JP2001506802A

JP2001506802A - ソレノイド・ドライバおよびソレノイドの動作ステータスを判定する方法

Info

Publication number: JP2001506802A
Application number: JP52463698A
Authority: JP
Inventors: モーガン，ポール; ハニンハウス，ロイ．イー
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1997-09-23
Publication date: 2001-05-22
Also published as: DE69728756D1; US5784245A; EP0882303A4; WO1998024106A1; EP0882303A1; DE69728756T2; EP0882303B1; ES2219777T3

Abstract

(57)【要約】ソレノイド・コイル内における電機子の位置および動作方法を含む、ソレノイド（１２）の動作ステータスを検出可能なソレノイド・ドライバ（１０）。ソレノイド・ドライバ（１０）は、ソレノイド（１２）内に第１ソレノイド電流を発生し、第１減衰時間ｔ₁を測定する。第１ソレノイド電流は、電機子をソレノイド（１２）のコイルに引き込むには不十分である。比較回路（２２）が連続的にソレノイド電流を監視し、カウンタ回路（３４）内のタイマを起動して、第１電流減衰時間を計算する。電機子をソレノイド（１２）のコイル内に引き込むのに十分な、第２ソレノイド電流をソレノイド（１２）内で発生する。第２ソレノイド電流をオフに切り替え、第２減衰時間ｔ₂を測定する。減衰時間は、コントローラ（３６）内の格納レジスタ（Ｒ１，Ｒ２）に格納する。コントローラ（３６）は、測定減衰時間を格納値と比較し、通信バス（３４）を通じて電機子位置情報を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】ソレノイド・ドライバおよびソレノイドの動作ステータスを判定する方法発明の分野本発明は、一般的に、ソレノイドの開閉を制御するソレノイド・ドライバ回路に関し、更に特定すれば、ソレノイドの動作態様を判定する、先進の回路およびプログラミング・ロジックを内蔵したソレノイド・ドライバに関するものである。発明の背景ソレノイドは、自動車を含む広い範囲の機械に多くの用途を有する。ソレノイドは、自動車の燃料噴射システム，電子式変速機，自動制動システム等に頻繁に用いられている。ソレノイドは、共通して、コイルによって包囲された電機子を含み、コイルが付勢されると、電機子がコイルに引き込まれる。かかるソレノイドは全て、ソレノイド・ドライバを用いて、ソレノイドのコイルを付勢し、電機子の位置を制御する。最新の自動車システムでは、自動車内の電子制御システムが、ソレノイド内にある電機子の正確な位置に関する情報を利用している。従来技術のソレノイド・ドライバは、コイルを付勢し、電機子をソレノイドの中に移動させるには効果的である。しかしながら、コイル内の電機子の位置の判定には、先進の(advanced)ソレノイド・ドライバが必要となる。かかる先進のソレノイド・ドライバの１つが、J.W.Kopec et al.に許可され、本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許番号第５，０５３，９１１号に開示されている。これに開示されているソレノイド・ドライバは、ソレノイド・コイル内のインダクタンスを間接的に測定することによって、ソレノイドが閉じたときを判定する。ソレノイド・コイルのインダクタンス変化は、コイルを流れる電流またはコイル間の電圧を測定することによって間接的に検出する。電機子がコイルに引き込まれると、インダクタンスが増加するので、コイルを流れる電流を監視することによりインダクタンス変化が判定可能となる。１つの方法では、電流パルスをコイルに通過させ、電流パルスの減衰時間を判定して、コイルのインダクタンスを間接的に測定する。検出した減衰時間の増加が、コイル・インダクタンスの増加を示し、これが、ソレノイドが閉じていることの指示となる。従来技術の方法は、ソレノイドが閉じたか否かを判定するには効果的であるが、閉鎖が判定できるのは、ソレノイド電流が傾斜して上昇する場合のみである。したがって、情報が得られるのは、「電源投入」動作状態の間のみに限られる。自動車業界に増々厳しい汚染制御要求が出されているので、政府の汚染制御規制を満足するためには、一層広範な監視およびフィードバック・システムが必要となっている。