JP6552296B2 - 異常検知回路及び異常検知方法 - Google Patents
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Description
できる。また、第1のクランプ電圧として定電圧よりも所定値高い電圧を採用すると、天絡が生じていなくても上述した所定の閾値を超えてしまうことがある。そこで、電源電圧よりも所定値低い第2のクランプ電圧を生成し、第1のクランプ電圧及び第2のクランプ電圧のうち低い方の電圧を選択すれば、所定の閾値とクランプ電圧との大小関係を維持できるようになる。
図1は、本実施形態に係るエンジン制御システムの一例を示すブロック図である。図1
のエンジン制御システム1は、内燃機関において燃焼する燃料と空気の混合比(「A/F(Air/Fuel)値」とも呼ぶ)を測定するA/Fセンサ10と、燃焼効率のよい理論空燃比に近づくようA/F値を制御するA/F制御部20とを含む。A/Fセンサ10は2つのセルを有する(「2セル方式」とも呼ぶ)センサであり、酸素をポンピング(すなわち、吸入及び排出)するポンプセル部11と、排気ガス中の酸素濃度に基づいてA/F値を測定すると共に電圧に変換して出力する検出セル部12とを含む。また、A/Fセンサ10は、基準となる一定の電圧(「基準電圧」、又は「COM電圧」とも呼ぶ)が入力される端子であるCOM入力部13と、測定したA/F値を示す電圧を出力する端子であるVS出力部14と、ポンプセル部11が吸入すべき酸素の量を示す電流の入力を受ける端子であるIP入力部とを有する。一方、A/F制御部20は、ECU(Engine Control Unit
)等を含む装置であり、A/Fセンサ10のCOM入力部13に基準電圧を生成する定電圧制御部21と、VS出力部14の出力電圧を受け取るとともに理想的な電圧との差分を求めるA/F検知部22と、A/F検知部22へ入力される電圧の上限をクランプするHiクランプ部23と、電圧−電流変換アンプによってポンプセルが吸入すべき酸素の量を指示するための電流を生成するVI変換部24と、バッテリとのショートを検出する天絡検知部25とを含む。なお、本実施形態では、Hiクランプ部23及び天絡検知部25が、異常検知回路を形成する。
20においてバッテリ電圧からレギュレート生成する定電圧を用いて生成される。よって基準電圧やクランプ電圧は、バッテリ電圧が多少変動しても影響を受けることはない。例えば、クランプ電圧は、基準電圧よりも3.0V高い値とする。なお、このようなHiクランプ部23を設けた場合であっても、実際に天絡が発生した場合にはクランプ機能の能力限界に至るため、VS出力部14からの出力電圧はバッテリ電圧近くまで上昇し、天絡の検出が可能になっている。
図2は、クランプ及び天絡検出を説明するためのブロック図である。図2のブロック図は、A/Fセンサ10のVS出力部14と、A/F制御部20の天絡検知部25を形成するコンパレータC1、Hiクランプ部23を含む。Hiクランプ部23は、VS出力部14から出力される電圧がクランプ電圧を超える場合、出力電圧をクランプ電圧に制限する。コンパレータC1には、天絡検出のための閾値S1とVS出力部14からの出力電圧が入力されると共に比較され、VS出力部14からの出力の方が大きい場合、コンパレータC1は天絡の検出を示す信号を出力する。
図3は、比較例に係るバッテリ電圧の変動と各電圧の値との関係の一例を示すグラフである。縦軸は各電圧の値を示し、横軸はバッテリ電圧VBを示している。電圧VBの大きさは、何らかの原因により変動する可能性があり、図3は、例えば通常の12.0V程度から5.0V以下まで線形に変化する例を示している。また、天絡検出のための閾値(「天絡検出レベル」とも呼ぶ)は、バッテリ電圧VBよりも所定電圧低い値であり、図3の例では破線で示され、具体的な値はVB−1.5Vになっている。定電圧VCは、A/F制御部20内でバッテリ電圧VBに基づいてレギュレート生成される電圧であり、図3では点線(細かい破線)で示している。具体的には、電圧VCは、例えば5.0Vである。この定電圧VCに基づいて、上述した基準電圧やクランプ電圧が生成される。