輸出裝置及其診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及輸出裝置及其診斷方法。根據(jù)實施方式，提供具有信號控制部(20a)的輸出裝置，該信號控制部(20a)在比該規(guī)定定時早第二負(fù)載(51)的響應(yīng)時間的定時使來自第二輸出元件(43)的信號斷開，在比所述規(guī)定定時早第一負(fù)載(50)的響應(yīng)時間的定時使來自第一以及第二輸出元件(41、43)的信號接通并使來自第一以及第二斷路元件(40、42)的信號斷開。所述輸出裝置具有診斷部(20b)，該診斷部(20b)在所述規(guī)定定時基于來自第一數(shù)字輸出電路(30)的信號來診斷所述第一斷路元件(40)是正常還是故障，并在所述規(guī)定定時基于來自第二數(shù)字輸出電路(31)的信號來診斷所述第二斷路元件(42)是正常還是故障。
【專利說明】輸出裝置及其診斷方法
[0001]本申請以日本專利申請2013-193473(申請日:2013年9月18日)為基礎(chǔ)，根據(jù)該申請享有優(yōu)先的利益。本申請通過參照該申請,而包含該申請的全部內(nèi)容。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明的實施方式涉及輸出裝置及其診斷方法。

【背景技術(shù)】
[0003]近年來，對于裝置的制造者/提供者，國際標(biāo)準(zhǔn)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)被匯總成了國際電氣標(biāo)準(zhǔn)化會議的標(biāo)準(zhǔn)IEC61508 “電氣/電子/可編程電子安全關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的功能安全”。進(jìn)而，在特定的產(chǎn)業(yè)用功能安全系統(tǒng)中，確定了符合特定的用途的派生標(biāo)準(zhǔn)。例如，關(guān)于安全裝設(shè)儀器系統(tǒng)，對于系統(tǒng)的設(shè)計者/整合者/用戶，作為國際標(biāo)準(zhǔn)的工藝用應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)確定7 IEC61511。
[0004]在這些標(biāo)準(zhǔn)中，將評價系統(tǒng)的設(shè)計、維護(hù)、乃至廢棄的生命周期中的安全并作為減輕風(fēng)險的要求等級的安全度水平(SIL ；Safety Integrity Level:安全完整性等級)作為定量的評價尺度確定下來。
[0005]在要求高安全度水平的安全裝設(shè)儀器系統(tǒng)中，需要檢測數(shù)字輸出電路的故障。不僅在系統(tǒng)起動時即使在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中也需要對對象的數(shù)字輸出電路進(jìn)行診斷。而且，在檢測到故障時，需要使系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩珷顟B(tài)。
[0006]在從具有輸出斷路電路的數(shù)字輸出電路向成為控制裝置(負(fù)載)的輸入電路的連接中，在控制裝置的無響應(yīng)時間內(nèi)對輸出斷路電路內(nèi)的輸出元件的故障進(jìn)行診斷。
[0007]但是，由于控制裝置的無響應(yīng)時間按每個裝置而不同，所以需要根據(jù)連接于數(shù)字輸出電路的控制裝置的響應(yīng)特性來按每個數(shù)字輸出電路改變診斷定時的故障診斷。
[0008]因此，為了進(jìn)行斷路元件和輸出元件的故障診斷，需要分別對斷路元件和輸出元件進(jìn)行控制，隨著控制裝置數(shù)目變多，設(shè)備成本和部件安裝面積也變大了。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種能削減用于進(jìn)行連接于響應(yīng)特性不同的負(fù)載的數(shù)字輸出電路的診斷的設(shè)備成本和安裝面積的輸出裝置及其診斷方法。
[0010]根據(jù)實施方式，提供一種與第一負(fù)載以及針對信號的響應(yīng)時間比所述第一負(fù)載長的第二負(fù)載連接的輸出裝置。所述輸出裝置具有第一數(shù)字輸出電路，該第一數(shù)字輸出電路具有對所述第一負(fù)載輸出信號的第一輸出元件以及連接于所述第一輸出元件的第一斷路元件，所述輸出裝置具有第二數(shù)字輸出電路，該第二數(shù)字輸出電路具有對所述第二負(fù)載輸出信號的第二輸出元件以及連接于所述第二輸出元件的第二斷路元件。所述輸出裝置具有使所述第一以及第二斷路元件驅(qū)動的斷路元件用的單一的驅(qū)動電路。所述輸出裝置具有信號控制部，該信號控制部在比規(guī)定定時早所述第二負(fù)載的響應(yīng)時間的定時使來自所述第二輸出元件的信號斷開，在比所述規(guī)定定時早所述第一負(fù)載的響應(yīng)時間的定時使來自所述第一以及第二輸出元件的信號接通并使來自所述第一以及第二斷路元件的信號斷開。所述輸出裝置具有診斷部，該診斷部在所述規(guī)定定時基于來自所述第一數(shù)字輸出電路的信號來診斷所述第一斷路元件是正常還是故障，并在所述規(guī)定定時基于來自所述第二數(shù)字輸出電路的信號來診斷所述第二斷路元件是正常還是故障。
[0011]根據(jù)上述構(gòu)成的輸出裝置，能削減用于進(jìn)行連接于響應(yīng)特性不同的負(fù)載的數(shù)字輸出電路的診斷的設(shè)備成本和安裝面積。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是表示第一實施方式中的輸出裝置的構(gòu)成例的電路圖。
[0013]圖2是用于說明第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的元件診斷定時的整體動作的圖。
