JP2005265027A

JP2005265027A - 電磁弁の異常検出装置

Info

Publication number: JP2005265027A
Application number: JP2004077107A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ishiguro; 哲也石黒
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】バッテリ電圧の変動にかかわらず安定した電圧閾値に基づいて電磁弁の異常を検出可能な電磁弁の異常検出装置を提供すること。
【解決手段】電磁弁のソレノイドにかかる電圧と、所定の電圧閾値との比較結果に基づき電磁弁の異常を検出する電磁弁の異常検出装置において、前記ソレノイドと並列に接続され、上流側と下流側との間にソレノイド通過後の電圧差相当以上の一定電圧差を生成する閾値生成手段と、前記下流側の電圧と前記閾値生成手段により生成された閾値の関係に基づいて電磁弁の異常を検出する異常検出手段とを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁弁が供給電源電圧との関係で正常に動作する状態にあるか否かを判断する電磁弁の異常検出装置に関する。

従来、電磁弁の異常検出装置として、特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報には、ソレノイド等の負荷の駆動状態をモニタする異常状態を検出するため、バッテリ電圧を分圧等することで電圧閾値を作成している。よって、バッテリ電圧が変動した場合であっても、その変動したバッテリ電圧に応じた電圧閾値を作成することが可能となっている。
特開２０００−１６１５３２号公報。

しかしながら、上述の従来技術にあっては、電圧閾値を作成する際、電源電圧を分圧して作成しているため、バッテリ電圧の比率によって電圧閾値が決定される。よって、バッテリ電圧が高いときのバッテリ電圧と電圧閾値との偏差と、バッテリ電圧が低いときのバッテリ電圧と電圧閾値との偏差には大きな差が発生し、検出精度が十分に確保できない虞があった。

本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、バッテリ電圧の変動にかかわらず安定した電圧閾値に基づいて電磁弁の異常を検出可能な電磁弁の異常検出装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため本願発明では、電磁弁のソレノイドにかかる電圧と、所定の電圧閾値との比較結果に基づき電磁弁の異常を検出する電磁弁の異常検出装置において、前記ソレノイドと並列に接続され、上流側と下流側との間にソレノイド通過後の電圧差相当以上の一定電圧差を生成する閾値生成手段と、前記下流側の電圧と前記閾値生成手段により生成された閾値の関係に基づいて電磁弁の異常を検出する異常検出手段とを設けた。

すなわち、閾値生成手段はソレノイドに並列に設けられ、電源等の電圧から一定電圧差を有する閾値を生成することが可能となり、電源等の電圧状態に係わらず正確に電磁弁の異常を検出することができる。

以下、本発明の電磁弁の異常検出装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

図１は本発明の電磁弁の異常検出装置を示す回路図である。尚、本発明の電磁弁の異常検出装置は、車両用のブレーキシステムに搭載される複数の電磁弁の異常を検出するものとして説明するが、特に限定しない。

コントローラ１０内には、電磁弁への駆動信号を生成すると共に、電磁弁の異常を判断するマイクロプロセッサ１１と、電磁弁のソレノイド駆動用スイッチング手段を構成するMOSFET２１と、異常検出手段を構成するPNP型トランジスタ１及びダイオード２が設けられている。ブレーキ制御装置における各電磁弁を駆動する各ソレノイドSOL.A（SOL.B，SOL.C〜SOL.H）は、一端が車載バッテリの＋端子（電源）VBと接続され、他端がMOSFET２１のドレインに接続されている。MOSFET２１のソースはグランドにアースされ、ゲートはマイクロプロセッサ１１の各信号出力ポートOUT.A（B,C〜,H）に接続されている。

ソレノイドSOL.Aの上流側には、上流側から下流側への流れのみ許容するダイオード２を備えた上流側並列回路３が接続され、ソレノイドSOL.Aの下流側には、下流側並列回路４が接続されている。上流側並列回路３と下流側並列回路４との間には、PNP型トランジスタ１が設けられている。PNP型トランジスタ１のエミッタには上流側並列回路３が接続され、ベースには下流側並列回路４が接続され、コレクタには異常検出信号を出力する異常検出回路５が接続されている。この異常検出回路５の出力信号はマイクロプロセッサ１１のモニタ入力ポートMON.a（MON.b,MON.c〜MON.h）に入力される。