しかしながら、バッテリ電圧VBが5.5V程度を下回ると、レギュレータが5.0Vを生成できなくなり、定電圧VCもバッテリ電圧VBの低下に応じて低下する。また、クランプ電圧は、A/F検知部22へ入力される電圧の上限であり、定電圧VCを用いて生成される。図3においては、クランプ電圧は一点鎖線で示されている。クランプ電圧は、例えば6.3(=VC×0.66+3.0)Vに設定される。このようなクランプ電圧は、定電圧VCの値に依存し、定電圧VCの低下に伴いクランプ電圧も低下する。このような例においては、バッテリ電圧VBが7.8V程度まで低下した場合、天絡検知レベルはバッテリ電圧VBに依存して6.3V程度まで低下する。一方、レギュレータは未だ一定の電圧を生成可能であるため、定電圧VCに依存するクランプ電圧は6.3Vを維持する。したがって、バッテリ電圧VBが7.8V未満になると、天絡検知レベルとクランプ電圧との大小関係に逆転が生じる。このようなときにA/Fセンサ10の非活性状態における天絡検出が行われると、実際のエンジン制御システム1は正常であっても、VS出力部14の出力はクランプ電圧まで上昇し、天絡検知部25のコンパレータC1において天絡検知レベルよりもクランプ電圧の方が大きいと判断され、天絡が誤検出されてしまうことになる。
図4は、本実施形態に係るクランプ及び天絡検出を説明するためのブロック図である。図4の例は、図2に示した構成とほぼ同様であるが、Hiクランプ部23内において、2種類のクランプ電圧のうち低い方の値を用いるものとする。具体的には、Hiクランプ部23は、電圧制限回路231と、選択回路OR1と、第1のクランプ電圧V1と、第2のクランプ電圧V2とを含む。なお、ORゲート記号で示したOR1は、入力される電圧のうち低い方の電圧を出力する選択回路である。選択回路OR1には、クランプ電圧V1とクランプ電圧V2とが入力される。クランプ電圧V1は、上述した図2の例におけるクランプ電圧と同様であり、定電圧VCに依存して変動する。クランプ電圧V1は、例えば6
.3(=VC×0.66+3.0)Vに設定される。クランプ電圧V2は、バッテリ電圧VBに依存して変動する電圧であり、例えばVB−2.0Vに設定される。そして、電圧制限回路231は、入力された電圧を上限として、VS出力部14からの出力電圧をクランプする。
図6は、本実施形態に係るHiクランプ部23及び天絡検知部25の一例を示す回路図である。天絡検知部25は、コンパレータC1、及び天絡検知レベルである閾値S1を生成する回路(図6:破線の角丸長方形S1)を有する。閾値S1は、バッテリ電圧VBに一端が接続された抵抗R1、及び抵抗R1の他端に一端が接続された抵抗R2により、バッテリ電圧VBから抵抗分割して生成される。本実施形態では、バッテリ電圧VBから1.5V電圧降下した値が、コンパレータC1の入力端子の一方(反転入力端子)に入力される。また、コンパレータC1の入力端子の他方(非反転入力端子)には、VS出力部14からの出力電圧が入力される。そして、当該出力電圧が前述の閾値S1を超えると、コンパレータC1は、天絡検知信号を出力する。なお、VS出力部14からの出力電圧は、所定の上限値にクランプされてコンパレータC1に入力される。
図7は、変形例1に係るHiクランプ部23及び天絡検知部25の一例を示す回路図である。変形例においては、上述した実施形態と対応する構成要素には同一の符号を付し、差異を中心に説明する。変形例1に係るHiクランプ部23は、第1のクランプ電圧V1(VC×0.66+3.0V)のみを生成し、VS出力部14からの出力電圧を、第1のクランプ電圧V1以下に制限する。一方、天絡検知部25は、クランプされたVS出力部14からの出力電圧が、天絡検知レベルよりも大きい場合、天絡検知信号を出力するコンパレータC1を備える。また、変形例1においては、バッテリ電圧VBの低下を検知するVB低下検知部251と、VB低下検知部251からの信号を受けて信号線の接続を切断するスイッチSW1とをさらに備える。スイッチSW1は、コンパレータC1の出力の先に設けられ、スイッチSW1が切断されると天絡検知部25からは天絡検知信号は出力されなくなる。また、VB低下検知部251は、例えばバッテリ電圧VBが所定の電圧を下回ると、スイッチSW1を切断する。本変形例では、VB低下検知部251は、バッテリ電圧VBが例えば8.5Vを下回ったことを検知して、スイッチSW1を切断するものとする。このような構成であっても、バッテリ電圧VBが低下した場合に生じる天絡の誤検知を防止することができる。
