JP4978353B2 - リニアソレノイドの過電流異常検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、通電のオンオフのデューティ比を制御することにより通電制御が行われるリニアソレノイドの過電流異常検出装置に関するものであり、例えば、車両用ブレーキ液圧制御装置に備えられるリニアソレノイドの過電流異常検出装置として適用すると好適である。

従来より、通電量に応じた液圧差を生じさせるリニアソレノイドがある。このリニアソレノイドの異常検出方法として、例えば特許文献１、２に示される方法がある。

特許文献１では、リニアソレノイドに対する通電量が目標値となるように設定デューティ比を設定してフィードバック制御を行うに際し、リニアソレノイドの端子間ショート時を検出する判断用デューティ比を設定しておき、設定デューティ比が判断用デューティ比よりも小さくなった場合に、リニアソレノイドの端子間がショートしたと判定している。このとき、バッテリ変動などに起因するデューティ比の可変範囲を考慮して、判断用デューティ比を可変範囲中の最も小さなデューティ比とリニアソレノイドの端子間がショートした時（以下、ショート時という）のデューティ比との間の値に設定している。

また、特許文献２では、リニアソレノイドをＰＷＭ（パルス幅変調）制御する際に、リニアソレノイドに通電を行ってオンさせた時のリニアソレノイドの両端電圧を測定することにより、ＰＷＭ制御のデューティ比が低くてもリニアソレノイドの端子間がショートしたことを検出できるようにしている。
特開平９−８０１０７号公報 特開２００６−３４９５２７号公報

しかしながら、特許文献１に示す方法では、リニアソレノイドの端子間がショートしたことを判定するのにフィードバック制御の結果を用いているため、短時間で検出することができない。このように、短時間での検出が行えないと、駆動することによって車両挙動に影響を与えるような形態でリニアソレノイドが使用されている場合、車両挙動に影響を与えかねない。

また、リニアソレノイドに対する通電量の目標値が低く設定された場合には、バッテリ変動などに起因するデューティ比の可変範囲内にショート時のデューティ比が含まれてしまい、判断用デューティ比を可変範囲とショート時の間に設定できず、リニアソレノイドの端子間がショートしたことを検出できなくなるという問題がある。

一方、特許文献２に示す方法は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）のサンプリング時間がリニアソレノイドの駆動周期に対して十分に短い場合にしか成立しないし、ＣＰＵの負荷変動によってサンプリング時間にバラツキが生じた場合にも成立しないという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、短時間で確実にリニアソレノイドの端子間のショートを検出することができるリニアソレノイドの過電流異常検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、通電量に応じた液圧差を生じさせるリニアソレノイド（３０）に対する電流供給のスイッチングを行い、電源（４０）からリニアソレノイド（３０）への電流供給を行うライン（２５）に備えられた半導体スイッチング素子（２２）と、半導体スイッチング素子（２２）のオンオフを制御する制御信号を出力し、半導体スイッチング素子（２２）をオンすることでライン（２５）を通じて電源（４０）からリニアソレノイド（３０）への電流供給をオンする制御部（１０）と、ライン（２５）に流れる電流が過電流になっているか否かをモニタする過電流モニタ部（２３）と、過電流モニタ部（２３）のモニタに基づいて、過電流となっている状態が予め決められたフィルタリング時間継続したときに過電流異常が生じたと判定する過電流異常検出処理を行うフィルタ部（２４）とを備えて、制御部（１０）にて、過電流異常検出処理時に、制御信号として車両挙動に影響を与えないパルス幅に設定された周期的なパルス信号を出力すると共に、該パルス信号における１パルスのみを残りのパルスと比べてパルス幅を広くし、パルス幅が広くされた１パルスによって半導体スイッチング素子（２２）をフィルタリング時間よりも長時間オンすることを特徴としている。

