JP2007258392A - 車両用ソレノイド駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ソレノイドをリニア電流制御することが可能であるとともに短時間のオン・オフ制御することも可能である車両用ソレノイド駆動回路を少ない素子数で実現し、また低電力損失の回路とする。
【解決手段】ソレノイド駆動回路８０は、直流電源ＢＡＴと、該直流電源ＢＡＴから駆動電流が供給されるソレノイドＳＯＬとの間に直列に接続される第１スイッチング素子８１と、互いに逆向きに直列に接続される第２および第３スイッチング素子８２，８３からなり、ソレノイドＳＯＬに並列に接続されたスイッチング素子対８４と、を備えている。ソレノイドＳＯＬをオンする場合には、第１スイッチング素子８１がオンされるとともに第２および第３スイッチング素子８２，８３がオフされ、ソレノイドＳＯＬをオフする場合には、第１から第３スイッチング素子８１〜８３がオフされる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用ソレノイド駆動回路に関する。

この種の車両用ソレノイド駆動回路としては、特許文献１に示されているものが知られている。この車両用ソレノイド駆動回路においては、特許文献１の図３に示されているように、電源７８の正極側とソレノイド７２の間には第１ＦＥＴ（スイッチング素子）８０が直列に接続されている。電源７８の負極側とソレノイド７２との間に第２ＦＥＴ（スイッチング素子）８２が直列に接続されている。ソレノイド７２と第２ＦＥＴ８２の間には電流検出用抵抗８４が直列に接続されている。また、カソードがソレノイド７２と第１ＦＥＴ８０との間に接続されるように、ソレノイド７２、電流検出用抵抗８４及び第２ＦＥＴ８２の直列回路に対して並列に第１電流還流用ダイオード８６が接続されている。一方、カソードが電源７８の正極側とＦＥＴ８０との間に接続されるように、ソレノイド７２及び電流検出用抵抗８４の直列回路に対して並列に第２電流還流用ダイオード８８が接続されている。

このように構成された回路においては、ソレノイド７２をリニア電流制御（例えばＰＷＭ制御による電流制御）する場合およびオン・オフ制御する場合の両方の場合に当該ソレノイド７２をオンする場合には、第１および第２ＦＥＴ８０，８２を両方オンする。これにより、特許文献１の図４に示されているように、ループ１３０で示されるように電流が流れる。また、ソレノイド７２をリニア電流制御する場合に当該ソレノイド７２をオフする場合（還流時）には、第１および第２ＦＥＴ８０，８２をそれぞれオフ・オンする。これにより、特許文献１の図５に示されているように、ループ１３２で示されるように電流が流れる。また、ソレノイド７２をオン・オフ制御する場合に当該ソレノイド７２をオフする場合には、第１および第２ＦＥＴ８０，８２を両方オフする。これにより、特許文献１の図６に示されているように、ループ１３４で示されるように電流が流れる。
特開２００４−３１１８５６号公報

上述した特許文献１に記載の車両用ソレノイド駆動回路は、ソレノイドをリニア電流制御することが可能であるとともに短時間のオン・オフ制御することも可能であるが、少なくとも４つの素子（第１および第２ＦＥＴ８０，８２と第１および第２電流還流用ダイオード８６，８８）が必要となり、部品点数が多いという問題があった。

また、電流が流れる素子数も多いため、回路全体の電力損失が大きくなるという問題もあった。詳述すると、ソレノイド７２がオンされる場合には、第１および第２ＦＥＴ８０，８２に電流（例えば２Ａ）が流れる。したがって、第１および第２ＦＥＴ８０，８２での総電力損失は、それぞれの電力損失が０．８Ｗ（＝（電流）^２×ＦＥＴのオン抵抗＝（２Ａ）^２×２００ｍΩ）であるので、１．６Ｗである。また、還流時には、第２ＦＥＴ８２および第１電流還流用ダイオード８６に電流（例えば２Ａ）が流れる。したがって、第２ＦＥＴ８２および第１電流還流用ダイオード８６での総電力損失は、それぞれの電力損失が０．８Ｗ（＝（２Ａ）^２×２００ｍΩ）、２Ｗ（＝順方向電圧×電流＝１Ｖ×２Ａ）であるので、２．８Ｗである。