[0014]圖3是用于說明第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的輸出元件診斷動作的圖。
[0015]圖4是表不第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的第一輸出兀件和第二輸出兀件的診斷用的順序的一個例子的流程圖。
[0016]圖5是用于說明第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的斷路元件診斷動作的圖。
[0017]圖6是表示第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的第一斷路元件和第二斷路元件的診斷用的順序的一個例子的流程圖。
[0018]圖7是用于說明第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的各種輸出信號為導(dǎo)通時的斷路元件診斷動作的圖。
[0019]圖8是表示第二實施方式中的輸出裝置的構(gòu)成例的電路圖。
[0020]圖9是用于說明第二實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的輸出元件診斷動作的圖。
[0021]圖10是表示第二實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的第一輸出元件和第二輸出元件的診斷用的順序的一個例子的流程圖。
[0022]圖11是用于說明第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的斷路元件診斷動作的圖。
[0023]圖12是表示第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的第一斷路元件和第二斷路元件的診斷用的順序的一個例子的流程圖。
[0024]圖13是表示現(xiàn)有方式的斷路/輸出元件診斷電路的構(gòu)成例的圖。

【具體實施方式】
[0025]以下，參照附圖對實施方式進(jìn)行說明。
[0026]為了容易進(jìn)行實施方式的理解，首先，對以往的輸出裝置的數(shù)字輸出電路的構(gòu)成進(jìn)行說明。
[0027]圖13是表示現(xiàn)有方式的斷路/輸出元件診斷電路的構(gòu)成例的圖。
[0028]輸出裝置10具有第一數(shù)字輸出電路30和第二數(shù)字輸出電路31。輸出裝置10具有這些第一數(shù)字輸出電路30和第二數(shù)字輸出電路31的診斷功能。
[0029]首先，對第一數(shù)字輸出電路30進(jìn)行說明。
[0030]第一數(shù)字輸出電路30具有第一輸出元件41的MOSFET (場效應(yīng)晶體管)。該第一輸出元件41的MOSFET作為用于驅(qū)動作為第一負(fù)載的第一控制裝置50的開關(guān)元件進(jìn)行動作。第一輸出元件41的源極連接于第一控制裝置50的輸入端以及MPU20。MPU20對第一數(shù)字輸出電路30的輸出狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。
[0031]此外，第一數(shù)字輸出電路30具有第一斷路元件40的M0SFET。該第一斷路元件40的MOSFET作為用于進(jìn)行第一數(shù)字輸出電路30的斷路的開關(guān)元件進(jìn)行動作。第一斷路元件40的源極經(jīng)由第一斷路元件第一輸出元件連接線123與第一輸出元件41的漏極連接。第一輸出元件41的柵極連接于第一輸出元件41用的驅(qū)動電路21b。
[0032]第一斷路元件40的漏極經(jīng)由外部電源裝置52的正極線120與外部電源裝置52的正極側(cè)連接。第一斷路元件40的柵極連接于第一斷路元件40用的驅(qū)動電路21d。如后所述，該驅(qū)動電路21d也是第二斷路元件42用的驅(qū)動電路。
[0033]第一輸出元件41用的驅(qū)動電路21b和第一斷路元件40用的驅(qū)動電路21d與用于驅(qū)動第一輸出元件41和第一斷路元件40的MPU20連接。
[0034]接下來，對第二數(shù)字輸出電路31進(jìn)行說明。
[0035]第二數(shù)字輸出電路31具有第二輸出元件43的M0SFET。該第二輸出元件43的MOSFET作為用于對作為第二負(fù)載的第二控制裝置51進(jìn)行驅(qū)動的開關(guān)元件進(jìn)行動作。第二輸出元件43的源極連接于MPU20以及第二控制裝置51的輸入端。MPU20對第二數(shù)字輸出電路31的輸出狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。
[0036]在第一數(shù)字輸出電路30的連接于第一輸出元件41的第一控制裝置50中，使用具有快速的響應(yīng)特性的、例如時間常數(shù)小的(tcrl < tcr2)控制裝置。
[0037]此外，在第二數(shù)字輸出電路31的連接于第二輸出元件43的第二控制裝置51中，使用具有比第一控制裝置50慢的響應(yīng)特性的、例如時間常數(shù)大的(tcr2 > tcrl)控制裝置。
[0038]第二數(shù)字輸出電路31具有第二斷路元件42的M0SFET。該第二斷路元件42的MOSFET作為用于進(jìn)行第二數(shù)字輸出電路31的電路的斷路的開關(guān)元件進(jìn)行動作。第二斷路元件42的源極經(jīng)由第二斷路元件第二輸出元件連接線124與第二輸出元件43的漏極連接。第二輸出元件43的柵極連接于第二輸出元件43用的驅(qū)動電路21c。第二斷路元件42的柵極連接于第二斷路元件42用的驅(qū)動電路21e。
[0039]第二輸出元件43用的驅(qū)動電路21c和第二斷路元件42用的驅(qū)動電路21e，與用于驅(qū)動第二輸出元件43和第二斷路元件42的MPU20連接。
[0040]此外，第一控制裝置50以及第二控制裝置51的輸出端經(jīng)由外部電源裝置52的負(fù)極線121與外部電源裝置52的負(fù)極側(cè)連接。此外，外部電源裝置52的正極側(cè)與第二斷路元件42的漏極連接。
