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JP2002134804A - Piezo actuator abnormality detection device - Google Patents

Piezo actuator abnormality detection device

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Publication number
JP2002134804A
JP2002134804A JP2000327056A JP2000327056A JP2002134804A JP 2002134804 A JP2002134804 A JP 2002134804A JP 2000327056 A JP2000327056 A JP 2000327056A JP 2000327056 A JP2000327056 A JP 2000327056A JP 2002134804 A JP2002134804 A JP 2002134804A
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Japan
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voltage
piezo actuator
value
voltage value
abnormality
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JP2000327056A
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Japanese (ja)
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Yasuhiro Fukagawa
康弘 深川
Michiyasu Moritsugu
通泰 森次
Yasuyuki Sakakibara
康行 榊原
Mikio Kumano
幹夫 熊野
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Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
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Publication date
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピエゾアクチュエータの部分断線、短絡等と
いった、異常の状態をより詳細に検出可能なピエゾアク
チュエータの異常検出装置を提供する。 【解決手段】 印加電圧に応じて伸縮する圧電体11を
複数積層してなるピエゾアクチュエータ1に印加する高
電圧を発生する高電圧発生回路2と、充電用スイッチン
グ素子のON時に高電圧発生回路2で発生する高電圧を
ピエゾアクチュエータ1に印加し、放電用スイッチング
素子のON時にピエゾアクチュエータ1に蓄積された電
荷を放電させるスイッチング回路3を有する。制御回路
4がスイッチング回路3に充電または放電信号を出力し
てから一定期間後のピエゾアクチュエータ電圧を異常検
出回路5で検出し、その時点でのピエゾアクチュエータ
電圧の正常値と比較することにより、ピエゾアクチュエ
ータ1の異常の状態を細かく検出することができる。
(57) [Problem] To provide an abnormality detection device for a piezo actuator capable of detecting an abnormality state such as partial disconnection or short circuit of the piezo actuator in more detail. SOLUTION: A high voltage generating circuit 2 for generating a high voltage to be applied to a piezo actuator 1 formed by laminating a plurality of piezoelectric bodies 11 which expand and contract according to an applied voltage, and a high voltage generating circuit 2 when a charging switching element is turned on. And a switching circuit 3 for applying the high voltage generated in the piezo actuator 1 to discharge the electric charge accumulated in the piezo actuator 1 when the discharge switching element is turned on. The abnormality detection circuit 5 detects the piezo actuator voltage after a certain period from when the control circuit 4 outputs the charge or discharge signal to the switching circuit 3, and compares the detected voltage with the normal value of the piezo actuator voltage at that time. An abnormal state of the actuator 1 can be finely detected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾアクチュエ
ータの異常を検出する異常検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an abnormality detecting device for detecting an abnormality of a piezo actuator.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電体の伸縮により印加電圧に応じた変
位を発生するピエゾアクチュエータは、高応答で制御性
に優れることから、従来より車両用駆動装置に広く使用
されている。一方、近年、新たな車両規制に対応するた
めに車両搭載機器の故障診断技術を確立する必要が生じ
ており、高電圧が発生するピエゾアクチュエータにおい
ても、異常時には速やかに駆動を停止する等の対策が要
求されている。
2. Description of the Related Art Piezo actuators, which generate displacement in accordance with an applied voltage due to expansion and contraction of a piezoelectric body, have been widely used in a vehicle drive device because of their high response and excellent controllability. On the other hand, in recent years, it has become necessary to establish a failure diagnosis technology for on-vehicle equipment in order to respond to new vehicle regulations. Is required.

【0003】ピエゾアクチュエータの高電圧に対する安
全対策として、例えば、特開平3−128679号公報
には、ピエゾアクチュエータの収縮時に高電圧を所定時
間印加した後、蓄積された電荷を放電させる第1の放電
手段と、この放電が確実になされたかを検出し、放電が
なされなかった時には、以降の高電圧の供給を禁止しか
つアクチュエータの電荷を放電させる第2の放電手段を
設けることが記載されている。
As a safety measure against a high voltage of a piezo actuator, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-128679 discloses a first discharge in which a high voltage is applied for a predetermined time when the piezo actuator contracts, and then the accumulated charges are discharged. Means and a second discharge means for detecting whether the discharge has been reliably performed, and prohibiting the subsequent supply of a high voltage and discharging the electric charge of the actuator when the discharge is not performed are provided. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記装置は、アクチュ
エータの駆動回路系に何らかの異常(例えば短絡等)が
生じた時に駆動を停止することで、高電圧印加による種
々の不具合を回避するものである。しかしながら、上記
装置では、何らかの異常が生じたことは分かるが異常の
箇所や種類を特定することはできず、これらを特定する
ために多大な労力を要する問題があった。
The above-mentioned device is intended to avoid various inconveniences due to the application of a high voltage by stopping the drive when any abnormality (for example, short circuit) occurs in the drive circuit system of the actuator. . However, in the above-described apparatus, it is known that some abnormality has occurred, but the location and type of the abnormality cannot be specified, and there has been a problem that much labor is required to specify these.

【0005】ピエゾアクチュエータは、通常、複数の圧
電体を電極を介して積層した多層構造となっており、ピ
エゾアクチュエータ内部での部分断線や、コネクタはず
れといった異常が考えられる。従って、異常の発生を速
やかに知り、適切な措置を施すために、例えば、充電ま
たは放電回路におけるワイヤ断線や短絡の他、ピエゾア
クチュエータ内部での部分断線や、コネクタはずれとい
った様々な異常について、その異常の箇所や種類をより
詳細に検出することが要求されている。
[0005] The piezo actuator usually has a multilayer structure in which a plurality of piezoelectric bodies are stacked via electrodes, and abnormalities such as partial disconnection inside the piezo actuator and disconnection of the connector are considered. Therefore, in order to know the occurrence of abnormality quickly and take appropriate measures, for example, in addition to wire breakage or short-circuit in the charge or discharge circuit, various abnormalities such as partial breakage inside the piezo actuator and disconnection of the connector, It is required to detect the location and type of abnormality in more detail.

