JP2004247367A

JP2004247367A - リニアソレノイド駆動装置

Info

Publication number: JP2004247367A
Application number: JP2003033084A
Authority: JP
Inventors: Kimio Miyashita; 喜三夫宮下; Shoji Sasaki; 昭二佐々木; Shigeki Yamada; 茂樹山田
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】駆動電流の大きさに応じて所定の変位量を得るリニアソレノイドの駆動装置において、駆動用トランジスタがオンしているときのバッテリショートおよび断線を正しく検出する。
【解決手段】リニアソレノイドに流れる電流を検出し、その電流値が一定値以下であればバッテリショートまたは断線と検出するが、負荷電流立上り時の誤検出を回避するために、バッテリショートまたは断線を検出しないマスク時間を設ける。
【効果】例えば、自動車用電子制御装置内に組み込まれているリニアソレノイド駆動回路であった場合、運転性の悪化，環境に対する悪影響など、様々な悪影響を回避することが可能となる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアソレノイド駆動装置に関する。特に、リニアソレノイドを含む駆動装置内の断線或いは短絡等の故障を検出することが可能なリニアソレノイド駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開２０００−１１４０３９号公報には、リニアソレノイドに実際に流れる電流を、リニアソレノイドに直列に設けた抵抗器の両端電圧として検出し、この両端電圧を演算増幅器と抵抗器からなる増幅回路にて増幅し、更に抵抗器とコンデンサからなる積分回路で積分することにより、リニアソレノイドに流れる電流を電圧信号として検出し、マイクロコントローラは、この検出電圧をＡＤ変換器によりＡＤ変換値として入力し、このＡＤ変換値と予めＲＯＭ内に設定してある判定基準値と大小比較して、故障を判定する手段が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１１４０３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、リニアソレノイド駆動装置では、一般にリニアソレノイドに流れる電流を一定値に制御するために、リニアソレノイドに流れる電流値を検出し、その電流値をマイクロコントローラに入力，演算することによって駆動用トランジスタのオン，オフを制御するという、所謂フィードバック制御を用いており、そのためリニアソレノイドに流れる電流値を検出する回路が一般に存在し、その電流値検出回路に小規模の回路を追加することで、上記従来技術のように、比較的簡単にリニアソレノイドに流れる電流値の異常を検出することができる。
【０００５】
しかしながら、一般にこれらの異常検出装置は、過大な異常電流が流れることによって、リニアソレノイド駆動回路が破壊することのないように、リニアソレノイドおよびリニアソレノイド駆動回路を保護する目的で設けられており、過大な電流が流れることがなく、リニアソレノイドまたはリニアソレノイド駆動回路を破壊するような大きな影響を及ぼさない、駆動用トランジスタがオンしている時のバッテリショート（短絡）、および断線の検出に関しては、特別の配慮がなされていない。
【０００６】
リニアソレノイド駆動装置において、バッテリショート、または断線が発生した場合、駆動用トランジスタがオンしても、リニアソレノイドには電流が流れない。上記従来技術により、リニアソレノイドに流れる電流値を検出し、この検出された電流値が一定値以下であればバッテリショートまたは断線であると判定することができる。しかしながら、バッテリショート，グランドショート，断線などの異常が何もない正常状態において、駆動用トランジスタがオンする際に、一般的にリニアソレノイドに流れる電流はゆっくりと上昇するため、前記のように駆動用トランジスタがオン状態でリニアソレノイドに流れる電流が一定値以下であればバッテリショート、または断線であると規定していた場合、駆動用トランジスタがオンした直後は、ソレノイドに流れる電流は、必ずバッテリショート、または断線と判定するための電流値以下であり、ソレノイド駆動回路が正常な状態であるにもかかわらず、異常であると誤判定してしまう。
【０００７】
