JP4853655B2 - ソレノイド駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ソレノイド駆動制御装置に関し、より特定的には、複数のソレノイドの駆動制御を行うソレノイド駆動制御装置に関する。

従来、複数系統のソレノイドを駆動するためのソレノイド制御装置として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載のソレノイド制御装置では、各系統のソレノイド電流を示す電圧値は、同じタイミングで検知される。つまり、例えば２系統のソレノイドを制御する場合、第１系統のソレノイド電流を示す電圧値、および第２系統のソレノイド電流を示す電圧値が同一タイミングで検知される。検知された第１系統の電圧値は、制御部のＡＤ変換部に入力される。一方、第２系統の電圧値は、電圧保持回路によって一端保持された後、制御部のＡＤ変換部に入力される。上記ソレノイド制御装置では、上記電圧値が制御部に入力されるタイミングを電圧保持回路によってずらすことで、各系統からの電圧値がＡＤ変換部に順に入力される。これによって、上記ソレノイド制御装置は、複数系統のソレノイドを制御する場合であってもＡＤ変換部を１つにすることができる。
特開平９−２８３３３２号公報

上記ソレノイド制御装置は、ソレノイドを駆動させるためのパルス信号のオンタイミングに同期したソレノイド電流を検知することで、検知結果に応じてソレノイドに対してフィードバック制御を行うものである。したがって、上記ソレノイド制御装置では各系統において同一タイミングでソレノイド電流を検知する必要があり、そのために電圧保持回路が必要となる。上記ソレノイド制御装置では、ＡＤ変換器の数を１つにすることができる代わりに電圧保持回路が必要となるので、回路の部品点数の削減、実装面積の削減、コストの削減を十分に図ることができなかった。

それ故、本発明の目的は、簡易な構成で複数系統のソレノイドを制御することが可能なソレノイド駆動制御装置を提供することである。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明は、複数のソレノイドを制御するためのソレノイド駆動制御装置である。ソレノイド駆動制御装置は、電流検出部と、切替部と、Ａ／Ｄ変換部と、制御部とを備えている。電流検出部は、複数のソレノイドに流れる電流をそれぞれ検出して当該電流の大きさを示す信号をそれぞれ出力する。切替部は、電流検出部からそれぞれ出力される信号のうちでいずれか１つの信号を出力するとともに、所定のタイミングの前に入力される制御指令により、出力する信号の切り替えを当該所定のタイミングで繰り返し行う。Ａ／Ｄ変換部は、切替部において切替が行われてから次に切替が行われるまでの間に、切替部から出力される信号にＡ／Ｄ変換を行うことによって、ソレノイドに流れる電流の大きさを示すモニタ値を複数回取得する。制御部は、Ａ／Ｄ変換部によって取得された複数個のモニタ値を用いて、当該モニタ値に対応するソレノイドを制御する。

第２の発明において、切替部は、Ａ／Ｄ変換部によってモニタ値が複数回取得された後でかつ、制御部による制御演算が実行される前に、出力する信号の切り替えを行うようにしてもよい。

第３の発明において、Ａ／Ｄ変換部は、前回に取得したモニタ値に基づく制御演算を制御部が完了した後でモニタ値の取得を開始する。

第４の発明において、ソレノイド駆動制御装置は、複数のソレノイドに供給される電源電圧を検出する電源電圧検出部と、検出された電源電圧が所定値を下回った場合、複数のソレノイドのうちで、再起動すべきソレノイドを選出する選出部とをさらに備えていてもよい。このとき、制御部は、選出部で選出されたソレノイドを起動させるように制御を行う。

第５の発明において、ソレノイド駆動制御装置は、複数のソレノイドに供給される電源電圧を検出する電源電圧検出部をさらに備えていてもよい。このとき、制御部は、検出された電源電圧が所定値を下回った場合、複数のソレノイドを起動させるように制御を行う。

第６の発明において、制御部は、Ａ／Ｄ変換部によって取得された複数個のモニタ値の平均値を算出し、当該平均値を所定の目標値に近づけるようにソレノイドを制御してもよい。

第１の発明によれば、切替部によってモニタの対象となるソレノイドを切り替えてＡ／Ｄ変換を行うので、ソレノイド電流のモニタに用いるＡ／Ｄコンバータの数を１つにすることができる。また、ソレノイド電流のモニタを複数回行い、複数個のモニタ値に基づいて制御を行うので、複数のソレノイドを同一タイミングでモニタする必要がない。したがって、モニタ対象を切り替えてモニタを行う場合でも電圧保持回路が不要であるので、ソレノイド駆動制御装置の構成を簡易化することができる。
また、切替部において切替が行われてからソレノイド電流モニタ動作が行われるまでの間に時間的余裕があるので、切替部の出力が安定してから正確なソレノイド電流値を得ることができる。
また、切替部において切替が行われてから制御部による制御演算が行われ、制御演算の完了後にソレノイド電流モニタ動作が行われる。これによって、切替部の出力が安定してから正確なソレノイド電流値を得ることがより確実になる。