このように、制御信号の１パルスのみパルス幅を広くすることで、パルス幅が広くされたときだけ半導体スイッチング素子（２２）をフィルタリング時間より長い時間オンさせる。これにより、リニアソレノイド（３０）の端子間がショートしてライン（２５）に過電流が流れた場合に、それを正確に検出できる。そして、パルス幅を広くした１パルスのみによって過電流を検出できるため、短時間での過電流異常検出が可能となる。

特に、請求項２に示すように、過電流異常検出処理時に制御信号の初回の１パルスのみそれ以降のパルスと比べてパルス幅を広くすることで、初回の１パルスによって過電流異常を検出できるため、より短時間での過電流異常検出が可能となる。

例えば、請求項３に示すように、制御部（１０）は、過電流異常検出処理をリニアソレノイド（３０）の駆動前のイニシャルチェック時に行うことができる。この場合、例えば、請求項４に示すように、車速が予め決められた所定値以上になったときにイニシャルチェックを行うことができる。

そして、請求項５に示すように、フィルタ部（２４）にて、過電流異常を検出すると該過電流が検出されたことを示す信号を出力させることで、制御信号に拘わらず半導体スイッチング素子（２２）をオフすることができる。

以上のような過電流異常検出装置は、請求項６に示すように、車両用ブレーキ液圧制御装置に用いられリニアソレノイド（３０）であって、当該リニアソレノイド（３０）に通電することによりブレーキ液圧をホイールシリンダに対して加えるものに適用されると好適である。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかるリニアソレノイドの過電流異常検出機能を備えたリニアソレノイド駆動装置の回路構成を示した図である。このリニアソレノイド駆動装置は、例えば、車両用ブレーキ液圧制御装置における液圧源とホイールシリンダとを結ぶ管路に備えられたリニアソレノイドの駆動に用いられる。そして、このリニアソレノイド駆動装置に備えられた過電流異常検出機能により、リニアソレノイドの端子間のショートによる過電流異常を検出する。

図１に示すように、リニアソレノイド駆動装置には、ＣＰＵ１０、ＩＰＤ（Intelligent Power Device）２０とが備えられ、リニアソレノイド３０への通電量が目標電流値となるようにＣＰＵ１０でデューティ比を設定し、ＣＰＵ１０からＩＰＤ２０に対して目標電流値に応じたデューティ比の制御信号を出力するというＰＷＭ制御を行う。

ＣＰＵ１０は、制御部として機能するもので、例えば、ブレーキ用の電子制御装置（以下、ブレーキＥＣＵという）に内蔵されたものであり、ブレーキ制御を実行する際や過電流異常検出処理の際に、リニアソレノイド３０への通電量が実行したい内容に応じた目標電流値となるように制御信号を出力する。つまり、ブレーキ制御を実行する際に、リニアソレノイド３０の両端間がショートしていないかを予め検出しておくことで、ブレーキ制御を実行できるか否かを検出する。

ＩＰＤ２０は、アンド回路２１、半導体スイッチング素子２２、過電流モニタ部２３およびフィルタ部２４を備えて構成されている。

アンド回路２１は、ＣＰＵ１０からの制御信号とフィルタ部２４の出力信号を受け取り、これら各信号の電位レベルに応じた信号を発生させる。具体的には、ＣＰＵ１０から出力される半導体スイッチング素子２２をオンオフするためのデューティ比に応じた制御信号は、制御信号が矩形波とされるため、ハイレベルとローレベルで示されるオンオフ信号が交互に繰り返された信号となる。このため、フィルタ部２４の出力信号がハイレベルであれば、ＣＰＵ１０の制御信号の電位レベルがそのままアンド回路２１から出力されることになり、フィルタ部２４の出力信号がローレベルであれば、ＣＰＵ１０の制御信号の電位レベルに拘わらずアンド回路２１からローレベルが出力されることになる。

半導体スイッチング素子２２は、例えば図１中に示したようなパワーＭＯＳＦＥＴの他、ＩＧＢＴ等によって構成され、アンド回路２１の出力信号によってオンオフ動作を行う。具体的には、アンド回路２１の出力信号がハイレベルになると半導体スイッチング素子２２がオンされることで電源４０からリニアソレノイド３０への通電がオンされ、アンド回路２１の出力信号がローレベルになると半導体スイッチング素子２２がオフされることで電源４０からリニアソレノイド３０への通電がオフされる。