本発明は、上述した各問題を解消するためになされたもので、ソレノイドをリニア電流制御することが可能であるとともに短時間のオン・オフ制御することも可能である車両用ソレノイド駆動回路を少ない素子数で実現し、また低電力損失の回路とすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、直流電源と、該直流電源から駆動電流が供給されるソレノイドとの間に直列に接続されるとともに出力端側から入力端側へ流れる電流のみを許容する機能を有する第１スイッチング素子と、互いに逆向きに直列に接続されるとともに出力端側から入力端側へ流れる電流のみを許容する機能を有する第２および第３スイッチング素子からなり、ソレノイドに並列に接続されたスイッチング素子対と、を備えており、 第１から第３スイッチング素子のオン、オフの組み合わせにより、ソレノイドをオン・オフ制御および／またはリニア電流制御を可能とすることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、ソレノイドをオン・オフ制御する場合であってソレノイドをオンする場合には、第１スイッチング素子がオンされるとともに第２および第３スイッチング素子がオフされ、ソレノイドをオフする場合には、第１から第３スイッチング素子がオフされることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、ソレノイドをリニア電流制御する場合には、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子が交互にオン・オフされ、第３スイッチング素子がオンを保持することである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至請求項３の何れか一項において、第１から第３スイッチング素子は１つの集積回路として構成されていることである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至請求項４の何れか一項において、ソレノイドは、車両の制動力を制御する制動力制御装置を構成するリニアソレノイド電磁弁のソレノイドであることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、第１から第３スイッチング素子のオン、オフの組み合わせにより、ソレノイドをオン・オフ制御および／またはリニア電流制御を可能とするので、ソレノイドをリニア電流制御することが可能であるとともに短時間のオン・オフ制御することも可能である車両用ソレノイド駆動回路を、従来より少ない素子数で実現することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、ソレノイドをオン・オフ制御する場合であってソレノイドをオンする場合には、第１スイッチング素子がオンされるとともに第２および第３スイッチング素子がオフされ、また、ソレノイドをオフする場合には、第１から第３スイッチング素子がオフされるので、第１から第３スイッチング素子によってソレノイドを確実にオン・オフ制御することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、ソレノイドをリニア電流制御する場合には、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子が交互にオン・オフされ、第３スイッチング素子がオンを保持するので、第１から第３スイッチング素子によってソレノイドを確実にリニア電流制御することができる。

また、このように請求項１から請求項３による車両用ソレノイド駆動回路において、第１から第３スイッチング素子を従来と同様にＦＥＴで構成した場合においては、回路全体の電力損失を低減することができる。詳述すると、ソレノイドがオンされる場合には、第１スイッチング素子に電流（例えば２Ａ）が流れる。したがって、第１スイッチング素子の電力損失は、０．８Ｗ（＝（電流）^２×ＦＥＴのオン抵抗＝（２Ａ）^２×２００ｍΩ）である。このように従来の１．６Ｗと比較して半減している。また、リニア電流制御での還流時には、第２および第３スイッチング素子に電流（例えば２Ａ）が流れる。したがって、第２および第３スイッチング素子での総電力損失は、それぞれの電力損失が０．８Ｗ（＝（２Ａ）^２×２００ｍΩ）であるので、１．６Ｗである。このように従来の２．８Ｗと比較して低減している。リニア電流制御においては、制御時間が長く続くので、電力損失低減効果は大きい。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、請求項１乃至請求項３の何れか一項に係る発明において、第１から第３スイッチング素子は１つの集積回路として構成されているので、さらに部品点数を低減することができ、低コスト化することができるとともにそれら各素子の搭載先である基板の部品搭載面積を縮小することができる。

上記のように構成した請求項５に係る発明においては、請求項１乃至請求項４の何れか一項に係る発明において、ソレノイドのオン・オフ制御において短時間でオン制御をすることができるので、車両の制動力を制御する制動力制御装置を構成するリニアソレノイド電磁弁の電気的チェックを、実際の弁の開閉を伴うことなく、少ない素子数で実施することができる。

以下、本発明による車両用ソレノイド駆動回路を適用した車両用制動装置の一実施形態について図面を参照して説明する。この車両用制動装置Ａは、図１に示すように、ブレーキペダル１１の踏込状態に応じた液圧を生成するマスタシリンダ１０と、このマスタシリンダ１０とは別に設けられて車両の左右前後輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの回転をそれぞれ規制する各ホイールシリンダＷＣfl，ＷＣfr，ＷＣrl，ＷＣrrに液圧を供給する液圧供給源２０とを具備している。

この液圧供給源２０の正常時においては液圧供給源２０から車両の左右前後輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの各ホイールシリンダＷＣfl〜ＷＣrrへブレーキペダル踏力に対応した液圧を供給し、液圧供給源２０の異常時においてはブレーキペダル１１と作動的に連結したマスタシリンダ１０から車両の左右前輪ＦＬ，ＦＲの各ホイールシリンダＷＣfl，ＷＣfrに必要な液圧を供給するように構成されている。

そして、このように構成された車両用制動装置Ａにおいては、液圧供給源２０の正常時においてブレーキペダル１１の操作状態に応じた大きさのストロークをブレーキペダル１１に発生させるためのストロークシミュレータ３０が設置されている。