第２および第３の発明によれば、ソレノイド電源が何らかの理由で低下した場合でも、ソレノイドをオン状態に復帰させ、ソレノイドを正常に駆動させることができる。

第４の発明によれば、ソレノイドに流れる平均電流に基づいて制御を行うので、ソレノイドを精度良く制御することができる。

以下、本発明の一実施形態に係るソレノイド駆動制御装置について説明する。図１は、本実施形態に係るソレノイド駆動制御装置の構成を示す図である。図１に示すように、ソレノイド駆動制御装置は、ＣＰＵ１、入出力回路６、第１ソレノイド１１ａ、および第２ソレノイド１１ｂを備えている。ソレノイド駆動制御装置は、２系統（２チャネル）すなわち２つのソレノイド１１ａおよび１１ｂについてソレノイド電流を検知し、検知結果に基づいてフィードバック制御を行うものである。なお、本ソレノイド駆動制御装置は、例えば車両に搭載され、ソレノイドはバルブとして車両制御に用いられる。また、本実施形態では、２つのソレノイドを制御する場合を例として説明するが、本発明は３つ以上のソレノイドを制御する場合にも適用可能である。以下、各部の構成の詳細について説明する
。

ＣＰＵ１は、各ソレノイド１１ａおよび１１ｂに対する制御に必要な演算処理を行う。具体的には、ＣＰＵ１は、第１出力回路２ａ、第２出力回路２ｂ、ＳＩＯ（Serial Input/Output ）３、第１Ａ／Ｄコンバータ４、および第２Ａ／Ｄコンバータ５を有する。本実施形態においては、第２Ａ／Ｄコンバータ５が請求項に記載のＡ／Ｄ変換部に相当し、後述する制御演算動作（図４に示すステップＳ１４〜Ｓ１９）を行うＣＰＵ１が請求項に記載の制御部に相当する。また、入出力回路６は、各ソレノイド１１ａおよび１１ｂのソレノイド電流を検知してＣＰＵ１に出力するとともに、ＣＰＵ１からの制御信号（パルス信号）に従って各ソレノイド１１ａおよび１１ｂの駆動制御を行う。入出力回路６は、モニタ切替回路７、第１電流検出回路８ａ、第２電流検出回路８ｂ、第１トランジスタ９ａ、第２トランジスタ９ｂ、第１ダイオード１０ａ、および第２ダイオード１０ｂを有する。本実施形態においては、各電流検出回路８ａおよび８ｂが請求項に記載の電流検出部に相当し、モニタ切替回路７が請求項に記載の切替部に相当する。

第１出力回路２ａは、ＰＷＭ制御のためのパルス信号を出力する回路である。第１出力回路２ａは、第１トランジスタ９ａのベース端子に接続されている。第１トランジスタ９ａは、ＮＰＮ型のトランジスタであり、コレクタ端子はソレノイド電源（ＢＳ）に接続されており、エミッタ端子は第１ソレノイド１１ａの一端に接続されている。第１トランジスタ９ａは、第１出力回路２ａからのパルス信号に従って第１ソレノイド１１ａに流れる電流をオン／オフするためのスイッチである。第１ソレノイド１１ａの他端は、第１電流検出回路８ａの一方の入力端に接続されている。第１電流検出回路８ａは、第１ソレノイド１１ａに流れる電流（ソレノイド電流）を検出する回路である。第１電流検出回路８ａの他方の入力端は接地されている。なお、第１ソレノイド１１ａの両端には、第１ダイオード１０ａが接続されており、具体的には、第１ソレノイド１１ａと第１トランジスタ９ａとの間にカソード端子が接続され、第１ソレノイド１１ａと第１電流検出回路８ａとの間にアノード端子が接続されている。第１ダイオード１０ａは、上記第１トランジスタ９ａによるスイッチをオフした時に第１ソレノイド１１ａの両端間に生じる電圧によって第１トランジスタ９ａが破壊されることを保護するためのものである。

第２出力回路２ｂは、ＰＷＭ制御のためのパルス信号を出力する回路である。第２出力回路２ｂは、第２トランジスタ９ｂのベース端子に接続されている。第２トランジスタ９ｂは、ＮＰＮ型のトランジスタであり、コレクタ端子はソレノイド電源（ＢＳ）に接続されており、エミッタ端子は第２ソレノイド１１ｂの一端に接続されている。第２トランジスタ９ｂは、第２出力回路２ｂからのパルス信号に従って第２ソレノイド１１ｂに流れる電流をオン／オフするためのスイッチである。第２ソレノイド１１ｂの他端は、第２電流検出回路８ｂの一方の入力端に接続されている。第２電流検出回路８ｂは、第２ソレノイド１１ｂに流れる電流（ソレノイド電流）を検出する回路である。第２電流検出回路８ｂの他方の入力端は接地されている。なお、第２ソレノイド１１ｂの両端には、第２ダイオード１０ｂが接続されており、具体的には、第２ソレノイド１１ｂと第２トランジスタ９ｂとの間にカソード端子が接続され、第２ソレノイド１１ｂと第２電流検出回路８ｂとの間にアノード端子が接続されている。第２ダイオード１０ｂは、上記第２トランジスタ９ｂによるスイッチをオフした時に生じる第２ソレノイド１１ｂ両端の電圧によって第２トランジスタ９ｂが破壊されることを保護するためのものである。