例えば、車装診断(on-board-diagnostics)に関する政府の規制（ＯＢＤ−ＩＩ）は、電子指示自動変速機のソレノイドの監視を要求している。制御電子回路は、電機子の動きおよび回路の連続性双方を確認できなければならない。これらの要件を満たすには、より広い情報を自動車内のシステム・マイクロコントローラに提供するために先進のソレノイド・ドライバが必要となる。例えば、ソレノイドの開放位置および閉鎖位置および電気的連続性に関する情報のリアル・タイムのフィードバックを用いると、エンジン動作を調節し、エンジンの排気ガスからの汚染を最少に抑えることができる。したがって、ソレノイドの動作ステータスの監視強化を図るには、ソレノイド・ドライバ監視プロセスおよび回路設計の一層の開発が必要となる。図面の簡単な説明第１図は、本発明の一実施例にしたがって構成されたソレノイド・ドライバの回路構成図である。第２図は、第１図に示すソレノイド・ドライバの動作を示す波形のプロットである。第３図および第４図は、それぞれ、消勢されたソレノイドおよび付勢されたソレノイドについて、電流対時間の関係を示すプロットである。第５Ａ図、第５Ｂ図、および第５Ｃ図は、ソレノイド・ドライバが電機子ステータスを判定するために用いるプログラミングを示すフロー・チャートである。第６図は、本発明にしたがってコントローラに結合され、構成されたカウンタ回路の回路構成図である。第７図は、本発明の代替実施例にしたがって構成されたソレノイド・ドライバの回路構成図である。好適実施例の詳細な説明本発明は、ソレノイド・ドライバ、およびソレノイドの動作ステータスおよびソレノイド・コイル内の電機子の位置を検出するための動作方法に関する。ソレノイド・ドライバは、電機子の位置を判定し、ソレノイド・コイルを通じて２つの電流パルスを発生することによって、回路の連続性を確認する。第１電流パルスは、電機子の「プル・イン」電流未満である。ここで用いる場合、プル・イン電流とは、電機子をコイル内に引き込むのに必要な電流レベルのことである。第１電流パルスの電流レベルは、電機子をコイル内に引き込むには不十分である。第２電流パルスは、ソレノイド・コイルへの電流を短期間停止させ、ドロップ・アウト電流より高いレベルにおける電流の減衰時間を測定することによって生成する。第２電流パルスは、電機子をソレノイド・コイル内に維持するのに十分な電流レベルで起動する。ソレノイド・ドライバ内の回路によって計算される２つの減衰時間を、メモリに格納されている基準値と比較する。加えて、これら減衰時間の比率を計算し、メモリに格納されている値と比較する。測定値を格納値と比較することによって、ソレノイドの開放または閉鎖状態を判定することができる。加えて、ソレノイド内における異常は、測定された減衰時間および減衰時間比を、適正なソレノイド動作を示す、メモリ内に格納されている値と比較することによって検出することができる。本発明のソレノイド・ドライバは、ソレノイドが付勢状態および消勢状態双方にある間に、電機子の位置を検出することができる。加えて、本発明は、バッテリ電圧の変動や、バッテリ電源や接地線のノイズに感応しない。第１図は、本発明の一実施例にしたがって構成されたソレノイド・ドライバ１０の構成図を示す。典型的なソレノイド１２が、トランジスタ・スイッチ１４，および再循環ダイオード(recirculating diode)１６に結合されている。ソレノイド１２の他端は、電流センサ１８に結合されている。電流センサ１８は、図示のように、接地，または磁気式変圧器のような更に高度な素子に接続された抵抗とすることができる。トランジスタ・スイッチ１４を閉じると、第１図でＶ_Batで示すＤＣ電圧源にソレノイド１２を結合することができる。金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）の場合、トランジスタ・スイッチ１４のソースは、電流センサ１８を介して、接地に結合される。したがって、トランジスタ・スイッチ１４がオンになると、ソレノイド１２のコイルを通って、完全な回路経路が確立され、ソレノイドを閉じる。当業者は、他のタイプの素子を用いてソレノイド１２への電流を切り替えることが可能であり、例えば、バイポーラ・トランジスタ，磁気スイッチ回路等が使用可能であることを認めよう。第１図に示す実施例では、ソレノイド１２を通過する電流は、電流センサ１８がノード２０に発生する電圧として検出される。ノード２０に発生する電圧は、比較回路２２に結合されている。