【0006】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ワイヤ断線や短絡、ピエゾアクチュエ
ータ内部での部分断線、コネクタはずれといった、より
細かな状態を検出することの可能なピエゾアクチュエー
タの異常検出装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a piezo actuator capable of detecting finer conditions such as a broken wire or a short circuit, a partial disconnection inside the piezo actuator, or a disconnection of a connector. An object of the present invention is to provide an abnormality detection device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、印加
電圧に応じて伸縮する圧電体を複数積層してなるピエゾ
アクチュエータの異常検出装置であって、このピエゾア
クチュエータに印加する高電圧を発生する高電圧発生手
段と、充電用スイッチング素子のON時に上記高電圧発
生手段で発生する高電圧を上記ピエゾアクチュエータに
印加し、放電用スイッチング素子のON時に上記ピエゾ
アクチュエータに蓄積された電荷を放電させるスイッチ
ング手段を有する。制御手段は、上記スイッチング手段
に充電または放電信号を出力して上記充電用または放電
用スイッチング素子のON−OFFを制御するものであ
り、さらに、上記充電または放電信号が出力されてから
一定期間後のピエゾアクチュエータ電圧を検出し、上記
一定期間後の上記ピエゾアクチュエータ電圧の正常値と
比較することにより、上記ピエゾアクチュエータの異常
の状態を検出する異常検出手段を備えている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an abnormality detecting apparatus for a piezo actuator, comprising a plurality of piezoelectric members which expand and contract in accordance with an applied voltage, wherein a high voltage applied to the piezo actuator is detected. The high voltage generating means and the high voltage generated by the high voltage generating means when the charging switching element is turned on are applied to the piezo actuator, and the charges accumulated in the piezo actuator are discharged when the discharging switching element is turned on. And switching means for causing the switching. The control means controls the ON / OFF of the charging or discharging switching element by outputting a charge or discharge signal to the switching means, and furthermore, after a predetermined period from the output of the charge or discharge signal. Abnormality detecting means for detecting an abnormal state of the piezo actuator by detecting the piezo actuator voltage and comparing the piezo actuator voltage with a normal value of the piezo actuator voltage after the predetermined period.

【0008】上記構成の異常検出装置は、充放電時の上
記ピエゾアクチュエータの電圧波形が、ピエゾアクチュ
エータの静電容量に応じて変化する点に着目したもので
ある。例えば、ピエゾアクチュエータの静電容量は、正
常時が最大で、積層途中に部分断線があるとこれより減
少し、断線でほぼゼロになる。静電容量が減少すると、
電圧が早く立ち上がり、絶縁不良や短絡の場合には電圧
の立ち上がりが遅くまたは上昇しない。そこで、各状態
における電圧波形を予め知り、正常時と比較すること
で、詳細な異常判定が可能になる。具体的には、所定の
一定期間後のピエゾアクチュエータ電圧を、上記一定期
間後の正常値と比較すればよく、異常の有無だけでな
く、オープンか部分断線かといったより詳細な状態を検
出することができる。よって、故障診断が速やかになさ
れ、異常箇所の特定に要する手間等を省くことができる
ので、実用上の価値が大きい。
[0008] The abnormality detecting device having the above-mentioned structure pays attention to the point that the voltage waveform of the piezo actuator at the time of charging and discharging changes according to the capacitance of the piezo actuator. For example, the capacitance of the piezo actuator is maximum during normal operation, and decreases if there is a partial disconnection during lamination, and becomes almost zero when the disconnection occurs. When the capacitance decreases,
The voltage rises quickly, and in the case of insulation failure or short circuit, the voltage rises slowly or does not rise. Therefore, a detailed abnormality determination can be made by knowing the voltage waveform in each state in advance and comparing with the normal state. Specifically, it is sufficient to compare the piezo actuator voltage after a predetermined period of time with a normal value after the above-mentioned predetermined period, and to detect not only the presence or absence of an abnormality but also a more detailed state such as open or partial disconnection. Can be. Therefore, the failure diagnosis is performed promptly, and the trouble and the like required for specifying the abnormal part can be omitted, which is of great practical value.

【0009】請求項2の発明では、上記異常検出手段
に、充電時の比較基準電圧値として、上記充電信号が出
力されてから一定期間後のピエゾアクチュエータ電圧の
正常値より大きい第1の電圧値および第2の電圧値(第
1の電圧値>第2の電圧値>上記正常値)と、上記正常
値より小さい第3の電圧値および第4の電圧値(第3の
電圧値<第4の電圧値<上記正常値)を設定し、上記一
定期間後のピエゾアクチュエータ電圧とこれらの値とを
順次比較して、上記ピエゾアクチュエータ電圧が第1の
電圧値より大きい時はオープン状態の異常と判定し、上
記ピエゾアクチュエータ電圧が第1の電圧値より小さく
第2の電圧値より大きい時は部分断線状態の異常と判定
し、上記ピエゾアクチュエータ電圧が第3の電圧値より
小さい時は短絡状態の異常と判定し、上記ピエゾアクチ
ュエータ電圧が第3の電圧値より大きく第4の電圧値よ
り小さい時は絶縁不良状態の異常と判定する。
According to the second aspect of the present invention, the first voltage value which is larger than a normal value of the piezo actuator voltage after a predetermined period from the output of the charging signal to the abnormality detecting means as a comparison reference voltage value at the time of charging. And a second voltage value (first voltage value> second voltage value> the normal value), and a third voltage value and a fourth voltage value (the third voltage value <the fourth voltage value) smaller than the normal value. And the values are sequentially compared with the piezo actuator voltage after the predetermined period, and when the piezo actuator voltage is larger than the first voltage value, it is determined that the open state is abnormal. When the piezo actuator voltage is lower than the first voltage value and higher than the second voltage value, it is determined that the partial disconnection state is abnormal, and when the piezo actuator voltage is lower than the third voltage value, the short circuit state is detected. Determined to be abnormal, and when the piezoelectric actuator voltage is less than the third voltage fourth voltage value greater than the value of is determined that an abnormality of insulation failure state.

【0010】上述したように、部分断線の場合には、正
常時より電圧が早く立ち上がり、オープンの場合にはさ
らに早く立ち上がる。よって、上記一定期間後の正常値
を基準としてこれより大きい第1および第2の電圧値
(第1の電圧値>第2の電圧値)を適切に設定すれば、
部分断線とオープン状態とを区別できる。また、絶縁不
良の場合には電圧の立ち上がりが遅く、短絡の場合には
電圧が上昇しないため、上記正常値より小さい第3およ
び第4の電圧値(第3の電圧値<第4の電圧値)を適切
に設定すれば、これらを区別できる。
As described above, in the case of partial disconnection, the voltage rises earlier than in the normal state, and in the case of open circuit, the voltage rises earlier. Therefore, if the first and second voltage values (first voltage value> second voltage value) which are larger than the normal value after the above-mentioned fixed period are set as appropriate,
Partial disconnection and open state can be distinguished. Further, the voltage rise is slow in the case of insulation failure, and does not rise in the case of short circuit. Therefore, the third and fourth voltage values (third voltage value <fourth voltage value) smaller than the normal value ) Can be distinguished by setting them appropriately.

【0011】請求項3の発明では、上記ピエゾアクチュ
エータを上記スイッチング手段とコネクタで接続し、該
コネクタと上記ピエゾアクチュエータとの間に小容量の
コンデンサを並列に接続するとともに、上記異常検出手
段が、上記一定期間後のピエゾアクチュエータ電圧が第
3の電圧値より小さく、かつ、上記一定期間より以前に
上記ピエゾアクチュエータ電圧が上記正常値より大きい
状態が検出されている時にはコネクタはずれ状態の異常
と判定する。
According to the third aspect of the present invention, the piezo actuator is connected to the switching means by a connector, and a small-capacity capacitor is connected in parallel between the connector and the piezo actuator. When the state where the piezo actuator voltage after the certain period is smaller than the third voltage value and the state where the piezo actuator voltage is larger than the normal value before the certain period is detected, it is determined that the connector is in an abnormal state of the disconnection state. .

