电磁负载电路的故障诊断装置 技术领域 本发明涉及一种电磁负载电路的故障诊断装置， 特别是， 涉及包括内燃机的燃料 喷射阀等电磁负载 ( 电感 (inductance) 负载 ) 的电路的故障诊断装置。
背景技术 在以用于汽车、 摩托车、 农耕机、 工机、 船舶机等的汽油或轻油等作为燃料的内燃 机中， 存在以提高燃油效率和输出功率为目的， 通过喷射器 (injector)( 燃料喷射阀 ) 直接 将燃料喷射至汽缸内的内燃机。
这种汽缸内直接喷射型内燃机与以往的方式相比， 因为将加压至高压的燃料供给 喷射器， 并通过喷射器将高压燃料喷射至汽缸内， 所以喷射器的开阀动作需要很多的能量 ( 开阀电磁力 )。
出于这样的原因， 近年， 像用于汽缸内直接喷射型内燃机的喷射器这样的电磁负 载中流通的电流有增加的趋势， 容易发生包括电磁负载、 驱动电路元件的电磁负载电路的 故障。因此， 电磁负载电路的故障诊断的细分化、 高精度化的需要变得高起来。
参照图 19 说明包含用于直喷的喷射器的电路结构的例子。
作 为 电 磁 负 载 的 喷 射 器 20， 通 过 作 为 开 关 元 件 的 VB 高 侧 驱 动 器 (highside driver)16 和 VH 高侧驱动器 14， 将正端子与通常电压 ( 电池电压 VB) 的电源端子 15 和升 压至比电池电压 VB 高的电压的升压电压 VH 的高压电源端子 13 的任意一方连接。VB 高侧 驱动器 16 与 VH 高侧驱动器 14 之间连接有用于防止逆流的二极管 17。喷射器 20 的负端子 通过作为开关元件的低侧驱动器 (low side driver)18、 分流电阻 22 与接地 (GND) 连接。
在此， 从电磁负载 20 来看电压端子侧称为高侧 ( 上游 )， 电源接地 (GND) 侧称为低 侧 ( 下游 )。
VB 高侧驱动器 16、 VH 高侧驱动器 14、 低侧驱动器 18 各自通过 VB 高侧驱动器驱动 信号生成电路 7、 VH 高侧驱动器驱动信号生成电路 8、 低侧驱动器驱动信号生成电路 9 所输 出的驱动器驱动信号 (c)、 (b)、 (f) 来进行驱动控制。各驱动器驱动信号生成电路 7、 8、 9通 过按照微处理器单元 (MPU ： micro processor unit)1 的控制信号 (a) 进行逻辑工作的逻辑 电路 3 所输出的逻辑信号相互关联而生成控制信号。
分流电阻 22 上连接有检测流过喷射器 20 的电流的电流检测电路 24。 电流检测电 路 24 上连接有电压检测电路 28。电压检测电路 28 从第一基准电压生成电路 26 输入第一 基准电压 (h)， 并将第一电压检测信号 (i) 输入到逻辑电路 3。
具有代表性的用于直喷的喷射器 20 的电流波形， 如图 20 中作为分流电阻通电电 流 ( 喷射器电流 ) 所示， 在通电初期的峰值电流通电期间， 使用升压电压 VH 使喷射器电流 在短时间内上升至预先设定的峰值电流停止电流。
接着， 为了喷射器 20 的规定时间开阀， 通过 VB 高侧驱动器 16 的开关动作由电池 电压来保持基于规定电流值的喷射器电流值。当喷射终了时， 为了快速进行喷射器 20 的闭 阀， 通过低侧驱动器 18 在短时间内降低喷射器通电电流， 并切断喷射器电流 ( 例如， 专利文
件 1)。 具体来说， 由于 MPU1 所输出的控制信号 (a) 的上升， VH 高侧驱动器驱动信号 (b) 变为低 (low)， 低侧驱动器驱动信号 (f) 变为高 (high)， 与电磁负载通电电流等效的分流电 阻通电电流 (g) 到达峰值电流阈值 Ap。 分流电阻通电电流到达峰值电流阈值 Ap 后， 到达保 持电流阈值 Ah1， VB 高侧驱动器驱动信号 (c) 进行斩波。若经过某段固定时间， 则第一基准 电压 (h) 将改变， 变化为保持电流阈值 Ah2。由以上流程来控制喷射器 20。
另外， 在图 20 中， (d) 表示电磁负载 ( 喷射器 ) 上游电压， (e) 表示电磁负载 ( 喷 射器 ) 下游电压， (i) 表示第一电压检测信号。
在上述电磁负载电路中， 用于将喷射器电流保持在某规定电流值的开关元件， 即， VB 高侧驱动器 16， 在具有某种程度的阻抗 (impedance) 的状态下， 不能诊断在开关元件的 上游和下游短路时的故障， 即， 部分短路 ( レアシヨ一ト ) 故障。
在如构成 VB 高侧驱动器 16 的 FET 这样的开关元件产生部分短路故障 E 的情况下， 因为在电流保持区间不能充分进行开关动作， 所以分流电阻通电电流会明显降低。 但是， 因 为没有完全故障， 所以微弱的电流可以流通。由于部分短路故障并不是完全的损坏， 例如， 在那里流通的电流有时既不过大也不过小， 因此历来诊断都是很困难的。