駆動用トランジスタがオンしている時のバッテリショート、および断線は、リニアソレノイド駆動回路が破壊するような致命的な影響を及ぼすものではないが、リニアソレノイドが正常に制御されない状態であり、例えば、自動車用電子制御装置内に組み込まれているリニアソレノイド駆動回路であった場合、運転性の悪化，環境に対する悪影響など、様々な悪影響を引き起こすことが考えられる。
【０００８】
本発明の目的は、駆動用トランジスタがオンしているときのバッテリショート及び断線の少なくとも何れかをより正確に検出するリニアソレノイド駆動装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明は、駆動電流の大きさに応じて所定の変位量を得るリニアソレノイドと、リニアソレノイドに流れる電流を制御するための、駆動用トランジスタを含む駆動回路と、リニアソレノイドに流れる電流を検出する電流検出回路と、電流検出回路で検出された電流値とあらかじめ設定された異常を判断するための判定電流値を比較するための診断回路と一般的な入出力ポートを持つマイクロコントローラで構成されたリニアソレノイド駆動装置において、前記診断回路は、前記駆動用トランジスタがオンしている時の、前記リニアソレノイド駆動装置のバッテリショート、または断線を検出するために、前記マイクロコントローラからの制御開始信号から一定時間の間、前記リニアソレノイド駆動装置のバッテリショートを検出しないマスク時間を設けてあることを特徴としている。
【００１０】
また、前記リニアソレノイド駆動装置において、バッテリショート，グランドショート，断線などの異常が発生したと検出したときに、前記マイクロコントローラに対してハイ、またはローの信号で、異常が発生したことを知らせる手段を有することにより、前記マイクロコントローラに接続された別の回路により、例えば自動車用電子制御装置であるならば、運転席のランプを点灯させるなどして、運転者に異常を知らせることができる。
【００１１】
また、前記診断回路は、バッテリショート，グランドショート，断線などの異常が発生したと検出したときに、前記駆動回路に対してハイ、またはローの信号で、異常が発生したことを知らせる手段を有することにより、前記駆動回路は必要に応じて駆動用トランジスタを、前記マイクロコントローラからの制御開始信号の状態にかかわらずオフさせることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
今回発明者らは、リニアソレノイド駆動回路に関し種々検討した。従来、リニアソレノイド駆動回路でグランドショートが発生し、過大な異常電流が駆動装置に流れて、例えばリニアソレノイドを駆動するためのトランジスタが破壊するなどの故障から駆動回路を保護するために、リニアソレノイド駆動回路には、リニアソレノイド駆動回路のリニアソレノイドを含む駆動装置内の断線或いは短絡等の故障を検出し、駆動用トランジスタを直ちにオフするなどの、駆動装置保護のための故障検出手段が設けられている。このリニアソレノイド駆動回路のリニアソレノイドを含む駆動装置内の断線或いは短絡等の故障を検出するための方法として、リニアソレノイドに実際に流れる電流を、リニアソレノイドに直列に設けた抵抗器の両端電圧として検出し、この両端電圧を演算増幅器と抵抗器からなる増幅回路にて増幅し、更に抵抗器とコンデンサからなる積分回路で積分することにより、リニアソレノイドに流れる電流を電圧信号として検出し、マイクロコントローラは、この検出電圧をＡＤ変換器によりＡＤ変換値として入力し、このＡＤ変換値と予めＲＯＭ内に設定してある判定基準値と大小比較して、故障を判定する手段がある。以下、実施態様を説明する。
【００１３】
図１は一実施例である、リニアソレノイド駆動装置を示す概略構成図である。
【００１４】
１０１はバッテリ、１０２は負荷としてのリニアソレノイド、１０３はリニアソレノイド１０２に流れる電流である負荷電流（ＩＬ）、１０４は負荷電流１０３を検出する抵抗、１０５は負荷電流を検出する電流検出回路、１０６はリニアソレノイド駆動用トランジスタ、１０７はリニアソレノイド駆動用トランジスタのオン／オフ制御を行う制御信号、１０８は負荷電流が一定の電流値になるように駆動用トランジスタ１０６のオン／オフ制御をする駆動回路、１０９は検出回路１０５で電圧値に変換された負荷電流値、１１０は検出された電流値から異常を判定するための診断回路、１１１はマイクロコントローラからの制御信号、１１２はマイクロコントローラに診断回路での診断結果を伝える（異常を知らせる）デジタル信号などの異常情報、１１３はマイクロコントローラ、１１４はマイクロコントローラの出力ポート、１１５はマイクロコントローラの入力ポートである。
【００１５】
