JP6056631B2

JP6056631B2 - モータ制御装置及びブロアモータの保護処理管理方法

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Publication number: JP6056631B2
Application number: JP2013089329A
Authority: JP
Inventors: 要倉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2033-04-22
Also published as: JP2014217075A

Description

本発明は、車両に搭載される送風機を構成するブロアモータを駆動制御するモータ制御装置，及び前記駆動制御の際に実行される保護処理管理方法に関する。

車両のブロアモータを駆動制御する制御装置は、その駆動制御中において、例えば過電圧や負荷ショートなどの複数の項目につき故障診断を実行している。そして、複数の故障が同時に発生した際には、予め各項目に付与されている優先順位に従い、順位が上位の項目から保護を実行するなどしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２８６９４号公報

しかしながら、故障診断を、異常があった場合に保護動作を行い、正常な状態へ復帰させるまでを含めて捉えると、その内容には、異常の判定中であったり、正常状態への復帰中であったりといった様々な実行状態がある。したがって、それらの実行状態についても考慮すると、故障に対して確実に保護を行うための実体的な優先順位は、必ずしも予め保護診断項目のみについて定めた優先順位と一致しない場合がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、故障診断の実行状態も考慮して、より確実な保護処理を行うことができるモータ制御装置及びブロアモータの保護処理管理方法を提供することにある。

請求項１記載のモータ制御装置によれば、保護処理管理手段は、ブロアモータを駆動制御する際に、その駆動制御に並行して実行される複数の故障診断項目について、各診断の実行状態を複数の状態に区分し、区分した各実行状態についてそれぞれ異なる優先度を予めテーブルに設定する。そして、複数の故障診断項目で異常が判定されると、それぞれの実行状態の優先度を比較して、優先度が高い実行状態の故障診断項目における保護動作を優先して実行させる。

ここで、従来より故障診断項目のみについて付与されていた優先度を「縦の優先度」と称し、上述のようにそれぞれの故障診断項目の各実行状態に付与した優先度を「横の優先度」と称すると、「縦の優先度」と「横の優先度」とが総合的に考慮された結果、その時点での優先度が最も高いものから実行されるようになる。したがって、より早期に処置すべき故障について対応することができ、従来よりも保護処理を確実に行うことができる。また、優先度をテーブルで管理するので、優先度の変更や、故障診断項目の追加，削除などを容易に行うことができる。

請求項２記載のモータ制御装置によれば、保護処理管理手段は、前記診断の実行状態を、少なくとも、「異常診断中」，「保護動作」，「正常復帰リトライ」，「正常復帰中」，「再スタート」，「正常」の６つに区分する。すなわち、一般的な故障診断については、これらの実行状態間を遷移しつつ、故障が検出された際には「正常」に向けて復帰するように処理が行われることが多い。したがって、これらの実行状態に優先度を付与すれば、上述した「横の優先度」を妥当に評価して設定できる。

請求項３記載のモータ制御装置によれば、保護処理管理手段は、６つの状態区分について、（１）「再スタート」＞（２）「保護動作」＞（３）「正常復帰リトライ」＞（４）「正常復帰中」＞（５）「異常診断中」＞（６）「正常」の順位で優先度を設定する。すなわち、（１）「再スタート」は、現状での正常状態への復帰を断念した結果行なわれるから最優先する必要がある。（２）「保護動作」は、異常を解消するために対処している状態であるから次に優先させ、（３）「正常復帰リトライ」は、保護動作の再試行又は正常復帰中への移行途中であるから、その次の順位とする。

（４）「正常復帰中」は、「正常」又は「異常診断中」への移行途中であるから、「正常」に復帰できる場合は早期に復帰させるのが望ましいのでその次の順位とし、（５）「異常診断中」は、故障の有無を判定している段階であるから「正常」よりも高い順位とする。「横の優先度」を上記のように設定することで、故障診断を適切な順位に従って実行できる。

一実施形態であり、マイコンに内蔵されるメモリに記憶されている、各故障診断項目の優先順位の一例を示す図各故障診断項目の概要を説明する図故障診断項目の各実行状態間の状態遷移図マイコンの制御内容を示すフローチャート（その１）同フローチャート（その２）モータ制御装置を中心とするハードウェア構成を示す機能ブロック図