作为可以检测电磁负载的部分短路的异常检测装置， 有如下所述的装置 ： 在产生 了部分短路的情况下， 着眼于到达峰值电流阈值为止的时间变短， 通过由高侧驱动器开关 元件上设置的电流检测电路进行过电流检测来检测部分短路 ( 例如， 专利文件 2)。
然而， 该异常检测装置是电磁负载的部分短路检测， 开关元件的部分短路并没有 作为检测对象， 不能检测开关元件的部分短路。
此外， 存在进行针对电磁负载的下游的 GND 短路或开路的异常检测的装置 ( 例如， 专利文件 3)。
然而， 其也没有将开关元件上产生部分短路的情况的检测作为对象， 不能检测开 关元件的部分短路。
在产生开关元件的部分短路的情况下， 因为不是完全故障， 所以难以识别， 无法正 确地认识包括开关元件的电磁负载电路的故障是目前的现状。 这不仅是留给内燃机的喷射 器电路的问题， 也是留给一般的电磁负载电路的问题。
专利文献 1 ： JP 特开 2004-124890 号公报
专利文献 2 ： JP 特开 2002-176346 号公报
专利文献 3 ： JP 特开 2004-347423 号公报
发明内容 本发明鉴于上述所要解决的课题而作， 其目的在于， 提供一种检测电磁负载电路 所包含的 FET 那样的开关元件的部分短路， 准确地进行电磁负载电路的故障诊断的故障诊 断装置。
为了达成上述目的， 本发明的电磁负载电路的故障诊断装置， 在电源电压端子与 接地之间设置的电磁负载的所述电源电压端子侧连接有高侧开关元件， 在所述接地侧连接 有低侧开关元件， 根据开关元件驱动信号生成电路的控制信号对所述高侧开关元件和所述 低侧开关元件进行开闭， 具有故障诊断单元， 其检测所述高侧开关元件、 所述低侧开关元件
或所述电磁负载自身在具有某种规定的阻抗的状态下与所述电源电压端子或接地短路的 部分短路， 并进行故障诊断。
本发明的电磁负载电路的故障诊断装置， 优选所述故障诊断单元在输入到所述开 关元件驱动信号生成电路的控制信号的上升或下降的定时进行部分短路故障诊断。
本发明的电磁负载电路的故障诊断装置， 优选所述故障诊断单元通过比较所述高 侧开关元件或所述低侧开关元件的斩波的 ON、 OFF 次数和作为故障诊断阈值的规定次数， 来检测部分短路故障。
本发明的电磁负载电路的故障诊断装置， 优选所述故障诊断单元通过对与所述电 磁负载的电流值具有相关性的电气值超过规定阈值时的次数进行计数， 来进行部分短路故 障诊断。
本发明的电磁负载电路的故障诊断装置， 优选所述故障诊断单元在输入到所述开 关元件驱动信号生成电路的控制信号的上升或下降的定时开始驱动后， 通过测定所述电磁 负载的电流值超过规定的阈值为止的时间， 来进行部分短路故障诊断。
本发明的电磁负载电路的故障诊断装置， 优选所述故障诊断单元根据所述电磁负 载的上游或下游的电压值是否达到规定阈值， 来进行部分短路故障诊断。
本发明的电磁负载电路的故障诊断装置， 优选所述开关元件驱动信号生成电路是 在与所述电磁负载的电流值具有相关性的电信号的反馈补偿的基础上生成开关元件驱动 信号的电路， 并且所述故障诊断单元通过对所述开关元件驱动信号的 ON、 OFF 次数进行计 数， 并对计数出的 ON、 OFF 次数与规定阈值进行比较， 来进行部分短路故障诊断。
本发明的电磁负载电路的故障诊断装置， 优选所述故障诊断单元根据所述高侧开 关元件的输出信号的电平是否为阈值以上， 来进行部分短路故障诊断。
本发明的电磁负载电路的故障诊断装置， 优选所述开关元件驱动信号生成电路是 在与所述电磁负载的电流值具有相关性的电信号的反馈补偿的基础上生成开关元件驱动 信号的电路， 并且所述故障诊断单元根据所述开关元件驱动信号的电平是否为阈值以上， 来进行部分短路故障诊断。
因为本发明的电磁负载电路的故障诊断装置通过对与构成电磁负载喷射装置的 驱动电路的开关元件相关的开关信号和规定的比较信号进行比较来进行故障诊断， 因此可 以高可靠性、 高精度地检测像驱动电磁负载的 FET 那样的开关元件在具有某种程度的阻抗 的状态下在上游和下游发生的短路的部分短路故障， 并且可以期待安全性的提高。
本说明书包含作为本申请的优先权的基础的日本国专利申请 2008-223930 号的 说明书和 / 或附图中记载的内容。 附图说明
图 1 是表示本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 1 的模块图。
图 2 是表示实施方式 1 的故障诊断装置的动作波形的时间图。
图 3 是表示本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 2 的模块图。
图 4 是表示实施方式 2 的故障诊断装置的动作波形的时间图。
图 5 是表示本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 3 的模块图。