車両用制動装置Ａは、ブレーキペダル１１の踏込操作に応じて第１及び第２出力ポート１０ａ，１０ｂからほとんど同一の油圧（液圧）のブレーキ油（液体）を圧送するマスタシリンダ１０を備えている。マスタシリンダ１０の第１出力ポート１０ａは、電磁弁４１が非通電状態（図示状態）にあるとき電磁弁４１を介して左前輪ＦＬ用のホイールシリンダＷＣflに連通している。マスタシリンダ１０の第２出力ポート１０ｂは、電磁弁４２が非通電状態（図示状態）にあるとき電磁弁４２を介して右前輪ＦＲ用のホイールシリンダＷＣfrに連通している。

電磁弁４１，４２は、通電により開閉を切り換え制御されて、ホイールシリンダ１ＷＣfl，ＷＣfrに対してマスタシリンダ１０をそれぞれ連通および遮断するものである。すなわちこれら電磁弁４１，４２は、液圧供給源２０の正常時において通電されて閉じられマスタシリンダ１０と両ホイールシリンダＷＣfl，ＷＣfrとの間を遮断し、異常時において非通電されて開かれマスタシリンダ１０と両ホイールシリンダＷＣfl，ＷＣfrとを連通するマスタシリンダカット弁として機能する。なお、車両用制動装置Ａは、ブレーキペダル１１に連結されてブレーキペダル１１の移動量（ストローク量すなわちペダルストローク）を検出するペダルストロークセンサ１１ａを備えている。

マスタシリンダ１０の第１出力ポート１０ａには、ストロークシミュレータ３０が連通可能に接続されており、マスタシリンダ１０とストロークシミュレータ３０の間には、電磁弁４３および逆止弁４４が並列に設けられている。ストロークシミュレータ３０は、例えば特開２００２−２９３２２９号公報に示されているような周知のメカ式のストロークシミュレータであり、マスタシリンダ１０の第１出力ポート１０ａから供給された油圧（液圧）を吸収するものである。

電磁弁４３は、入出力ポート間の差圧を制御可能なリニアソレノイド弁、すなわち電磁力に比例した差圧を発生させる電磁弁である。電磁弁４３は、非通電状態（図示状態）にあるときマスタシリンダ１０の第１出力ポート１０ａとストロークシミュレータ３０の入力ポート３０ａとを遮断し、通電状態にあるとき通電量に対応した差圧となるように両ポート１０ａ，３０ａを連通するものである。そして、この電磁弁４３は、液圧供給源２０の正常時において通電されて開かれマスタシリンダ１０とストロークシミュレータ３０を連通し、異常時において非通電されて閉じられマスタシリンダ１０とストロークシミュレータ３０との間を遮断するストロークシミュレータカット弁として機能する。逆止弁４４は、マスタシリンダ１０の第１出力ポート１０ａとストロークシミュレータ３０の入力ポート３０ａとの間に電磁弁４３に並列に設けられてストロークシミュレータ３０からマスタシリンダ１０への流れのみを許容するものである。

液圧供給源２０は、電動モータ２１、ポンプ２２およびアキュムレータ２３から構成されている。ポンプ２２は、電動モータ２１によって駆動されて、リザーバタンク１２の入力ポート１２ａに連通する吸入ポート２２ａから吸い込んだリザーバタンク１２のブレーキ油を吐出ポート２２ｂから圧送する。アキュムレータ２３は、ポンプ２２の吐出ポート２２ｂに連通しており、ポンプ２２から供給される高圧のブレーキ油を常に一定の油圧に保って貯蔵し必要に応じて各ホイールシリンダＷＣfl〜ＷＣrrに供給するようになっている。ポンプ２２の吸入および吐出ポート２２ａ，２２ｂの間にはリリーフ弁２４が介装されており、このリリーフ弁２４はポンプ２２から吐出されるブレーキ油の圧力が所定値未満である場合には閉じられ、所定値以上となった場合には開かれるものである。これにより、液圧供給源２０は、各ホイールシリンダＷＣfl〜ＷＣrrに所定の高圧ブレーキ液を供給する。

液圧供給源２０は、電磁弁４５が通電状態にあるとき電磁弁４５を介して左前輪ＦＬ用のホイールシリンダＷＣflに連通している。電磁弁４５は、上記の電磁弁４３と同様にリニアソレノイド弁である。電磁弁４５は、通電状態にあるとき通電量に対応した差圧となるようにホイールシリンダＷＣflに対して液圧供給源２０を連通するものであり、非通電状態（図示状態）にあるときホイールシリンダＷＣflに対して液圧供給源２０を遮断する。