図６に示すように、電源＋Ｂとグランドとの間には、ダイオード１及びコンデンサ２の直列回路が接続されており、両者の共通接続点は、車載ＬＡＮであるＬＩＮインターフェイス３及び５Ｖ電源回路４の電源端子に接続されている。ＬＩＮインターフェイス３は、通信信号端子５を介して図示しない通信ネットワークに接続されており、外部より受信した信号を復調してマイクロコンピュータ（マイコン，μＣ）６にシリアルに出力する（ＲｘＤ）。また、ＬＩＮインターフェイス３は、マイコン６（保護処理管理手段，制御回路）がシリアルに出力した信号（ＴｘＤ）を変調して通信信号端子５より外部に出力する。

５Ｖ電源回路４は、ダイオード１を介して供給される電源を降圧して５Ｖ電源を生成し、マイコン６などに供給する。マイコン６の外部信号入力端子７は、抵抗素子８により５Ｖ電源にプルアップされている。また、５Ｖ電源回路４は、ダイオード１を介して供給される電源を降圧して５Ｖ電源を生成し、マイコン６などに供給する。マイコン６の外部信号入力端子７は、抵抗素子８により５Ｖ電源にプルアップされている。また、上述したＬＩＮインターフェイス３とマイコン６との間の信号線も、抵抗素子９及び１０によりそれぞれプルアップされている。

５Ｖ電源とグランドとの間には、抵抗素子１１及びサーミスタ１２の直列回路と、抵抗素子１３及びサーミスタ１４の直列回路とが接続されており、これらの直列回路の共通接続点は、それぞれマイコン６の入力端子に接続されている。サーミスタ１２，１４は、後述するＭＯＳＦＥＴなどの温度を検出するために使用され、マイコン６は、サーミスタ１２，１４により検出された温度（電圧）をＡ／Ｄ変換して読み込む。

電源＋Ｂは、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１５及び１６，コイル１７，コンデンサ１８の直列回路を介してグランドに接続されている。ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１５は、車両のバッテリ＋Ｂに対して電源極性が逆の状態で接続された場合の保護用であり、ドレインが電源＋Ｂに接続されている。そして、ゲートは抵抗素子１９を介してグランドに接続されている。ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１６（半導体リレー）は、ソースがＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１５のソースに接続されており、電源＋Ｂの供給を断続するためマイコン６によりオンオフが制御される。

コイル１７及びコンデンサ１８の共通接続点とグランドとの間には、逆方向のダイオード２０，ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１，抵抗素子２２の直列回路が接続されている。ダイオード２０のカソード，アノードは、それぞれモータ接続端子Ｍ＋，Ｍ−となっており、モータ接続端子Ｍ＋，Ｍ−間にＤＣモータ２３（以下、単にモータと称す）が接続されている。ＤＣモータ２３は、送風機を構成するファンを駆動するモータ（ブロアモータ）である。

マイコン６の出力端子は、ゲートドライバ２４を介してＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに接続されており、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１は、マイコン６が出力するゲート信号によりＰＷＭ制御又はリニア制御される（ローサイド駆動方式）。ダイオード２０は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１がオフした場合に電流を流す回生ダイオードである。前述したサーミスタ１２，１４は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１６及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１の温度を検出するために使用される。ゲートドライバ２４には、コイル１７の一端側より電源＋Ｂが供給されている。

また、コイル１７の一端とグランドとの間には、抵抗素子２５及び２６の直列回路が接続されており、モータ接続端子Ｍ−とグランドとの間にも、抵抗素子２７及び２８の直列回路が接続されている。各直列回路の共通接続点は、それぞれマイコン６の入力端子に接続されている。マイコン６は、分圧された電源＋Ｂの電圧，モータ接続端子Ｍ−の電圧をＡ／Ｄ変換して読み込む。

ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１のソースは、コンパレータ２９及びオペアンプ３０の入力端子に接続されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１がオンした際にモータ２３に通電される電流は、抵抗素子２２の端子電圧として検出される。コンパレータ２９は、前記端子電圧を所定の基準電圧と比較し、前者が後者を上回ると過電流検出信号をマイコン６に出力し、割り込みを発生させる。オペアンプ３０は、抵抗素子２２の端子電圧を差動増幅してマイコン６に出力する。マイコン６は、オペアンプ３０の出力信号をＡ／Ｄ変換して読み込む。