图 6 是表示实施方式 3 的故障诊断装置的动作波形的时间图。图 7 是表示本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 4 的模块图。 图 8 是表示实施方式 4 的故障诊断装置的动作波形的时间图。 图 9 是表示本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 5 的模块图。 图 10 是表示实施方式 5 的故障诊断装置的动作波形的时间图。 图 11 是表示本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 6 的模块图。 图 12 是表示实施方式 6 的故障诊断装置的动作波形的时间图。 图 13 是表示本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 7 的模块图。 图 14 是表示实施方式 7 的故障诊断装置的动作波形的时间图。 图 15 是表示本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 8 的模块图。 图 16 是表示实施方式 8 的故障诊断装置的动作波形的时间图。 图 17 是表示本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 9 的模块图。 图 18 是表示实施方式 9 的故障诊断装置的动作波形的时间图。 图 19 是表示电磁负载电路的故障诊断装置的以往例子的模块图。 图 20 是表示以往例子的故障诊断装置的动作波形的时间图。 符号说明 ：1…微处理器、 3…逻辑电路、 7… VB 高侧驱动器驱动模拟信号生成电路、 8… VH 高 侧驱动器驱动模拟信号生成电路、 9…低侧驱动器驱动模拟信号生成电路、 13… VH 电源电 压端子、 14… VH 高侧驱动器、 15… VB 电源电压端子、 16… VB 高侧驱动器、 17… 逆流防止元 件、 18…低侧驱动器、 20…电磁负载、 22…分流电阻、 24…电流检测电路、 26…第一基准电压 生成电路、 28… 第一电压检测电路、 30… 诊断窗口信号生成电路、 32… AND 电路、 34… 计数 电路、 36…时钟信号生成电路、 38…第二基准电压生成电路、 40…第二电压检测电路、 42… 斩波时间处理电路、 43…诊断部、 55…开关信号生成电路、 57…逻辑信号生成电路、 59…模 拟信号生成电路、 60…斩波信号合成电路、 101…故障诊断电路、 300…电磁负载驱动电路、 301…开关元件驱动信号生成电路。 具体实施方式
以下， 参照附图说明本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式。 另外， 在 以下的实施方式的说明中， 对与图 19 的电磁负载电路相同或等效的部分， 标记与附给图 19 的符号相同的符号来进行说明。
( 实施方式 1)
参照图 1、 图 2 说明本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 1。
本实施方式的电磁负载电路具有设置于电池电压端子 15 和电源接地 (GND) 之间 的电磁负载 ( 喷射器 )20、 微处理器单元 (MPU)1、 电磁负载驱动电路 300、 和故障诊断电路 101。
在电磁负载驱动电路 300 中， 从电磁负载 20 来看， 在电池电压端子 15 侧和电源接 地 (GND) 侧， 分别通过构成电磁负载用的驱动器的开关元件 ( 例如 FET) 来设置 VB 高侧驱 动器 16、 VH 高侧驱动器 14 和低侧驱动器 18。
在此， 从电磁负载 20 来看， 电池电压端子 15 侧称为高侧 ( 上游 )， 电源接地 (GND) 侧称为低侧 ( 下游 )。电磁负载驱动电路 300 具有开关元件驱动信号生成电路 301 和电流检测电路 24。 电流检测电路 24 检测电磁负载 20 的通电电流。电流检测电路 24 的电流检测信号反馈输 入到开关元件驱动信号生成电路 301。
微处理器 1 所输出的控制信号 (a) 输入到电磁负载驱动电路 300。电磁负载驱动 电路 300 根据控制信号 (a) 通过开关元件驱动信号生成电路 301 生成开关元件驱动信号， 并将开关元件驱动信号输入到 VB 高侧驱动器 16、 VH 高侧驱动器 14、 低侧驱动器 18。
如图 2 所示， 若 MPU1 所输出的控制信号 (a) 由 LOW 转换为 HIGH， 则通过由开关元 件驱动信号生成电路 301 所生成的驱动信号来驱动开关元件 (VB 高侧驱动器 16、 VH 高侧驱 动器 14、 低侧驱动器 18)， 并首先通过 VH 高侧驱动器 14 给电磁负载 20 通上电流。此时的 电磁负载通电电流 (g) 是， 例如， 为了响应良好地驱动像喷射器这样的电磁负载 20 的阀体 所需要的程度较大的电流 (Ap)。