【0012】コネクタはずれの場合は、オープン時と区
別し難いが、コネクタとピエゾアクチュエータの間に小
容量のコンデンサを電気的に並列に接続すると、オープ
ン時にはコンデンサに電荷が蓄積され、コネクタはずれ
の場合は電圧が急上昇した後すぐ放電するために、異な
る電圧波形となる。そこで、例えば、上記一定期間を、
放電により電圧がほぼゼロとなる時間に設定し、上記一
定期間後のピエゾアクチュエータ電圧が第3の電圧値よ
り小さく、しかも、それ以前に電圧が高い状態が検出さ
れている場合のみコネクタはずれと判定する。これによ
り、オープンや短絡状態との区別が可能で、より細かな
検出が可能になる。
When the connector is disconnected, it is difficult to distinguish it from the open state. However, if a small-capacity capacitor is electrically connected in parallel between the connector and the piezo actuator, electric charges are accumulated in the capacitor when the connector is opened and the connector is disconnected. Has a different voltage waveform because it discharges immediately after the voltage rises sharply. So, for example, the above-mentioned certain period,
The connector is determined to be disengaged only when the voltage at which the voltage becomes substantially zero due to discharge is set, and the piezo actuator voltage after the predetermined period is smaller than the third voltage value and a high voltage state is detected before that. I do. As a result, it is possible to distinguish between an open state and a short-circuit state, and more detailed detection is possible.

【0013】請求項4の発明では、上記異常検出手段
に、放電時の比較基準電圧値として、上記放電信号が出
力されてから一定期間後の上記ピエゾアクチュエータ電
圧の正常値より小さい第5の電圧値を設定し、上記一定
期間後のピエゾアクチュエータ電圧とこの値とを比較し
て、上記ピエゾアクチュエータ電圧が第5の電圧値より
小さい時は部分断線状態の異常と判定し、上記ピエゾア
クチュエータ電圧がほぼゼロである時は部分断線以外の
異常と判定する。
According to a fourth aspect of the present invention, the fifth voltage, which is smaller than a normal value of the piezo actuator voltage after a predetermined period from the output of the discharge signal, is output to the abnormality detecting means as a comparison reference voltage value at the time of discharge. A value is set, and the piezo actuator voltage after the certain period is compared with this value. When the piezo actuator voltage is smaller than the fifth voltage value, it is determined that the partial disconnection state is abnormal, and the piezo actuator voltage is When it is almost zero, it is determined that there is an abnormality other than the partial disconnection.

【0014】放電時には、部分断線があると、ピエゾア
クチュエータ電圧の立ち下がりが早くなるので、一定期
間後の上記ピエゾアクチュエータ電圧を正常値より小さ
い第5の電圧値と比較することで、部分断線の検出が可
能である。それ以外の異常の場合には電圧値が上昇しな
いので、放電開始時における電圧値がほぼ0であれば、
部分断線以外のいずれかの異常として検出することがで
きる。
At the time of discharging, if there is a partial disconnection, the fall of the piezo actuator voltage is accelerated. Therefore, by comparing the piezo actuator voltage after a certain period of time with a fifth voltage value smaller than a normal value, the partial disconnection is determined. Detection is possible. In the case of other abnormalities, the voltage value does not increase, so if the voltage value at the start of discharge is almost 0,
It can be detected as any abnormality other than the partial disconnection.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図1は積層型ピエゾアクチュエ
ータ1の異常検出装置の全体構成を示す図で、ピエゾア
クチュエータ1に印加する高電圧を発生する高電圧発生
手段たる高電圧発生回路2と、充電用スイッチング素子
のON時に高電圧発生回路2で発生する高電圧をピエゾ
アクチュエータ1に印加し、放電用スイッチング素子の
ON時にピエゾアクチュエータ1に蓄積された電荷を放
電させるスイッチング手段たるスイッチング回路3と、
このスイッチング回路3に充電または放電信号を出力し
て上記充電用または放電用スイッチング素子のON−O
FFを制御する制御手段たる制御回路4と、上記充電ま
たは放電信号が出力されてから一定期間後のピエゾアク
チュエータ電圧を検出し、上記一定期間後の上記ピエゾ
アクチュエータ電圧の正常値と比較することにより、ピ
エゾアクチュエータ1の異常の状態を検出する異常検出
手段たる異常検出回路5を備えている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an abnormality detection device for the stacked piezo actuator 1. The high voltage generation circuit 2 is a high voltage generating means for generating a high voltage applied to the piezo actuator 1, and the charging switching element is turned on. A switching circuit 3 serving as a switching means for applying a high voltage generated by the high voltage generating circuit 2 to the piezo actuator 1 and discharging electric charges accumulated in the piezo actuator 1 when the discharging switching element is turned on;
A charge or discharge signal is output to the switching circuit 3 to turn on or off the charging or discharging switching element.
By detecting a piezo actuator voltage after a certain period of time after the charge or discharge signal is output, and comparing it with a normal value of the piezo actuator voltage after the certain period, And an abnormality detection circuit 5 as abnormality detection means for detecting an abnormal state of the piezo actuator 1.

【0016】図2(a)に積層型ピエゾアクチュエータ
1の構成を示す。ピエゾアクチュエータ1は、矩形薄板
状の圧電体11を多数積層して一体化したもので、リー
ド線12、13を介して充電ないし放電されるようにな
っている。圧電体11はPZT等の圧電材料よりなり、
電荷を注入することにより伸長し、電荷を除去すること
により収縮する性質を有している。リード線12、13
は積層体の左右側面に形成される+電極または−電極に
接続され、各圧電板11を挟んで交互に設けられる+電
極または−電極に導通している。ピエゾアクチュエータ
1の電気的な接続状態は、図2(b)のようになってお
り、積層された各圧電体11が並列に接続されている。
図3(a)は、ピエゾアクチュエータ1を外部の駆動回
路と電気的に接続するためのコネクタ6を設けた図で、
ピエゾアクチュエータ1とコネクタ6の間には、小容量
のコンデンサ14が並列に接続されており、これらを含
めた電気的な接続状態は図3(b)のようになってい
る。D部の抵抗15はピエゾアクチュエータ1の絶縁抵
抗を代表して示したものである。
FIG. 2A shows the structure of the laminated piezo actuator 1. The piezo actuator 1 is formed by laminating and integrating a large number of rectangular thin plate-shaped piezoelectric bodies 11 and is charged or discharged via lead wires 12 and 13. The piezoelectric body 11 is made of a piezoelectric material such as PZT,
It has the property of expanding by injecting charges and contracting by removing charges. Lead wires 12, 13
Are connected to + electrodes or −electrodes formed on the left and right side surfaces of the laminate, and are electrically connected to the + electrodes or −electrodes provided alternately with each piezoelectric plate 11 interposed therebetween. The electrical connection state of the piezo actuator 1 is as shown in FIG. 2B, and the stacked piezoelectric bodies 11 are connected in parallel.
FIG. 3A is a diagram in which a connector 6 for electrically connecting the piezo actuator 1 to an external drive circuit is provided.
A small-capacity capacitor 14 is connected in parallel between the piezo actuator 1 and the connector 6, and the electrical connection state including these is as shown in FIG. 3B. The resistance 15 in the D section is representative of the insulation resistance of the piezo actuator 1.