各電流検出回路８ａおよび８ｂは、検知したソレノイド電流を示す電圧値（信号）をモニタ切替回路７に出力する。モニタ切替回路７は、ＳＩＯ３および第２Ａ／Ｄコンバータ５に接続されている。モニタ切替回路７は、ＳＩＯ３からの切替指令に従って、各電流検出回路８ａおよび８ｂのいずれかから入力された信号を選択的に第２Ａ／Ｄコンバータ５へ出力する。一方、第１Ａ／Ｄコンバータ４は、ソレノイド電源（ＢＳ）に接続されてお
り、ソレノイド電源の電圧値を入力する。ここで、ソレノイド電源は、例えば車両のバッテリから供給される。

次に、図１に示すソレノイド駆動制御装置の動作について説明する。図２は、ソレノイド駆動制御装置の動作の概要を説明するための図である。ここで、ソレノイド駆動制御装置の動作には、大別して、（ａ）ソレノイド電流モニタ動作、（ｂ）モニタ対象切替動作、（ｃ）制御演算動作、および（ｄ）電源電圧モニタ動作の４つがある。

図２に示すように、ソレノイド駆動制御装置は、第１ソレノイド１１ａを制御する期間（第１チャネル制御期間）と、第２ソレノイド１１ｂを制御する期間（第２チャネル制御期間）とに制御期間を分けて、２つのソレノイド１１ａおよび１１ｂを時分割で別個に制御する。各制御期間においては、（ａ）ソレノイド電流モニタ動作、（ｂ）モニタ対象切替動作、および（ｃ）制御演算動作が順に行われる。また、（ｄ）電源電圧モニタ動作は、所定時間間隔で行われる。

（ａ）ソレノイド電流モニタ動作は、制御対象のソレノイドに流れる電流をＣＰＵ１がモニタ（取得）する動作である。詳細な動作は後述するが、第１チャネル制御期間においては、ＣＰＵ１は、第１ソレノイド１１ａに流れる電流を示す値をモニタ値として取得する。また、第２チャネル制御期間においては、ＣＰＵ１は、第２ソレノイド１１ｂに流れる電流を示す値をモニタ値として取得する。また、１回のソレノイド電流モニタ動作において、ソレノイド電流のモニタは複数回行われる。すなわち、１回のソレノイド電流モニタ動作においてＣＰＵ１は上記モニタ値を複数回取得する。

複数回のモニタが終了してソレノイド電流モニタ動作が終了すると、ソレノイド駆動制御装置は（ｂ）モニタ対象切替動作を行う。モニタ対象切替動作は、モニタを行う対象となるソレノイドを切り替える動作である。具体的には、第１チャネル制御期間においては、モニタ対象のソレノイドが、第１ソレノイド１１ａから第２ソレノイド１１ｂに切り替えられる。また、第２チャネル制御期間においては、モニタ対象のソレノイドが、第２ソレノイド１１ｂから第１ソレノイド１１ａに切り替えられる。

（ｂ）モニタ対象切替動作が終了すると、ソレノイド駆動制御装置は、（ｃ）制御演算動作を行う。制御演算動作は、（ａ）ソレノイド電流モニタ動作によって取得されたモニタ値に基づいて、制御対象のソレノイドを制御するための演算を行う動作である。詳細な動作は後述するが、ＣＰＵ１は、モニタ動作によって取得された複数個のモニタ値に基づいて決められる値（具体的にはモニタ値の平均値）を算出する。そして、算出された値に基づいて制御対象のソレノイドを制御するための演算を行う。これによって、演算結果に応じたパルス信号が第１または第２出力回路２ａまたは２ｂから出力される。以上の制御演算動作が完了した後、１回の制御期間は終了する。

あるチャネルの制御期間が終了すると、他のチャネルの制御期間が開始される。他のチャネルの制御期間においても上記と同様、（ａ）ソレノイド電流モニタ動作、（ｂ）モニタ対象切替動作、および（ｃ）制御演算動作が順に行われる。したがって、モニタ切替回路７は、モニタ対象切替動作を繰り返し行うこととなる。また、ソレノイド電流モニタ動作は、モニタ対象切替動作が行われてから次にモニタ対象切替動作が行われる間での間に行われるので、第２Ａ／Ｄコンバータ５は、モニタ切替回路７による切替が行われてから次に切替が行われるまでの間にモニタ値を複数回取得することになる。また、ＣＰＵ１は、制御期間における処理を各チャネルについて順番に繰り返し行うことで、複数チャネルのソレノイドの制御を行う。本実施形態では、図２に示されるように、第１ソレノイド１１ａを制御する第１チャネル制御期間と第２ソレノイド１１ｂを制御する第２チャネル制御期間とが繰り返される。