マイクロプロセッサ１１は、図外の車輪速センサ等から各電磁弁の制御信号を生成し、各信号出力ポートOUT.A（B,C〜,H）から駆動信号を出力し、MOSFET２１をスイッチングさせることで各電磁弁の駆動制御によるブレーキ液圧制御を達成する。また、モニタ入力ポートMON.a（MON.b,MON.c〜MON.h）に入力された信号に基づいて各電磁弁が正常に動作するか否か（異常検出）を行う。

（異常検出手段における作用）
次に、異常検出手段を構成するPNP型トランジスタ１及びダイオード２の作用について説明する。尚、PNP型トランジスタ１のエミッタ電圧をVE1，ベース電圧をVB1とする。

マイクロプロセッサ１１の信号出力ポートOUT.AからMOSFET２１に対し、オン信号が出力されるとMOSFET２１はオン状態となり、ソレノイドSOL.Aに対し電源電圧VBが作用する。ソレノイドSOL.Aが正常のときに発生する電圧降下をV1とすると、上流側並列回路３と下流側並列回路４の電圧差はV1となり、ベース電圧VB1＝（VB−V1）となる。また、ダイオード２には一定の電圧ドロップV2が発生するため、エミッタ電圧VE1＝（VB−V2）となる。

PNP型トランジスタ１のエミッタとベースの間に一定の電圧ドロップV3以上の電圧差（VE1>VB1）があるときは、エミッタからコレクタに電流が流れる（上流側からの流れを許容する）ため、ソレノイドSOL.Aが正常のときは、電圧ドロップ（V2＋V3）よりも小さな電圧降下V1によってコレクタへの電流の流れが発生せず、正常を表す信号（すなわち信号なし）がマイクロプロセッサ１１の入力ポートMON.aに出力される。尚、V1<(V2＋V3)の関係となるように設定されている。

一方、ソレノイドSOL.Aの温度が異常上昇に伴う抵抗増加、もしくは断線による抵抗増加が発生すると、正常時の電圧降下V1よりも大きな電圧降下V1'（>V2＋V3）が発生する。このとき、エミッタとベースの間に発生する電圧差はVE1>VB1となり、エミッタからコレクタへの電流の流れが発生する。よって、マイクロプロセッサ１１の入力ポートMON.aに電流が流れ、このことが異常を表す信号として認識される。

図２はバッテリの電源電圧に対する各点における電圧の関係を表す図である。バッテリ電圧が上昇すると、ソレノイドSOL.Aの上流電圧及び下流電圧は共に一定の電圧差を維持しつつ上昇する。このとき、ダイオードによる電圧ドロップもバッテリ電圧にかかわらず一定の電圧差を持って発生するため、本実施例１における閾値は、下流電圧から一定の電圧差を維持した値となる。これに対し、従来技術では、抵抗による分圧によって閾値を作成していたため、バッテリ電圧が上昇すると、下流電圧と閾値との電圧差は徐々に大きくなり、正確な電磁弁の異常検出が困難となっていた。

一般に、ブレーキ装置の電気的負荷の駆動状態を精度良くモニタする際、ＣＰＵのＡＤポートを用いる。ABS制御を達成する場合、８個のソレノイドと１個のモータが備えられており、また、車両の挙動制御を達成する場合、１２個のソレノイドと１個のモータが備えられている。よって、それぞれに対応した多数のＡＤポートを備えたＣＰＵが必要となり、コストアップを招くという問題がある。また、アナログＭＰＸ回路にて対応することも考えられるが、やはりコストアップとなる。また、ＩＰＤ等で駆動状態を監視するものも提案されているが、閾値に対する上下をモニタしているため、バッテリ電圧の変動による影響によって、駆動素子のリーク電流に伴うソレノイドの誤作動を異常検知することができない。

駆動素子（MOSFET）のリーク電流に伴うソレノイドの誤作動は、ソレノイドの上流電圧と下流電圧との電圧差に基づいて発生するため、従来技術では、この電圧差の異常を検知する閾値を設定していたが、上述したようにバッテリ電圧によっては精度が低下してしまう。特に、近年多数提案されているブレーキバイワイヤシステムでは、安全性の観点からバッテリ電圧が極端に高い場合や低い場合であっても、システムを正常に動作させることが望まれている。すなわち、バッテリ電圧の使用範囲の拡大による影響を低減するためには、今まで以上に精度の良い異常検出装置が要求されている。

上記各課題及び要求に対し、実施例１では、各ソレノイドの両端電圧の異常検知を、ダイオードとトランジスタをソレノイドに並列に設けたのみで、バッテリ電圧の変動による影響を排除しつつ、低コストで精度の高い電磁弁の異常検出を達成することができる。また、閾値を作成する際、ダイオードの電圧降下特性やトランジスタのエミッタ−ベース間の電位差（VF）の和によって調整することができる。