過電流モニタ部２３は、電源４０からリニアソレノイド３０に対して電力供給を行うライン２５の通電量をモニタするものであり、電流値が目標電流に応じて設定したしきい値を超える程大きい場合に過電流であることを示す信号（例えば、ハイレベル）をフィルタ部２４に出力する。過電流モニタ部２３は、そのライン２５の電流値を直接検出する構成であっても良いが、半導体スイッチング素子２２の一部を利用したカレントミラー回路によりライン２５に流れる電流に比例する微小なセンス電流に基づいてライン２５の電流値を間接的に検出する構成であっても良い。

フィルタ部２４は、過電流モニタ部２３から過電流であることを示す信号が入力されると、その信号が入力されている時間をカウントし、そのカウント値が予め設定しておいたしきい値に至った場合にアンド回路２１に対して過電流異常が検出されたことを示すべくローレベルを出力すると共に、ＣＰＵ１０にも過電流異常が検出されたことを示す異常信号を出力する。フィルタ部２４に予め設定しておいたしきい値は、ノイズ的に高い電流が生じたときに誤って過電流異常を検出してしまわないよう程度の値に設定される。つまり、短時間のノイズ的な高い電流をフィルタリングできるように、高い電流がフィルタリング時間を超えて継続して発生した場合に過電流異常が検出されるようにしている。フィルタ部２４は、過電流モニタ部２３から継続的に過電流であることを示す信号が入力された場合にカウント値をインクリメントするが、その信号が途切れたときにカウント値をクリアするようになっている。

以上のようにしてリニアソレノイド駆動装置が構成されており、リニアソレノイド駆動装置により過電流異常検出機能が実現される。なお、リニアソレノイド駆動装置のうち過電流異常検出機能を実現する部分が本発明の過電流異常検出装置に相当するものとなるが、本実施形態の場合にはリニアソレノイド駆動装置全体を用いて過電流異常検出処理を行っているため、リニアソレノイド駆動装置そのものが過電流異常検出装置となる。

続いて、上記のように構成されるリニアソレノイド駆動装置の作動について説明する。なお、リニアソレノイド駆動装置を車両用ブレーキ液圧制御装置に備えられたリニアソレノイドの駆動に用いる場合、ブレーキ制御の形態に応じてリニアソレノイドを駆動することになるが、この作動に関しては従来と変わらないため、ここでは本発明の特徴となる過電流異常検出処理の作動についてのみ説明する。図示しないイグニッションスイッチがオンされることでＣＰＵ１０への電源投入が行われた後、車両が走行を開始してＣＰＵ１０で車速が所定値以上になったと（ブレーキが使用される可能性が低くなったと）判定されると、リニアソレノイドのイニシャルチェック時の過電流異常検出処理が行われる。図２に過電流異常検出処理を実行した場合のタイミングチャートを示し、この図を参照して説明する。

まず、ＣＰＵ１０は、過電流異常検出を行うべく、リニアソレノイド３０への通電量の目標電流値を設定する。このときの目標電流値は、基本的には、リニアソレノイド３０を駆動しても車両挙動に影響が出ない程度、つまり実質的なブレーキ力が発生しない程度の値とされる。そして、ＣＰＵ１０から、リニアソレノイド３０への通電量が目標電流値となるようなデューティ比の制御信号（矩形波信号）をアンド回路２１に向けて出力する。

このとき、ＣＰＵ１０にて、初回のパルスのみそれ以後のパルスよりもパルス幅を広くする。これは、以下の理由による。この理由について、図３に示す参考タイミングチャートを参照して説明する。