【0017】図1において、制御回路4はCPUから入
力される印加電圧信号に基づきスイッチング回路3に充
電信号を出力し、充電用スイッチング素子(以下、充電
SWという)をONして、高電圧発生回路2で昇圧した
高電圧をピエゾアクチュエータ1に充電する。図4
(a)、(b)のように、スイッチングは段階的にスイ
ッチングして充放電を行う複数スイッチング方式を用
い、印加電圧信号(例えば0−5V矩形波信号)の立ち
上がりエッジが検出されたら充電を開始する。充電SW
のON後、ピエゾアクチュエータ1の充電電流が所定値
(例えば20A)に到達したら、充電SWをOFFし、
一定のOFF期間(例えば10μs)後、再び充電SW
をONにする。これを繰り返して、所定の充電電圧(例
えば100V)に到達したところで、充電を完了する。
In FIG. 1, a control circuit 4 outputs a charging signal to a switching circuit 3 based on an applied voltage signal input from a CPU, turns on a charging switching element (hereinafter referred to as a charging SW), and generates a high voltage. The high voltage boosted by the circuit 2 is charged to the piezo actuator 1. FIG.
As shown in (a) and (b), the switching uses a multiple switching method in which charging and discharging are performed by switching stepwise, and charging is performed when a rising edge of an applied voltage signal (for example, a 0-5 V rectangular wave signal) is detected. Start. Charge SW
When the charging current of the piezo actuator 1 reaches a predetermined value (for example, 20 A) after turning on, the charging SW is turned off,
After a certain OFF period (for example, 10 μs), the charge SW
Turn ON. This is repeated, and the charging is completed when a predetermined charging voltage (for example, 100 V) is reached.

【0018】放電は、印加電圧信号の立ち下がりエッジ
が検出された時に、制御回路4からスイッチング回路3
に放電信号を出力することによって開始される。放電用
スイッチング素子(以下、放電SWという)をONし
て、ピエゾアクチュエータ1の放電電流が所定値(例え
ば20A)に到達後、放電SWをOFFし、一定のOF
F期間(例えば10μs)後に再び放電SWをONにす
ることを繰り返す。以後、再び印加電圧信号が入力され
る(立ち上がりエッジが検出される)まで、放電を継続
する。
The discharge is performed by the control circuit 4 when the falling edge of the applied voltage signal is detected.
Is started by outputting a discharge signal. A discharge switching element (hereinafter, referred to as a discharge SW) is turned on, and after the discharge current of the piezo actuator 1 reaches a predetermined value (for example, 20 A), the discharge SW is turned off and a constant OF is set.
The discharge SW is turned on again after the F period (for example, 10 μs). Thereafter, the discharge is continued until the applied voltage signal is input again (a rising edge is detected).

【0019】図1において、充電時のピエゾアクチュエ
ータ1の電圧は、抵抗71、72によって形成される分
圧回路を通り、異常検出回路5に入力される。異常検出
回路5では、印加電圧信号入力からT秒後のピエゾアク
チュエータ電圧を、所定の比較基準電圧値と比較し、判
定結果を制御回路4に出力する。制御回路4は、異常で
あればスイッチング回路3の充電SWをOFFして高電
圧の供給を停止し、CPUに診断情報を送る。放電時も
充電時と同様の処理を行うことで異常検出が可能であ
る。この詳細を次に述べる。
In FIG. 1, the voltage of the piezo actuator 1 at the time of charging passes through a voltage dividing circuit formed by resistors 71 and 72 and is input to the abnormality detecting circuit 5. The abnormality detection circuit 5 compares the piezo actuator voltage T seconds after the input of the applied voltage signal with a predetermined comparison reference voltage value, and outputs a determination result to the control circuit 4. If abnormal, the control circuit 4 turns off the charging SW of the switching circuit 3 to stop the supply of high voltage, and sends diagnostic information to the CPU. An abnormality can be detected during discharging by performing the same processing as during charging. The details will be described below.

【0020】本実施の形態で検出する異常状態は、部
分断線、オープン、コネクタはずれ、絶縁不良、
短絡の5項目である。図4(a)は充電時の電圧波形
を示したもので、正常時には数回の充電により所定の電
圧に到達する。これに対し、部分断線の場合、例え
ば、図3(b)のA部(すなわち並列接続されたピエゾ
アクチュエータ1の圧電体11の一部)で部分断線する
と、静電容量が減少するため、図4(a)の部分断線の
波形のように、電圧の立ち上がりが正常時より早くな
る。オープンの場合、例えば、図3(b)のB部で断
線した場合には、駆動回路の負荷はコンデンサ14のみ
となるため、充電時の電圧は、図4(a)のオープンの
波形のようにさらに早く立ち上がる。一方、図3
(b)C部のコネクタ6がはずれた場合には、駆動回路
の負荷はほとんどゼロになるため、電圧は、図5(a)
のコネクタはずれの波形のように瞬時に上昇するが、電
圧検出用の抵抗によりすぐに放電してしまい、急速に電
圧が低下する。以降、この電圧上昇・下降が繰り返され
る。また、絶縁不良で図3(b)D部の抵抗15が小
さくなった場合には、図4(a)の絶縁不良の波形のよ
うに電圧の上昇が遅くなる。さらに、短絡が生じた場
合には、電圧が上昇しなくなる。
The abnormal states detected in the present embodiment include partial disconnection, open, connector disconnection, poor insulation,
There are five items of short circuit. FIG. 4A shows a voltage waveform at the time of charging. In a normal state, a predetermined voltage is reached by charging several times. On the other hand, in the case of a partial disconnection, for example, if the partial disconnection occurs at the portion A in FIG. 3B (that is, a part of the piezoelectric body 11 of the piezo actuator 1 connected in parallel), the capacitance decreases. As shown in the waveform of the partial disconnection in FIG. 4A, the voltage rises earlier than in the normal state. In the case of the open state, for example, in the case of disconnection at the portion B in FIG. 3B, the load of the drive circuit is only the capacitor 14, and the voltage at the time of charging is as shown by the open waveform in FIG. Get up earlier. On the other hand, FIG.
(B) When the connector 6 of the portion C is disconnected, the load on the drive circuit becomes almost zero, and the voltage is as shown in FIG.
Although the connector instantaneously rises as shown by the waveform of the disconnection, it is immediately discharged by the voltage detecting resistor, and the voltage drops rapidly. Thereafter, this voltage rise / fall is repeated. Further, when the resistance 15 of the D portion in FIG. 3B is reduced due to insulation failure, the voltage rise is slowed down as shown by the waveform of the insulation failure in FIG. 4A. Further, when a short circuit occurs, the voltage does not increase.