[0041]如上述那樣，在圖13所示的以往的構(gòu)成中，MPU20經(jīng)由各自的驅(qū)動電路21d、21e使第一斷路元件40和第二斷路元件42驅(qū)動。
[0042]該MPU20將用于控制第一斷路元件40的第一斷路元件控制信號110輸出到第一斷路元件40用的驅(qū)動電路21d。該驅(qū)動電路21d對第一斷路元件40輸出第一斷路信號(第一斷路元件驅(qū)動信號)111。
[0043]若第一斷路元件40為正常，則當(dāng)?shù)谝粩嗦沸盘?11變?yōu)榻油顟B(tài)時第一斷路元件40變?yōu)榻油顟B(tài)。此外，若第一斷路元件40為正常，則當(dāng)?shù)谝粩嗦沸盘?11變?yōu)閿嚅_狀態(tài)時第一斷路元件40變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。
[0044]MPU20將用于控制第一輸出元件41的第一輸出元件控制信號102輸出到第一輸出兀件41用的驅(qū)動電路21b。該驅(qū)動電路21b對第一輸出兀件41輸出第一輸出信號(第一輸出兀件驅(qū)動信號)103。
[0045]若第一輸出兀件41為正常,貝U當(dāng)?shù)谝惠敵鲂盘?03變?yōu)榻油顟B(tài)時第一輸出兀件41變?yōu)榻油顟B(tài)。此外，若第一輸出元件41為正常，則當(dāng)?shù)谝惠敵鲂盘?03為斷開狀態(tài)時第一輸出元件41變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。
[0046]MPU20將用于控制第二斷路元件42的第二斷路元件控制信號112輸出到第二斷路元件42用的驅(qū)動電路21e。該驅(qū)動電路21e對第二斷路元件42輸出第二斷路信號(第二斷路元件驅(qū)動信號)113。
[0047]若第二斷路元件42為正常，則當(dāng)?shù)诙嗦沸盘?13變?yōu)榻油顟B(tài)時第二斷路元件42變?yōu)榻油顟B(tài)。此外，若第二斷路元件42為正常，則當(dāng)?shù)诙嗦沸盘?13變?yōu)閿嚅_狀態(tài)時第二斷路元件42變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。
[0048]MPU20將用于控制第二輸出元件43的第二輸出元件控制信號104輸出到第二輸出兀件43用的驅(qū)動電路21c。該驅(qū)動電路21c對第二輸出兀件43輸出第二輸出信號(第二輸出兀件驅(qū)動信號)105。
[0049]若第二輸出元件43為正常，則當(dāng)?shù)诙敵鲂盘?05變?yōu)榻油顟B(tài)時第二輸出元件43變?yōu)榻油顟B(tài)。此外，若第二輸出元件43為正常，則當(dāng)?shù)诙敵鲂盘?05變?yōu)閿嚅_狀態(tài)時第二輸出元件43變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。
[0050]基于與針對各種元件的信號控制相應(yīng)的第一輸出診斷信號106以及第二輸出診斷信號107，MPU20診斷各種元件是正常(能進(jìn)行接通/斷開輸出)還是故障(不能進(jìn)行斷開輸出)。有時將各種元件是否能進(jìn)行接通輸出的診斷稱為接通診斷。有時將各種元件是否能進(jìn)行斷開輸出的診斷稱為斷開診斷。
[0051]也就是說，在以往的構(gòu)成中，需要根據(jù)控制裝置的響應(yīng)特性，對第一斷路元件40、第二斷路元件42個別地進(jìn)行診斷。因此，分別需要第一斷路元件40用的驅(qū)動電路21d和第二斷路元件42用的驅(qū)動電路21e。
[0052]在控制輸出中輸出為接通時，MPU20 —并進(jìn)行第一輸出元件41、第二輸出元件43、第一斷路元件40以及第二斷路元件42的接通診斷。
[0053]也就是說，MPU20進(jìn)行第一輸出元件41、第二輸出元件43的斷開診斷和第一斷路元件40以及第二斷路元件42的斷開診斷、第一輸出元件41、第二輸出元件43、第一斷路元件40以及第二斷路元件42的接通診斷。由此，MPU20進(jìn)行各元件的接通/斷開故障診斷。
[0054](第一實施方式)
[0055]接下來，對第一實施方式進(jìn)行說明。
[0056]圖1是表示第一實施方式中的輸出裝置的數(shù)字輸出電路的構(gòu)成例的圖。
[0057]在此，以圖1所示的構(gòu)成中的與圖13所示的構(gòu)成不同的構(gòu)成為中心進(jìn)行說明。
[0058]圖1所示的構(gòu)成中，取代如圖13所示那樣的對第一斷路元件40以及第二斷路元件42分別設(shè)置驅(qū)動電路21d、21e，而設(shè)置第一斷路元件40和第二斷路元件42所共用的一個驅(qū)動電路21a。該驅(qū)動電路21a分別連接于第一斷路元件40的柵極以及第二斷路元件42的柵極。將該共用的驅(qū)動電路根據(jù)需要稱為各斷路元件用的驅(qū)動電路21a。
[0059]MPU20具有:信號控制部20a，用于控制向各種元件的信號；診斷部20b，用于基于與該信號控制相應(yīng)的第一輸出診斷信號106以及第二輸出診斷信號107，診斷各種元件是正常還是故障。
[0060]此外，根據(jù)來自MPU20的信號控制部20a的斷路元件控制信號100，該各斷路元件用的驅(qū)動電路21a采用下述結(jié)構(gòu):輸出作為第一斷路元件40以及第二斷路元件42分別共用的信號的第一第二斷路信號(斷路元件驅(qū)動信號)101。
[0061]若第一斷路元件40和第二斷路元件42為正常，則當(dāng)?shù)谝坏诙嗦沸盘?01變?yōu)榻油顟B(tài)時第一斷路元件40和第二斷路元件42變?yōu)榻油顟B(tài)。此外，若第一斷路元件40和第二斷路元件42為正常，則當(dāng)?shù)谝坏诙嗦沸盘?01變?yōu)閿嚅_狀態(tài)時第一斷路元件40和第二斷路元件42變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。
[0062]如上述那樣，在本實施方式中，由于第一斷路元件40和第二斷路元件42連接到斷路元件用的一個驅(qū)動電路21a，所以能與圖13所示的構(gòu)成相比減少驅(qū)動電路的數(shù)目。