図３に示すように、ＣＰＵ１０から初回のパルスもそれ以後のパルスと同じパルス幅を有した制御信号を出力したとする。この場合、一定周期でオンオフが切り替わる制御信号によってリニアソレノイド３０への通電も一定周期でオンオフされることになる。このとき、仮にリニアソレノイド３０の端子間がショートしていてライン２５に過電流が流れたとすると、リニアソレノイド３０への通電がオンになっている期間中、過電流モニタ部２３で過電流であることを示す信号が出力される。このため、フィルタ部２４にて、その期間中カウント値がインクリメントされる。しかしながら、ＣＰＵ１０が出力する制御信号の初回のパルスをそれ以降のパルスと同じパルス幅にした場合、常にリニアソレノイド３０への通電がオンになる期間が短く、その期間中にフィルタ部２４でカウンタ値がインクリメントされたとしても、過電流が検出されたと判定されるしきい値を超えることができない。つまり、各パルス幅がフィルタ部２４のフィルタリング時間を超えないため、過電流を検出することができない。

このため、本実施形態では、図２に示すように、初回のパルスのみそれ以後のパルスと比べてパルス幅を広くすることで、フィルタ部２４によるフィルタリング時間を超える程度のパルス幅に設定する。これにより、リニアソレノイド３０の端子間がショートしていてライン２５に過電流が流れる状況になった場合に、初回のパルスのみによって過電流を検出することが可能となる。このため、短時間で正確にリニアソレノイド３０の端子間のショートを検出できる。

したがって、リニアソレノイド３０の端子間がショートしていてライン２５に過電流が流れた場合に、フィルタ部２４のカウント値がしきい値を超えるため、フィルタ部２４からアンド回路２１に対して過電流が検出されたことを示す信号（ローレベル）が出力されると共に、ＣＰＵ１０に対しても過電流が検出されたことを示す異常信号が出力される。

この後は、上述したように車両挙動に影響が出ない程度のパルス幅となるデューティ比の制御信号がＣＰＵ１０から出力されたとしても、アンド回路２１の出力がフィルタ部２４の出力に基づいてローレベルになるため、ライン２５に過電流が流れないようにされ、半導体スイッチング素子２２やリニアソレノイド３０に過電流が印加されることを防止することが可能となる。

そして、過電流が検出されたことがＣＰＵ１０に伝えられているため、ＣＰＵ１０でリニアソレノイド３０の端子間がショートしたことを把握することができ、その後はリニアソレノイド３０の駆動を止めるなどを処置をとることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態のリニアソレノイド駆動装置では、過電流異常検出機能により過電流異常のチェックを行う際に、制御信号の初回のパルスのみパルス幅を広くすることで、初回パルスのときだけ半導体スイッチング素子２２をフィルタリング時間より長い時間オンさせる。これにより、リニアソレノイド３０の端子間がショートしてライン２５に過電流が流れた場合に、それを正確に検出できる。そして、このように初回のパルスのみによって過電流異常を検出できるため、短時間での過電流異常検出が可能となる。

さらに、初回のパルス以降は制御信号のパルス幅を狭くし、リニアソレノイド３０への通電量の目標電流値が小さくなるようにし、車両挙動に影響が出ないようにすることが可能となる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、イニシャルチェックとして、イグニッションスイッチがオンされた後、車速が所定値以上になったときに過電流異常検出処理を行うようにしたが、これは単なる一例であり、このタイミングに限るものではない。例えば、リニアソレノイド３０を駆動し終えてから次に駆動するまでの間に行っても良い。

また、上記実施形態では、過電流異常検出時に制御信号の初回の１パルスのみそれ以降のパルスと比べてパルス幅よりも広くなるようにした。これは、最も短時間で過電流異常検出処理が行えるようにすること、および、その後に車両挙動に影響を与えるリニアソレノイド３０の駆動を行わないようにすることを考慮したためである。しかしながら、初回の１パルスに限らず２回目のパルスのみを１パルス目や３パルス目以降のパルスと比べてパルス幅を広くしても構わない。ただし、最も短時間で正確に過電流異常検出を行うには、初回の１パルスのみそれ以降のパルスと比べてパルス幅よりも広くするのが好ましい。