次に、本実施形態の作用について説明する。図１に示すように、マイコン６がモータ２３の駆動制御中に行う故障診断項目としては、「過電圧」，「低電圧」，「ＧＮＤ／Ｍショート」，「負荷ショート」，「負荷オープン」，「モータロック」，「高温度」，「＋Ｂ／Ｍ＋ショート」がある。そして、図２に示すように、一覧の上位側に位置する項目の優先度（縦の優先度）がより高くなるように設定されている。

また、図１に示すように、故障診断項目には、NORMAL（正常）,MONITORING（異常診断中）,PROTECTION（保護動作）,RETRY（正常復帰リトライ）,RECOVERY（正常復帰中）,RESTART（再スタート）の６つの実行状態がある。そして、これらの実行状態についても優先度（横の優先度）が設定されており、図１では各優先度を数値で示している。すなわち、６つの実行状態について、
（１）「再スタート」＞（２）「保護動作」＞（３）「正常復帰リトライ」＞
（４）「正常復帰中」＞（５）「異常診断中」＞（６）「正常」
の順位で優先度が設定されている。尚、この図１に示す優先度の一覧は、データテーブル３１としてマイコン６に内蔵されているフラッシュメモリなどの記憶手段に記憶されている。

次に、図３について説明する。尚、図中の丸数字は括弧付き数字で示す。前提として、
・診断条件が診断許可になると、（１）〜（７）の判定を実施する。
・診断条件が強制正常復帰になると、（８）の判定を実施する。すなわち、何れか１つの故障診断項目について異常が検出されると、その他の故障診断項目についてはNORMALに遷移させる。
・診断条件が診断禁止であれば状態を保持し、異常判定時間及び正常復帰時間を計測するためのタイマをクリアする。

＜NORMAL−MONITORING間＞
（１）NORMALにある状態で、異常検出条件が成立するとMONITORINGに遷移する。
（４）MONITORINGにある状態で、異常検出条件が非成立になるとNORMALに遷移する。

＜MONITORING−PROTECTION間＞
（３）異常検出条件成立の状態が、異常判定時間（例えば数ｍｓ〜数１０ｓ。診断項目に応じて異なる。以下同じ。）継続するとPROTECTIONに遷移する。ここでPROTECTIONは、モータ２３の駆動を停止することに対応する。

＜PROTECTION−RETRY間＞
PROTECTIONに遷移した後、Retry時間（例えば数ｍｓ〜数１０ｓ）が経過した時点で
（５）−１ Retry実施回数が、Retry回数以下であればRETRYに遷移する。
（５）−３ Retry実施回数が、Retry回数を超えた際に、RESTARTへの遷移禁止の場合は（診断項目によっては、RESTARTへ遷移しないものがある）PROTECTIONに留まる。
（６）−１ RETRYに遷移後、Retryタイムアウト時間（例えば数ｍｓ〜数１０ｓ）が経過するとPROTECTIONに遷移する。
（６）−２異常検出条件成立の状態が、Retry時異常判定時間（例えば数ｍｓ〜数１０ｓ）継続するとPROTECTIONに遷移する。

＜PROTECTION−RESTART間＞
（５）−２ Retry実施回数が、Retry回数を超えた際に、RESTARTへの遷移許可の場合はRESTARTに遷移する。

＜RETRY−RECOVERY間＞
（７）正常復帰判定条件成立の状態が、Retry時正常復帰判定時間（例えば数ｍｓ〜数１０ｓ）継続するとRECOVERYに遷移する。

＜RECOVERY−NORMAL間＞
（２）異常検出条件非成立の状態が、正常復帰判定時間（例えば数ｍｓ〜数１０ｓ）継続するとNORMALに遷移する。

＜MONITORING／PROTECTION／RETRY／RECOVERY−NORMAL間＞
（８）診断条件が強制復帰になると、上記（１）〜（７）の遷移よりも優先して、NORMALに遷移する。