[0063]圖2是用于說明第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的元件診斷定時的整體動作的一個例子的圖。圖2中的Al是輸出元件的診斷期間，圖2中的A2是斷路元件的診斷期間，圖2中的B是控制輸出的期間。
[0064]在圖2中，示出用于對第一輸出元件41、第二輸出元件43、第一斷路元件40、第二斷路元件42分別進(jìn)行斷開診斷的定時。
[0065]首先，對于用于對第一輸出元件41和第二輸出元件43進(jìn)行斷開診斷的各種信號的控制進(jìn)行說明。
[0066]在用于對第一輸出元件41和第二輸出元件43進(jìn)行斷開診斷的規(guī)定定時之前，MPU20的信號控制部20a使第一第二斷路信號101成為接通狀態(tài)。
[0067]為了使第一第二斷路信號101為接通狀態(tài)，MPU20的信號控制部20a將用于使第一第二斷路信號101變?yōu)榻油顟B(tài)的斷路元件控制信號100輸出到各斷路元件用的驅(qū)動電路21a。于是，該驅(qū)動電路21a將成為了接通狀態(tài)的第一第二斷路信號101輸出到第一斷路元件40以及第二斷路元件42。用于使第一第二斷路信號101變?yōu)閿嚅_狀態(tài)的信號輸出，除了接通/斷開不同之外均相同。
[0068]當(dāng)變?yōu)橛糜趯Φ谝惠敵鲈?1和第二輸出元件43進(jìn)行斷開診斷的規(guī)定的定時時，MPU20的信號控制部20a在接通了第一第二斷路信號101的狀態(tài)下，在第一控制裝置
50、第二控制裝置51的響應(yīng)時間內(nèi)，將用于分別使第一輸出信號103和第二輸出信號105成為斷開狀態(tài)的信號輸出到驅(qū)動電路21b、21c。
[0069]為了使第一輸出信號103成為斷開狀態(tài)，MPU20的信號控制部20a將用于使第一輸出信號103成為斷開狀態(tài)的第一輸出兀件控制信號102輸出到第一輸出兀件41用的驅(qū)動電路21b。于是,該驅(qū)動電路21b將成為了斷開狀態(tài)的第一輸出信號103輸出到第一輸出元件41。用于使第一輸出信號103成為接通狀態(tài)的信號輸出，除了接通/斷開不同之外均同樣。
[0070]為了使第二輸出信號105變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，MPU20的信號控制部20a將用于使第二輸出信號105成為斷開狀態(tài)的第二輸出元件控制信號104輸出到第二輸出元件43用的驅(qū)動電路21c。于是,從該驅(qū)動電路21c將變?yōu)榱藬嚅_狀態(tài)的第二輸出信號105輸出到第二輸出元件43。用于使第二輸出信號105成為接通狀態(tài)的信號輸出，除了接通/斷開不同之外均是同樣的。
[0071]MPU20的診斷部20b通過像這樣在使驅(qū)動電路21b斷開第一輸出信號103的時間判斷第一輸出診斷信號106的電壓的電平，從而進(jìn)行第一輸出元件41的斷開診斷。
[0072]此外，MPU20的診斷部20b通過在使驅(qū)動電路21c斷開第二輸出信號105的時間判斷第二輸出診斷信號107的電壓的電平，從而進(jìn)行第二輸出元件43的斷開診斷。
[0073]接下來，對于第一斷路元件40和第二斷路元件42的斷開診斷用的各種信號的控制進(jìn)行說明。
[0074]在用于對第一斷路元件40和第二斷路元件42進(jìn)行斷開診斷的規(guī)定的定時之前，MPU20的信號控制部20a對于驅(qū)動電路21b、21c使第一輸出信號103以及第二輸出信號105繼續(xù)緊前的控制輸出時的接通或者斷開狀態(tài)地進(jìn)行輸出。
[0075]當(dāng)變?yōu)橛糜趯Φ谝粩嗦吩?0和第二斷路元件42進(jìn)行斷開診斷的規(guī)定的定時時，MPU20的信號控制部20a將用于使第一輸出信號103和第二輸出信號105變?yōu)榻油顟B(tài)的信號輸出到驅(qū)動電路21b、21c。此外，在該定時，MPU20的信號控制部20a將用于使第一第二斷路信號101在第一控制裝置50、第二控制裝置51的響應(yīng)時間內(nèi)成為斷開狀態(tài)的信號輸出到驅(qū)動電路21a。
[0076]MPU20的診斷部20b通過在斷開第一第二斷路信號101的時間判斷第一輸出診斷信號106的電壓電平，從而進(jìn)行第一斷路元件40的斷開診斷。此外，MPU20的診斷部20b通過像這樣在斷開第一第二斷路信號101的時間判斷第二輸出診斷信號107的電壓電平，從而進(jìn)行第二斷路元件42的斷開診斷。
[0077]圖3是用于說明第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的輸出元件斷開診斷動作的一個例子的圖。
[0078]在圖3中，與時間經(jīng)過相匹配地示出第一輸出元件41以及第二輸出元件43的斷開診斷。
[0079]第一輸出元件41和第二輸出元件43的斷開診斷在第一輸出元件41連接于第一控制裝置50、第二輸出元件43連接于第二控制裝置51的狀態(tài)下進(jìn)行。因此，設(shè)置與第一控制裝置50、第二控制裝置51的響應(yīng)特性相匹配的診斷時間。MPU20的診斷部20b在該診斷時間進(jìn)行第一輸出元件41與第二輸出元件43的斷開診斷。
[0080]圖4是表示第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的第一輸出元件41和第二輸出元件43的斷開診斷用的順序的一個例子的流程圖。
[0081]在初始狀態(tài)中，在比作為對第一輸出元件41和第二輸出元件43進(jìn)行斷開診斷的定時的診斷判定點(檢測點)t0早時間tcr2的時刻t2之前，MPU20的信號控制部20a使第一第二斷路信號101進(jìn)行接通輸出，對于驅(qū)動電路21b、21c,使第一輸出信號103、第二輸出信號105 (SI)繼續(xù)緊前的控制輸出時的接通或者斷開狀態(tài)地輸出。