【0021】このように故障状況(異常の種類)によっ
てピエゾアクチュエータ電圧の挙動が異なるため、充電
開始からT秒後におけるピエゾアクチュエータ電圧を検
出し、T秒後における正常値を基準として予め設定した
複数の比較基準電圧値に対してどのようになっているか
を比較すれば、異常の状態を判別することが可能とな
る。ここで、充電開始から判定を行うまでの期間:T
(秒)の値は、適宜設定することができるが、図4
(a)のように、コネクタはずれによる電圧上昇・下降
の周期と一致させると、コネクタはずれの判定が容易に
なる。
As described above, since the behavior of the piezo actuator voltage differs depending on the failure state (type of abnormality), the piezo actuator voltage is detected after T seconds from the start of charging, and a plurality of piezo actuator voltages are set in advance based on the normal value after T seconds. It is possible to determine an abnormal state by comparing the comparison with the comparison reference voltage value. Here, a period from the start of charging to the time when the determination is made: T
Although the value of (second) can be set as appropriate, FIG.
As shown in (a), when the period of the voltage rise / fall due to the connector disconnection is matched, the determination of the connector disconnection becomes easy.

【0022】比較基準電圧値は、充電開始からT秒後の
正常値に所定値A、B(A>B)を加えた値:正常値+
A(第1の電圧値)、正常値+B(第2の電圧値)と、
正常値から所定値C、D(C>D)を減じた値:正常値
−C(第3の電圧値)、正常値−D(第4の電圧値)と
する。この時、 正常値+A(第1の電圧値)>正常値+B(第2の電圧
値)>正常値 正常値−C(第3の電圧値)<正常値−D(第4の電圧
値)<正常値 の関係にあり、所定値A、Bをオープン、部分断線にそ
れぞれ対応させて、所定値C、Dを短絡、絶縁不良にそ
れぞれ対応させて設定するとともに、以下のように判定
を行う。すなわち、ピエゾアクチュエータ電圧>正常値
+A(第1の電圧値)である時はオープン状態の異常と
判定し、正常値+A>ピエゾアクチュエータ電圧>正常
値+B(第2の電圧値)である時は部分断線状態の異常
と判定し、ピエゾアクチュエータ電圧<正常値−C(第
3の電圧値)である時は短絡状態の異常と判定し、正常
値−C<ピエゾアクチュエータ電圧<正常値−D(第4
の電圧値)である時は絶縁不良状態の異常と判定する。
The comparison reference voltage value is a value obtained by adding predetermined values A and B (A> B) to a normal value after T seconds from the start of charging: normal value +
A (first voltage value), normal value + B (second voltage value),
Values obtained by subtracting predetermined values C and D (C> D) from normal values: normal value-C (third voltage value) and normal value-D (fourth voltage value). At this time, normal value + A (first voltage value)> normal value + B (second voltage value)> normal value normal value−C (third voltage value) <normal value−D (fourth voltage value) <Normal values> The predetermined values A and B are set to correspond to open and partial disconnection, respectively, and the predetermined values C and D are set to correspond to short circuit and insulation failure, respectively, and the following judgment is made. . That is, when the piezo actuator voltage> normal value + A (first voltage value), it is determined that the open state is abnormal. When the normal value + A> piezo actuator voltage> normal value + B (second voltage value), it is determined. It is determined that the partial disconnection state is abnormal, and when the piezo actuator voltage <normal value−C (third voltage value), it is determined that the short circuit state is abnormal, and the normal value−C <piezo actuator voltage <normal value−D ( 4th
Is determined to be abnormal in the insulation failure state.

【0023】コネクタはずれの場合は、T秒後のピエゾ
アクチュエータ電圧はほぼゼロとなるため、短絡状態と
区別するためには、T秒に達するより以前にピエゾアク
チュエータ電圧が正常値より大きい状態があったかどう
かを判定する。例えば、充電SWをOFFする度にピエ
ゾアクチュエータ電圧の検出を行い、その時点における
正常値より大きければ、コネクタはずれの可能性有りと
判断される。つまり、 T秒より前のピエゾアクチュエータ電圧>その時点にお
ける正常値 で、かつ T秒後のピエゾアクチュエータ電圧<正常値−C であれば、コネクタはずれと判定することができる。短
絡状態の場合には、電圧が上昇することがないので、コ
ネクタはずれと区別することができる。
In the case of a connector disconnection, the piezo actuator voltage after T seconds becomes almost zero. Therefore, in order to distinguish it from a short circuit state, is there a state where the piezo actuator voltage was larger than the normal value before T seconds. Determine whether For example, each time the charging SW is turned off, the piezo actuator voltage is detected. If the voltage is larger than the normal value at that time, it is determined that there is a possibility that the connector is disconnected. That is, if the piezo actuator voltage before T seconds> normal value at that time and the piezo actuator voltage after T seconds <normal value−C, it can be determined that the connector is disconnected. In the case of a short-circuit state, the voltage does not increase, so that the connector can be distinguished from the disconnection.

【0024】図4(b)は放電時の各部波形を示したも
ので、正常時には数回の放電により所定の電圧(0V)
に到達する。図3(b)のA部で部分断線した場合に
は、静電容量が小さくなるので、電圧の立ち下がりが正
常時より早くなる。よって、充電時と同様に、放電開始
からT’秒後におけるピエゾアクチュエータ電圧を検出
し、T’秒後における正常値を基準とする比較基準電圧
値と比較すれば、異常の状態を判別することが可能とな
る。比較基準電圧値としては、放電開始からT’秒後の
正常値−E(第5の電圧値)を用い、 0<T秒後のピエゾアクチュエータ電圧<正常値−E
(第5の電圧値) である時に、部分断線状態の異常と判定できるように
所定値Eを設定する。放電開始前にオープン、コネ
クタはずれ、絶縁不良、短絡の状態となった場合
は、駆動回路の電圧検出値はほとんどゼロとなっている
ので、 T秒後のピエゾアクチュエータ電圧≒0 であれば(実際のピエゾアクチュエータ電圧は、で
は充電されたまま、、では徐々に低下しゼロとなっ
ている)、これらの異常と判定できる。
FIG. 4 (b) shows waveforms of respective parts at the time of discharge. In a normal state, a predetermined voltage (0 V) is obtained by several discharges.
To reach. In the case where a partial disconnection occurs at the portion A in FIG. 3B, the capacitance decreases, so that the voltage falls earlier than normal. Therefore, as in the case of charging, the abnormal state is determined by detecting the piezo actuator voltage T 'seconds after the start of discharging and comparing it with a comparison reference voltage value based on a normal value after T' seconds. Becomes possible. As the comparison reference voltage value, a normal value −E (fifth voltage value) T ′ seconds after the start of discharge is used, and 0 <piezo actuator voltage after T seconds <normal value−E
(Fifth voltage value), the predetermined value E is set so that it can be determined that the partial disconnection state is abnormal. In the case of opening, disconnection of the connector, insulation failure, or short circuit before the start of discharge, the voltage detection value of the drive circuit is almost zero, so if the piezoelectric actuator voltage after T seconds is ≒ 0 (actual The piezo actuator voltage is gradually charged to zero while it remains charged, and becomes zero.