また、ソレノイド駆動制御装置は、上述した（ａ）〜（ｃ）の動作に加えて、（ｄ）電源電圧モニタ動作を行う。電源電圧モニタ動作は、ソレノイド電源（ＢＳ）の電圧を検出し、当該電圧が所定値を下回った場合に、各ソレノイドを再起動する必要があるか否かを判断する動作である。電源電圧モニタ動作は、所定時間に１回の割合で行われる。詳細は後述するが、電源電圧モニタ動作によって、ソレノイド電源電圧が低下したことによってソレノイドがオフ状態になった場合でも、ソレノイドを再起動することによって正常に復帰させることができる。

以上のように、本実施形態では、モニタ対象（制御対象）の切替を切替回路によって用いて行う。これによって、ソレノイド電流のモニタに用いるＡ／Ｄコンバータの数を１つにすることができるので、ソレノイド駆動制御装置の構成を簡易化することができる。

さらに、本実施形態では、電流モニタ動作においてソレノイド電流のモニタを複数回行い、複数個のモニタ値に基づいて制御を行うことにより、ソレノイドを高精度で制御することを可能としている。したがって、本実施形態によれば、複数のソレノイドを同一タイミングでモニタし、パルス信号のオンタイミングに同期したソレノイド電流を検知する必要がなく、各ソレノイドに対するモニタを別個のタイミングで行えばよい。したがって、モニタ対象（制御対象）の切替を切替回路によって行う場合でも、電圧保持回路が不要となるので、ソレノイド駆動制御装置の構成を簡易化することができる。

次に、図３〜図６を参照して、ソレノイド駆動制御装置の動作の詳細を説明する。まず、上記（ｄ）電源電圧モニタ動作について図３を用いて説明する。図３は、電源電圧モニタ動作の処理の流れを示すフローチャートである。図３に示す処理は、上記（ａ）〜（ｃ）の動作に同期して行われる必要はなく、制御期間が第１チャネル制御期間であるか第２チャネル制御期間であるかによらず、所定時間に１回の割合で実行される。また、電源電圧モニタ動作は、モニタ動作中の期間および制御演算動作中の期間において最低１回ずつ実行されることが好ましい（図２参照）。

まずステップＳ１において、ＣＰＵ１は、ソレノイド電源電圧を検出する。具体的には、第１Ａ／Ｄコンバータ４は、ソレノイド電源の電圧値を入力してＡ／Ｄ変換する。なお、本実施形態においては、上記ステップＳ１１を実行するＣＰＵ１が請求項に記載の電源電圧検出部に相当する。続くステップＳ２において、ＣＰＵ１は、ステップＳ１で得られたデジタル値が、予め定められた所定値よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ２の判定結果が肯定である場合、ステップＳ３およびＳ４の処理が実行される。一方、ステップＳ２の判定結果が否定である場合、ステップＳ３およびＳ４の処理がスキップされて、ＣＰＵ１は図３に示す処理を終了する。

ステップＳ３において、ＣＰＵ１は、各ソレノイド１１ａおよび１１ｂのうちで、リカバリ（再起動）が必要なソレノイドを選出する。ここで、各ソレノイド１１ａおよび１１ｂは、最低保持電流（オン状態を維持することができる電流）の値が異なることがある。したがって、ＣＰＵ１は、次に示す処理を各ソレノイドについて実行することによって、リカバリが必要なソレノイドを選出する。すなわち、ＣＰＵ１は、ステップＳ１で検出されたソレノイド電源電圧とソレノイドの抵抗とに基づいて、ソレノイドに流れる電流の推測値を算出する。上記推測値は、ソレノイド電源電圧をソレノイド抵抗で割ることによって得られる。なお、各ソレノイドの抵抗値は、予めＣＰＵ１の内部または外部の記憶手段に記憶されている。次に、ＣＰＵ１は、上記推測値とソレノイドの最低保持電流とに基づいて、リカバリが必要であるか否かを判別する。具体的には、上記推測値がソレノイドの最低保持電流以上である場合、当該ソレノイドはリカバリが不要であると判断し、上記推測値がソレノイドの最低保持電流よりも小さい場合、当該ソレノイドはリカバリが必要で
あると判断する。なお、本実施形態においては、上記ステップＳ１３を実行するＣＰＵ１が請求項に記載の選出部に相当する。