[0082]然后，當(dāng)計時到前述的時刻t2時(S2)，MPU20的信號控制部20a為了第二輸出元件43的斷開診斷，將用于使第二輸出信號105成為斷開狀態(tài)的信號輸出到第二輸出元件43用的驅(qū)動電路21c (S3)。該第二輸出信號是具有慢的響應(yīng)特性的第二控制裝置51側(cè)的第二輸出兀件43的驅(qū)動信號。
[0083]在比診斷判定點t0早時間tcrl的時刻tl之前，MPU20的信號控制部20a對于驅(qū)動電路21b使第一輸出信號103繼續(xù)緊前的控制輸出時的接通或者斷開狀態(tài)地進(jìn)行輸出。
[0084]接下來，當(dāng)計時到前述的時刻tl (S4) ,MPU20的信號控制部20a為了第一輸出元件41的斷開診斷，將用于使第一輸出信號103成為斷開狀態(tài)的信號輸出到驅(qū)動電路21b(S5)。該第一輸出信號103是具有快的響應(yīng)特性的第一控制裝置50側(cè)的第一輸出元件41的驅(qū)動信號。
[0085]然后，當(dāng)計時到診斷判定點t0的時刻時(S6)，MPU20的診斷部20b輸入來自第一輸出兀件41的第一輸出診斷信號106和來自第二輸出兀件43的第二輸出診斷信號107 (S7)。在診斷判定點t0以后，MPU20的診斷部20b對于驅(qū)動電路21a使第一第二斷路信號101繼續(xù)接通狀態(tài)地進(jìn)行輸出，并且，對于驅(qū)動電路21b、21c，使第一輸出信號103、第二輸出信號105繼續(xù)緊前的控制輸出時的接通或者斷開狀態(tài)地進(jìn)行輸出。
[0086]若第一輸出診斷信號106的電壓電平為低電平(S8的“是”)，MPU20的診斷部20b就判斷為第一輸出元件41是正常(S9)。若該電壓電平為高(HI)電平(S8的“否”)，MPU20的診斷部20b就判斷為第一輸出元件41為故障(異常)(SlO)。這樣能進(jìn)行第一輸出元件41的斷開診斷。圖3中的四角形符號表示檢測結(jié)果為故障，圖3中的圓圈符號表示檢測結(jié)果為正常，圖3中的虛線是輸出元件故障時的波形。
[0087]同樣地，若第二輸出診斷信號107的電壓電平為低電平，MPU20的診斷部20b就判斷為第二輸出元件43是正常。若該電壓電平為高電平，MPU20的診斷部20b就判斷為第二輸出元件43是故障(異常)。這樣能進(jìn)行第二輸出元件43的斷開診斷。
[0088]圖5是用于說明第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的斷路元件斷開診斷動作的一個例子的圖。圖6是表示第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的第一斷路元件和第二斷路元件的斷開診斷用的順序的一個例子的流程圖。圖7是用于說明第一實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的、各種輸出信號為接通時的斷路元件診斷動作的一個例子的圖。
[0089]在圖5、圖7中，與時間經(jīng)過相匹配地示出第一斷路元件40以及第二斷路元件42的斷開診斷。
[0090]在本實施方式中，將第一斷路元件40和第二斷路元件42 —并進(jìn)行控制。參照圖7來說明第一第二斷路信號101、第一輸出信號103、第二輸出信號105的控制的一個例子。在比診斷判定點t0早時間tcrl的時刻tl之前，MPU20的信號控制部20a如圖7所示那樣，對于驅(qū)動電路21b、21c，使第一輸出信號103、第二輸出信號105繼續(xù)緊前的控制的接通或者斷開狀態(tài)地進(jìn)行輸出。在該狀態(tài)下，使各斷路元件的斷開診斷定時與具有快的響應(yīng)特性的第一控制裝置50相匹配地，MPU20的信號控制部20a如圖7所示那樣，在比診斷判定點t0早時間tcrl的時刻tl，使驅(qū)動電路21b、21c接通第一輸出信號103、第二輸出信號105，并且，使驅(qū)動電路21a斷開第一第二斷路信號101。在這種情況下，第一斷路元件40和第二斷路元件42變?yōu)橄嗤膭幼鳌?br> [0091]因此，在第二輸出元件43與具有慢的響應(yīng)特性的第二控制裝置51連接的情況下，當(dāng)如前所述那樣與具有快的響應(yīng)特性的第一控制裝置50相匹配地在比時刻t2晚的時刻tl，使驅(qū)動電路21c接通第二輸出信號105，使驅(qū)動電路21a斷開第一第二斷路信號101時，如圖7中的三角符號所示那樣，在診斷判定點t0的第二輸出診斷信號107的電壓電平表示低電平與高電平的中間電平(不定)。在這種情況下，不能進(jìn)行診斷部20b所進(jìn)行的第一斷路元件40和第二斷路元件42的故障診斷。
[0092]接下來，對第一第二斷路信號101的控制的另一個例子進(jìn)行說明。在比診斷判定點to早時間tcr2的時刻t2之前，MPU20的信號控制部20a對于驅(qū)動電路21b、21c，使第一輸出信號103、第二輸出信號105繼續(xù)緊前的控制的接通或者斷開狀態(tài)地進(jìn)行輸出。在該狀態(tài)下，使各斷路元件的斷開診斷定時與具有慢的響應(yīng)特性的第二控制裝置51相匹配地，MPU20的信號控制部20a在比診斷判定點t0早時間tcr2的時刻t2，對驅(qū)動電路21b、21c使第一輸出信號103、第二輸出信號105接通,并且,對驅(qū)動電路21a使第一第二斷路信號101斷開。但是，當(dāng)進(jìn)行這樣的控制時，由于第一第二斷路信號101為斷開狀態(tài)的時間變長，所以有時具有快的響應(yīng)特性的第一控制裝置50會檢測出第一輸出元件41的斷開而發(fā)生誤動作。
[0093]因此，在本實施方式中，在使第一或者第二輸出信號從斷開到接通時，使用輸出目的地的第一或者第二控制裝置的響應(yīng)時間短的特性，進(jìn)行各斷路元件的斷開診斷。此外，在本實施方式中，在使第一或者第二輸出信號從接通到斷開時，使用輸出目的地的第一或者第二控制裝置的響應(yīng)時間長的特性，進(jìn)行各斷路元件的斷開診斷。
[0094]如圖5所示那樣，在本實施方式中，在比診斷判定點t0早時間tcr2的時刻t2，使第二輸出信號105斷開。此時刻t2是在使第一第二斷路信號101為斷開的時刻tl之前的時刻，是早第二控制裝置51的響應(yīng)時間的量的時刻。