また、ホイールシリンダＷＣflは、電磁弁４６が通電状態にあるとき電磁弁４６を介してリザーバタンク１２に連通している。電磁弁４６は、上記の電磁弁４３と同様にリニアソレノイド弁である。電磁弁４６は、通電状態にあるとき通電量に対応した差圧となるようにリザーバタンク１２に対してホイールシリンダＷＣflを連通するものであり、非通電状態（図示状態）にあるときリザーバタンク１２に対してホイールシリンダＷＣflを遮断する。

さらに液圧供給源２０は、電磁弁４７が通電状態にあるとき電磁弁４７を介して右前輪ＦＲ用のホイールシリンダＷＣfrに連通している。電磁弁４７も、電磁弁４５と同様にリニアソレノイド弁である。電磁弁４７は、通電状態にあるとき通電量に対応した差圧となるようにホイールシリンダＷＣfｒに対して液圧供給源２０を連通するものであり、非通電状態（図示状態）にあるときホイールシリンダＷＣfrに対して液圧供給源２０を遮断する。

また、ホイールシリンダＷＣfrは、電磁弁４８が通電状態にあるとき電磁弁４８を介してリザーバタンク１２に連通している。電磁弁４８も、電磁弁４６と同様にリニアソレノイド弁である。電磁弁４８は、通電状態にあるとき通電量に対応した差圧となるようにリザーバタンク１２に対してホイールシリンダＷＣfrを連通するものであり、非通電状態（図示状態）にあるときリザーバタンク１２に対してホイールシリンダＷＣfrを遮断する。

さらに液圧供給源２０は、電磁弁５１が通電状態にあるとき電磁弁５１を介して左後輪ＲＬ用のホイールシリンダＷＣrlに連通している。電磁弁５１も、電磁弁４５と同様にリニアソレノイド弁である。電磁弁５１は、通電状態にあるとき通電量に対応した差圧となるようにホイールシリンダＷＣrlに対して液圧供給源２０を連通するものであり、非通電状態（図示状態）にあるときホイールシリンダＷＣrlに対して液圧供給源２０を遮断する。

また、ホイールシリンダＷＣrlは、電磁弁５２が非通電状態（図示状態）にあるとき電磁弁５２を介してリザーバタンク１２に連通している。電磁弁５２も、電磁弁４６と同様にリニアソレノイド弁である。電磁弁５２は、通電により開閉を切り換え制御されるものであり、通電状態にあるときリザーバタンク１２に対してホイールシリンダＷＣrlを遮断する。

さらに液圧供給源２０は、電磁弁５３が通電状態にあるとき電磁弁５３を介して右後輪ＲＲ用のホイールシリンダＷＣrrに連通している。電磁弁５３も、電磁弁４５と同様にリニアソレノイド弁である。電磁弁５３は、通電状態にあるとき通電量に対応した差圧となるようにホイールシリンダＷＣrrに対して液圧供給源２０を連通するものであり、非通電状態（図示状態）にあるときホイールシリンダＷＣrrに対して液圧供給源２０を遮断する。

また、ホイールシリンダＷＣrrは、電磁弁５４が非通電状態（図示状態）にあるとき電磁弁５４を介してリザーバタンク１２に連通している。電磁弁５４は、通電により開閉を切り換え制御されるものであり、通電状態にあるときリザーバタンク１２に対してホイールシリンダＷＣrrを遮断する。

また、車両用制動装置Ａは油圧計６１〜６７を備えている。油圧計６１，６２は、マスタシリンダ１０の第１および第２出力ポート１０ａ，１０ｂから供給されるブレーキ油の油圧をそれぞれ検出するものである。油圧計６３は、液圧供給源２０から供給されるブレーキ油の油圧を検出するものである。そして、油圧計６４〜６７は、各ホイールシリンダＷＣfl〜ＷＣrrに給排されるブレーキ油の油圧をそれぞれ検出するものである。

さらに、車両用制動装置Ａは車輪速度センサＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrを備えている。車輪速度センサＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrは、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに付設されており、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの車輪速度を検出して制御装置７０に送信している。

そして、車両用制動装置Ａは、上述したペダルストロークセンサ１１ａ、電動モータ２１、各電磁弁４１，４２，４３，４５〜４８，５１〜５４、油圧計６１〜６７、および車輪速度センサＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrに接続された制御装置７０を備えている。制御装置７０には、車両の操舵角を検出するステアリングセンサ、アクセルペダルに組み付けられて車両のアクセル開度を検出するアクセルセンサ、および車両の実際のヨーレートＹを検出するヨーレートセンサも接続されている（いずれも図示省略）。制御装置７０のＣＰＵ７１は、これら各センサからの検出信号に基づき、電動モータ２１、車両用制動装置Ａの各電磁弁４１，４２，４３，４５〜４８，５１〜５４を制御しホイールシリンダＷＣfl〜ＷＣrrに付与する油圧すなわち各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに付与する制動力を制御する。