マイクロコントローラ１１３は、出力ポート１１４から制御の開始を駆動回路１０８に、ハイまたはローのデジタル信号で指令する（以下、説明のため出力ポート１１４からハイの信号が出力された時が制御開始、ローの信号が出力された時が制御停止であると定義する）。マイクロコントローラ１１３からの制御信号１１１がハイになると、駆動回路１０８はリニアソレノイド駆動用トランジスタ１０６をオンする制御信号１０７を出力する。リニアソレノイド駆動用トランジスタ１０６のドレイン側はバッテリ１０１に接続されていて、リニアソレノイド駆動用トランジスタ１０６が駆動回路１０８からのオン信号となる制御信号１０７を受けてオンすることにより、リニアソレノイド駆動用トランジスタ１０６のソース側に接続されているリニアソレノイド１０２に負荷電流１０３が流れる。リニアソレノイド１０２の他方はグランドに接続されている。電流検出回路１０５は、電流検出用の抵抗１０４両端の電位差から、負荷電流１０３を電圧値に変換し、駆動回路１０８およびリニアソレノイド駆動装置の異常を判定するための診断回路１１０に伝達する。駆動回路１０８には予め所望の負荷電流値が設定されており、電流検出回路１０５からの伝達された負荷電流値により、予め設定された電流値よりも負荷電流値が低ければ、リニアソレノイド駆動用トランジスタ１０６をオンするための制御信号１０７を出力し、予め設定された電流値よりも負荷電流値が高ければ、リニアソレノイド駆動用トランジスタ１０６をオフするための制御信号１０７を出力する。このフィードバックを繰り返すことにより、負荷電流１０３が所望の電流値になるように、リニアソレノイド駆動用トランジスタ１０６が制御される。
【００１６】
診断回路１１０は、電流検出回路１０５によって検出された負荷電流１０３と異常を判定するために予め設定された判定電圧とを比較し、異常があるかないかをマイクロコントローラ１１３にハイまたはローのデジタル信号で伝える（以下、説明のため診断回路からハイの信号が出力された時が異常なし、ローの信号が出力された時を異常ありと定義する）。マイクロコントローラ１１３は診断回路１１０からの異常情報１１２を入力ポート１１５から受け取り、この異常情報１１２がロー信号であった場合（異常あり）、出力ポート１１４から出力する信号をローに切り替え、制御を停止するなどの演算を行う。
【００１７】
次に、電流検出用の抵抗１０４とリニアソレノイド１０２の接続点でバッテリショートが発生したときのリニアソレノイド駆動装置の動作を、図２および図３を参照しながら説明する。
【００１８】
マイクロコントローラ１１３の出力ポート１１４からハイの信号が出力されると、駆動回路１０８は、負荷電流１０３が予め設定された電流値になるまで、リニアソレノイド駆動用トランジスタ１０６がオンするための信号を出力する。この時、負荷電流１０３は電流値ゼロの状態から予め設定された電流値になるまで、徐々に増加する。診断回路１１０はマイクロコントローラ１１３から出力される制御信号１１１がローからハイに遷移したときからある一定時間の間（図２のＴｍａｓｋ）、バッテリショートの診断を停止し、Ｔｍａｓｋ時間経過後、バッテリショートの診断を有効にする。診断回路１１０は、マイクロコントローラ１１３からの制御信号１１１がハイで、かつ負荷電流１０３が判定電流（図２のＩｓｖｂ）以下であった時にバッテリショートと判断するが、この診断を停止する時間を設けることにより、負荷電流がゼロから予め設定した電流値まで上昇する間に存在する判定電流（Ｉｓｖｂ）以下の区間においても、異常であると誤検出することはない。負荷電流１０３が予め設定した電流値に到達すると、駆動回路１０８はリニアソレノイド駆動用トランジスタ１０６にオン，オフを繰り返させ、負荷電流１０３が予め設定した電流値になるように制御する。この状態で、電流検出用の抵抗１０４とリニアソレノイド１０２の接続点でバッテリショートが発生すると、負荷電流１０３は、ほぼゼロになる。診断回路１１０は、ほぼゼロになった負荷電流１０３の値を電流検出回路１０５から受け、この状態がある一定時間続いた場合（図２のＴｓｖｂ）、バッテリショートまたは断線が発生していると判断し、異常情報１１２の信号線にロー信号を出力する。マイクロコントローラ１１３は入力ポート１１５より、異常が発生したことを判断し、出力ポート１１４からロー信号を出力し、制御信号１１１をローにすることにより、制御を停止するなどの演算を行う。
【００１９】
次に、電流検出用の抵抗１０４とリニアソレノイド１０２の接続点でバッテリショートが発生している状態で制御を開始した時のリニアソレノイド駆動装置の動作を、図３を参照しながら説明する。
【００２０】