[0095]對于控制從時刻t2之前的時刻起重新進(jìn)行說明。首先，在時刻t2之前，MPU20的信號控制部20a經(jīng)由驅(qū)動電路21a，使第一第二斷路信號101為接通狀態(tài)，此外，對驅(qū)動電路21b、21c，使第一輸出信號103、第二輸出信號105繼續(xù)緊前的控制輸出時的接通或者斷開狀態(tài)地進(jìn)行輸出(S21)。
[0096]當(dāng)計時到時刻t2時(S22)，MPU20的信號控制部20a將用于使第二輸出信號105成為斷開狀態(tài)的信號輸出到驅(qū)動電路21c (S23)。
[0097]在時刻tl之前，MPU20的信號控制部20a對驅(qū)動電路21b，與時刻t2之前同樣地，使第一輸出信號103繼續(xù)緊前的控制輸出時的接通或者斷開狀態(tài)地進(jìn)行輸出。
[0098]接下來，當(dāng)計時到時刻tl時(S24)，MPU20的信號控制部20a將用于使第一第二斷路信號101成為斷開狀態(tài)的信號輸出到驅(qū)動電路21a(S25)，并且將用于使第一輸出信號103以及第二輸出信號105成為接通狀態(tài)的信號輸出到驅(qū)動電路21b、21c(S26)。
[0099]當(dāng)計時到診斷判定點t0時(S27) ,MPU20的診斷部20b輸入第一輸出診斷信號106和第二輸出診斷信號107 (S28)。在診斷判定點t0以后，MPU20的診斷部20b將用于使第一第二斷路信號101成為接通狀態(tài)的信號輸出到驅(qū)動電路21a，并且對于驅(qū)動電路21b、21c，使第一輸出信號103、第二輸出信號105繼續(xù)緊前的控制輸出時的接通或者斷開狀態(tài)地進(jìn)行輸出。
[0100]若第一輸出診斷信號106的電壓電平為低電平(S29的“是”),MPU20的診斷部20b就判斷為第一斷路元件40是正常(S30)。若該電壓電平為高電平(S29的“否”)，MPU20的診斷部20b就判斷為第一斷路元件40是故障(異常)(S31)。圖5中的四角形符號表示檢測結(jié)果為故障，圖5中的圓圈符號表示檢測結(jié)果為正常，圖5中的虛線是斷路元件故障時的波形。
[0101]此外，若第二輸出診斷信號107的電壓電平為低電平，MPU20的診斷部20b就判斷為第二斷路元件42是正常。若該電壓電平為高電平，MPU20的診斷部20b就判斷為第二斷路元件42是故障(異常)。
[0102]如前述那樣，以往在第一斷路元件40或第二斷路元件42的斷開診斷用的規(guī)定定時，使第一輸出信號103或第二輸出信號105以一樣的定時設(shè)定為接通狀態(tài)。與此相比，在本實施方式中，MPU20與各控制裝置的響應(yīng)特性相匹配地，輸出用于使第一輸出信號103或第二輸出信號105以個別的定時成為斷開狀態(tài)的信號。
[0103]具體地說，MPU20使各種輸出信號中的、與具有慢的響應(yīng)特性的第二控制裝置51有關(guān)的第二輸出信號105，在比診斷判定點t0早第二控制裝置51的響應(yīng)時間的定時成為斷開狀態(tài)。其后，MPU20使該第二輸出信號105在與具有快的響應(yīng)特性的第一控制裝置50的響應(yīng)時間相匹配的早的定時成為接通狀態(tài)。由此，能防止與具有慢的響應(yīng)特性的第二控制裝置51相關(guān)的輸出信號的電壓電平在診斷判定點t0成為了中間電平。
[0104]此外，在比具有快的響應(yīng)特性的控制裝置的響應(yīng)時間早的定時，MPU20使各種輸出信號中的與該控制裝置相關(guān)的輸出信號成為接通狀態(tài)。由此，無需使第一第二斷路信號101不必要地在早的定時成為斷開狀態(tài)。由此，能防止由于第一第二斷路信號101變?yōu)閿嚅_狀態(tài)的時間變長，而使具有快的響應(yīng)特性的第一控制裝置50檢測出第一輸出元件41的斷開而發(fā)生誤動作。
[0105]由此，即使在作為各種斷路元件用的驅(qū)動電路使用共用的一個驅(qū)動電路的情況下，也能基于第一斷路元件40或第二斷路元件42的診斷判定點t0處的第一輸出診斷信號106和第二輸出診斷信號107的電壓電平，正確地進(jìn)行第一斷路元件40或第二斷路元件42的斷開診斷。
[0106]也就是說，能確保用于將與各控制裝置的響應(yīng)特性相應(yīng)的各斷路元件一并進(jìn)行診斷的時間，能根據(jù)各數(shù)字輸出電路的負(fù)載的響應(yīng)特性將各斷路元件一并進(jìn)行診斷。
[0107](第二實施方式)
[0108]接下來，對本發(fā)明的第二實施方式進(jìn)行說明。另外，對本實施方式中的輸出裝置的功能中與圖1所示的功能相同的功能，標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并省略其詳細(xì)的說明，在此主要對不同功能進(jìn)行敘述。
[0109]圖8是表示第二實施方式中的輸出裝置的數(shù)字輸出電路的構(gòu)成例的電路圖。
[0110]輸出裝置10的第一數(shù)字輸出電路30與第二數(shù)字輸出電路31、各種驅(qū)動電路21a、21b、21c之間的連接配置與圖1所示的構(gòu)成相同。
[0111]圖8所示的構(gòu)成是以所謂的電流汲入型(sink)驅(qū)動的控制裝置為負(fù)載的構(gòu)成。與圖1所示的構(gòu)成的不同點是，第一斷路元件40以及第二斷路元件42的源極經(jīng)由外部電源裝置負(fù)極線121連接于外部電源裝置52的負(fù)極側(cè)。
[0112]外部電源裝置52的正極側(cè)經(jīng)由外部電源裝置正極線120連接于第一控制裝置50以及第二控制裝置51的輸入端。
[0113]第一控制裝置50的輸出端連接于第一輸出元件41的漏極以及MPU20。也就是說，第一輸出診斷信號106從第一控制裝置50輸出。
[0114]第二控制裝置51的輸出端連接于第二輸出元件43的漏極以及MPU20。也就是說，第二輸出診斷信號107從第二控制裝置51輸出。
[0115]第一輸出元件41的源極經(jīng)由第一斷路元件第一輸出元件連接線123連接于第一斷路元件40的漏極。也就是說，第一輸出元件41與第一斷路元件40的連接關(guān)系與圖1所示的構(gòu)成相反。