続くステップＳ４において、ＣＰＵ１は、ステップＳ３で選出されたソレノイドについてリカバリフラグをオンに設定する。ここで、リカバリフラグとは、ソレノイドはリカバリが必要であるか否かを示すフラグであり、各ソレノイドについて１つずつ設定される。ＣＰＵ１は、各リカバリフラグのオン／オフを記憶手段に記憶しておく。ステップＳ４の処理の後、ＣＰＵ１は、図３に示す処理を終了する。

次に、上記（ａ）〜（ｃ）の動作について図４を用いて説明する。図４は、ソレノイド電流モニタ動作、モニタ対象切替動作、および制御演算動作の処理の流れを示すフローチャートである。図４に示す処理は、１回の制御期間において実行される処理である。

まず、ＣＰＵ１は、ソレノイド電流モニタ動作としてステップＳ１１およびＳ１２の処理を実行する。すなわち、ステップＳ１１において、ＣＰＵ１は、制御対象であるソレノイドのソレノイド電流をモニタする。具体的には、第１または第２電流検出回路８ａまたは８ｂで検出されたソレノイド電流を示す電圧値がモニタ切替回路７を介して第２Ａ／Ｄコンバータ５に入力される。第２Ａ／Ｄコンバータ５は、入力された電圧値をＡ／Ｄ変換することによってソレノイド電流の大きさを示すデジタル値（モニタ値）を得る。

続くステップＳ１２において、ＣＰＵ１は、ソレノイド電流のモニタを予め定められた所定回数行ったか否かを判定する。ステップＳ１２における判定結果が肯定の場合、後述するステップＳ１３の処理が実行される。一方、ステップＳ１２における判定結果が否定の場合、ステップＳ１１の処理が再度実行される。つまり、ＣＰＵ１は、ソレノイド電流のモニタを上記所定回数行うまでステップＳ１１およびＳ１２の処理ループを繰り返す。そして、所定個数のモニタ値が得られると、（ｂ）モニタ対象切替動作（ステップＳ１３）の処理を実行する。

なお、ソレノイドに対してパルス信号によってＰＷＭ制御を行う場合、ソレノイド電流の時間変化は三角波となる。モニタ切替回路７からの信号からモニタ値を複数回取得する周期（すなわち、上記ステップＳ１１を複数回実行する周期）は、上記三角波の周期とは異なる周期となるように、ステップＳ１１の処理が実行されることが好ましい。モニタ値の取得周期と三角波の周期とが一致すると、複数のモニタ値は三角波の同じ位相における電流値（同じ値）となってしまい、電流の平均値を正確に算出することができなくなるからである。また、三角波の極大値付近の電流値、極小値付近の電流値、および、極大値と極小値の中間付近の電流値が取得できるように、モニタ値の取得回数は３回以上であることが好ましい。

ステップＳ１３において、ＣＰＵ１はモニタ対象切替動作を行う。具体的には、ＣＰＵ１のＳＩＯ３は、モニタ切替回路７に対して出力信号の切替指示を出力する。切替指示とは、第１電流検出回路８ａから入力される信号と、第２電流検出回路８ｂから入力される信号とのうちで、出力する信号を切り替える指示である。本実施形態では、ソレノイドは２つであるので、切替指示は“０”または“１”を示す信号であってもよい。具体的には、第１電流検出回路８ａから入力される信号をモニタ切替回路７に出力させる場合、“０”を示す切替指示がＳＩＯ３から出力される。一方、第２電流検出回路８ｂから入力される信号をモニタ切替回路７に出力させる場合、“１”を示す切替指示がＳＩＯ３から出力される。したがって、第１チャネル制御期間では、ＳＩＯ３は“１”を示す信号をモニタ切替回路７に出力し、第２チャネル制御期間では、ＳＩＯ３は“０”を示す信号をモニタ切替回路７に出力する。切替指示を入力したモニタ切替回路７は、切替指示に従って、出力する信号の切替を行う。

ステップＳ１３の後、（ｃ）制御演算動作として、ステップＳ１４〜Ｓ１９の処理が実行される。まずステップＳ１４において、ＣＰＵ１は、モニタ期間中におけるソレノイドの平均電流を算出する。平均電流は、ステップＳ１１で得られた複数個のモニタ値の平均を算出することによって得ることができる。

続くステップＳ１５において、ＣＰＵ１は、制御対象のソレノイドに対応するリカバリフラグがオンに設定されているか否かを判定する。ステップＳ１５の判定処理は、制御対象のソレノイドについてリカバリが必要であるか否かを判定するための処理である。ステップＳ１５の判定結果が肯定の場合、ステップＳ１６の処理が実行される。一方、ステップＳ１５の判定結果が否定の場合、ステップＳ１７の処理が実行される。

ステップＳ１６において、ＣＰＵ１は、目標電流を起動電流に設定する。この起動電流は制御対象のソレノイドの起動電流であり、ＣＰＵ１は各ソレノイドの起動電流の値を予め記憶手段に記憶しているものとする。一方、ステップＳ１７において、ＣＰＵ１は、目標電流を所定の保持電流に設定する。この保持電流は制御対象のソレノイドの保持電流であり、ＣＰＵ１は各ソレノイドの保持電流の値を予め記憶手段に記憶しているものとする。