制御装置７０は、図２に示すように、ＣＰＵ７１、ソレノイド駆動ＩＣ７２を備えている。ソレノイド駆動ＩＣ７２は、送受信部７２ａ、ソレノイド駆動部７２ｂ、第１〜第３スイッチング素子８１，８２，８３、電流検出素子７２ｄ、ソレノイド電流計測部７２ｅを備えている。なお、図２においては、ソレノイドは、上述した電磁弁４１〜４３，４５〜４８，５１〜５４のソレノイドのうちの何れか一つのソレノイドＳＯＬのみを示すとともに、そのソレノイドＳＯＬを駆動させるソレノイド駆動回路８０のみを示しており、他のソレノイドおよびそれらのソレノイド駆動回路は省略している。

送受信部７２ａは、ＣＰＵ７１との間で情報を互いに通信するものである。この送受信部７２ａは、ＣＰＵ７１で決定された制御対象の電磁弁すなわちその電磁弁に対応したソレノイド、そのソレノイドへの指令情報（リニア電流制御、オン・オフ制御などの制御種情報、オン・オフ時間（ｄｕｔｙ比）情報など）である駆動要求を受信するとともに、ソレノイド電流計測部７２ｅによって計測された各ソレノイドの各電流値をＣＰＵ７１に送信する。

ソレノイド駆動部７２ｂは、送受信部７２ａで受信した駆動要求に応じて制御対象のソレノイドＳＯＬに印加する駆動電流をオン・オフ制御するものである。ソレノイド駆動部７２ｂは、ＣＰＵ７１からの駆動要求指令に応じたオン・オフ信号を第１〜第３スイッチング素子８１，８２，８３に送信してソレノイドＳＯＬの通電・非通電を制御する。ソレノイドＳＯＬの作動については後述する。

第１スイッチング素子８１は、出力端側から入力端側へ流れる電流のみを許容する機能を有するものであり、例えばＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）にて構成されている。第１スイッチング素子８１は、第１スイッチング部８１ａと第１ダイオード部８１ｂからなる。第１スイッチング部８１ａのドレイン（入力端）は直流電源であるバッテリＢＡＴの正極に接続されている。
第１スイッチング部８１ａのソース（出力端）はソレノイドＳＯＬの一端に接続されるとともに、第２スイッチング部８２ａのドレインに接続されている。第１スイッチング部８１ａのゲート（信号入力端）はソレノイド駆動部７２ｂの出力ポート（図示省略）に接続されている。第１ダイオード部８１ｂのカソードおよびアノードがそれぞれ第１スイッチング部８１ａのドレインおよびソースに接続されている。

第２スイッチング素子８２は、第１スイッチング素子８１と同様に構成されるものであり、第２スイッチング部８２ａと第２ダイオード部８２ｂからなる。第２スイッチング部８２ａのドレイン（入力端）は第１スイッチング部８１ａのソース（すなわちソレノイドＳＯＬの一端）に接続され、第２スイッチング部８２ａのソース（出力端）は第３スイッチング部８３ａのソースに接続され、第２スイッチング部８２ａのゲート（信号入力端）はソレノイド駆動部７２ｂの出力ポート（図示省略）に接続されている。第２ダイオード部８２ｂのカソードおよびアノードがそれぞれ第２スイッチング部８２ａのドレインおよびソースに接続されている。

第３スイッチング素子８３は、第１スイッチング素子８１と同様に構成されるものであり、第３スイッチング部８３ａと第３ダイオード部８３ｂからなる。第３スイッチング部８３ａのドレイン（入力端）は、バッテリＢＡＴの負極に接続されるとともに、電流検出素子７２ｄを介してソレノイドＳＯＬの他端に接続されている。第３スイッチング部８３ａのソース（出力端）は第２スイッチング部８２ａのソースに接続され、第３スイッチング部８３ａのゲート（信号入力端）はソレノイド駆動部７２ｂの出力ポート（図示省略）に接続されている。第３ダイオード部８３ｂのカソードおよびアノードがそれぞれ第３スイッチング部８３ａのドレインおよびソースに接続されている。

上述したように、第２および第３スイッチング素子８２，８３は、互いに直列に接続されており、両スイッチング素子８２，８３からスイッチング素子対８４が構成されている。このスイッチング素子対８４は、ソレノイドＳＯＬに並列に接続されている。
そして、ソレノイド駆動回路８０は、上述した第１〜第３スイッチング素子８１〜８３、ソレノイドＳＯＬ、およびバッテリＢＡＴから構成されている。

なお、上述した第１〜第３スイッチング素子８１〜８３は一つの集積回路として構成されている。すなわち、第１〜第３スイッチング素子８１〜８３はソレノイド駆動ＩＣを構成する一部分である。

