JP2015179780A - ソレノイド制御装置及びソレノイド故障検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リニアソレノイド用の駆動回路を用いてオンオフソレノイドを駆動する場合に、オンオフソレノイドの断線を検出することができるソレノイド制御装置を提供する。【解決手段】メインＣＰＵ１０１は、電流検出部２０７によって検出されるオンオフソレノイド２０１に流れる電流値が、断線検出閾値未満であることを判定して、オンオフソレノイド２０１の断線を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、ソレノイド制御装置、及び、ソレノイドの故障検出方法に関する。

自動車には、作動流体を制御するソレノイドバルブなどのために、多くのソレノイドが使用されている。前記ソレノイドの種類としては、オンオフソレノイド、リニアソレノイド等がある。

リニアソレノイドを駆動させるリニアソレノイド用の制御装置として、例えば、特許文献１に開示されているように、リニアソレノイドに流れる電流のデューティ比を制御してリニアソレノイドを駆動するものであって、リニアソレノイドに流れる平均電流をモニタし、リニアソレノイドに流れる電流値が目標電流となるようにデューティ比を補正するものがある。この制御装置は、目標電流とモニタ電流との差が一定以上の場合に異常と判定することで、リニアソレノイドの断線を検出する。

また、オンオフソレノイドを駆動させるオンオフソレノイド用の制御装置として、例えば、ハイサイドドライバをオンオフソレノイドのハイサイド側に接続し、このハイサイドドライバを用いてソレノイドに流れる電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるものがある。この制御装置は、ハイサイドドライバの出力電圧レベルをモニタし、このモニタ信号（ＨＩＧＨレベル又はＬＯＷレベル）と、ハイサイドドライバを制御する制御信号（ＯＮ又はＯＦＦ）と、を比較することで、オンオフソレノイドの断線を検出する。

特開平７−１９４１７５号公報

ところで、特許文献１のリニアソレノイド用の制御装置は、電流検出、モニタ、過電流保護等の回路が必要となり、コストや実装面積上影響があるため、これらを集約して、集積回路として組み込む試みがなされている。更に、ソレノイド制御装置の共用化を図る目的で、前記集積回路を用いて、オンオフソレノイド用の制御装置を代用する試みもなされている。しかし、リニアソレノイド用の制御装置は、オンオフソレノイド用の制御装置とは異なり、駆動回路（ハイサイドドライバ）の出力電圧レベルを検出する手段を備えていないため、制御信号と、出力電圧レベルとを比較する、従来のオンオフソレノイドの検出方法を用いることはできない。このため、断線を検出できなくなる問題がある。

本発明は、このような状況に鑑み、断線を検出できるオンオフソレノイドの制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、オンオフソレノイドをパルス幅変調により制御を行うリニアソレノイド用の駆動回路を用いて駆動し、前記オンオフソレノイドの電流値に基づいて、前記オンオフソレノイドの断線を検出するソレノイド制御装置を提供する。

本発明によれば、オンオフソレノイドをパルス幅変調により制御を行うリニアソレノイド用の駆動回路を用いて駆動するソレノイド制御装置は、オンオフソレノイドの断線を検出できるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態を示すソレノイド制御装置 同上実施形態における断線検出を示すタイムチャート例 断線を誤検出するメカニズムの説明図 断線の誤検出が解消された例 同上実施形態の断線検出のフローチャート 従来のオンオフソレノイド制御装置において、ハイサイドドライバを制御する制御信号と、ハイサイドドライバから出力されるモニタ信号との関係を示した図 本発明の第２実施形態を示すソレノイド制御装置

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す。ここで制御されるオンオフソレノイド２０１は、例えば自動車のトランスミッション等の作動流体を制御するソレノイドバルブのために用いられる。

ソレノイド制御装置１００は、オンオフソレノイド２０１を、パルス幅変調により制御を行うための、メインＣＰＵ１０１と、駆動回路２０５とを備える。
メインＣＰＵ１０１は、パルス幅変調されたパルス信号を制御信号（デューティ信号）として生成し、ポート出力を介して駆動回路２０５に送信する。
駆動回路２０５は、この制御信号に基づいて、オンオフソレノイドに流す電流を制御する。なお、この駆動回路２０５は、例えば、ハイサイドドライバ及びローサイドドライバにより構成される。