【0025】図5に、アクチュエータ駆動と異常検出の
制御フローチャートを示す。制御をスタートしたら、制
御回路4は、まず、ステップ1で印加電圧信号(例えば
0−5V)がハイレベル(H)かローレベル(L)かを
判定する。アクチュエータ駆動のため印加電圧信号がL
=0VからH=5Vになった場合、制御回路4は、ステ
ップ2でその立ち上がりエッジを検出して、充電動作を
開始する。この時、ステップ3で、異常検出用のタイマ
のカウントを開始する(T秒まで)。充電は、ステップ
4で充電SWをONにして、ステップ5で充電電流が所
定値(例えば20A)に到達したことを確認した後、ス
テップ6で充電SWをOFFにするという動作を繰り返
す。この時、一回の充電SWのON時間は一定期間(T
CON )の制限(例えば20μs)が設けてあり、ステッ
プ5で充電電流が所定値(例えば20A)に到達しない
場合には、ステップ7でこの一定期間(TCON )待機し
た後、充電SWをOFFする。
FIG. 5 shows a control flowchart for driving the actuator and detecting an abnormality. After starting the control, the control circuit 4 first determines in step 1 whether the applied voltage signal (for example, 0-5 V) is at a high level (H) or a low level (L). The applied voltage signal is L for driving the actuator.
When H = 5V from = 0V, the control circuit 4 detects the rising edge in step 2 and starts the charging operation. At this time, in step 3, counting of the abnormality detection timer is started (until T seconds). In the charging, the operation of turning on the charging SW in step 4 and confirming that the charging current has reached a predetermined value (for example, 20 A) in step 5 and then turning off the charging SW in step 6 are repeated. At this time, the ON time of one charging SW is a fixed period (T
If the charging current does not reach a predetermined value (for example, 20 A) in Step 5, the charging switch is turned off after waiting for a certain period (T CON ) in Step 7. I do.

【0026】この充電動作を繰り返し行うことで、ピエ
ゾアクチュエータ1の印加電圧を所定の充電電圧値(例
えば100V)に到達させるが、本発明では、この一回
の充電動作毎に充電電圧を正常値と比較する。ステップ
6で充電SWをOFFした後、異常検出回路5は、ステ
ップ8で充電電圧を正常値(例えば50V)と比較し、
正常値よりも大きければコネクタはずれの可能性がある
としてステップ9でフラグをONにする。次いで、ステ
ップ10で異常検出タイマのカウントが所定のT秒(例
えば50μs)に到達したかどうかを判断し、T秒より
前であれば、ステップ3以降を繰り返す。ステップ10
で所定のT秒に到達した時、充電電圧を再び検出し、予
め設定した比較基準電圧値と比較する。この時、A>B
なる関係の所定値A、Bを用い(例えばA=20V、B
=10V)、まず、ステップ11で、充電電圧>正常値
+Aかどうかを判定し、充電電圧が正常値+A(例えば
70V)よりも大きい時にはオープン状態の異常として
検出する。ステップ11が否定判定された場合は、ステ
ップ12に進み、充電電圧>正常値+Bかどうかを判定
する。ステップ12が肯定判定された時、つまり、充電
電圧が正常値+A以下で、かつ正常値+Bよりも大きい
時(例えば60Vより大きく70V以下)は、部分断線
状態の異常として検出する。
By repeatedly performing this charging operation, the voltage applied to the piezo actuator 1 reaches a predetermined charging voltage value (for example, 100 V). In the present invention, the charging voltage is reset to a normal value every one charging operation. Compare with After turning off the charge SW in step 6, the abnormality detection circuit 5 compares the charge voltage with a normal value (for example, 50 V) in step 8,
If it is larger than the normal value, it is determined that there is a possibility that the connector is disconnected, and the flag is turned on in step 9. Next, at step 10, it is determined whether or not the count of the abnormality detection timer has reached a predetermined T seconds (for example, 50 μs). Step 10
When the predetermined T seconds are reached, the charging voltage is detected again and compared with a preset comparison reference voltage value. At this time, A> B
Using predetermined values A and B (for example, A = 20 V, B
= 10V) First, in step 11, it is determined whether or not the charging voltage> the normal value + A. When the charging voltage is higher than the normal value + A (for example, 70V), it is detected as an abnormality in the open state. If a negative determination is made in step 11, the process proceeds to step 12, where it is determined whether charging voltage> normal value + B. When the determination in step 12 is affirmative, that is, when the charging voltage is equal to or lower than the normal value + A and higher than the normal value + B (for example, higher than 60 V and lower than 70 V), it is detected as an abnormality in the partially disconnected state.

【0027】充電電圧が正常値+Bよりも小さい場合
は、ステップ13以降に進む。ここでは、C>Dなる関
係の所定値A、Bを用い(例えばC=20V、D=10
V)、ステップ13では、充電電圧<正常値−Cかどう
かを判定する。充電電圧が正常値−Cよりも小さい場合
(例えば30V未満)には、ステップ14でコネクタは
ずれフラグがONかどうかを判定する。そして、充電電
圧が正常値−Cよりも小さく、かつコネクタはずれフラ
グがONの時には、コネクタはずれ状態の異常として検
出する。ステップ14でコネクタはずれフラグがONで
ない時には、短絡状態の異常として検出する。ステップ
13が否定判定された場合には、ステップ15へ進み、
充電電圧<正常値−Dかどうかを判定する。ステップ1
5が肯定判定された場合、つまり、充電電圧が正常値−
C以上で、正常値−Dよりも小さい場合(例えば30V
以上40V未満)は、絶縁不良状態の異常として検出す
る。
If the charging voltage is smaller than the normal value + B, the process proceeds to step S13. Here, predetermined values A and B having a relationship of C> D are used (for example, C = 20 V, D = 10
V), Step 13 determines whether or not the charging voltage <normal value−C. If the charging voltage is smaller than the normal value -C (for example, less than 30 V), it is determined in step 14 whether the connector disconnection flag is ON. When the charging voltage is smaller than the normal value -C and the connector disconnection flag is ON, it is detected as an abnormality of the connector disconnection state. If the connector disconnection flag is not ON in step 14, it is detected as a short-circuit state abnormality. If step 13 is negative, the process proceeds to step 15,
It is determined whether or not charging voltage <normal value−D. Step 1
5 is affirmatively determined, that is, the charging voltage is a normal value−
C or higher and smaller than the normal value -D (for example, 30 V
Above 40 V) is detected as an abnormality in the insulation failure state.