[0116]第二輸出元件43的源極經(jīng)由第二斷路元件第二輸出元件連接線124連接于第二斷路元件42的漏極。也就是說，第二輸出元件43和第二斷路元件42的連接關(guān)系與圖1所示的構(gòu)成相反。
[0117]圖9是用于說明第二實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的輸出元件診斷動作的一個例子的圖。
[0118]在圖9中，與時間經(jīng)過相匹配地示出第一輸出元件41和第二輸出元件43的斷開診斷。
[0119]與第一實施方式同樣地，對連接于第一數(shù)字輸出電路30的第一輸出元件41的第一控制裝置50，使用具有快速的響應(yīng)特性的、例如時間常數(shù)小的(tcrl < tcr2)控制裝置。此外，對連接于第二數(shù)字輸出電路31的第二輸出元件43的第二控制裝置51，使用具有慢的響應(yīng)特性的、例如時間常數(shù)大的(tcr2 > tcrl)控制裝置。
[0120]圖10是表示第二實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的第一輸出元件和第二輸出元件的斷開診斷用的順序的一個例子的流程圖。
[0121]首先，在第一實施方式中說明的SI至S5的、計時到比診斷判定點t0早時間tcr2的時刻t2時和計時到比診斷判定點t0早時間tcrl的時刻tl時，進(jìn)行各種信號的控制(S41 ?S45)。
[0122]然后，當(dāng)計時到診斷判定點t0的時刻時(S46) ,MPU20的信號控制部20a輸入來自第一控制裝置50的第一輸出診斷信號106的電壓電平和來自第二控制裝置51的第二輸出診斷信號107 (S47)。
[0123]若第一輸出診斷信號106的電壓電平為高電平(S48的“是”)，則MPU20的診斷部20b判斷第一輸出元件41為正常(S49)。若該電壓電平為低電平(S48的“否”)，則MPU20的診斷部20b判斷第一輸出元件41為故障(異常)(S50)。
[0124]同樣地，若第二輸出診斷信號107的電壓電平為高電平，則MPU20的診斷部20b判斷第二輸出元件43為正常。若該電壓電平為低電平，則MPU20的診斷部20b判斷第二輸出元件43為故障(異常)。圖9中的四角形符號表示檢測結(jié)果為故障，圖9中的圓圈符號表示檢測結(jié)果為正常，圖9中的虛線是輸出元件故障時的波形。
[0125]圖11是用于說明第二實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的斷路元件診斷動作的一個例子的圖。
[0126]在圖11中，與時間經(jīng)過相匹配地示出第一斷路元件40和第二斷路元件42的斷開診斷。
[0127]圖12是表示第二實施方式中的輸出裝置所進(jìn)行的第一斷路元件和第二斷路元件的斷開診斷用的順序的一個例子的流程圖。
[0128]首先，在第一實施方式中說明的S21至S26的、計時到比診斷判定點t0早時間tcr2的時刻t2時和計時到比診斷判定點t0早時間tcrl的時刻tl時，進(jìn)行各種信號的控制(S61 ?S66)。
[0129]接下來，當(dāng)計時到診斷判定點t0時(S67) ,MPU20的診斷部20b輸入第一輸出診斷信號106和第二輸出診斷信號107 (S68)。
[0130]若第一輸出診斷信號106的電壓電平為高電平(S69的“是”)，則MPU20的診斷部20b判斷為第一斷路元件40是正常(S70)。若該電壓電平為低電平(S69的“否”)，則MPU20的診斷部20b判斷為第一斷路元件40是故障(異常)(S71)。
[0131]同樣地，若第二輸出診斷信號107的電壓電平為高電平，則MPU20的診斷部20b判斷為第二斷路元件42是正常。若該電壓電平為低電平，則MPU20的診斷部20b判斷為第二斷路元件42是故障(異常)(S71)。圖11中的四角形符號表示檢測結(jié)果為故障，圖11中的圓圈符號表示檢測結(jié)果為正常，圖11中的虛線是斷路元件故障時的波形。
[0132]這樣，在第二實施方式中，即使是使用了電流汲入型驅(qū)動的構(gòu)成也能得到與第一實施方式同樣的效果。
[0133]另外，上述的各實施方式中記載的方法也能作為能使計算機(jī)執(zhí)行的程序，儲存在磁盤(軟(注冊商標(biāo))盤、硬盤等)、光盤(CD-R0M、DVD等)、光磁盤(MO)、半導(dǎo)體存儲器等存儲介質(zhì)中來分發(fā)。
[0134]此外，作為該存儲介質(zhì)，只要是能存儲程序而且計算機(jī)能讀取的存儲介質(zhì)，其存儲形式是任何形態(tài)都可以。
[0135]此外，也可以基于從存儲介質(zhì)安裝到計算機(jī)中的程序的指示，使在計算機(jī)上運行的os(操作系統(tǒng))、數(shù)據(jù)庫管理軟件、網(wǎng)絡(luò)軟件等的m中間件)等執(zhí)行用于實現(xiàn)上述實施方式的各處理的一部分。
[0136]進(jìn)而，各實施方式中的存儲介質(zhì)并不限于與計算機(jī)相獨立的介質(zhì)，還包含下載由LAN或因特網(wǎng)等傳送的程序并將其存儲或者臨時存儲起來的存儲介質(zhì)。
[0137]此外，存儲介質(zhì)并不限于一個，從多個介質(zhì)執(zhí)行上述各實施方式中的處理的情況也包含在本發(fā)明中的存儲介質(zhì)中，介質(zhì)構(gòu)成是任何構(gòu)成均可。另外，各實施方式中的計算機(jī)可以是基于存儲介質(zhì)中存儲的程序，執(zhí)行上述各實施方式中的各處理的構(gòu)成，也可以是個人計算機(jī)等由一臺構(gòu)成的裝置、多臺裝置進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)連接的系統(tǒng)等任何構(gòu)成。
[0138]此外，各實施方式中的計算機(jī)并不限于個人計算機(jī)，還包含信息處理設(shè)備中包含的運算處理裝置、微型計算機(jī)等，通稱為能由程序?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的功能的設(shè)備、裝置。