上記ステップＳ１６に示したように、制御対象のソレノイドについてリカバリが必要である場合（ステップＳ１５でＹｅｓ）、目標電流は起動電流に設定される。その結果、後述するステップＳ１８およびＳ１９の処理によってソレノイドには起動電流が印可され、ソレノイドをオン状態にすることができる。一方、上記ステップＳ１７に示したように、制御対象のソレノイドについてリカバリが必要でない場合（ステップＳ１５でＮｏ）、目標電流は保持電流に設定され、オン状態にあるソレノイドに対する通常の制御が行われる。ステップＳ１６またはＳ１７の次に、ステップＳ１８の処理が実行される。

ステップＳ１８において、ＣＰＵ１は、制御対象のソレノイドを制御するための演算を行う。具体的には、ステップＳ１４で算出された平均電流と、ステップＳ１６またはＳ１７で設定された目標電流とに基づいて、出力すべきパルス信号のデューティ比を算出する。より具体的には、平均電流を目標電流に近づけるようにパルス信号のデューティ比を算出する。

続くステップＳ１９において、ＣＰＵ１は、ステップＳ１８の演算結果に応じたパルス信号を出力する。すなわち、ＣＰＵ１の第１または第２出力回路２ａまたは２ｂは、ステップＳ１８で算出されたデューティ比のパルス信号を出力する。このパルス信号が第１または第２トランジスタ９ａまたは９ｂに入力されることによって、ソレノイド電源ＢＳから第１または第２ソレノイド１１ａまたは１１ｂに流れる電流が制御され、ソレノイドの駆動が制御される。なお、各出力回路２ａおよび２ｂは、ステップＳ１９の後、次の該当制御期間でパルス信号が出力されるまで、同じデューティ比のパルス信号を出力し続ける。なお、パルス信号の周波数は、電流リップルを低減させてバルブの制御性を向上したり、ソレノイド駆動音を低減させたりする等の目的で、数ｋＨｚ以上とすることが好ましい。上記ステップＳ１９の後、ＣＰＵ１は、図４に示す処理を終了する。

以上のように、図４に示した処理によれば、１回のソレノイド電流モニタ動作で複数のモニタ値を取得し（ステップＳ１１およびＳ１２）、複数のモニタ値からソレノイドの平均電流を算出し（ステップＳ１４）、平均電流に基づいた制御を行う（ステップＳ１８およびＳ１９）。したがって、各ソレノイドのソレノイド電流をパルス信号のオンタイミングに同期して同一タイミングでモニタする必要がないので、モニタ対象の切替を行う場合でも電圧保持回路を必要とせず、簡易な構成でソレノイド駆動制御装置を実現することが
できる。

また、本実施形態では、ソレノイド電流モニタ動作（ステップＳ１１およびＳ１２）の後、制御演算動作（ステップＳ１４〜Ｓ１９）が行われる前にモニタ対象切替動作（ステップＳ１３）が行われる。これによれば、ある制御期間においてモニタ対象切替動作が行われてから、次の制御期間においてソレノイド電流モニタ動作が行われるまでの間に制御演算動作が行われる。ここで、モニタ対象切替動作を行った直後においては、モニタ切替回路７の出力が安定せず、正確なソレノイド電流値を得ることができない可能性がある。これに対して、本実施形態によれば、モニタ対象切替動作が行われてから次にソレノイド電流モニタ動作が行われるまでの間に時間的余裕があるので、モニタ切替回路７の出力が安定してから正確なソレノイド電流値を得ることができる。

なお、本実施形態では、制御演算動作が完了するまで次のソレノイド電流モニタ動作を行わないようにしたが、他の実施形態においては、（制御演算動作が開始された後であって）制御演算動作が完了する前に次のソレノイド電流モニタ動作を行うようにしてもよい。例えば、上記ステップＳ１４において平均電流を算出した後であれば、記憶手段に記憶されている複数のモニタ値を示すデータは、新たなモニタ値を示す内容に更新されてもよいので、ステップＳ１４の後で次のソレノイド電流モニタ動作を開始するようにしてもよい。

さらに、図３および図４に示した処理によれば、何らかの理由でソレノイド電源電圧が低下した場合であっても、ソレノイドをオン状態に復帰させることができる。以下、図５を用いて詳細を説明する。

図５は、ソレノイド駆動制御装置の各部における信号の時間変化を示すタイミングチャートである。以下、図５を参照して、例えば第１チャネル制御期間中にソレノイド電源電圧が何らかの原因で低下した場合における動作について説明する。なお、図５に示すモニタ期間とは、ソレノイド電流モニタ動作中の期間である。