電流検出素子７２ｄは、例えばシャント抵抗にて構成されている。シャント抵抗の両端はソレノイド電流計測部７２ｅに接続されており、ソレノイド電流計測部７２ｅはシャント抵抗の電圧値を入力してソレノイドＳＯＬに通電される電流値（駆動電流）を検出しその検出結果を送受信部７２ａに送信するようになっている。また、直接、第１〜第３スイッチング素子８１〜８３の電流を各々検出することも、集積回路では容易に実現できる。

次に、上記のように構成した車両用制動装置Ａの全般的な動作を簡単に説明する。液圧供給源２０の正常時においては、ブレーキペダル１１が踏まれると、開状態であった電磁弁４１，４２が閉じられてマスタシリンダ１０から各ホイールシリンダＷＣfl，ＷＣfrへのブレーキ油の供給が遮断される。このとき、閉状態であった電磁弁４３がペダルストロークに応じて制御されてマスタシリンダ１０からのブレーキ油はストロークシミュレータ３０に供給される。これにより、ブレーキペダル１１には適当な反力が生じる。

また、各ホイールシリンダＷＣfl〜ＷＣrrには、ペダルストロークセンサ１１ａによって検出されたペダルストロークに応じた油圧のブレーキ油が供給される。具体的には、電磁弁５２，５４が閉じられ電磁弁４６，４８の閉状態が維持されるとともに、電磁弁４５，４７，５１，５３がリニア電流制御されて、液圧供給源２０からの高圧のブレーキ油がブレーキペダル１１の踏む込み状態に応じた油圧に調整されて各ホイールシリンダＷＣfl〜ＷＣrrに供給される。

一方、踏み込まれていたブレーキペダル１１が戻る際には、ストロークシミュレータ３０内のブレーキ油はストロークシミュレータ３０のスプリングの付勢力によって逆止弁４４を通ってマスタシリンダ１０へ圧送される。これにより、ブレーキペダル１１には適当な反力が生じることとなる。また、各ホイールシリンダＷＣfl〜ＷＣrr内のブレーキ油は、電磁弁４６，４８，５２，５４が開かれるとともに電磁弁４５，４７，５１，５３が閉じられるので電磁弁４６，４８，５２，５４を通ってリザーバタンク１２に戻る。

電磁弁をリニア電流制御する際のソレノイド駆動回路８０の作動について図３および図４を参照して説明する。図３（ａ）に示すように、第１スイッチング素子８１をオンし、第２スイッチング素子８２をオフし、第３スイッチング素子８３をオンした場合には、電源電圧ＶｂａｔがソレノイドＳＯＬの両端に印加される（ソレノイドＳＯＬがオンされる）ため、ソレノイドＳＯＬには矢印Ｌ１のループで示されるようにバッテリＢＡＴによる順方向電流が流れる。

図３（ｂ）に示すように、第１スイッチング素子８１をオフし、第２および第３スイッチング素子８２，８３をともにオンした場合には、Ｐ点の電位は第２および第３スイッチング素子８２，８３がともにオンであるため、第２および第３スイッチング素子８２，８３のオン抵抗とソレノイド電流の積で決まる電圧だけ低下する。したがって、ソレノイドＳＯＬの両端には約−８００（ｍＶ）（＝２×２００ｍΩ×２Ａ）の電圧が印加されるため、ソレノイドＳＯＬには矢印Ｌ２のループで還流電流が流れる。

したがって、ソレノイドＳＯＬのリニア電流制御時には、図４に示すように、第１スイッチング素子８１と第２スイッチング素子８２を交互にオン・オフするため、ソレノイド駆動部７２ｂから出力されるＰＷＭデューティ信号のデューティ比に応じてソレノイドＳＯＬに駆動電流を流すことができる。

第１スイッチング素子８１、第２スイッチング素子８２を交互にオン・オフする場合、第１スイッチング素子８１と第２スイッチング素子８２の同時オンによる過電流を防止しなければならない。そのため、第１スイッチング素子８１が確実にオフした後に第２スイッチング素子８２をオンする。この結果、第２スイッチング素子８２がオンする前に第１スイッチング素子８１がオフするという、両方の素子８１，８２がともにオフという状態が発生することがある。すなわち後述するオン・オフ制御となる。そこで、第２スイッチング素子８２の出力から入力電流を許容する機能（８２ｂ）と第３スイッチング素子８３をオンすることによって、確実にリニア電流制御動作させることができる。

次に、上記のように構成した車両用制動装置Ａにおける電磁弁の電気的チェックについて説明する。この電気的チェックは、電磁弁４１〜４３，４５〜４８，５１〜５４にそれぞれ対応するソレノイド駆動回路及び電磁弁のソレノイド等において断線やショート等の故障が生じていないかをチェックするものである。