駆動回路２０５は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）１０２として構成され、ＡＳＩＣ１０２は、更に、故障検出部２０６と、電流検出部２０７と、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）送信部１０３と、を備える。

故障検出部２０６は、駆動回路２０５のハイサイド過電流又はローサイド過電流を検出することによって、オンオフソレノイド２０１の天絡又は地絡を検出する。
電流検出部２０７は、オンオフソレノイド２０１に流れる電流値を検出する。
ＳＰＩ送信部１０３は、故障検出部２０６によって出力される故障情報、及び、電流検出部２０７によって検出される電流値を、メインＣＰＵ１０１へ送信する。
このソレノイド制御装置１００は、リニアソレノイドを駆動する制御装置でもあり、この制御方法については、後述する。

ここで、ソレノイド制御装置１００が、オンオフソレノイド２０１を駆動する場合の、制御方法について説明する。
メインＣＰＵ１０１は、パルス波のデューティ比を１００％又は０％とした、パルス幅変調信号を、駆動回路２０５に出力する。このデューティ比１００％のパルス波は、パルス波が常にＨＩＧＨの状態の制御信号を意味し、デューティ比０％のパルス波は、パルス波が常にＬＯＷ状態の制御信号を意味する。
従って、メインＣＰＵ１０１は、オンオフソレノイドをＯＮに駆動させる場合には、デューティ比１００％のパルス波（以降、ＯＮの制御信号）を出力し、オンオフソレノイドをＯＦＦに駆動させる場合には、デューティ比０％のパルス波（以降、ＯＦＦの制御信号）を出力する。駆動回路２０５は、この制御信号に基づいて、オンオフソレノイド２０１をＯＮ又はＯＦＦに駆動する。

ソレノイド制御装置１００は、次のように、オンオフソレノイド２０１の断線を検出する機能を備える。
本実施形態のソレノイド制御装置１００は、電流検出部２０７によって検出される電流値に基づいて、断線を検出する。具体的には、オンオフソレノイド２０１に断線が生じた場合で、かつ、制御信号がＯＮのときには、オンオフソレノイド２０１に流れる電流は、正常の場合（断線がない場合）と比較して、小さくなるので、断線を検出するための断線検出閾値を設定し、制御信号がＯＮの場合において、電流値が断線検出閾値未満であることを判定することで、ソレノイド制御装置１００は、断線を検出する（図２参照）。

しかしながら、電流検出部２０６で検出される電流値は、制御信号に対して遅延することがあるため、正常の場合であっても、ソレノイド制御装置１００は、断線を誤検出することがある。
例えば、図３（ａ）に示すように、制御信号がＯＦＦからＯＮへと遷移した場合に、電流値が徐々に上昇した結果、制御信号がＯＮで、かつ、電流値が断線検出閾値未満となることがある。この場合に、ソレノイド制御装置１００は、断線を誤検出する。

また、図３（ｂ）に示すように、電流値が遷移している間に、制御信号がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦへと遷移する場合には、正常状態にも関わらず、制御信号がＯＮで、かつ、電流値が断線検出閾値未満となることがある。この場合に、ソレノイド制御装置１００は、断線を誤検出する。

そこで、本実施形態では、断線の検出を判定する際に、制御信号がＯＦＦからＯＮへと遷移した場合に、断線検出を判定しない期間を設ける。言い換えれば、制御信号がＯＦＦからＯＮへと遷移したときに、一定期間の電流値の変化を無視することで、断線を誤検出しない構成とする。
これによれば、図４に示すように、制御信号がＯＦＦからＯＮへと遷移したときに、電流値が徐々に上昇するような場合でも、断線を誤検出しない。

図５は、上記の考えに基づいて制御装置２００にて実行されるソレノイド故障検出のフローチャートである。尚、本実施形態では、従来のオンオフソレノイド用の制御装置において、ハイサイドドライバから出力される、図６に示すモニタ信号に相当する信号も生成する。