【0028】ステップ11〜ステップ15がいずれも否
定判定された場合、すなわち、充電電圧が正常値+B以
下かつ正常値−D以上の時には、正常状態として充電を
継続する。そして、ステップ16で充電電圧が所定値
(例えば100V)に到達したかどうかを判定し、到達
していない場合には、ステップ16で一定期間
(TCOff、例えば10μs)待機した後、ステップ3以
降を繰り返す。ステップ16で所定の充電電圧値(例え
ば100V)に到達した時は、充電完了とする。
When all of steps 11 to 15 are negatively determined, that is, when the charging voltage is equal to or lower than the normal value + B and equal to or higher than the normal value -D, the charging is continued as a normal state. Then, it is determined in step 16 whether or not the charging voltage has reached a predetermined value (for example, 100 V). If not, after waiting for a certain period (T COff , for example, 10 μs) in step 16, after step 3 repeat. When the charging voltage reaches a predetermined charging voltage value (for example, 100 V) in step 16, the charging is completed.

【0029】充電が完了した後はステップ1へ戻る。ス
テップ1では印加電圧信号がハイレベル(H)にあるた
め、ステップ18で印加電圧信号が立ち下がりエッジを
検出することによって放電動作が開始される。この時、
ステップ19で異常検出用のタイマのカウントを開始す
る(T’秒まで)。充電時と同様、放電は、ステップ2
0で放電SWをONにし、ステップ21で放電電流が所
定値(例えば20A)に到達した後、ステップ21で放
電SWをOFFにするという動作を繰り返すことによっ
てなされる。この時、放電SWのON時間は一定期間
(TdoN )の制限(例えば20μs)が設けてあり、ス
テップ21で所定の放電電流に到達しなくても、ステッ
プ22でこの一定期間(TCON )待機した後、ステップ
23で放電SWをOFFする。
After the charging is completed, the process returns to step 1. Since the applied voltage signal is at the high level (H) in step 1, the discharging operation is started by detecting the falling edge of the applied voltage signal in step 18. At this time,
In step 19, counting of a timer for abnormality detection is started (until T 'seconds). As in the case of charging, discharging is performed in step 2
This operation is performed by repeating the operation of turning on the discharge SW at 0, turning off the discharge SW at step 21 after the discharge current reaches a predetermined value (for example, 20 A) at step 21. At this time, the ON time of the discharge SW is limited (for example, 20 μs) for a fixed period (T doN ). Even if the discharge current does not reach a predetermined discharge current in step 21, this fixed period (T CON ) is determined in step 22. After waiting, the discharge switch is turned off in step 23.

【0030】この一回の放電動作毎に、異常判定を行
い、ステップ24で充電電圧がほぼゼロかどうかを判定
する。充電電圧がほぼゼロであれば、オープン、コネク
タはずれ、短絡、絶縁不良のいずれかの異常として検出
する。ステップ24が否定判定された場合には、ステッ
プ25へ進んで異常検出用のタイマのカウントが所定の
T’秒(例えば50μs)に到達したかどうかを判定す
る。所定のT’秒に到達していなければステップ1へ戻
り、所定のT’秒に到達したら、ステップ26で再び充
電電圧と比較する。この時、所定値E(例えば10V)
を用いて、充電電圧<正常値−Eかどうかを判定し、正
常値−Eより小さい場合(例えば40V未満)に、部分
断線状態の異常として検出する。ステップ26で充電電
圧が正常値−E以上であれば、ステップ1へ戻る。
An abnormality is determined for each discharge operation, and it is determined in step 24 whether the charging voltage is substantially zero. If the charging voltage is almost zero, it is detected as any of the following abnormalities: open, connector disconnection, short circuit, or insulation failure. If a negative determination is made in step 24, the process proceeds to step 25, where it is determined whether the count of the abnormality detection timer has reached a predetermined T 'second (for example, 50 μs). If the predetermined T 'seconds have not been reached, the routine returns to step 1, and if the predetermined T' seconds has been reached, the charge voltage is compared again in step 26. At this time, the predetermined value E (for example, 10 V)
It is determined whether or not the charging voltage is smaller than the normal value−E. If the charging voltage is smaller than the normal value−E (for example, less than 40 V), it is detected as an abnormality in the partial disconnection state. If the charging voltage is equal to or higher than the normal value -E in step 26, the process returns to step 1.

【0031】この動作を、例えば、ピエゾアクチュエー
タ1の印加電圧が再び立ち上がるまで繰り返す。ピエゾ
アクチュエータ1の印加電圧をモニタして0Vもしくは
所定の電圧値に低下するまで放電を繰り返すといった方
法を採ってもよい。以上のように本発明によれば、異常
の状態をより詳細に検出することができる。また、異常
検出回路5には、通常のピエゾアクチュエータ1の制御
回路において、充電電圧が所定値に達したかどうかを判
定するための比較回路を利用できるので、回路構成が簡
単になる利点がある。
This operation is repeated until the voltage applied to the piezo actuator 1 rises again, for example. A method of monitoring the applied voltage of the piezo actuator 1 and repeating the discharge until the voltage is reduced to 0 V or a predetermined voltage value may be adopted. As described above, according to the present invention, an abnormal state can be detected in more detail. Further, since the abnormality detection circuit 5 can use a comparison circuit for determining whether or not the charging voltage has reached a predetermined value in the control circuit of the normal piezo actuator 1, there is an advantage that the circuit configuration is simplified. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のピエゾアクチュエータの異常検出装置
の全体構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a piezo actuator abnormality detection device according to the present invention.

【図2】(a)は積層型ピエゾアクチュエータの構成を
示す図、(b)はその回路図である。
2A is a diagram showing a configuration of a laminated piezo actuator, and FIG. 2B is a circuit diagram thereof.

【図3】(a)はピエゾアクチュエータにコネクタを接
続した状態を示す図、(b)はその回路図である。
3A is a diagram showing a state in which a connector is connected to a piezo actuator, and FIG. 3B is a circuit diagram thereof.

【図4】(a)は充電時のピエゾアクチュエータ電圧の
変化を示す図、(b)は放電時のピエゾアクチュエータ
電圧の変化を示す図である。
4A is a diagram illustrating a change in a piezoelectric actuator voltage during charging, and FIG. 4B is a diagram illustrating a change in a piezoelectric actuator voltage during discharging.