次に、マイコン６の制御内容について説明する。図４（ａ）に示すように、マイコン６は、５Ｖ電源が投入されて起動すると初期化処理を行う（Ｓ１）。続いて、例えば１ｍｓ毎にタイマ割り込みが発生すると（Ｓ２：ＹＥＳ）割り込み処理を行う（Ｓ３）。それから、タイマ割り込みの発生数をカウントしてタイミング判定を行い（Ｓ４）、２ｍｓ，４ｍｓ，８ｍｓ，…，１０２４ｍｓの各タイミングか否かに応じて、各周期ごとの処理に分岐して実行する（Ｓ５〜Ｓ８）。

また、コンパレータ２９によって図４（ｂ）に示す負荷ショート割り込みが発生すると、負荷ショートについての故障診断を行い（Ｓ９）、図４（ｃ）に示す通信割り込みが発生すると、通信割り込み処理を行う（Ｓ１０）。

図５（ａ）に示す１ｍｓ毎の処理では、検出される電流，電圧，温度についてＡ／Ｄ変換処理を行い（Ｓ１１）、続いて通信処理（送受信データの処理）を行う（Ｓ１２）。図５（ｃ）に示す４ｍｓ毎の処理では、図１に示すデータテーブル３１に基づく故障診断優先判定を行い（Ｓ１３）、続いてモータ２３の駆動制御を行う（Ｓ１４）。図５（ｄ）に示す８ｍｓ毎の処理では、モータロック，ＧＮＤショート，＋Ｂショート，負荷オープン，高温度，過電圧，低電圧の各項目について、それぞれ故障診断を行う（Ｓ１５〜Ｓ２１）。

尚、図５（ｂ），（ｅ）に示す２ｍｓ，１０２４ｍｓ毎に行う処理の内容については、本発明の要旨とは関係がないため省略する。
図２に示すように、故障診断項目の「過電圧」，「低電圧」については、マイコン６がＡ／Ｄ変換して読み込んだ電源＋Ｂの分圧電圧を各判定用の閾値と比較して、過電圧状態，低電圧状態を検出する。「ＧＮＤ／Ｍショート」については、上記電源＋Ｂ（Ｍ＋）の分圧電圧と、Ａ／Ｄ変換して読み込んだＭ−端子の分圧電圧とから、Ｍ＋端子又はＭ−端子とグランドとのショートを検出する。

「負荷オープン」については、モータ２３に通電した際に、Ｍ−端子がグランド電位のままか否かで検出する。「モータロック」については、通電電流が上昇したことに伴いモータ２３に印加する電圧を低下させても、電流が低下しないことを以て検出する。「高温度」については、サーミスタ１２，１４により検出される温度が閾値を超えたか否かで検出し、「＋Ｂ／Ｍ＋ショート」については、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１６をオフにした状態で、Ｍ＋端子が＋Ｂ電源電圧を示すことを以て検出する。すなわち、図２における「概要」は、各故障診断項目についてのMONITORINGの内容である。

尚、「高温度」については、例えば判定用閾値を２段階で設定し、以下のように制御しても良い。１段階目の閾値を超えた場合の保護動作としてモータ２３に印加する電圧を低下させる。それでも温度が低下せず、１段階目の閾値を超えた場合の保護動作としてモータ２３の駆動を停止させる。

以上のように本実施形態によれば、マイコン６は、モータ２３を駆動制御する際に、その駆動制御に並行して実行される複数の故障診断項目について、各診断の実行状態を複数の状態に区分し、区分した各実行状態についてそれぞれ異なる優先度を予めデータテーブル３１に設定する。そして、複数の故障診断項目で異常が判定されると、それぞれの実行状態の優先度を比較して、優先度が高い実行状態の故障診断項目における保護動作を優先して実行させる。

したがって、「縦の優先度」と「横の優先度」とが総合的に考慮された結果、その時点での優先度が最も高いものから実行されるようになるので、より早期に処置すべき故障について対応することができ、従来よりも保護処理を確実に行うことができる。また、優先度をデータテーブル３１により管理するので、優先度の変更や、故障診断項目の追加，削除などを容易に行うことができる。

