JP5033401B2 - ソレノイド駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ソレノイドを駆動制御するソレノイド駆動装置に関し、特にソレノイドに異常が発生した際の駆動制御を改善したソレノイド駆動装置に関する。

従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献には、電圧モニタ回路でソレノイドのコネクタ端子電圧の変化を検出し、検出した電圧に応じた制御信号をＣＰＵに与え、この制御信号に基づいてＣＰＵがソレノイドの短絡を検知することで、ソレノイドの電流指示値が頻繁に変化するような場合であってもソレノイドの短絡を確実に検知する技術が記載されている。

このようなソレノイド駆動回路において、ソレノイドの短絡が検知されると、短絡によりソレノイドに過電流が流れソレノイド駆動回路が過負荷状態となり故障を招かないように、ソレノイドへの供給電流を制御する駆動制御信号の出力を停止して、ソレノイドへの電流供給を停止していた。
特開２００５−２６０１５３

このような従来のソレノイド駆動回路においては、ＰＷＭ制御（Pulse Width Modulation：パルス幅変調制御）によりソレノイドの駆動電流値をフィードバック制御しているものがある。このＰＷＭ制御では、ＰＷＭ制御におけるパルス信号（駆動制御信号）のデューティ比を変化させることで、ソレノイドに供給される駆動電流の値を可変制御している。

このようなＰＷＭ制御を採用した駆動回路においては、ソレノイドの異常が検知されると、パルス信号の動作状態にかかわらずパルス信号の出力を停止していた。このため、例えばパルス信号がロウレベルからハイレベルに立ち上がった直後にソレノイドの異常が検知されてパルス信号の出力が停止されると、パルス幅が不定となるパルス信号が発生する可能性があり、例えばハイレベル状態にある期間が極めて短い狭幅パルスが発生するおそれがあった。

このような狭幅パルスが発生して、この狭幅パルスがソレノイドに電流を供給制御する電流供給素子や電流供給回路に与えられると、電流供給素子や電流供給回路は例えばソレノイドに電流を供給し続けるといった誤動作を引き起こす場合があった。このような場合には、短絡状態のソレノイドはもちろんのことソレノイド駆動回路にも過大な電流が流れ、回路全体が故障するおそれがあった。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ソレノイドの異常が検出された場合には、装置の誤動作や故障等を招くことなく異常時の制御を実施し得るソレノイド駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ソレノイドを駆動制御する駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御手段から出力された駆動制御信号（パルス信号）に基づいて、前記ソレノイドを駆動する駆動手段と、前記ソレノイドの異常を検出する異常検出手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記異常検出手段で前記ソレノイドの異常が始めて検出されたときには、駆動制御信号のパルス幅（ハイレベルの期間）を前記駆動手段の入力許容パルス幅以上の最小パルス幅に変更し、かつ駆動制御信号の周期を延長し、その後再度前記異常検出手段で前記ソレノイドの異常が検出されたときには、前記ソレノイドが正常時における駆動制御信号の周期＋駆動制御信号の周期とパルス幅（ハイレベルの期間）を更新設定する設定処理の周期＋変更後の前記駆動制御信号のパルス幅（ハイレベルの期間）以上となるように駆動制御信号の周期を延長した後、駆動制御信号がロウレベルの期間に駆動制御信号の出力を停止することを特徴とする。

上記特徴の請求項１記載の発明によれば、狭幅パルスの駆動制御信号が発生することは回避され、駆動手段の誤動作を防止することができる。また、駆動制御信号で狭幅パルスを発生させることなく駆動制御信号の出力を停止することが可能となり、ソレノイドに過電流が流れることを防止できる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１に係るソレノイド駆動装置の構成を示す図である。図１に示す実施例１の装置は、ＣＰＵ１、駆動回路２、電流検出用抵抗３、電流モニタ回路４を備えて構成され、装置に対して負荷となるソレノイド５を駆動制御する。負荷となるソレノイド５は、例えば車両に搭載される自動変速機においてクラッチ等の変速要素に供給される油圧を制御する油圧回路を構成するソレノイドバルブ等に使用される。

ＣＰＵ１は、本装置の制御中枢（駆動制御手段、異常検出手段）として機能し、内部に記憶されたプログラムに基づいてソレノイド５をＰＷＭ制御により制御し、ソレノイド５の地絡等の異常を検出し、検出後の一連の処理を制御する。