当業者は、電流比調整回路（図示せず）を含ませることによって、電流レベルをノード２０において検出可能であることを認めよう。比較回路２２は、第１比較器２４および第２比較器２６を含む。第１および第２比較器２４，２６は、共通ノード２８を介して電流センサ１８のノード２０に結合された、共通入力を共有する。第１比較器２４は、第１基準回路３０に結合された第２入力を有する。第２比較器２６は、第２基準回路３２に結合された第２入力を有する。比較回路２２は、論理状態信号をカウンタ回路３４に出力する。カウンタ回路３４は、タイミング・バス３８を通じてコントローラ３６に時間信号を出力し、制御バス４０を通じてコントローラ３６から制御信号を受信する。コントローラ３６は、「パワー・オン」コマンドおよび「パワー・オフ」コマンドを、制御線４２を通じてスイッチ１４に出力する。また、コントローラ３６は、基準電圧コマンドを線３３，３５に出力し、基準値を第１および第２基準回路３０，３２に出力し、初期化設定コマンドを線３７上に出力しカウンタ回路３４に供給する。コントローラ３６は、コマンド命令を受信し、通信バス４４を通じて、電機子ステータス情報を出力する。基準回路３０，３２は、電圧基準また電流基準のいずれでも可能であることを、当業者は認めよう。好適実施例では、第１および第２基準回路３０，３２から出力される基準値は、コントローラ３６からのコマンドによって指定することができる。電圧基準の場合、分圧回路を用いて、コントローラ３６によって個々に選択可能とすることができる。次に、第２図に示す波形信号を参照しながら、ソレノイド・ドライバ１０の動作について例示する。コントローラ３６は、外部マイクロコントローラ（図示せず）から通信バス４４を通じて受信したコマンド信号に応答する。マイクロコントローラからのコマンドに応答して電機子ステータスを判定するために、コントローラ３６は検査シーケンスを開始して、電機子ステータスを判定する。電機子が完全にソレノイド・コアの外にある時点で、第２図ではスイッチ・ステータス４６で示すように、オフ状態検査を開始する。オフ状態検査を開始する時点で、ソレノイド電流レベル４８によって示されるように、ソレノイド１２を通じて、電流パルスを発生する。トランジスタ・スイッチ１４を閉じて、ソレノイド電流をレベルＩ₂に到達させる。電流レベル情報は、比較回路２２の第１比較器２４を介して、コントローラ３６にフィード・バックされる。一旦電流レベルＩ₂が得られると、コントローラ３６はトランジスタ・スイッチ１４を閉じ、ソレノイド電流は、ソレノイド電流レベル４８で示すように減衰し始める。ソレノイド電流が基準電流Ｉ₁まで減衰し、第２比較器２６によって判定されると、カウンタ回路３４によって減衰時間ｔ₁が判定され、コントローラ３６にリレーされて、コントローラ３６内部の格納レジスタＲ１に格納される。電機子ステータス５０で示すように、減衰時間ｔ₁は、電機子が完全にコイルの外にある間に測定することを注記するのは重要である。従来技術のソレノイド・ドライバは、消勢状態にあるソレノイドの状態を検出することができない。このステップは、電子変速機などのような自動車システムにおいて用いられるシステム・マイクロコントローラに有用な情報を提供する際に重要である。一旦減衰時間ｔ₁を判定したなら、プル・イン電流より高いレベルにソレノイド電流を上昇させる。この電流レベルにおいて、ソレノイド１２を付勢し、電機子ステータス５０で示すように、電機子をソレノイド・コイル内に引き込む。一旦電機子が完全にコイル内部に入ったなら、コントローラ３６によるオン状態検査を開始する。第２図におけるスイッチ状態４６で示すように、トランジスタ・スイッチ１４を開き、ソレノイド電流は減衰し始める。カウンタ回路は、ソレノイド電流が上側の基準レベルＩ₄に到達し、これが第１比較器２４によって判定されると、カウントを開始する。ソレノイド電流は下側の基準レベルＩ₃まで減衰し、第２比較器２６によって判定される。次に、カウンタ回路３４は、タイマ・バス３８を通じて第２減衰時間ｔ₂をコントローラ３６に出力し、コントローラ３６内の格納レジスタＲ２に格納する。下側の電流基準Ｉ₃は、ソレノイド１２内の電機子のドロップ・アウト電流よりも高いことを注記するのは重要である。したがって、第２図では電機子位置インディケータで示すように、第２減衰時間ｔ₂は、電機子がソレノイド・コイル内に維持されている間に判定される。既に説明したように、一旦第１および第２減衰時間ｔ₁，ｔ₂を判定したなら、これらの値はカウンタ回路３４によってコントローラ３６に出力される。