図５においては、第１チャネル制御期間におけるモニタ期間以外の期間中に電源電圧ＳＶが所定の電圧ｖを下回ったとする。また、その結果、第１ソレノイド１１ａのソレノイド電流ＳＡ１が最低保持電流Ｉｋ１を下回り、第２ソレノイド１１ｂのソレノイド電流ＳＡ２が最低保持電流Ｉｋ２を下回ったとする。このとき、第１ソレノイド１１ａのオン／オフを示すＳ１および第２ソレノイド１１ｂのオン／オフを示すＳ２で示されるように、第１および第２ソレノイド１１ａおよび１１ｂはオフ状態に変化してしまう。

本実施形態では、電源電圧モニタ動作が行われ、電源電圧ＳＶが所定の電圧ｖを下回った場合にはソレノイド電流を推測する処理が行われ、リカバリが必要なソレノイドが選出される（ステップＳ３）。その結果、図５に示す例では、第１および第２ソレノイド１１ａおよび１１ｂはともに、リカバリが必要であると判断される。

リカバリが必要と判断されたソレノイドについては、当該ソレノイドの次の制御期間において、リカバリ制御（ソレノイドを起動させる制御）が行われる。図５に示す例において、第１チャネル制御期間中に上記ステップＳ４の処理よりも上記ステップＳ１５の処理が先に実行されたとすると、この制御期間中にはリカバリ制御は行われず、次の第１チャネル制御期間においてリカバリ制御が行われる。なお、ステップＳ４の処理がステップＳ１５の処理よりも先に行われた場合には、電源電圧ＳＶが所定の電圧ｖを下回った第１チャネル制御期間中にリカバリ制御が行われる。

リカバリ制御が行われる場合、上記ステップＳ１５の判定結果が肯定となり、ステップ
Ｓ１６で目標電流が起動電流に設定される。その結果、デューティ比Ｄ１のパルス信号が第１出力回路２ａから出力される。このデューティ比Ｄ１は、第１ソレノイド１１ａを起動させるために必要な最低起動デューティ比Ｄｓ１より大きい。その結果、第１ソレノイド１１ａの電流ＳＡ１は最低起動電流Ｉｓ１を上回り、第１ソレノイド１１ａはオン状態となる（図５参照）。

また、第２ソレノイド１１ｂについては、電源電圧ＳＶが所定の電圧ｖを下回ってから次に行われる第２チャネル制御期間においてリカバリ制御が行われる。リカバリ制御が行われる場合、第１ソレノイド１１ａのリカバリ制御と同様の制御が行われる。すなわち、第２ソレノイド１１ｂを起動させるために必要な最低起動デューティ比Ｄｓ１より大きいデューティ比Ｄ２のパルス信号が第２出力回路２ｂから出力される。その結果、第２ソレノイド１１ｂの電流ＳＡ２は最低起動電流Ｉｓ２を上回り、第２ソレノイド１１ｂはオン状態となる（図５参照）。

なお、本実施形態では、ＣＰＵ１は、モニタ期間中は制御対象となる１つのソレノイドを流れる電流をモニタしているのみであり、モニタ期間以外の期間ではソレノイド電流をモニタしていない。つまり、ＣＰＵ１は同時に複数のソレノイド電流をモニタしていない。したがって、ソレノイド電源電圧（すなわち、バッテリー電圧）が何らかの原因で低下した場合、その時点でソレノイド電流をモニタしていないソレノイドについては、ソレノイドがオフ状態になったかどうかをＣＰＵ１は直接検知することができない。これに対して、図３および図４に示した処理によれば、電源電圧ＳＶが所定の電圧ｖを下回った場合、各ソレノイドについてリカバリが必要であるかが判断される。そして、リカバリが必要と判断されたソレノイドについては、その後に行われる制御期間においてリカバリ制御が行われる。したがって、全期間について各ソレノイドの電流をモニタしなくても、ソレノイドがオフ状態となって動作しなくなることを確実に防止することができる。近年においては、車両に搭載される電動アクチュエータが増加してきており、バッテリ電圧の変動が大きくなっているので、本実施形態のようにバッテリをソレノイド電源とする場合には、図３に示す処理は特に有効である。

なお、上記実施形態においては、電源電圧ＳＶが所定の電圧ｖを下回った場合、各ソレノイドについてリカバリが必要であるかが判断され、リカバリが必要と判断されたソレノイドについてのみリカバリ制御が行われる。ここで、他の実施形態においては、電源電圧ＳＶが所定の電圧ｖを下回った場合、すべてのソレノイドについてリカバリ制御を行うようにしてもよい。具体的には、図３に示すステップＳ４において、各ソレノイドに対応するリカバリフラグを全てオンに設定するようにしてもよい。このとき、ステップＳ３の処理は不要となるので、図３に示す処理を簡易化・高速化することができる。