マイクロコントローラ１１３の出力ポート１１４からハイの信号が出力されると、駆動回路１０８は、負荷電流１０３が予め設定された電流値になるまで、リニアソレノイド駆動用トランジスタ１０６がオンするための信号を出力する。しかし、電流検出用の抵抗１０４とリニアソレノイド１０２の接続点でバッテリショートが発生しているため、負荷電流１０３はほぼゼロのまま上昇することはない。診断回路１１０はマイクロコントローラ１１３から出力される制御信号１１１がローからハイに遷移したときからある一定時間（図３のＴｍａｓｋ）経過の後、負荷電流１０３がバッテリショートまたは断線と判定する電流（図３のＩｓｖｂ）以下であるため、バッテリショートまたは断線が発生していると判断し、異常情報１１２の信号線にロー信号を出力する。マイクロコントローラ１１３は入力ポート１１５より、異常が発生したことを判断し、出力ポート１１４からロー信号を出力し、制御信号１１１をローにすることにより、制御を停止するなどの演算を行う。
【００２１】
また、本実施例において、マイクロコントローラ１１３に異常を知らせるための診断回路１１０が出力する異常情報１１２の信号を、駆動回路１０８に入力する構成とし、マイクロコントローラ１１３からの制御信号１１１の状態に関わらず、駆動回路１０８自身がリニアソレノイド駆動用トランジスタ１０６をオフするような構成であってもよい。
【００２２】
以上、実施例によれば、リニアソレノイド駆動装置のバッテリショートおよび断線を正しく検出することができる。
【００２３】
また、駆動用トランジスタがオンしている時の、駆動回路のバッテリショートおよび断線を正しく検出することが出来るリニアソレノイド駆動装置を提供することができるため、例えば、自動車用電子制御装置内に組み込まれているリニアソレノイド駆動回路であった場合、運転性の悪化，環境に対する悪影響など、様々な悪影響を回避することが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動用トランジスタがオンしているときのバッテリショート及び断線の少なくとも何れかをより正確に検出するリニアソレノイド駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の第１実施例にかかるリニアソレノイド駆動装置の概略回路構成図。
【図２】バッテリショートが起きたときの、回路の動作および負荷電流の遷移状態を示すタイムチャート。
【図３】回路の動作および負荷電流の遷移状態を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１０１…バッテリ、１０２…リニアソレノイド、１０３…負荷電流：ＩＬ、１０４…抵抗、１０５…電流検出回路、１０６…リニアソレノイド駆動用トランジスタ、１０７，１１１…制御信号、１０８…駆動回路、１０９…負荷電流値、１１０…診断回路、１１２…異常情報、１１３…マイクロコントローラ、１１４…マイクロコントローラの出力ポート、１１５…マイクロコントローラの入力ポート。

Claims

駆動電流の大きさに応じて所定の変位量を得るリニアソレノイドと、
前記リニアソレノイドに流れる電流を制御する駆動用トランジスタと、
前記駆動用トランジスタを含む駆動回路と、
前記リニアソレノイドに流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路で検出された電流値とあらかじめ設定された異常を判断する判定電流値を比較する診断回路と、
入出力ポートを持つマイクロコントローラで構成されたリニアソレノイド駆動装置において、
前記診断回路は、前記駆動用トランジスタがオンしている時、前記マイクロコントローラからの前記駆動用トランジスタをオンする制御信号のローからハイまたはハイからローの遷移から一定時間の間、前記リニアソレノイド駆動装置のバッテリショートを検出しないマスク時間を設け、前記リニアソレノイド駆動装置のバッテリショート、または断線を検出することを特徴とするリニアソレノイド駆動装置。
請求項１において、
前記診断回路は、前記リニアソレノイド駆動装置において、バッテリショート，グランドショート，断線の少なくとも何れかの異常を検出したとき、
前記マイクロコントローラに対してハイ、またはローの信号で、異常が発生したことを知らせる手段を有することを特徴とするリニアソレノイド駆動装置。
請求項１において、
前記診断回路は、前記リニアソレノイド駆動装置において、バッテリショート，グランドショート，断線の少なくとも何れかの異常が発生したと検出したとき、前記駆動回路に対してハイ、またはローの信号で、異常が発生したことを知らせる手段を有し、前記駆動回路は必要に応じて駆動用トランジスタを、前記マイクロコントローラからの制御信号の状態にかかわらずオフさせる手段を有することを特徴とするリニアソレノイド駆動装置。