次に、コントローラ３６は、適正に機能するソレノイドに対する正常な減衰時間を、ソレノイド・ドライバ１０が判定した実際の減衰時間と比較する。第３図および第４図は、正常なソレノイド電流パターンを、異常なソレノイドからの減衰電流パターンと比較するためのグラフである。即ち、第３図は、正常なソレノイド、および不適正に機能し異常を呈するソレノイド双方について、電流対時間のプロットを示す。図示のように、正常状態に対する電流レベルＩ₂，Ｉ₁間の減衰時間は減衰時間ｔ_nとなり、一方異常なソレノイドの電流レベルＩ₂ ，Ｉ₁間の減衰時間はｔ_fとなる。第４図は、付勢状態にあり、電流レベルがソレノイド・コイル内に電機子を維持するために必要なレベルより高いソレノイドについて、ソレノイド電流対時間の関係を表すプロットである。第２図に示すように、電機子が完全にソレノイド・コイル内に入った時点で、トランジスタ・スイッチ１２を短期間開放することによって、ソレノイド電流の減衰を開始する。正常なソレノイドおよび異常なソレノイドに対するオン状態電流減衰パターンを示す。ここで、電流レベルＩ₄，Ｉ₃間の減衰時間は、正常に機能するソレノイドの場合はｔ_n、異常なソレノイドの場合はｔ_fである。第３図および第４図に示す電流パターンを比較することによって、消勢状態にある異常なソレノイドの減衰時間が、正常に機能するソレノイドのそれよりも大きいことは明白である。付勢状態では、異常なソレノイドの減衰時間は、正常に機能するソレノイドのそれよりも大幅に短い。コントローラ３６は、測定した減衰時間を、第３図および第４図に示す正常に機能するソレノイドに対する格納値と比較し、ソレノイド１２の動作状態を判定する。正常な減衰時間の絶対値の比較に加えて、測定した減衰時間についてもその比率を計算し、正常な減衰時間の比率と比較することによって、ソレノイド１２の動作ステータスに関する情報を更に提供することも可能である。第５ａ図、第５ｂ図、および第５ｃ図は、ソレノイド１２の動作状態を判定するためにコントローラ３６が実行するプログラミング・ロジックのフローチャートを示す。第５ａ図は、電機子ステータス検査を開始するためのコマンド制御シーケンスを示す。適切な制御割り込みの受信時に、第５ａ図に示すプログラムが実行される。割り込みに続いて、命令５２を実行し、トランジスタ・スイッチ１２をオフに切り替える。次に、プログラム・ロジックはステップ５４において待機状態に入り、通信バス４４を通じて外部マイクロコントローラからコマンド５６によって催促されるまで、この状態に留まる。次に、プログラムは、命令ステップ５８，６０，６２を実行することによってソレノイド１２をオンに切り替えるか、あるいはオフ命令ステップ６４，６６，６８を実行することにより、ソレノイド１２をオフ状態に維持する。コマンド・ステップ７０によって、減衰時間ｔ₁，ｔ₂に対する正常な動作値、および減衰時間ｔ_ratioの比率を、コントローラ３６内の格納レジスタＲａ，Ｒｂ，Ｒｃに書き込む。オフ状態検査を実行するのか、あるいはオン状態検査を実行するのかに応じて、マイクロコントローラは、オフ状態命令７２またはオン状態命令７４のいずれかを開始する。オフ状態およびオン状態のプログラミング・シーケンス双方を第５ｂ図に示す。ステップ７２において開始するオフ状態検査の間、電機子をコイル内に引き込むのに必要なレベルよりも低いレベルで、電流パルスを送りソレノイド１２の電流コイルを通過させる。格納レジスタＲ１は、カウンタ回路３４内のレジスタの初期化に加えて、命令７６においてクリアされる。次に、命令７８によってトランジスタ・スイッチ１４をオンに切り替え、ソレノイド電流が基準レベルＩ₂に到達した場合、命令８０を実行する。電流レベルＩ₂に達した場合、命令８２によってトランジスタ・スイッチ１４を開放し、命令８４によって、カウンタ回路３４内のタイマを起動する。ソレノイド電流が基準レベルＩ₁まで減衰している場合、命令ステップ８６を実行してタイマを停止し、命令ステップ８８によって値をレジスタＲ１に格納する。次に、命令ステップ９０によって、プログラムの制御をコントローラ３６内の比較器に移す。命令ステップ７４からのオン状態検査のプログラミング・シーケンスは、オフ状態検査と同様に進行する。命令９２によって、レジスタＲ２をクリアし、制御信号をコントローラ３６に送る。次に、命令ステップ９４によってトランジスタ・スイッチ１４を開放し、ソレノイド電流が基準レベルＩ₄に減衰したなら、命令９６を実行する。命令ステップ９８によってカウンタ３４を起動し、時間の蓄積を開始して、第２減衰時間を判定する。