図8は、変形例2に係るHiクランプ部23及び天絡検知部25の一例を示す回路図である。変形例1に係るHiクランプ部23は、第1のクランプ電圧V1(VC×0.66
+3.0V)のみを生成し、VS出力部14からの出力電圧を、第1のクランプ電圧V1以下に制限する。一方、天絡検知部25は、クランプされたVS出力部14からの出力電圧が、天絡検知レベルよりも大きい場合、天絡検知信号を出力するコンパレータC1を備える。また、A/F制御部20は、バッテリ電圧VBの低下を検知し、天絡検知信号を出力するVB低下検知部251を備える。本変形例では、VB低下検知部251は、バッテリ電圧VBが例えば8.5Vを下回ったことを検知して、VB低下信号を出力するものとする。また、変形例2においては、天絡検知部25は、天絡検知信号とVB低下信号とを他のマイクロコントローラに出力する。このマイクロコントローラは、天絡が発生した場合にシステムを遮断させる装置である。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において変更することができる。例えば、上述したA/F制御部20は、少なくとも一部の機能を集積回路によって実現するようにしてもよい。また、実施の形態に示した処理フローは、結果が変わらない限りにおいて処理の順序を変更してもよいし、一部の処理を並列に実行してもよい。また、上述した電圧等の具体的な値は例示であり、予め定められた任意の値を採用することができる。
10 A/Fセンサ
11 ポンプセル部
12 検出セル部
13 COM入力部
14 VS出力部
15 IP入力部
20 A/F制御部
21 定電圧制御部
22 A/F検知部
23 Hiクランプ部
24 VI変換部
25 天絡検知部
Claims (5)
- 電源電圧から生成された定電圧に基づいて生成される第1のクランプ電圧、又は前記電源電圧に基づいて生成され、当該電源電圧に依存して変動する第2のクランプ電圧を上限として、他の装置から出力される出力電圧をクランプするクランプ部と、
前記クランプ部がクランプした出力電圧と、前記電源電圧に基づいて生成される所定の閾値とを比較し、天絡の発生を検知する天絡検知部と、
を備え、
前記クランプ部は、前記第1のクランプ電圧及び前記第2のクランプ電圧のうち低い方の電圧を選択し、前記出力電圧を選択された電圧にクランプする異常検知回路。 - 前記第1のクランプ電圧は、前記定電圧よりも所定値高い電圧であり、
前記第2のクランプ電圧は、前記電源電圧よりも所定値低い電圧である
請求項1に記載の異常検知回路。 - 前記他の装置は所定のセンサであり、当該センサは起動後の非活性状態において前記電源電圧近くの大きさの電圧を出力し得る
請求項1又は2に記載の異常検知回路。 - 前記クランプ部は、第1のクランプ電圧がベースに入力される第1のPNPトランジスタと、第2のクランプ電圧がベースに入力される第2のPNPトランジスタとを備え、
前記第1のPNPトランジスタのエミッタ及び前記第2のPNPトランジスタのエミッタは接続される
請求項1から3のいずれか一項に記載の異常検知回路。 - 電源電圧から生成された定電圧に基づいて生成される第1のクランプ電圧、又は前記電源電圧に基づいて生成され、当該電源電圧に依存して変動する第2のクランプ電圧を上限として、他の装置から出力される出力電圧をクランプするクランプステップと、
前記クランプステップにおいてクランプされた出力電圧と、前記電源電圧に基づいて生成される所定の閾値とを比較し、天絡の発生を検知する天絡検知ステップと、
を備え、
前記クランプステップにおいて、前記第1のクランプ電圧及び前記第2のクランプ電圧のうち低い方の電圧を選択し、前記出力電圧を選択された電圧にクランプする異常検知方法。
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