この電気的チェックにおいては、ソレノイドＳＯＬを所定の短時間オンし、その後オフするオン・オフ制御を実施する。この所定の短時間は、電磁弁の弁体が実際に駆動されることはなく、上述した駆動回路やソレノイド部分の断線やショートなどの故障を発見するために十分な時間に設定されている。ノーマルクローズ型の電磁弁においては、必要以上にオンすると、液圧供給源２０からブレーキ液がホイールシリンダに漏れてしまうため、これを避ける必要がある。

ソレノイド駆動回路８０において、ソレノイドＳＯＬに流れる電流は電流検出素子７２ｄによって検出されている。第２および第３スイッチング素子８２，８３をオフにしたまま第１スイッチング素子８１をオンしても、ソレノイドＳＯＬに流れる電流が検出されない場合には、断線やショートなどの電気回路に何等かの故障があると判断する。

電磁弁をオン・オフ制御する際のソレノイド駆動回路８０の作動について図５および図６を参照して説明する。図５（ａ）に示すように、第１スイッチング素子８１をオンし、第２および第３スイッチング素子８２，８３をともにオフした場合には、電源電圧ＶｂａｔがソレノイドＳＯＬの両端に印加される（ソレノイドＳＯＬがオンされる）ため、ソレノイドＳＯＬには矢印Ｌ１のループで示されるようにバッテリＢＡＴによる順方向電流が流れる。

図５（ｂ）に示すように、第１〜第３スイッチング素子８１〜８３をすべてオフした場合には、Ｐ点の電位は、第１スイッチング素子８１のブレイクダウン電圧（あるいはクランプ電圧）（＝Ｖ_ＣＬ）だけ低下し、Ｖｂａｔ−Ｖ_ＣＬ（Ｖ）である。したがって、ソレノイドＳＯＬの両端には約Ｖｂａｔ−Ｖ_ＣＬ（Ｖ）の電圧が印加される。

車載バッテリで動作する負荷を駆動するスイッチング素子（半導体）のブレイクダウン電圧（あるいはクランプ電圧Ｖ_ＣＬ）は、バッテリ過電圧時にスイッチング素子がオンしないように４０Ｖ〜６０Ｖくらいに設定するのが一般的である。ここで、Ｖ_ＣＬを５０Ｖとし、バッテリ電圧を１２Ｖとすると、Ｐ点は−３８Ｖ（＝１２Ｖ−５０Ｖ）となる。ソレノイドＳＯＬの両端には３８Ｖの電圧が逆電圧として印加されるので、ソレノイドＳＯＬには矢印Ｌ３のループで還流電流が流れる。

したがって、ソレノイドＳＯＬをオフする場合には、ソレノイドＳＯＬの両端にかかる電圧が大きいため、図６に示すように、駆動電流の立ち下がりをソレノイドＳＯＬのインダクタンス成分と抵抗成分で決まる時定数に制約されずに急峻にすることができ、ソレノイドＳＯＬを短時間でオン・オフすることができる。

上述した説明から明らかなように、本実施形態によれば、ソレノイドＳＯＬをオン・オフ制御する場合であってソレノイドＳＯＬをオンする場合には、第１スイッチング素子８１がオンされるとともに第２および第３スイッチング素子８２，８３がオフされ、また、ソレノイドＳＯＬをオフする場合には、第１から第３スイッチング素子８１〜８３がオフされる。これにより、第１から第３スイッチング素子８１〜８３によってソレノイドＳＯＬを確実にオン・オフ制御することができる。

また、ソレノイドＳＯＬをリニア電流制御する場合には、第１スイッチング素子８１と第２スイッチング素子８２が交互にオン・オフされ、第３スイッチング素子８３はオンを保持するので、第１から第３スイッチング素子８１〜８３によってソレノイドＳＯＬを確実にリニア電流制御することができる。

このように第１から第３スイッチング素子８１〜８３のオン、オフの組み合わせにより、ソレノイドＳＯＬをオン・オフ制御および／またはリニア電流制御を可能とするので、ソレノイドＳＯＬをリニア電流制御することが可能であるとともに短時間のオン・オフ制御することも可能である車両用ソレノイド駆動回路８０を、従来より少ない素子数で実現することができる。

また、第１から第３スイッチング素子８１〜８３を従来と同様にＦＥＴで構成した場合においては、回路全体の電力損失を低減することができる。詳述すると、ソレノイドＳＯＬがオンされる場合には、第１スイッチング素子８１に電流（例えば２Ａ）が流れる。したがって、第１スイッチング素子８１の電力損失は、０．８Ｗ（＝（電流）^２×オン抵抗＝（２Ａ）^２×２００ｍΩ）である。このように従来の１．６Ｗと比較して半減している。また、リニア電流制御での還流時には、第２および第３スイッチング素子８２，８３に電流（例えば２Ａ）が流れる。したがって、第２および第３スイッチング素子での総電力損失は、それぞれの電力損失が０．８Ｗ（＝（２Ａ）^２×２００ｍΩ）であるので、１．６Ｗである。このように従来の２．８Ｗと比較して低減している。リニア電流制御においては、制御時間が長く続くので、電力損失低減効果は大きい。