ステップＳ１において、ＣＰＵ１０１は、ＡＳＩＣ１０２との間でＳＰＩ通信処理を行い、ＡＳＩＣ１０２から、故障情報及び電流値を受信する。

ステップＳ２において、制御信号がＯＮでない場合（ＮＯの場合）は、ＣＰＵ１０１は、ＯＮ時間カウンタをリセットし（ステップＳ３）、制御信号がＯＮの場合（ＹＥＳの場合）は、ＯＮ時間カウンタを加算する（ステップＳ４）。ＯＮ時間カウンタの値は、継続してオンオフソレノイド２０１がＯＮにされる期間に対応する。

ステップＳ５では、ステップＳ１で受信した故障情報によって、過電流が検出されない場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ６に移行する。

一方、ステップＳ５において、過電流が検出された場合（ＹＥＳの場合）には、即ち、天絡又は地絡が検出された場合には、ＣＰＵ１０１は、モニタ信号に制御信号の反転値を設定する（ステップＳ１３）。

ステップＳ６において、ＯＮ時間カウンタが所定値以上でない場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１０に移行する。この所定値は、断線検出を判定しない期間に対応した値である。
ステップＳ６において、ＯＮ時間カウンタが所定値以上の場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ７に移行する。

ステップＳ７において、電流値が断線検出閾値未満でない場合（ＮＯの場合）には、ＣＰＵ１０１は、断線検出フラグをＯＦＦに設定し（ステップＳ８）、ステップＳ１０に移行する。
一方、ステップＳ７において、電流値が断線検出閾値未満である場合（ＹＥＳの場合）には、即ち、断線が検出された場合には、ＣＰＵ１０１は、断線検出フラグをＯＮに設定し（ステップＳ９）、ステップＳ１０に移行する。
この断線検出フラグは、断線が検出されたと判定された場合にＯＮ、断線が未検出（断線検出後、断線が解消された場合も含む）と判定された場合にＯＦＦとなるフラグである。

ステップＳ１０において、断線検出フラグがＯＮでない場合（ＮＯの場合）には、即ち正常な場合には、ＣＰＵ１０１は、モニタ信号に制御信号と同期した値を設定する（ステップＳ１１）。
一方、断線検出フラグがＯＮの場合（ＹＥＳの場合）には、即ち断線が検出されている場合には、ＣＰＵ１０１は、モニタ信号にＨＩＧＨを設定する（ステップＳ１２）。

これにより、本実施形態のソレノイド制御装置１００は、図６のモニタ信号に相当する信号を生成する。

具体的には、制御装置２００は、断線を検出すると、断線検出フラグをＯＮに設定する。そして、断線が検出された後に、制御信号がＯＮからＯＦＦへ遷移するときに、モニタ信号に相当する信号としてＨＩＧＨを出力し続ける。
また、断線検出後、断線が解消し、正常状態に復帰した場合には、モニタ信号に相当する信号は、制御信号と同期してＨＩＧＨレベル、ＬＯＷレベルの信号を出力する。
このように、ソレノイド制御装置１００は、図６の条件に従ってモニタ信号に相当する信号を生成する。

図７に、本発明の第２実施形態を示す。
第２実施形態のソレノイド制御装置３００は、オンオフソレノイド３０１と、リニアソレノイド４０１と、を駆動する。
ソレノイド制御装置３００は、第１実施形態と同じ機能を持つ、駆動回路３０５、４０５と、故障検出部３０６、４０６と、電流検出部３０７、４０７とを、ソレノイド毎に備える。これら複数の駆動回路３０５、４０５は、故障検出部３０６、４０６と電流検出部３０７、４０７と共に、ＡＳＩＣ３０２として構成される。
メインＣＰＵ３０１は、各ソレノイドを駆動する駆動回路３０５、４０５に対して、パルス幅変調されたパルス信号を制御信号として送信する。
ＳＰＩ送信部３０３は、故障検出部３０６、４０６によって出力される故障情報、及び、電流検出部３０７、４０７によって検出される電流値を、メインＣＰＵ３０１へ送信する。
オンオフソレノイド３０１の制御方法、及び、故障検出方法は、第１実施形態と同様である。