通过 VH 高侧驱动器 14 驱动电磁负载 20 后， 如下所述继续将维持驱动后的阀体的 状态的程度的电流在规定时间供给电磁负载 20。在此电流保持期间， VB 高侧驱动器驱动信 号维持在 ON 状态 ( 即， VB 高侧驱动器 16 为 ON 状态 )， VH 高侧驱动器驱动信号 OFF(VH 高 侧驱动器 14 为 OFF 状态 )， 并且， 通过开关元件驱动信号生成电路 301 生成斩波驱动信号， 并对电磁负载 20 进行斩波。 通过将电流检测电路 24 的输出信号反馈到开关元件驱动信号生成电路 301， 可 以将电磁负载 20 的驱动后的电流保持期间的电磁负载通电电流 (g) 维持在规定的电流值 (Ah1、 Ah2)。此时的电磁负载 20 的上游和下游的电压波形成为 (d)、 (e) 那样。
在 VB 高侧驱动器 16 的开关元件产生部分短路故障 Eb 的情况下， 如图 2 所示， 电磁 负载通电电流 (g) 被保持为比保持电流阈值 Ah2 低且非 0 的值。此时， 通过故障诊断电路 101 对某特定的开关元件所输出的开关输出信号 (j) 与某规定的比较信号 (k) 进行比较， 在 存在差异的情况下， 在微处理器 1 的控制信号 (a) 的下降 ( 或上升 ) 的定时， 输出诊断标志 F( 变为 HIGH)。
在产生部分短路故障 Eb 的期间， 当微处理器控制信号 (a) 再次成为 HIGH 时， 电磁 负载通电电流 (g) 虽然通过 VH 高侧驱动器 14 的驱动而通电至电流值 (Ap)， 但在 HB 高侧驱 动器 16 驱动的区间中， 降低为比 Ah2 低且非 0 的值， 并且不进行转换而被保持。
通常， 可以认为开关元件的故障有两种。其中一种是开路 (open)， 另一种是短路 (short)。在开关元件开路 (open) 的情况下， 因为不能进行开关动作， 所以完全不能通电。 该故障历来都是通过监视通电电流来进行开路故障诊断。
在开关元件短路 (short) 的情况下， ON 电阻变为无限小， 进行开关动作时流通过 电流。若流通过电流， 则开关元件由于布线的熔断等完全被损坏， 并成为开路状态， 因此不 再能够通电， 并最终被诊断为开路故障。
在此， 开关元件的输出部分短路故障是第 3 种故障， 对于 FET 这样的开关元件， 在 具有某种程度的阻抗的状态下有时会发生开关元件的上游和下游的短路故障。对于该故 障， 虽然可以按照输入信号进行开关动作， 但在不完全降低到通常的 ON 电阻的情况下， 通 电电流不为 0(zero)， 而是不彻底地微弱地 (halfway) 流过。
在本实施方式中， 因为可以检测出这种电流不彻底地微弱地流过的状态， 所以可 以实现高可靠性的故障诊断。
( 实施方式 2) 参照图 3、 图 4 说明本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 ( 具体例 )2。 电磁负载 20 通过作为开关元件的 VB 高侧驱动器 16 和 VH 高侧驱动器 14， 将正端 子与通常电压 ( 电池电压 VB) 的电源端子 15 和升压至比电池电压 VB 高的电压的升压电压 VH 的高压电源端子 13 的任意一方连接。VB 高侧驱动器 16 和 VH 高侧驱动器 14 之间连接 有用于防止逆流的二极管 17。 喷射器 20 的负端子通过作为开关元件的低侧驱动器 18 与接 地 (GND) 连接。
在此， 从电磁负载 20 来看， 也将电压端子侧称为高侧 ( 上游 )， 电源接地 (GND) 侧 称为低侧 ( 下游 )。
VB 高侧驱动器 16、 VH 高侧驱动器 14、 低侧驱动器 18 各自通过 VB 高侧驱动器驱动 信号生成电路 7、 VH 高侧驱动器驱动信号生成电路 8、 低侧驱动器驱动信号生成电路 9 所输 出的驱动器驱动信号 ( 控制信号 ) 来进行驱动控制。各驱动器驱动信号生成电路 7、 8、 9根 据逻辑电路 3 所输出的逻辑信号相互关联而生成控制信号， 该逻辑电路 3 是在微处理器单 元 (MPU)1 的输出信号和基于与电磁负载的电流值具有相关性的电信号的反馈补偿的基础 上进行逻辑工作的。
为了检测电磁负载通电电流， 在低侧驱动器 18 和电源接地 (GND) 之间连接有分流 电阻 22。分流电阻 22 上连接有电流检测电路 24。电流检测电路 24 上连接有第一电压检 测电路 28。第一电压检测电路 28 从第一基准电压生成电路 26 输入第一基准电压 (h)， 并 将第一电压检测信号 (i) 输入到逻辑电路 3。