次に、実施例２について図３の回路図に基づいて説明する。基本的な構成は実施例１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。コントローラ１０内には、異常検出手段を構成するコンパレータ６及び電池７が設けられている。

ソレノイドSOL.Aの上流側には、閾値に対応する電圧を有する電池７を備えた上流側並列回路３が接続され、ソレノイドSOL.Aの下流側には、下流側並列回路４が接続されている。上流側並列回路３と下流側並列回路４との間には、コンパレータ６が設けられている。コンパレータ６の＋端子には上流側並列回路３が接続され、−端子には下流側並列回路４が接続され、出力端子には異常検出信号を出力する異常検出回路８が接続されている。この異常検出回路８のハイ・ロー出力信号はマイクロプロセッサ１１のモニタ入力ポートMON.a（MON.b,MON.c〜MON.h）に入力される。

（異常検出手段における作用）
次に、異常検出手段を構成するコンパレータ６及び電池７の作用について説明する。尚、コンパレータ６の＋端子電圧をV1+，−端子電圧をV1-とする。

マイクロプロセッサ１１の信号出力ポートOUT.AからMOSFET２１に対し、オン信号が出力されるとMOSFET２１はオン状態となり、ソレノイドSOL.Aに対し電源電圧VBが作用する。ソレノイドSOL.Aが正常のときに発生する電圧降下をV1とすると、上流側並列回路３と下流側並列回路４の電圧差はV1となり、−端子電圧V1-＝（VB−V1）となる。また、電池７の電圧によって一定の電圧降下V2が発生するため、＋端子電圧V1+＝（VB−V2）となる。尚、V1<V2の関係となるように設定されている。

コンパレータ６の＋端子電圧が−端子電圧よりも低いときは、ロー出力信号が出力されるため、ソレノイドSOL.Aが正常のときは、電池７の電圧降下V2よりも小さな電圧降下V1によって、正常を表す信号（すなわちロー出力信号）がマイクロプロセッサ１１の入力ポートMON.aに出力される。一方、ソレノイドSOL.Aに異常が発生すると、電池７の電圧降下V2よりも大きな電圧降下V1'によって、異常を表す信号（すなわちハイ出力信号）がマイクロプロセッサ１１の入力ポートMON.aに出力される。

上述したように、実施例２にあっては、電池７により一定の電圧降下に基づく閾値を作成することが可能となり、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。尚、実施例１のダイオードに替えて電池を設けてもよく、また、実施例１のトランジスタに替えてコンパレータを設けてもよい。

更に、上記実施の形態及び実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）請求項１に記載の電磁弁の異常検出装置において、
前記閾値生成手段を、ダイオードとしたことを特徴とする電磁弁の異常検出装置。
よって、安価な構成で精度の高い閾値を作成することができる。

（ロ）請求項１及び上記（イ）に記載の電磁弁の異常検出装置において、
前記異常検出手段を、トランジスタとしたことを特徴とする電磁弁の異常検出装置。
よって、安価な部品によってＣＰＵ等に判断ロジックを設けることなくハード構成の特徴によって異常判定を達成することができる。

（ハ）請求項１及び上記（イ），（ロ）に記載の電磁弁の異常検出装置において、
前記閾値生成手段を、一定電圧を有する電源（電池等）としたことを特徴とする電磁弁の異常検出装置。
よって、安価な構成で精度の高い閾値を作成することができる。

実施例１における電磁弁の異常検出装置を示す回路図である。。実施例１のバッテリ電圧に対する各点電圧の関係を表す図である。実施例２における電磁弁の異常検出装置を示す回路図である。

符号の説明

１ PNP型トランジスタ
２ダイオード
３上流側回路
４下流側回路
５，８異常検出回路
６コンパレータ
７電池
１０コントロールユニット
１１ＣＰＵ
２１ MOSFET

Claims

電磁弁のソレノイドにかかる電圧と、所定の電圧閾値との比較結果に基づき電磁弁の異常を検出する電磁弁の異常検出装置において、
前記ソレノイドと並列に接続され、上流側と下流側との間にソレノイド通過後の電圧差相当以上の一定電圧差を生成する閾値生成手段と、前記下流側の電圧と前記閾値生成手段により生成された閾値の関係に基づいて電磁弁の異常を検出する異常検出手段とを設けたことを特徴とする電磁弁の異常検出装置。