また、第１から第３スイッチング素子８１〜８３は１つの集積回路として構成されているので、さらに部品点数を低減することができ、低コスト化することができるとともにそれら各素子を搭載する配線板の部品搭載面積を縮小することができる。

また、ソレノイドのオン・オフ制御において短時間でオン制御をすることができるので、車両の制動力を制御する制動力制御装置を構成するリニアソレノイド電磁弁の電気的チェックを、実際の弁の開閉を伴うことなく、少ない素子数で実施することができる。

なお、第１スイッチング素子８１をバッテリＢＡＴの負極とソレノイドＳＯＬの他端との間に接続してもよい。

なお、本発明は、オン・オフ制御とリニア電流制御の両方を可能とする電磁弁に適用するようにしたが、何れか一方を可能とする電磁弁に適用することも可能である。

本発明によるソレノイド駆動回路を適用した車両用制動装置の一実施形態の概要を示す図である。 図１に示す制御装置を示す概要ブロック図である。 （ａ）は、図２に示すソレノイド駆動回路のリニア電流制御におけるオン状態の作用を示す図であり、（ｂ）は、図２に示すソレノイド駆動回路のリニア電流制御におけるオフ状態の作用を示す図である。 図２に示すソレノイド駆動回路のリニア電流制御の作用を示すタイムチャートである。 （ａ）は、図２に示すソレノイド駆動回路のオン・オフ制御におけるオン状態の作用を示す図であり、（ｂ）は、図２に示すソレノイド駆動回路のオン・オフ制御におけるオフ状態の作用を示す図である。 図２に示すソレノイド駆動回路のオン・オフ制御の作用を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０…マスタシリンダ、１０ａ…第１出力ポート、１０ｂ…第２出力ポート、１１…ブレーキペダル、１１ａ…ペダルストロークセンサ、１２…リザーバタンク、１２ａ…入力ポート、２０…液圧供給源、２１…電動モータ、２２…ポンプ、２２ａ…吸入ポート、２２ｂ…吐出ポート、２３…アキュムレータ、２４…リリーフ弁、３０…ストロークシミュレータ、３０ａ…入力ポート、３０ｂ…出力ポート、４１〜４３，４５〜４８，５１〜５４…電磁弁（リニアソレノイド電磁弁）、４４…逆止弁、６１〜６７…油圧計、７０…制御装置、７１…ＣＰＵ、７２…ソレノイド駆動ＩＣ、８０…ソレノイド駆動回路（車両用ソレノイド駆動回路）、８１〜８３…第１〜第３スイッチング素子、８４…スイッチング素子対、Ａ…車両用制動装置、ＷＣfl〜ＷＣrr…ホイールシリンダ、ＢＡＴ…バッテリ（直流電源）、ＳＯＬ…ソレノイド。

Claims (5)

1. 直流電源（ＢＡＴ）と、該直流電源（ＢＡＴ）から駆動電流が供給されるソレノイド（ＳＯＬ）との間に直列に接続されるとともに出力端側から入力端側へ流れる電流のみを許容する機能を有する第１スイッチング素子（８１）と、
   互いに逆向きに直列に接続されるとともに出力端側から入力端側へ流れる電流のみを許容する機能を有する第２および第３スイッチング素子（８２，８３）からなり、前記ソレノイドに並列に接続されたスイッチング素子対（８４）と、を備えており、
   前記第１から第３スイッチング素子のオン、オフの組み合わせにより、前記ソレノイドをオン・オフ制御および／またはリニア電流制御を可能とすることを特徴とする車両用ソレノイド駆動回路。
2. 請求項１において、前記ソレノイドをオン・オフ制御する場合であって前記ソレノイドをオンする場合には、前記第１スイッチング素子がオンされるとともに前記第２および第３スイッチング素子がオフされ、前記ソレノイドをオフする場合には、前記第１から第３スイッチング素子がオフされることを特徴とする車両用ソレノイド駆動回路。
3. 請求項１において、前記ソレノイドをリニア電流制御する場合には、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子が交互にオン・オフされ、前記第３スイッチング素子がオンを保持することを特徴とする車両用ソレノイド駆動回路。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項において、前記第１から第３スイッチング素子は１つの集積回路（７２）として構成されていることを特徴とする車両用ソレノイド駆動回路。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項において、前記ソレノイドは、車両の制動力を制御する制動力制御装置を構成するリニアソレノイド電磁弁（４３，４５〜４８，５１〜５４）のソレノイドであることを特徴とする車両用ソレノイド駆動回路。

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