逻辑电路 3 输入第一电压检测信号 (i) 作为与电磁负载的电流值具有相关性的电 信号， 根据第一电压检测信号 (i) 和微处理器 1 所输出的控制信号 (a) 进行逻辑演算， 并将 各驱动器的驱动信号输出到各自的驱动器的模拟驱动信号生成电路 7、 8、 9。 这样， 模拟驱动 信号生成电路 7、 8 在与电磁负载 20 的电流值具有相关性的电信号的反馈补偿的基础上生 成开关元件驱动信号。
故障诊断电路 101 包括诊断窗口信号生成电路 30、 AND 电路 32、 计数电路 34、 和诊 断部 ( 诊断电路 )43， 将第一电压检测信号 29 输入 AND 电路 32， 并从诊断部 43 输出诊断标 志 F。
高压电源端子 13 的升压电压 VH 是对电池电压 VB 升压后的电压， 并通过 VH 高侧 驱动器 14 施加给电磁负载 20。由此， 使得电磁负载 20 中流通的电流在短时间急速上升。 之后， 电源端子 15 的电池电压 VB 通过 VB 高侧驱动器 16 施加给电磁负载 20， 电磁负载通电 电流保持为规定值。
包括图 4 对此过程进行如下说明。微处理器 1 所输出的控制信号 (a) 输入到逻辑 电路 3。根据该控制信号 (a)， 逻辑电路 3 根据控制信号 (a) 和第一电压检测信号 (i)， 将基 于逻辑信号的各驱动器的驱动信号输出到各自的模拟驱动信号生成电路 7、 8、 9。
模拟驱动信号生成电路 7、 8、 9 根据输入的逻辑信号生成基于模拟信号的 VB 高侧 驱动器驱动信号 (c)、 VH 高侧驱动器驱动信号 (b) 和低侧驱动器驱动信号 (f)。根据该模 拟驱动信号， VB 高侧驱动器 16、 VH 高侧驱动器 14 和低侧驱动器 18 进行通电 (ON)， 从而电 磁负载 20 中电流 ( 电磁负载电流 ) 流通， 驱动电磁负载 20。
通电开始时的分流电阻通电电流 (g) 是， 例如， 为了响应良好地驱动 ( 例如开阀 ) 像在内燃机中进行燃料喷射的喷射器那样的电磁负载 20 的阀体所需要的程度较大的电 流。
电磁负载 20 驱动后， 如下所述继续将维持驱动后的阀体的状态的程度的电流在 规定时间供给电磁负载 20。在此情况下， 低侧驱动器驱动信号 12 维持在 ON 状态 ( 由此低 侧驱动器 10 维持在 ON 状态 )， VH 高侧驱动器驱动信号 11 为 OFF( 由此 VH 高侧驱动器 14 为 OFF 状态 )， 通过 VB 高侧驱动器驱动信号生成电路 7 的工作对电磁负载 20 进行斩波， 且 保持电磁负载 20 的驱动后的状态。斩波驱动信号根据来自微处理器 1 的控制信号 (a) 从 逻辑电路 3 输出。
在 VB 高侧驱动器 16 的开关元件产生部分短路故障 Eb 的情况下， 分流电阻通电电 流 (g) 保持为比保持电流阈值 Ah2 低且非 0 的值。在此， 通过故障诊断电路 101 进行 VB 高 侧驱动器 16 的开关元件的部分短路故障诊断。
以下利用图 4 说明故障诊断电路的工作。通过电流检测电路 24 检测分流电阻 22 中流通的电流 (g)， 并对与其等效的电压值 ( 与电磁负载的电流值具有相关性的电气值 ) 和 通过第一基准电压生成电路 26 生成的第一基准电压 (h) 进行比较。在等效电压值达到第 一基准电压 (h) 的情况下， 第一电压检测输出信号 (i) 将会反转。
将该第一电压检测输出信号 (i) 作为故障诊断电路 101 的 AND 电路 32 的第一输 入信号， 将基于微处理器 1 的控制信号 (a) 由诊断窗口生成电路 30 所生成的诊断窗口信号 (n) 作为 AND 电路 32 的第二输入信号， 并取得这两个输入信号的逻辑积来进行诊断。这意 味着只在诊断窗口信号 (n) 为 ON 的期间进行诊断。
通过计数电路 34 对 AND 电路 32 所输出的信号 ( 将此称为斩波信号 ) 进行计数。 在正常地进行电流控制并斩波的状态下， 计数电路 34 的计数输出信号 (m) 从计数初期值 A 开始， 向上计数 Ca， 成为计数最终值 C。将该计数最终值 C 输入到诊断部 43， 并与某规定的 计数值进行比较。
在发生部分短路的情况下， 如上所述， 因为分流电阻通电电流 (g) 保持为比保持 电流阈值 Ah2 低， 且非 0 的值， 所以不进行斩波控制， 并且不输出斩波信号。因此， 也不进行 计数电路 34 的向上计数， 计数值不会达到规定的阈值。这是在诊断部 43 中由诊断窗口信 号 (n) 的下降来判定的， 且诊断标志 F 输出为 HIGH。
在 VH 高侧驱动器 14 的开关元件产生部分短路故障的情况下， 电流值也同样不会 达到规定的阈值， 所以不进行斩波， 且不执行对斩波的 ON、 OFF 控制的次数的向上计数， 因 此诊断标志 F 输出为 HIGH。