駆動回路（駆動手段）２は、バッテリ等の駆動電源（ＶＩＧＮ）から給電され、ＣＰＵ１から出力されるＰＷＭ制御の駆動制御信号（パルス信号）を受けて、この駆動制御信号に基づいてソレノイド５に駆動電流を供給する。ソレノイド５に供給される駆動電流値は、この駆動制御信号のデューティ比を変えることで所望の値に可変制御される。

電流検出用抵抗３は、駆動回路２の出力端子とソレノイド５の一方の端子との間に接続され、駆動回路２からソレノイド５に供給される駆動電流を流すことで生じる電圧降下を検出し、検出した電圧降下を電流モニタ回路４に与える。

電流モニタ回路４は、電流検出用抵抗３で検出された電圧降下と電流検出用抵抗３の抵抗値とに基づいて、ソレノイド５に供給される駆動電流をモニタする。

モニタされた電流は、ＣＰＵ１に与えられ、ＣＰＵ１はこのモニタ電流に基づいて駆動制御信号のデューティ比を調整し、ソレノイド５に供給される駆動電流が所望の電流値となるようにフィードバック制御する。

また、ＣＰＵ１は、モニタ電流と目標駆動電流とを比較し、その比較結果に基づいて短絡、地絡等のソレノイド５の異常状態を検出する。なお、ソレノイド５の端子電圧に対応した駆動回路２の出力電圧を入力し、この出力電圧に基づいてソレノイド５の異常を検知する異常検知回路６を設け、この異常検知回路６でソレノイド５の異常を検知するようにしてもよい。

次に、図２に示すフローチャートならびに図３に示すタイミングチャートを参照して、ソレノイド５で地絡等の異常が検出された際の一連の制御手順を説明する。なお、この実施例１ならびに以下に説明する実施例２では、図３に示すように、ＰＷＭ制御における駆動制御信号の周波数は例えば３００（Ｈｚ）程度とし、駆動回路２が誤動作を起こさない駆動制御信号の最小許容パルス幅を２０（μｓ）程度とし、ＣＰＵ１が駆動制御信号のパルス幅や周期を更新設定する設定処理、すなわち図２に示す一連の処理は例えば１０（ｍｓ）程度毎に繰り返して実行するものとして説明するが、この発明の特徴はこのような値に拘束されるものではない。

図２において、先ず上述したようにしてソレノイド５の異常が検出された際にＣＰＵ１でセットされる異常フラグを参照することで、ソレノイド５で異常が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２１）。異常フラグの参照の結果、異常が検出されておらずソレノイド５が正常であると判定された場合には、駆動制御信号の周波数は３００（Ｈｚ）でデューティ比はソレノイド５に供給される所望の電流値に対応して設定される（ステップＳ２２）。

一方、異常フラグの参照の結果、異常フラグがセットされソレノイド５で異常が検出されソレノイド５が異常と判定された場合には、前回の設定処理においてソレノイド５が異常であると判定された履歴があるか否かを判別する（ステップＳ２３）。この判別は、例えば駆動制御信号の周波数が後述するように正常時の値から異常時の値に変更されているか否かを判別することで行われる。判別の結果、異常の判定履歴がない場合には、異常が判定された（図３のｔ１）後の設定処理（図３のｔ２）で、駆動制御信号の周波数ならびにパルス幅を異常発生時用の値に変更する（ステップＳ２４）。ここでは、駆動制御信号の周波数を３００Ｈｚ（正常時用の値）から例えば１５Ｈｚ（異常用の値）に延長し、駆動制御信号のパルス幅（ハイレベルの期間）を例えば最小許容パルス幅の２０μｓ（異常時用の値）に変更する。

一方、先のステップＳ２３の判別の結果、前回に異常の判定履歴がある場合には、変更後の値、すなわち駆動制御信号の周波数は１５Ｈｚ、パルス幅は２０μｓに保持される（ステップＳ２５）。

このように、上記実施例１では、ソレノイド５で異常が検出された場合には、直ちに駆動制御信号の出力を停止しないようにしたので、従来のように駆動制御信号のパルス幅が不定となり狭幅パルスが発生することは回避される。これにより、駆動回路２に最小許容値以下の狭幅パルスが入力されることはなくなり、駆動回路２の誤動作を防止することができる。また、ソレノイド５の異常検出後、駆動制御信号の周波数を延長し、かつパルス幅を最小許容値に変更しているので、駆動制御信号を停止しなくともソレノイド５に過剰な電流が供給されることは回避され、過剰な電流による発熱が抑制され、周辺回路への影響を極力抑えることができる。