また、本実施形態によれば、図１に示されるように、入出力回路６がモニタ切替回路７を有し、ＣＰＵ１からモニタ切替回路７に対して切替指示を行うことにより、モニタ対象の切替を行うようにしている。ＣＰＵ１と入出力回路６との間には、他の制御指示を伝達するためにも通信経路が必要であり、この通信経路を用いて上記切替指示を伝達するようにすることが好ましい。つまり、ＣＰＵ１は、ＣＰＵ１から入出力回路６へ伝達される他の指示を伝達するための通信経路によって上記切替指示を伝達することが好ましい。これにより、新たな通信経路を形成せずに本実施形態の構成を容易に実現することができる。

なお、従来のように、パルス信号のオンタイミングに同期してソレノイド電流のモニタを行う方法では、ＣＰＵ１の処理負荷が大きくなりすぎるので、ＰＷＭ駆動の駆動周波数の高周波化を図ることが難しい。例えば駆動周波数を数ｋＨｚにすると、ＣＰＵ１の処理負荷が大きくなりすぎ、ＣＰＵ１が他のアプリケーション処理を行うことを考慮すると実用的でないと考えられる。これに対して、本実施形態によれば、複数個のモニタ値からソ
レノイドの平均電流を算出するようにしているので、パルス信号に厳密に同期してソレノイド電流のモニタを行う必要がない。したがって、本実施形態によれば、駆動周波数を高周波化することが可能となり、パルス信号を高周波化することによって電流リップルを低減させることができる。電流リップルの低減により、ソレノイドを精度良く制御することができるとともに、ソレノイド駆動音を低減させることができる。

本発明は、簡易な構成で複数系統のソレノイドを制御すること等を目的として、例えば複数のソレノイドの駆動制御を行うソレノイド駆動制御装置等に利用することが可能である。

本実施形態に係るソレノイド駆動制御装置の構成を示す図 ソレノイド駆動制御装置の動作の概要を説明するための図 電源電圧モニタ動作の処理の流れを示すフローチャート ソレノイド電流モニタ動作、モニタ対象切替動作、および制御演算動作の処理の流れを示すフローチャート ソレノイド駆動制御装置の各部における信号の時間変化を示すタイミングチャート

符号の説明

１ ＣＰＵ
２ａ，２ｂ 出力回路
３ ＳＩＯ
４ 第１Ａ／Ｄコンバータ
５ 第２Ａ／Ｄコンバータ
６ 入出力回路
７ モニタ切替回路
８ａ，８ｂ 電流検出回路
９ａ，９ｂ トランジスタ
１０ａ，１０ｂ ダイオード
１１ａ，１１ｂ ソレノイド

Claims (4)

1. 複数のソレノイドを制御するためのソレノイド駆動制御装置であって、
   前記複数のソレノイドに流れる電流をそれぞれ検出して当該電流の大きさを示す信号をそれぞれ出力する電流検出部と、
   前記電流検出部から前記複数のソレノイドに対応してそれぞれ出力される信号のうちいずれか１つのソレノイドに対応する信号を選択的に出力し、切替制御指令が入力される毎に、出力する信号を他のいずれか１つのソレノイドに対応する信号に順次切り替え、各切替動作毎に同じソレノイドに対応する信号を出力する切替部と、
   前記切替部から出力される信号にＡ／Ｄ変換を行うことによって、ソレノイドに流れる電流の大きさを示すモニタ値を前記各切替動作毎に複数回取得するＡ／Ｄ変換部と、
   前記Ａ／Ｄ変換部によって取得された複数個のモニタ値を用いて、当該モニタ値に対応するソレノイドを制御する制御部とを備え、
   前記切替部は、前記Ａ／Ｄ変換部によって同じソレノイドに対応するモニタ値が前記複数回取得された後でかつ、前記制御部による制御演算が開始される前に、ＣＰＵからの前記切替制御指令により出力する信号の切替動作を行い、
   前記Ａ／Ｄ変換部は、直前の前記切替動作前に取得されたモニタ値に基づく制御演算を前記制御部が完了した後で当該切替動作後のモニタ値の取得を開始する、ソレノイド駆動制御装置。
2. 前記複数のソレノイドに供給される電源電圧を検出する電源電圧検出部と、
   前記検出された電源電圧が所定値を下回った場合、前記複数のソレノイドのうちで、再起動すべきソレノイドを選出する選出部とをさらに備え、
   前記制御部は、前記選出部で選出されたソレノイドを起動させるように制御を行う、請求項１に記載のソレノイド駆動制御装置。
3. 前記複数のソレノイドに供給される電源電圧を検出する電源電圧検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記検出された電源電圧が所定値を下回った場合、前記複数のソレノイドを起動させるように制御を行う、請求項１に記載のソレノイド駆動制御装置。
4. 前記制御部は、前記Ａ／Ｄ変換部によって取得された複数個のモニタ値の平均値を算出し、当該平均値を所定の目標値に近づけるようにソレノイドを制御する、請求項１に記載のソレノイド駆動制御装置。

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