像这样， 在本实施方式中， 通过对 VB 高侧驱动器 16 的开关元件的斩波的 ON、 OFF 次数进行计数， 来检测部分短路故障， 通过检测部分短路故障， 可以实现高可靠性的电磁负 载驱动电路。
( 实施方式 3)
参照图 5、 图 6 说明本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 ( 具体 例 )3。
在本实施方式中， 替代实施方式 2 的故障诊断电路 101 中的计数电路 34 而设置斩 波时间处理电路 42， 并追加了时钟信号生成电路 36， 在根据输入到开关元件驱动信号生成电路的控制信号的上升或下降的定时开始驱动后， 通过测定电磁负载 20 的电流值超过规 定阈值为止的时间来进行部分短路故障诊断。
以下详细说明实施方式 3。在 VB 高侧驱动器 16 的开关元件产生了部分短路故障 Eb 的情况下， 与实施方式 2 相同， 分流电阻通电电流 (g) 不到达保持电流阈值 Ah2 而下降。 进行故障诊断时， 在本实施方式中， 通过电流检测电路 24 检测分流电阻 22 中流通的电流， 在与其等效的电压值达到由第一基准电压生成电路 26 生成的第一基准电压的情况下， 第 一电压检测输出信号 (i) 将会反转。检测该第一电压检测输出信号 (i) 反转为止的时间， 并进行诊断。
也就是说， 将第一电压检测输出信号 (i) 和诊断窗口信号 (n) 作为输入， 将通过 AND 电路 32 进行逻辑积演算后的斩波信号输入到斩波时间处理电路 42， 并根据由时钟信号 生成电路 36 所生成的时钟信号计算反转为止的时间 ( 电磁负载 20 的电流值成为规定值为 止的时间 )Ta。该斩波时间 Ta 若与规定的比较值不一致， 则由诊断部 43 诊断为故障， 并在 诊断窗口信号 (n) 的下降定时将诊断标志 F 输出为 HIGH。
由此， 可以检测部分短路故障， 并可以实现高可靠性的电磁负载驱动电路。另外， 在本实施方式的情况下， 通过使由时钟信号生成的规定的阈值为最恰当的数值， 可以在超 过规定时间的时刻进行故障的判断， 并且还存在可以不等待诊断窗口信号 (n) 的下降 ( 控 制信号的下降 ) 就使诊断标志 F 变为 HIGH 的优点。
( 实施方式 4) 参照图 7、 图 8 说明本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 ( 具体例 )4。 本实施方式使用电磁负载 20 的上游或下游的电压值 (e) 作为故障诊断的输入信 号。作为故障诊断电路 101 的内部结构， 具有第二电压检测电路 40 和第二基准电压生成电 路 38， 将第二电压检测电路 40 的输出信号 (p) 和诊断窗口信号 (n) 输入到诊断部 43， 并根 据电磁负载 20 的上游或下游的电压值是否到达规定的阈值来进行部分短路故障诊断。
以下详细说明实施方式 4。通常， 若微处理器 1 所输出的控制信号 (a) 变为 ON， 分 流电阻 22 中流通电流， 则由于低侧驱动器 18 的 ON 电阻和分流电阻 22， 电磁负载 20 和电源 接地 (GND) 之间产生电位差。因此， 电磁负载下游电压 (e) 表示与分流电阻通电电流 (g) 相关的电压值。
若在 VB 高侧驱动器 16 的开关元件上产生部分短路故障 Eb， 则分流电阻通电电流 (g) 不到达保持电流阈值 Ah2 而下降。与此同时电磁负载下游电压 (e) 的电压值也变小。 通过第二电压检测电路 40 比较该电磁负载下游电压 (e) 与第二基准电压生成电路 38 所生 成的第二基准电压值 V2， 当电磁负载下游电压 (e) 比第二基准电压值 V2 低的情况下， 第二 电压检测输出信号 (p) 变为 HIGH， 诊断部 43 在诊断窗口信号 (n) 的下降定时将诊断标志 F 输出为 HIGH。
通过上述处理， 因为可以检测出斩波停止而继续流过不彻底的微弱的电流， 所以 可以检测部分短路故障， 与此同时可以实现高可靠性的电磁负载驱动电路。
( 实施方式 5)
参照图 9、 图 10 说明本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 5。
在本实施方式中， 使用 VB 高侧驱动器驱动信号生成电路 7 所输出的 VB 高侧驱动
器驱动信号 (c) 作为故障诊断的输入信号。VB 高侧驱动器驱动信号生成电路 7 包括 ： 开关 信号生成电路 55 ； AND 电路 57， 其输入开关信号生成电路 55 的开关信号 (r) 的反转信号和 逻辑电路 3 的输出信号 ； 模拟信号生成电路 59， 其输入 AND 电路 57 的输出信号。