次に、図４に示すフローチャートならびに図５に示すタイミングチャートを参照して、この発明の実施例２に係わる、ソレノイド５で地絡等の異常が検出された際の一連の制御手順を説明する。なお、ソレノイド駆動装置の構成は図１と同様であるので説明は省略する。

この実施例２の特徴とするところは、先の実施例１に対して、図２に示すフローチャートのステップＳ２５で示す処理を、図４に示すフローチャートのステップＳ４１に代えたことにあり、他の処理（ステップＳ２１〜Ｓ２５）は同様である。すなわち、先の実施例１では、ソレノイド５の異常判定履歴の判別処理（ステップＳ２３）において、前回に異常の判定履歴がある場合には前回の変更値（設定値）を保持した（ステップＳ２５）のに対して、この実施例２では、駆動制御信号の出力を停止するようにしている（ステップＳ４１）。駆動制御信号は、ＣＰＵ１によって出力が停止され、もしくは図１に示すように出力遮断回路７を設け、ＣＰＵ１から出力遮断回路７に与えられる遮断指令信号に基づいて出力遮断回路７で駆動制御信号を強制的に停止するようにしてもよい。

図５のタイミングチャートに示すように、前回に異常の判定履歴がある場合には、周波数とパルス幅が変更された駆動制御信号が出力された後の最初の設定処理のタイミング、すなわち図５のｔ４の設定処理のタイミングで駆動制御信号の出力を停止する。したがって、設定処理の周期、ならびに変更後の駆動制御信号の周波数ならびにパルス幅は、先の実施例１で採用した値に限らず、駆動制御信号がロウレベルにある期間に駆動制御信号の出力が停止されるように、設定処理の周期、ならびに変更後の駆動制御信号の周波数とパルス幅を設定する。例えばソレノイド５の異常判定後の駆動制御信号の周波数は、少なくとも（ソレノイド５の正常時の駆動制御信号の周期＋設定の周期＋変更後の駆動制御信号のパルス幅）以上となるように延長すれば、変更後の次の設定処理のタイミングで駆動制御信号がロウレベルにある期間に駆動制御信号の出力を停止することが可能となる。

このように、上記実施例２では、ソレノイド５が異常であると判定された場合には、先ず駆動制御信号の周期ならびにパルス幅を先の実施例１と同様に変更した後、続いて駆動信号が確実にロウレベルにある期間に出力を停止するようにしたので、駆動制御信号を停止するまでの間は、先の実施例１と同様の効果を得ることが可能となる。加えて、駆動制御信号で狭幅パルスを発生させることなく駆動制御信号の出力を停止することが可能となり、駆動回路２の誤動作を防止することができる。その上、過電流がソレノイド５に流れることを回避することができる。

さらに、上記実施例から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。

（イ）請求項３記載のソレノイド駆動装置において、
駆動制御信号は、ロウレベルの期間に出力が停止されるように、駆動制御信号の周期とパルス幅が設定される
ことを特徴とするソレノイド駆動装置。

上記（イ）項に記載の構成によれば、狭幅パルスの駆動制御信号が発生することを防止できる。

本発明の実施例１に係るソレノイド駆動装置の構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る処理動作の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る各諸量の変化を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例２に係る処理動作の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係る各諸量の変化を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１…ＣＰＵ
２…駆動回路
３…電流検出用抵抗
４…電流モニタ回路
５…ソレノイド
６…異常検知回路
７…出力遮断回路

Claims (1)

1. ソレノイドを駆動制御する駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、
   前記駆動制御手段から出力された駆動制御信号（パルス信号）に基づいて、前記ソレノイドを駆動する駆動手段と、
   前記ソレノイドの異常を検出する異常検出手段と
   を備え、
   前記駆動制御手段は、前記異常検出手段で前記ソレノイドの異常が始めて検出されたときには、駆動制御信号のパルス幅（ハイレベルの期間）を前記駆動手段の入力許容パルス幅以上の最小パルス幅に変更し、かつ駆動制御信号の周期を延長し、その後再度前記異常検出手段で前記ソレノイドの異常が検出されたときには、前記ソレノイドが正常時における駆動制御信号の周期＋駆動制御信号の周期とパルス幅（ハイレベルの期間）を更新設定する設定処理の周期＋変更後の前記駆動制御信号のパルス幅（ハイレベルの期間）以上となるように駆動制御信号の周期を延長した後、駆動制御信号がロウレベルの期間に駆動制御信号の出力を停止する
   ことを特徴とするソレノイド駆動装置。

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