ソレノイド電流が電流レベルＩ₃に減衰したなら、命令ステップ１００を実行し、命令ステップ１０２によって、カウンタ３４を停止し、値をレジスタＲ２に格納する。命令ステップ１０４によって、トランジスタ・スイッチ１４をオンに切り替え、命令ステップ１０６によって、プログラムの制御をコントローラ３６内の比較器に移す。測定減衰時間値を格納値と比較し、ソレノイド１２内の異常状態を判定するプログラミング・シーケンスについて、第５Ｃ図に示すフロー・チャートを参照しながら説明する。比較検査は、命令ステップ１０８において開始し、絶対値、または減衰時間の比率のいずれかを、格納値と比較する。好適な動作方法では、命令１１０から進行する絶対値比較、および命令ステップ１１２から進行する比率比較の双方を実行する。絶対値比較方法は、命令ステップ１１４によって開始され、レジスタＲ１に格納されている第１減衰時間値が、レジスタＲａに格納されている基準減衰時間値に等しくない場合、命令ステップ１１６において、オン状態異常メッセージを発生する。測定したオフ状態減衰時間が基準値に等しい場合、命令ステップ１１８によって、オフ状態正常メッセージを発生する。尚、比較結果が正確に等しい必要はなく、典型的に、レジスタＲａに格納されている値を中心とする所定範囲を用いて検査が行われることを注記するのは重要である。例えば、Ｒ１内の値がＲａを中心とする所定範囲内にある場合、値は等しいと見做す。オフ状態異常が検出されたか否かには無関係に、命令ステップ１２０を実行し、オン状態異常の存在を判定する。レジスタＲ２に格納されている第２測定減衰時間値が、レジスタＲｂに格納されている基準値に等しくない場合、命令ステップ１２２によって、オフ状態異常メッセージを発生する。測定した減衰時間が、基準減衰時間に等しい場合、命令ステップ１２４によってオン状態正常メッセージを発生する。いずれの場合でも、プログラミングの制御は、第５Ａ図に示す待機状態５４に戻る。再び、Ｒ１−Ｒａの比較について先に説明したように、ここでＲｂ値を中心とする所定範囲を用いて検査を実行する。比率検査比較は、命令ステップ１１２において開始する。レジスタＲ２に格納されているオン状態減衰時間およびレジスタＲ１に格納されているオフ状態減衰時間の比率を計算する。測定減衰時間の比が格納値の比に等しくない（または所定の範囲内にない）場合、命令ステップ１２８において、オン状態異常メッセージを発生する。減衰時間値の比が格納値に等しい（または所定の範囲内にある）場合、命令ステップ１３０によって正常オン状態メッセージを発生する。いずれの場合でも、一旦正常または異常状態メッセージを発生したなら、プログラミングの制御は待機状態５４に戻る。前述のプログラミング・ロジックは、コントローラ３６内で実行するが、命令８０，９６は第１比較器２４によって実行され、命令８６，１００は第２比較器２６によって実行される。当業者は、多くの異なる構成がカウンタ回路３４には可能であることを認めよう。第６図に示すのは、ソレノイド・ドライバ１０に用いて好適なカウンタ回路５１の回路構成図である。図６にはコントローラ３６も示し、カウンタ回路５１の動作をよりよく記載することとした。カウンタ回路５１は、ＯＲゲート５７に出力する、第１および第２ＪＫフリップ・フロップ５３，５５を含む。一方、ＯＲゲート５７は、タイマ回路５９に結合されている。好ましくは、ＪＫフリップ・フロップ５３，５５は、例えば、Motorola,Inc.から入手可能なMC１４０２７B のような標準的な素子であり、タイマ回路は標準的な１４ビット二進素子であり、例えば、同様にMotrola,Inc.から入手可能なMC１４０２０Bである。次に、オフ状態検査および第１減衰時間ｔ₁の測定について、カウンタ回路５１の動作を説明する。動作において、コントローラ３６内のレジスタＲ１クリアし、基準電圧コマンドを線３３，３５上に伝達し、基準回路３０，３２に、オフ状態検査を実行するように命令する。第１ＪＫフリップ・フロップを起動し、ノードＡに論理「１」を生成する。これによって、第２ＪＫフリップ・フロップ５５を論理「０」に強制する。ノードＡ，Ｂにおける論理状態の結果、ＯＲゲート５７から論理「１」が出力され、出力Ｑ１ないしＱ４を強制的に論理「０」にリセットする。ＯＲゲート５７からのリセット入力が論理「０」である場合、カウンタが前進し、カウントをコントローラ３６に中継する。パワー・オン（または論理「１」コマンド）を、制御線４２を通じてトランジスタ・スイッチ１４（第１図に示す）に送る。