【図5】本発明のピエゾアクチュエータの異常検出装置
の作動を説明するためのフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the abnormality detection device for a piezo actuator of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ピエゾアクチュエータ 11 圧電体 12、13 リード線 14 コンデンサ 2 高電圧発生回路(高電圧発生手段) 3 スイッチング回路(スイッチング手段) 4 制御回路(制御手段) 5 異常検出回路(異常検出手段) 6 コネクタ 71、72 抵抗 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezo actuator 11 Piezoelectric body 12, 13 Lead wire 14 Capacitor 2 High voltage generation circuit (High voltage generation means) 3 Switching circuit (Switching means) 4 Control circuit (Control means) 5 Abnormality detection circuit (Abnormality detection means) 6 Connector 71 , 72 resistance

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森次 通泰 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 榊原 康行 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 熊野 幹夫 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor, Michiyasu Moritsuji, 14 Iwatani, Shimowakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Pref. Japan Automobile Parts Research Institute (72) Inventor, Yasuyuki Sakakibara 14th, Iwatani, Shimo-wakaku-cho, Nishio, Aichi, Japan (72) Inventor: Mikio Kumano 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi, Japan Inside of DENSO Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 印加電圧に応じて伸縮する圧電体を複数
積層してなるピエゾアクチュエータと、上記ピエゾアク
チュエータに印加する高電圧を発生する高電圧発生手段
と、充電用スイッチング素子のON時に上記高電圧発生
手段で発生する高電圧を上記ピエゾアクチュエータに印
加し、放電用スイッチング素子のON時に上記ピエゾア
クチュエータに蓄積された電荷を放電させるスイッチン
グ手段と、上記スイッチング手段に充電または放電信号
を出力して上記充電用または放電用スイッチング素子の
ON−OFFを制御する制御手段と、上記充電または放
電信号が出力されてから一定期間後のピエゾアクチュエ
ータ電圧を検出し、上記一定期間後の上記ピエゾアクチ
ュエータ電圧の正常値と比較することにより、上記ピエ
ゾアクチュエータの異常の状態を検出する異常検出手段
を備えていることを特徴とするピエゾアクチュエータの
異常検出装置。
A piezoelectric actuator formed by laminating a plurality of piezoelectric bodies that expand and contract in accordance with an applied voltage; a high voltage generating means for generating a high voltage to be applied to the piezoelectric actuator; A switching means for applying a high voltage generated by a voltage generation means to the piezo actuator, and discharging the electric charge accumulated in the piezo actuator when the discharge switching element is ON, and outputting a charge or discharge signal to the switching means. Control means for controlling ON / OFF of the charging or discharging switching element; detecting a piezo actuator voltage after a certain period from when the charge or discharge signal is output; and detecting the piezo actuator voltage after the certain period. By comparing with the normal value, the piezo actuator An abnormality detecting device for a piezo actuator, comprising an abnormality detecting means for detecting an abnormal state.
【請求項2】 上記異常検出手段に、充電時の比較基準
電圧値として、上記充電信号が出力されてから一定期間
後のピエゾアクチュエータ電圧の正常値より大きい第1
の電圧値および第2の電圧値(第1の電圧値>第2の電
圧値>上記正常値)と、上記正常値より小さい第3の電
圧値および第4の電圧値(第3の電圧値<第4の電圧値
<上記正常値)を設定し、上記一定期間後のピエゾアク
チュエータ電圧とこれらの値とを順次比較して、 上記ピエゾアクチュエータ電圧が第1の電圧値より大き
い時はオープン状態の異常と判定し、 上記ピエゾアクチュエータ電圧が第1の電圧値より小さ
く第2の電圧値より大きい時は部分断線状態の異常と判
定し、 上記ピエゾアクチュエータ電圧が第3の電圧値より小さ
い時は短絡状態の異常と判定し、 上記ピエゾアクチュエータ電圧が第3の電圧値より大き
く第4の電圧値より小さい時は絶縁不良状態の異常と判
定する請求項1記載のピエゾアクチュエータの異常検出
装置。
2. The method according to claim 1, wherein the abnormality detecting means includes a first reference voltage value which is larger than a normal value of a piezo actuator voltage after a predetermined period from when the charging signal is output.
And a second voltage value (first voltage value> second voltage value> the normal value), and a third voltage value and a fourth voltage value (the third voltage value) smaller than the normal value. <Fourth voltage value <Normal value) is set, and the piezo actuator voltage after the certain period is sequentially compared with these values. When the piezo actuator voltage is larger than the first voltage value, the open state is established. When the piezo actuator voltage is smaller than the first voltage value and larger than the second voltage value, it is determined that the partial disconnection state is abnormal. When the piezo actuator voltage is smaller than the third voltage value, 2. The abnormality detection of a piezo actuator according to claim 1, wherein it is determined that the short-circuit state is abnormal, and when the piezo actuator voltage is higher than the third voltage value and lower than the fourth voltage value, it is determined that the insulation failure state is abnormal. apparatus.
【請求項3】 上記ピエゾアクチュエータを上記スイッ
チング手段とコネクタで接続し、該コネクタと上記ピエ
ゾアクチュエータとの間に小容量のコンデンサを並列接
続するとともに、 上記異常検出手段が、上記一定期間後のピエゾアクチュ
エータ電圧が第3の電圧値より小さく、かつ、上記一定
期間より以前に上記ピエゾアクチュエータ電圧が上記正
常値より大きい状態が検出されている時に、コネクタは
ずれ状態の異常と判定する請求項2記載のピエゾアクチ
ュエータの異常検出装置。
3. The piezo actuator is connected to the switching means by a connector, a small-capacitance capacitor is connected in parallel between the connector and the piezo actuator, and the abnormality detecting means is connected to the piezo actuator after the predetermined period. 3. The connector according to claim 2, wherein when the actuator voltage is smaller than the third voltage value and a state in which the piezo actuator voltage is larger than the normal value is detected before the predetermined period, the connector is determined to be abnormal. Abnormality detection device for piezo actuator.
【請求項4】 上記異常検出手段に、放電時の比較基準
電圧値として、上記放電信号が出力されてから一定期間
後の上記ピエゾアクチュエータ電圧の正常値より小さい
第5の電圧値を設定し、上記一定期間後のピエゾアクチ
ュエータ電圧とこの値とを比較して、 上記ピエゾアクチュエータ電圧が第5の電圧値より小さ
い時は部分断線状態の異常と判定し、 上記ピエゾアクチュエータ電圧がほぼゼロである時は部
分断線以外の異常と判定する請求項2または3記載のピ
エゾアクチュエータの異常検出装置。
4. A fifth voltage value, which is smaller than a normal value of the piezo actuator voltage after a predetermined period from the output of the discharge signal, is set in the abnormality detecting means as a comparison reference voltage value at the time of discharging, By comparing the piezo actuator voltage after the certain period of time with this value, when the piezo actuator voltage is smaller than the fifth voltage value, it is determined that the partial disconnection state is abnormal, and when the piezo actuator voltage is substantially zero. The abnormality detection device for a piezo actuator according to claim 2 or 3, wherein the abnormality is determined as an abnormality other than partial disconnection.
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