[0139]雖然說明了發(fā)明的幾個實施方式，但這些實施方式是作為例子而提示出的，并不意在對發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。這些新的實施方式能以其它各種形態(tài)進(jìn)行實施，能在不脫離發(fā)明的要旨的范圍，進(jìn)行各種的省略、置換、變更。這些實施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍和要旨中，并且包含在一同附上的權(quán)利要求書所述的發(fā)明及其均等的范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種輸出裝置，其連接于第一負(fù)載(50)以及針對信號的響應(yīng)時間比所述第一負(fù)載(50)長的第二負(fù)載(51),所述輸出裝置的特征在于，具備: 第一數(shù)字輸出電路(30),具有對所述第一負(fù)載(50)輸出信號的第一輸出元件(41)以及連接于所述第一輸出元件(41)的第一斷路元件(40)； 第二數(shù)字輸出電路(31),具有對所述第二負(fù)載(51)輸出信號的第二輸出元件(43)以及連接于所述第二輸出元件(43)的第二斷路元件(42)；斷路元件用的單一的驅(qū)動電路(214,使所述第一以及第二斷路元件(4032)驅(qū)動；信號控制部(204，在比規(guī)定定時早所述第二負(fù)載(51)的響應(yīng)時間的定時使來自所述第二輸出元件(43)的信號斷開，在比所述規(guī)定定時早所述第一負(fù)載(50)的響應(yīng)時間的定時使來自所述第一以及第二輸出元件(4143)的信號接通并使來自所述第一以及第二斷路元件(4032)的信號斷開；以及 診斷部(2013),在所述規(guī)定定時基于來自所述第一數(shù)字輸出電路(30)的信號來診斷所述第一斷路元件(40)是正常還是故障，并在所述規(guī)定定時基于來自所述第二數(shù)字輸出電路(31)的信號來診斷所述第二斷路元件(42)是正常還是故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出裝置，其特征在于， 所述第一以及第二斷路元件(4032)和所述第一以及第二輸出元件(4133)為場效應(yīng)晶體管， 所述驅(qū)動電路(214連接于所述第一以及第二斷路元件(4032)的柵極， 所述第一斷路元件(40)的源極連接于所述第一輸出元件(41)的漏極， 所述第二斷路元件(42)的源極連接于所述第二輸出元件(43)的漏極， 所述第一負(fù)載(50)包括:輸入端，連接于所述第一輸出元件(41)的源極；以及輸出端，連接于所述第一以及第二斷路元件(40.42)的漏極， 所述第二負(fù)載(51)包括:輸入端，連接于所述第二輸出元件(43)的源極；以及輸出端，連接于所述第一以及第二斷路元件(40.42)的漏極， 所述診斷部(206)在所述規(guī)定定時基于來自所述第一輸出元件(41)的信號來診斷所述第一斷路元件(40)是正常還是故障，并基于來自所述第二輸出元件(43)的信號來診斷所述第二斷路元件(42)是正常還是故障。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出裝置，其特征在于， 所述第一以及第二斷路元件(4032)和所述第一以及第二輸出元件(4133)為場效應(yīng)晶體管， 所述驅(qū)動電路(214連接于所述第一以及第二斷路元件(4032)的柵極， 所述第一輸出元件(41)的源極連接于所述第一斷路元件(40)的漏極， 所述第二輸出元件(43)的源極連接于所述第二斷路元件(42)的漏極， 所述第一負(fù)載(50)包括:輸入端，連接于所述第一以及第二斷路元件(4032)的源極；以及輸出端，連接于所述第一輸出元件(41)的漏極， 所述第二負(fù)載(51)包括:輸入端，連接于所述第一以及第二斷路元件(4032)的源極；以及輸出端，連接于所述第二輸出元件(43)的漏極， 所述診斷部(206)在所述規(guī)定定時基于來自所述第一負(fù)載(50)的信號來診斷所述第一斷路元件(40)是正常還是故障，并在所述規(guī)定定時基于來自所述第二負(fù)載(51)的信號來診斷所述第二斷路元件(42)是正常還是故障。
4.一種輸出裝置的診斷方法，該輸出裝置連接于第一負(fù)載(50)以及針對信號的響應(yīng)時間比所述第一負(fù)載(50)長的第二負(fù)載(51),所述輸出裝置具有:第一數(shù)字輸出電路(30),具有對所述第一負(fù)載(50)輸出信號的第一輸出元件(41)以及連接于所述第一輸出元件(41)的第一斷路元件(40)；第二數(shù)字輸出電路(31),具有對所述第二負(fù)載(51)輸出信號的第二輸出元件(43)以及連接于所述第二輸出元件(43)的第二斷路元件(42)；以及斷路元件用的單一的驅(qū)動電路(214,使所述第一以及第二斷路元件(4032)驅(qū)動，所述診斷方法的特征在于， 所述診斷方法具備: 在比規(guī)定定時早所述第二負(fù)載(51)的響應(yīng)時間的定時使來自所述第二輸出元件(43)的信號斷開，在比所述規(guī)定定時早所述第一負(fù)載(50)的響應(yīng)時間的定時使來自所述第一以及第二輸出元件(4133)的信號接通并使來自所述第一以及第二斷路元件(4032)的信號斷開；以及 在所述規(guī)定定時基于來自所述第一數(shù)字輸出電路(30)的信號來診斷所述第一斷路元件(40)是正常還是故障，并在所述規(guī)定定時基于來自所述第二數(shù)字輸出電路(31)的信號來診斷所述第二斷路元件(42)是正常還是故障。
【文檔編號】G05B19/042GK104460405SQ201410476680
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】毛利文隆, 登古誠, 中谷博司, 大西直哉, 野島章 申請人:株式會社東芝, 東芝三菱電機(jī)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會社