故障诊断电路 101 的内部结构具有在 AND 电路 32 和计数电路 34 之间设置的斩波 信号合成电路 60。斩波信号合成电路 60 将开关信号生成电路 55 的开关信号和 AND 电路 32 的输出信号即斩波信号作为输入， 并输出斩波信号合成信号 (s)。
本实施方式的部分短路故障诊断的算法 (algorithm) 为， 当开关元件驱动信号生 成电路是在与电磁负载 20 的电流值具有相关性的电信号的反馈补偿的基础上生成开关元 件驱动信号的情况下， 对该开关元件驱动信号的 ON、 OFF 次数进行计数， 并通过将计数出的 ON、 OFF 次数与规定的阈值相比较来进行部分短路的故障诊断。
关于其他基本的动作与实施方式 2 相同。
以下详细说明实施方式 5。像 VB 高侧驱动器 16 的开关元件那样， 为了驱动在 电池电压端子 15 和电磁负载 20 之间设置的开关元件， 通常， 为了确保栅极 (gate)、 源极 (source) 间的电位差， 通过模拟信号生成电路 59 将 VB 高侧驱动器 16 的栅极电压升压为比 电池电压 VB 高的电压。因此， 一般是利用 VB 高侧驱动器 16 的开关动作， 调节 VB 高侧驱动 器 16 的源极侧与电池电压端子 15 之间连接的电容使其升压。 然而， 在电池电压 VB 较低时 VB 高侧驱动器 16 不能进行开关动作因而不能升压的 情况下， 根据由开关信号生成电路 55 所生成的开关信号 (r)， 强制地对 VB 高侧驱动器 16 进 行开关动作， 使其升压。
在 VB 高侧驱动器 16 的开关元件上产生部分短路故障 Eb 的情况下， 分流电阻通电 电流 (g) 不到达保持电流阈值 Ah2 而下降。同时， 将从逻辑电路 3 输出的 VB 高侧驱动器的 逻辑驱动信号和作为输入开关信号 (r) 的 AND 电路 57 的输出信号的逻辑合成信号 (q)， 作 为故障诊断电路 101 的 AND 电路 32 的输入信号。
以诊断窗口信号 (n) 和逻辑合成信号 (q) 作为输入信号的 AND 电路 32 所输出的 斩波信号， 由于开关信号 (r) 的影响， 存在误诊断的可能性。在此， 将开关信号 (r) 和 AND 电路 32 所输出的斩波信号作为输入信号， 通过用斩波信号合成电路 60 保持同步， 来屏蔽开 关信号 (r) 的影响。
将斩波信号合成电路 60 所输出的开关信号合成信号 (s) 作为计数电路 34 的输入 信号。由计数电路 34 对开关信号合成信号 (s) 的斩波次数进行计数， 诊断部 43 在诊断窗 口信号 (n) 的下降定时将诊断标志 F 输出为 HIGH。
像这样， 在本实施方式中， 也是通过对斩波的 ON、 OFF 控制的次数进行计数， 来检 测部分短路故障， 通过检测部分短路故障， 可以实现高可靠性的电磁负载驱动电路。
( 实施方式 6)
参照图 11、 图 12 说明本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 6。
在本实施方式中， 使用逻辑电路 3 输出到 VB 高侧驱动器驱动信号生成电路 7 的逻 辑信号作为故障诊断的输入信号。故障诊断电路 101 的内部结构与实施方式 2 的内部结构 实质上相同， 当可称作开关元件驱动信号生成电路的逻辑电路 3 是在与电磁负载 20 的电流 值具有相关性的电信号的反馈补偿的基础上生成开关元件驱动信号的情况下， 对该开关元 件驱动信号的 ON、 OFF 次数进行计数， 并通过对计数出的 ON、 OFF 次数与规定的阈值进行比
较来进行部分短路的故障诊断。
以下详细说明实施方式 6。当 VB 高侧驱动器 16 的开关元件上产生部分短路故障 Eb 时， 与实施方式 5 相同， 分流电阻通电电流 (g) 不到达保持电流阈值 Ah2 而下降。同时， 将逻辑电路 3 所输出的用于 VB 高侧驱动器 16 的逻辑驱动信号和诊断窗口信号 (n) 作为故 障诊断电路 101 的 AND 电路 32 的输入信号。将 AND 电路 32 所输出的斩波信号输入到计数 电路 34， 并由计数电路 34 对斩波次数进行计数。并且， 诊断部 43 在诊断窗口信号 (n) 的下 降定时输出诊断标志 F 为 HIGH。
在该处理中， 因为也可以检测出斩波停止而 VB 高侧驱动器 16 中继续流过不彻底 的微弱的电流， 所以可以检测 VB 高侧驱动器 16 的部分短路故障， 可以实现高可靠性的电磁 负载驱动电路。
( 实施方式 7)
参照图 13、 图 14 说明本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 7。