ソレノイド１２内の電流が電流レベルＩ₂に到達した場合、第１比較器２４（図１に示す）はノードＣ_Hに論理「１」を出力し、線６１を通じてこの論理「１」を受信すると、コントローラ３６はパワー・オフ（または論理「０」コマンド）をトランジスタ・スイッチ１２に出力する。ＸＯＲゲート６３が、ノードＣ_Hからの論理「０」状態、および線３３，３５上の論理「０」を受信し、論理「１」を第１ＪＫフリップ・フロップ５３に出力する。第１ＪＫフリップ・フロップ５３へのクロック遷移入力によって、ノードＡにおける出力が論理「０」にセットされる。ノードＣにおけるカウント信号も論理「０」となると、タイマ回路５９がイネーブルされる（第２ＪＫフリップ・フロップ５５の出力は、そのＣＬＫ入力の立ち上がりエッジが来るまで、論理「０」に留まる）。ソレノイド１２内の電流がＩ₁に減衰すると、第２比較器２６（図１に示す）はノードＣ_Lに論理「１」を出力する。ノードＣ_Lにおける論理「１」は、線６５を通じてコントローラ３６に送出され、コントローラ３６に、タイマ回路５９からの出力をレジスタＲ１に格納するように促す。ノードＣ_Lにおける論理状態「１」によって、第２ＪＫフリップ・フロップ５５の出力が、ノードＢにおけるロジック「１」にセットされる。ノードＡは既に論理「０」になっているので、ノードＢが論理「１」になった場合、ノードＣに論理「１」が表れ、これによってタイマ回路５９がディゼーブルされ、出力Ｑ１ないしＱ４がクリアされる。本発明の代替実施例を、第７図に示す回路構成図に表す。明確化のために、第１図に示す実施例において説明したのと同じ構造には、同じ参照番号を繰り返した。代替実施例では、トランジスタ・スイッチ１４が電流センサ１８を接地に結合する。トランジスタ・スイッチ１４を閉じ、接地接続を完成することによって、ソレノイド１２を付勢する。電流センサ１８およびソレノイド１２を跨いで、再循環ダイオード１６を結合する。比較器１３２が、第１および第２入力１３４，１３６から電圧信号を受信する。比較器１３２は、電流レベル情報を比較回路３２に提供する。このように、本発明によれば、先に明記した利点を最大限実現するソレノイド・ドライバおよび動作方法が提供されたことは明白である。本発明の特定の例示的な実施例を参照しながら、本発明の説明および図示を行ったが、本発明がこれら例示的な実施例に限定されることを意図するのではない。本発明の精神から逸脱することなく、変容や変更が可能であることを当業者は認めよう。したがって、請求の範囲およびその均等の範囲に該当する変容および変更は全て、本発明に含まれることを意図するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１．ソレノイド・コイル内における電機子の位置を検出する方法であって：第１ソレノイド電流を供給する段階であって、前記電機子を前記ソレノイド・コイルに引き込むには不十分である前記第１ソレノイド電流を供給する段階；前記第１ソレノイド電流の供給を停止し、第１電流減衰時間を測定する段階；第２ソレノイド電流を供給する段階であって、前記電機子を前記ソレノイド・コイル内に引き込むには十分な前記第２ソレノイド電流を供給する段階；前記電機子を前記ソレノイド・コイル内に維持しつつ、前記第２ソレノイド電流の供給を停止し、第２電流減衰時間を測定する段階；基準値を用意する段階；および前記第１および第２減衰時間を前記基準値と比較し、前記電機子の位置を調べる段階；から成ることを特徴とする方法。２．前記第１電流減衰時間を測定する前記段階は：前記第１ソレノイド電流を高基準値と比較することによって、開始基準時刻を判定する段階；前記第１ソレノイド電流を低基準値と比較することによって停止基準時刻を判定する段階；および前記開始基準時刻から前記停止基準時刻までの時間を調べることによって、前記第１電流減衰時間を計算する段階；から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。３．前記第２電流減衰時間を測定する前記段階は：前記第２ソレノイド電流を高基準値と比較することによって、開始基準時刻を判定する段階；前記第２ソレノイド電流を低基準値と比較することによって停止基準時刻を判定する段階；および前記開始基準時刻から前記停止基準時刻までの時間を調べることによって、前記第２電流減衰時間を計算する段階；から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。４．