また、第２実施形態のソレノイド制御装置３００は、リニアソレノイド４０１も制御する。具体的には、メインＣＰＵ３０１は、各種運転条件に応じて設定される目標電流値と、電流検出部４０７によって検出される平均電流値とに基づき、目標電流値に応じた基本制御分と、目標電流と検出される電流値との偏差に応じたフィードバック分とを含む形で、デューティ比を設定し、このデューティ比でもってパルス幅変調された制御信号を、駆動回路４０５に出力する。これを受けて、駆動回路４０５はリニアソレノイド４０１を駆動することで、リニアソレノイド４０１に流れる電流が目標電流に制御される。

第１実施形態によれば、オンオフソレノイドをパルス幅変調により制御を行うリニアソレノイド用の駆動回路を用いて駆動するソレノイド制御装置は、オンオフソレノイドの断線を検出できる。

また、第１実施形態によれば、ソレノイド制御装置は、リニアソレノイドも駆動可能である。従って、本実施形態の駆動回路を、リニアソレノイド用の駆動回路としても用いることができるため、ソレノイド制御装置を共用することができる。

また、第２実施形態によれば、ソレノイド制御装置は、駆動回路が複数あり、一部がオンオフソレノイドを駆動し、残り一部がリニアソレノイドを駆動できるものである。従って、使用されるオンオフソレノイド及びリニアソレノイドの組み合わせが異なる場合であっても、駆動回路を共用化できる。

また、第２実施形態によれば、駆動回路が複数であり、それらが集積回路（ＡＳＩＣ３０２）で構成されることで、回路構成面積を小さくすることができる。更に、オンオフソレノイド及びリニアソレノイドの様々な組み合わせにおいても、集積回路を共用化できるため、集積回路を大量生産することが可能となり経済性がよい。

尚、第１実施形態によれば、ソレノイド制御装置は、従来のオンオフソレノイド用の制御装置が出力していたモニタ信号に相当する信号を生成する。従って、もしこのモニタ信号を使用するように、制御装置又はソフトウエア等が構成されていた場合に、オンオフソレノイド用の制御装置を、本実施形態のソレノイド制御装置に代用しても、既存の制御装置又はソフトウエア等の変更が少なくなり、開発コストを削減できる。

また、第１実施形態によれば、電流値が断線検出閾値未満であることを判定して断線検出を行う場合に、断線検出を判定しない期間を設けることで、断線の検出を確実に行うことができる。

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１００、２００ ソレノイド制御装置
１０１、３０１ メインＣＰＵ
１０２、３０２ ＡＳＩＣ
１０３、３０３ ＳＰＩ送信部
２０１、３０１ オンオフソレノイド
２０５、３０５、４０５ 駆動回路
２０６、３０６、４０６ 故障検出部
２０７、３０７、４０７ 電流検出部
３０１ リニアソレノイド

Claims (4)

1. オンオフソレノイドをパルス幅変調により制御を行うリニアソレノイド用の駆動回路を用いて駆動し、
   前記オンオフソレノイドの電流値に基づいて、前記オンオフソレノイドの断線を検出するソレノイド制御装置。
2. 前記駆動回路が複数あり、前記複数の駆動回路のうち、一部がオンオフソレノイドを駆動し、残りの一部がリニアソレノイドを駆動する、請求項１に記載のソレノイド制御装置。
3. 前記複数の駆動回路が集積回路で構成される、請求項２に記載のソレノイド制御装置。
4. オンオフソレノイドをパルス幅変調により制御を行うリニアソレノイド用の駆動回路を用いて駆動するソレノイド制御装置のソレノイド故障検出方法であって、
   前記ソレノイド制御装置は、前記オンオフソレノイドの電流値に基づいて、前記オンオフソレノイドの断線を検出するソレノイド故障検出方法。