungssignal-Erzeugungseinheit (21), die ein Unterbrechungssignal für eine Antriebsschaltung ausgibt, welche den Antrieb einer Antriebsvorrichtung stoppt, auf Basis des Unterbrechungssignals; eine Impulserzeugungseinheit (22), die eine Justiereinheit beinhaltet, welche eine Zeit justiert, während welcher ein Impulssignal in einem Aus-Zustand ist, auf der Basis eines an der Antriebsschaltung eingegebenen PWM-Signals, und welche das Impulssignal erzeugt; eine Signalsyntheseeinheit (24), die ein logisches UND des Unterbrechungssignals und des Impulssignals ausgibt; eine Tiefpass-Filterschaltung (2), die als eine Ausgabe ein durch Verzögern eines Ausgangssignals der Signalsyntheseeinheit erhaltenes Signal an der Antriebsschaltung eingibt; und eine Überwachungseinheit (23), die das Ausgangssignal der Signalsyntheseeinheit empfängt, nachdem ein Impulssignal in einem Aus-Zustand aus der Impulserzeugungseinheit ausgegebenen ist und bestimmt, ob ein Schaltungsfehler aufgetreten ist, auf Basis davon, ob Aus im Ausgangssignal beobachtet ist.
Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Überwachungseinheit (23) einen Zähler beinhaltet, der eine fallende Flanke oder eine steigende Flanke eines Impulses des Ausgangssignals der Signalsyntheseeinheit (24) zählt und bestimmt, ob ein Schaltungsfehler aufgetreten ist, basierend auf einem Wert des Zählers.
Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung umfassend, eine Unterbrechungssignal-Erzeugungseinheit (21), die ein Unterbrechungssignal für eine Antriebsschaltung ausgibt, welche den Antrieb einer Antriebsvorrichtung stoppt, auf Basis des Unterbrechungssignals; eine Impulserzeugungseinheit (22), die eine Justiereinheit beinhaltet, welche eine Zeit justiert, während welcher ein Impulssignal in einem Aus-Zustand ist, und welche das Impulssignal erzeugt; eine Signalsyntheseeinheit (24), die ein logisches UND des Unterbrechungssignals und des Impulssignals ausgibt; eine Tiefpass-Filterschaltung (2), die als eine Ausgabe ein durch Verzögern eines Ausgangssignals der Signalsyntheseeinheit erhaltenes Signal an der Antriebsschaltung eingibt; und eine Überwachungseinheit (23), die bestimmt, ob ein Schaltungsfehler aufgetreten ist, aus Basis davon, ob ein Absinken bei einer Ausgangsspannung der Tiefpass-Filterschaltung beobachtet wird, nachdem ein Impulssignal in einem Aus-Zustand aus der Impulserzeugungseinheit ausgegeben ist, wobei die Justiereinheit eine Zeit justiert, während welcher das Impulssignal in einem AUS-Zustand ist, auf Basis einer Ausgansspannung der Filterschaltung.
Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung umfassend, eine Unterbrechungssignal-Erzeugungseinheit (21), die ein Unterbrechungssignal für eine Antriebsschaltung ausgibt, welche den Antrieb einer Antriebsvorrichtung stoppt, auf Basis des Unterbrechungssignals; eine Impulserzeugungseinheit (22), die eine Justiereinheit beinhaltet, welche eine Zeit justiert, während welcher ein Impulssignal in einem Aus-Zustand ist, und welche das Impulssignal erzeugt; eine Signalsyntheseeinheit (24), die ein logisches UND des Unterbrechungssignals und des Impulssignals ausgibt; eine Tiefpass-Filterschaltung (2), die als eine Ausgabe ein durch Verzögern eines Ausganssignals der Signalsyntheseeinheit erhaltenes Signal an der Antriebsschaltung eingibt; und eine Überwachungseinheit (23), die das Ausgangssignal der Signalsyntheseeinheit empfängt, nachdem ein Impulssignal in einem Aus-Zustand aus der Impulserzeugungseinheit ausgegeben ist und bestimmt, ob ein Schaltungsfehler ausgetreten ist, auf Basis davon, ob Aus im Ausgangssignal beobachtet ist, wobei die Justiereinheit eine Zeit justiert, während welcher das Impulssignal in einem AUS-Zustand ist, auf Basis einer Ausgangsspannung der Filterschaltung.
Schaltungsfehler-Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Überwachungseinheit (23) einen Zähler beinhaltet, der eine fallende Flanke oder eine steigende Flanke eines Impulses des Ausgangssignals der Signalsyntheseeinheit (24) zählt und bestimmt, ob ein Schaltungsfehler aufgetreten ist, basierend auf einem Wert des Zählers.