ソレノイド・コイル内における電機子の位置を検出可能なソレノイド・ドライバであって：制御信号に応答し、前記ソレノイド・コイルを付勢するスイッチング回路；前記ソレノイド・コイルに結合され、電流信号を出力する電流センサ；第１基準コマンド信号に応答し、第１基準信号を出力する第１基準回路；第２基準コマンド信号に応答し、第２基準信号を出力する第２基準回路；前記電流信号ならびに前記第１および第２基準信号に応答し、論理状態信号を発生する比較回路；前記論理状態信号に応答し、時間信号を出力するカウンタ回路；およびパワー・オン信号およびパワー・オフ信号を前記スイッチング回路に出力し、前記第１および第２基準制御信号をそれぞれ前記第１および第２基準回路に出力するコントローラ；から成り、前記コントローラは前記時間信号を受信し、前記パワー・オン信号を終了させた後に第１減衰時間を計算し、前記パワー・オフ信号を出力した後に第２減衰時間を計算し、前記コントローラは電機子ステータス信号を出力することを特徴とするソレノイド・ドライバ。５．前記パワー・オン信号の間に前記コイル内に発生する電流は、前記電機子を前記コイル内に引き込むのに必要な電流より低いことを特徴とする請求項４記載のソレノイド・ドライバ。６．前記パワー・オフ信号の間に前記ソレノイド・コイル内に維持される電流は、前記電機子を前記コイル内に維持するのに十分であることを特徴とする請求項５記載のソレノイド・ドライバ。７．前記スイッチング回路は、前記ソレノイド・コイルを電源に結合し、前記ソレノイド・コイルを付勢することを特徴とする請求項４記載のソレノイド・ドライバ。８．前記スイッチング回路は、接地接続を完成し、前記ソレノイド・コイルを付勢することを特徴とする請求項４記載のソレノイド・ドライバ。９．前記比較回路は、前記第１基準回路に結合された第１比較器；および前記第２基準回路に結合された第２比較器；から成り、前記第１および第２比較器は共通ノードによって前記電流センサに接続され、前記第１比較器は、前記電流信号の大きさおよび前記第１基準信号に応答して、第１論理状態信号を出力し、前記第２比較器は、前記電流信号の大きさおよび前記第２基準基準信号に応答して、第２論理状態信号を出力することを特徴とする請求項４記載のソレノイド・ドライバ。１０．前記カウンタ回路は、前記コントローラから一方の入力を受信し、ＸＯＲゲートから別の入力を受信し、ＯＲゲートに出力する第１ＪＫフリップ・フロップ；前記コントローラから一方の入力で受信し、前記第２比較器から別の入力で受信し、前記ＯＲゲートに出力する第２ＪＫフリップ・フロップ；および前記ＯＲゲートからの入力を受信し、タイミング値を前記コントローラに出力するクロック回路；から成ることを特徴とする請求項９記載のソレノイド・ドライバ。１１．前記コントローラは、前記第１減衰時間を、前記電機子を前記ソレノイド・コイルに引き込むのに必要な電流値よりも小さい電流値に関する第１基準時間標準と比較し、前記第２減衰時間を、前記電機子を前記ソレノイド・コイル内に維持するのに必要な電流値よりも大きな電流値に関する第２基準時間標準と比較することによって、前記電機子の位置を判定することを特徴とする請求項９記載のソレノイド・ドライバ。１２．ソレノイド・コイル内における電機子の位置を検出可能なソレノイド・ドライバであって：前記ソレノイド・コイルに結合されたスイッチであって、該スイッチがオンに切り替えられたときに前記ソレノイド・コイルを付勢するスイツチ；前記ソレノイド・コイルに結合され、電流信号を出力する電流センサ；前記電流センサに結合され、第１および第２基準回路から基準信号を受信するように構成された比較回路であって、前記電流信号の相対的な大きさならびに前記第１および第２基準回路からの前記基準信号に応答し、出力信号をカウンタ回路に発生する比較回路；および前記スイッチにパワー・オン信号およびパワー・オフ信号を出力するコントローラであって、前記コントローラは、前記カウンタ回路から時間信号を受信し、前記パワー・オン信号を出力した後に第１減衰時間を測定し、前記パワー・オフ信号の出力の間、第２減衰時間を測定し、前記第１および第２減衰時間を基準時間標準と比較し、電機子ステータス信号を出力するコントローラ；から成ることを特徴とするソレノイド・ドライバ。１３．前記パワー・オン信号の間に前記ソレノイド・コイルに発生する電流は、前記電機子を前記ソレノイド・コイル内に引き込むのに必要な電流よりも低く、前記パワー・オフ信号の間に前記コイル内に維持される電流は、前記電機子を前記コイル内に維持するのに十分であることを特徴とする請求項１２記載のソレノイド・ドライバ。１４．前記スイッチは、前記コイルを電源に結合し、前記ソレノイド・コイルを付勢することを特徴とする請求項１２記載のソレノイド・ドライバ。