また、上記実施形態では、リニアソレノイド駆動装置の適用例として、車両用ブレーキ液圧制御装置に備えられたリニアソレノイドの駆動のためにリニアソレノイド駆動装置が用いられる場合を例に挙げて説明したが、これ以外の適用方法であっても良い。

なお、上記実施形態では、リニアソレノイド駆動装置に備えられたＩＰＤ２０内のブロック構成の一例を示したが、ＩＰＤ２０内に備えられる各種機能のうちの過電流異常検出機能を実現するブロック構成を主に示したものであり、他の機能を実現するブロック構成等が含まれていても構わない。例えば、アンド回路２１の前段に波形整形回路を設けたり、半導体スイッチング素子２２の温度検出機能を設けたりすることもできる。

本発明の第１実施形態にかかるリニアソレノイドの過電流異常検出機能を備えたリニアソレノイド駆動装置の回路構成を示した図である。 過電流異常検出処理において制御信号の初回パルスをそれ以降のパルスと比べてパルス幅を広くした場合のタイミングチャートである。 過電流異常検出処理において制御信号のパルスをすべて同じにした場合の参考タイミングチャートである。

符号の説明

１０…ＣＰＵ、２０…ＩＰＤ、２１…アンド回路、２２…半導体スイッチング素子、２３…過電流モニタ部、２４…フィルタ部、２５…ライン、３０…リニアソレノイド、４０…電源

Claims (6)

1. 通電量に応じた液圧差を生じさせるリニアソレノイド（３０）に対する電流供給のスイッチングを行い、電源（４０）から前記リニアソレノイド（３０）への電流供給を行うライン（２５）に備えられた半導体スイッチング素子（２２）と、
   前記半導体スイッチング素子（２２）のオンオフのデューティ比を制御するための制御信号を出力し、前記半導体スイッチング素子（２２）をオンすることで前記ライン（２５）を通じて前記電源（４０）から前記リニアソレノイド（３０）への電流供給をオンする制御部（１０）と、
   前記ライン（２５）に流れる電流が過電流になっているか否かをモニタする過電流モニタ部（２３）と、
   前記過電流モニタ部（２３）のモニタに基づいて、過電流となっている状態が予め決められたフィルタリング時間継続したときに過電流異常が生じたと判定する過電流異常検出処理を行うフィルタ部（２４）と、を備え、
   前記制御部（１０）は、前記過電流異常検出処理時に、前記制御信号として車両挙動に影響を与えないパルス幅に設定された周期的なパルス信号を出力すると共に、該パルス信号における１パルスのみを残りのパルスと比べてパルス幅を広くし、前記パルス幅が広くされた１パルスによって前記半導体スイッチング素子（２２）を前記フィルタリング時間よりも長時間オンすることを特徴とするリニアソレノイドの過電流異常検出装置。
2. 前記制御部（１０）は、前記過電流異常検出処理時に前記制御信号の初回の１パルスのみそれ以降のパルスと比べてパルス幅を広くすることを特徴とする請求項１に記載のリニアソレノイドの過電流異常検出装置。
3. 前記制御部（１０）は、前記過電流異常検出処理を前記リニアソレノイド（３０）の駆動前のイニシャルチェック時に行うことを特徴とする請求項１または２に記載のリニアソレノイドの過電流異常検出装置。
4. 前記制御部（１０）は、前記イニシャルチェックを車速が予め決められた所定値以上になったときに行うことを特徴とする請求項３に記載のリニアソレノイドの過電流異常検出装置。
5. 前記フィルタ部（２４）は、前記過電流異常が生じたと判定すると該過電流が検出されたことを示す信号を出力することで、前記制御信号に拘わらず前記半導体スイッチング素子（２２）をオフすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のリニアソレノイドの過電流異常検出装置。
6. 前記リニアソレノイド（３０）は、車両用ブレーキ液圧制御装置に用いられるものであり、当該リニアソレノイド（３０）に通電することによりブレーキ液圧をホイールシリンダに対して加えるものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のリニアソレノイドの過電流異常検出装置。

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