在本实施方式中， 使用 VB 高侧驱动器 16 的源极电压， 即 VB 高侧驱动器输出信号 (s) 作为故障诊断电路 101 的输入信号。故障诊断电路 101 的内部结构与实施方式 4 的内 部结构实质上相同， 根据高侧开关元件的输出信号的电平是否为阈值以上来进行部分短路 故障诊断。 以下详细说明实施方式 7。通常， 在微处理器 1 所输出的控制信号 (a) 为 ON( 有 效 )， VB 高侧驱动器 16 进行斩波的情况下， VB 高侧驱动器 16 的源极电压在电池电压与 0(ZERO)V 之间进行斩波。
当 VB 高侧驱动器 16 的开关元件上产生部分短路故障 Eb 的情况下， 分流电阻通电 电流 (g) 不到达保持电流阈值 Ah2 而下降。同时， 因为 VB 高侧驱动器 16 不再能进行斩波， 所以 VB 高侧驱动器输出信号 (s) 不能有效到电池电压 VB 的电平， 而成为一半的 ON 状态。
由第二电压检测电路 40 监视 VB 高侧驱动器输出信号 (s) 的电平， 在 VB 高侧驱动 器输出信号 (s) 比第二基准电压 V2 低的情况下， 诊断部 43 在诊断窗口信号 (n) 的下降定 时将诊断标志 F 输出为 HIGH。
通过这样的处理， 因为也可以检测出斩波停止而 VB 高侧驱动器 16 中继续流过不 彻底的微弱的电流， 所以可以检测 VB 高侧驱动器 16 的部分短路故障， 可以实现高可靠性的 电磁负载驱动电路。
( 实施方式 8)
参照图 15、 图 16 说明本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 8。
在本实施方式中， 使用 VH 高侧驱动器 14 的输出信号 (t) 作为故障诊断的输入信 号。故障诊断电路 101 的内部结构与实施方式 7 的内部结构实质上相同， 根据 VH 高侧驱动 器 14 的输出信号 (t) 的电平是否为阈值以上来进行部分短路故障诊断。
另外， 诊断窗口信号生成电路 30 使用逻辑电路 3 输出到 VH 高侧驱动器驱动信号 生成电路 8 的逻辑信号来生成诊断窗口信号 (n)。
以下详细说明实施方式 8。通常， 在微处理器 1 的控制信号 (a) 有效， VH 高侧驱动 器 14 进行斩波的情况下， VH 高侧驱动器 14 的源极电压在升压电压 VH 与 0(ZERO)V 之间进 行斩波。
在 VH 高侧驱动器 14 的开关元件产生部分短路故障 Eh 的情况下， 因为 VH 高侧驱
动器 14 不能有效， 并且不再能进行斩波， 所以 VH 高侧驱动器输出信号 (t) 不能有效到升压 电压 VH 的电平， 而成为一半的 ON 状态。
由第二电压检测电路 40 监视 VH 高侧驱动器输出信号 (t) 的电平 ( 电压 )， 在 VH 高侧驱动器输出信号 (t) 比规定的第二基准电压 V2 低的情况下， 诊断部 43 在诊断窗口信 号 (n) 的下降定时将诊断标志 F 输出为 HIGH。
通过这样的处理， 因为可以检测出 VH 高侧驱动器 14 的斩波停止而 VH 高侧驱动器 14 中继续流过不彻底的微弱的电流， 所以可以检测 VH 高侧驱动器 14 的部分短路故障， 可以 实现高可靠性的电磁负载驱动电路。
( 实施方式 9)
参照图 17、 图 18 说明本发明的电磁负载电路的故障诊断装置的实施方式 9。
在本实施方式中， 使用逻辑电路 3 输出到 VH 高侧驱动器驱动信号生成电路 8 的逻 辑信号作为故障诊断的输入信号。故障诊断电路 101 的内部结构与实施方式 2 的内部结构 实质上相同， 当可称作开关元件驱动信号生成电路的逻辑电路 3 是在与电磁负载 20 的电流 值具有相关性的电信号的反馈补偿的基础上生成开关元件驱动信号的情况下， 通过对该开 关元件驱动信号的 ON、 OFF 次数进行计数， 并对计数出的 ON、 OFF 次数与规定的阈值进行比 较来进行部分短路的故障诊断。
以下详细说明实施方式 9。通常， 在微处理器 1 所输出的控制信号 (a) 有效， 且 VH 高侧驱动器 14 进行斩波的情况下， VH 高侧驱动器 14 的源极电压在升压电压 VH 与 0(ZERO) V 之间进行斩波。
在 VH 高侧驱动器 14 的开关元件上产生部分短路故障 Eh 的情况下， 分流电阻通电 电流 (g) 不到达保持电流阈值 Ap 而下降。同时， 将逻辑电路 3 所输出的 VH 高侧驱动器 14 的逻辑驱动信号作为故障诊断电路 101 的输入， 由计数电路 34 对斩波次数进行计数。 并且， 诊断部 43 在诊断窗口信号 (n) 的下降定时将诊断标志 F 输出为 HIGH。
通过这样的处理， 因为可以检测出 VH 高侧驱动器 14 的斩波停止而 VH 高侧驱动器 14 中继续流过不彻底的微弱的电流， 所以可以检测 VH 高侧驱动器 14 的部分短路故障， 可以 实现高可靠性的电磁负载驱动电路。
在上述所有的实施方式中， 电磁负载电路及故障诊断装置都既可以由基于集成化 电路、 外部电路等的硬件来构成， 也可以由基于微型计算机所执行的计算机程序的软件来 构成。