また、マイコン６は、前記診断の実行状態を、少なくとも、「異常診断中」，「保護動作」，「正常復帰リトライ」，「正常復帰中」，「再スタート」，「正常」の６つに区分する。すなわち、一般的な故障診断については、これらの実行状態間を遷移しつつ、故障が検出された際には「正常」に向けて復帰するように処理が行われることが多い。したがって、これらの実行状態に優先度を付与すれば、「横の優先度」を妥当に評価して設定できる。

更に、マイコン６は、６つの状態区分について、（１）「再スタート」＞（２）「保護動作」＞（３）「正常復帰リトライ」＞（４）「正常復帰中」＞（５）「異常診断中」＞（６）「正常」の順位で優先度を設定する。すなわち、（１）「再スタート」は、現状での正常状態への復帰を断念した結果行なわれるから最優先する必要がある。（２）「保護動作」は、異常を解消するために対処している状態であるから次に優先させ、（３）「正常復帰リトライ」は、保護動作の再試行又は正常復帰中への移行途中であるから、その次の順位とする。

本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
図１に示す各項目についての優先度はあくまでも一例であり、個別の設計に応じて適宜変更して実施すれば良い。
また、故障診断項目についても、例示したものに限ることなく、必要な項目を適宜選択したり、その他必要な項目を追加して実施すれば良い。
さらに、故障診断項目の実行状態に関する区分についても、必要に応じて適宜区分すれば良い。
モータの駆動方式はローサイド駆動に限ることなく、ハイサイド駆動でも良い。
半導体リレー等のスイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴに限ることなく、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴなどでも良い。

図面中、６はマイクロコンピュータ（保護処理管理手段，制御回路）、２３はＤＣモータ（ブロアモータ）、３１はデータテーブルを示す。

Claims

車両に搭載される送風機を構成するブロアモータ（２３）を駆動制御するモータ制御装置において、
前記駆動制御に並行して実行される複数の故障診断項目について、各診断の実行状態を複数の状態に区分し、区分した各実行状態についてそれぞれ異なる優先度を予めテーブル（３１）に設定し、
複数の故障診断項目で異常が判定されると、それぞれの実行状態の優先度を比較して、優先度が高い故障診断項目のその実行状態における保護動作を優先して実行させる保護処理管理手段（６）を備えることを特徴とするモータ制御装置。
前記保護処理管理手段は、前記診断の実行状態を、少なくとも、異常の有無を診断する「異常診断中」，異常を解消するための保護を行う「保護動作」，保護動作の再試行又は正常復帰中への移行途中である「正常復帰リトライ」，正常又は異常診断中への移行途中である「正常復帰中」，現状での正常状態への復帰を断念し状態をリセットする「再スタート」，異常がない「正常」の６つに区分することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
前記保護処理管理手段は、前記６つの状態区分について、以下の順位で優先度を設定することを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。
「再スタート」＞「保護動作」＞「正常復帰リトライ」＞「正常復帰中」
＞「異常診断中」＞「正常」
車両に搭載される送風機を構成するブロアモータ（２３）を駆動制御する際に実行される保護処理管理方法において、
前記駆動制御に並行して実行される複数の故障診断項目について、各診断の実行状態を複数の状態に区分し、区分した各実行状態についてそれぞれ異なる優先度を予め設定し、
複数の故障診断項目で異常が判定されると、それぞれの実行状態の優先度を比較して、優先度が高い故障診断項目のその実行状態における保護動作を優先して実行することを特徴とするブロアモータ制御の保護処理管理方法。
前記診断の実行状態を、少なくとも、少なくとも、異常の有無を診断する「異常診断中」，異常を解消するための保護を行う「保護動作」，保護動作の再試行又は正常復帰中への移行途中である「正常復帰リトライ」，正常又は異常診断中への移行途中である「正常復帰中」，現状での正常状態への復帰を断念し状態をリセットする「再スタート」，異常がない「正常」の６つに区分することを特徴とする請求項４記載のブロアモータ制御の保護処理管理方法。
前記６つの状態区分について、以下の順位で優先度を設定することを特徴とする請求項５記載のブロアモータ制御の保護処理管理方法。
「再スタート」＞「保護動作」＞「正常復帰リトライ」＞「正常復帰中」
＞「異常診断中」＞「正常」