１５．前記スイッチは、接地接続を完成し、前記ソレノイド・コイルを付勢することを特徴とする請求項１２記載のソレノイド・バルブ。１６．ソレノイド・コイル内における電機子の位置を検出可能なソレノイド・ドライバであって：電源に結合され、オンおよびオフ電流を前記ソレノイド・コイルに供給するトランジスタ・スイッチ；第１基準回路および第２基準回路；前記ソレノイド・コイルに結合された電流センサ；前記電流センサに結合された第１入力と、前記第１基準回路に結合された第２入力とを有する第１比較器であって、第１論理状態信号を出力する第１比較器；前記電流センサに結合された第１入力と、前記第２基準回路に結合された第２入力とを有する第２比較器であって、第２論理状態信号を出力する第２比較器；前記第１および第２論理状態信号に応答し、第１および第２タイミング信号を出力する第１カウンタ回路；および前記トランジスタ・スイッチに結合された第１出力と、前記第１基準回路に結合された第２出力と、前記第２基準回路に結合された第３出力とを有するコントローラ；から成り、前記コントローラは、前記電機子が前記ソレノイドの外にあるとき、パワー・オン信号を前記トランジスタ・スイッチに出力し、前記第１および第２タイミング信号を受信し、前記コントローラは、前記電機子が前記ソレノイド内にあるとき、パワー・オフ信号を前記トランジスタ・スイッチに出力し、前記第１および第２タイミング信号を受信し、前記コントローラは、前記パワー・オン信号を出力した後に第１減衰時間を測定し、前記パワー・オフ信号を出力したときに第２減衰信号を測定し、電機子位置信号を出力することを特徴とするソレノイド・ドライバ。１７．ソレノイド・コイル内における電機子の位置を検出可能なソレノイド・ドライバであって：前記ソレノイド・コイル内に電流パルスを発生する手段；第１電流パルスおよび第２電流パルスの減衰時間を測定する手段であって、前記第１電流パルスは、前記電機子を前記ソレノイド・コイル内に引き込むには不十分であり、前記第２電流パルスは、前記電機子を前記ソレノイド・コイル内に維持するには十分であり；前記第１および第２減衰時間を時間基準標準と比較し、前記電機子位置を判定する手段；から成ることを特徴とするソレノイド・ドライバ。１８．前記測定手段は、第１基準回路に結合された第１比較器と、第２基準回路に結合された第２比較器とを含む比較回路；を備えており、前記第１および第２比較器は、共通ノードによって電流センサに接続されており、前記第１比較器は、前記電流センサからの電流信号の大きさと、前記第１基準回路からの第１基準信号とに応答して、第１論理状態を出力し、前記第２比較器は、前記電流センサからの電流信号の大きさと、前記第２基準回路からの第２基準信号とに応答して、第２論理状態を出力することを特徴とする請求項１７記載のソレノイド・ドライバ。１９．前記測定手段は：前記第１比較器から前記第１論理状態を受信し、コントローラから第１クロック信号を受信するように構成された第１カウンタを含むカウンタ回路；および前記第２比較器から前記第２論理状態信号を受信し、前記コントローラから第２クロック信号を受信するように構成された第２カウンタ；を更に備え、前記第１カウンタは、前記電流信号が前記第１基準信号未満である場合に、前記コントローラに第１時間信号を出力し、前記第２カウンタは、前記電流信号が前記第２基準信号より大きい場合に、前記コントローラに第２時間信号を出力することを特徴とする請求項１８記載のソレノイド・ドライバ。２０．ソレノイド・コイル内における電機子の位置を検出可能なソレノイド・ドライバであって：第１および第２電流パルスを前記ソレノイド・コイルに発生する制御回路であって、前記第１電流パルスは、前記電機子を前記ソレノイド・コイル内に引き込むには不十分であり、前記第２電流パルスは、前記電機子を前記ソレノイド・コイル内に維持するのに十分であり；前記第１電流パルスの第１減衰時間と、前記第２電流パルスの第２減衰時間とを測定するタイミング回路；および前記第１および第２減衰時間を受信し、該第１および第２減衰時間を基準減衰時間標準と比較し、電機子状態メッセージを出力する論理回路；から成ることを特徴とするソレノイド・ドライバ。２１．前記制御回路は、前記ソレノイドを電源に結合し、前記ソレノイドを付勢するスイッチを備えることを特徴とする請求項２０記載のソレノイド・ドライバ。２２．前記制御回路は、接地接続を完成し、前記ソレノイド・コイルを付勢するスイッチを備えることを特徴とする請求項２０記載のソレノイド・ドライバ。