JP7000974B2 - 負荷駆動装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、負荷駆動装置に関する。

特許文献１には、負荷駆動装置が開示されている。負荷駆動装置は、負荷であるソレノイドの通電経路上に設けられ、ＰＷＭ信号によってオンオフされるスイッチング素子と、負荷に流れる電流を検出する電流検出部と、マイコンを備えている。マイコンは、電流検出部により検出される実電流値が目標電流値に追従するように、ＰＷＭ信号のデューティ比をフィードバック制御する。

特開２０１５－８２５５号公報

上記した装置に代表される従来の負荷駆動装置は、閾値として上限閾値及び下限閾値を有し、実電流値が上限閾値以上の場合、マイコンは負荷の電源ショートが生じたと判定する。また、実電流値が下限閾値未満の場合、マイコンは負荷のグランドショートが生じたと判定する。このように、電源ショート、グランドショートについては検出することができる。しかしながら、負荷の電源ショート、グランドショート以外の異常も起こりえる。

本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で、様々な異常を検出することのできる負荷駆動装置を提供することを目的とする。

本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、技術的範囲を限定するものではない。

本開示のひとつである負荷駆動装置は、
負荷（１００）の通電経路上に設けられ、オンにより負荷に電流を流すスイッチング素子（２０）と、
スイッチング素子に出力されるＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部（４４）と、
負荷に流れる電流を検出する電流検出部（３０）と、
電流検出部にて検出される実電流値を、ＰＷＭ信号のパルス周期であるＰＷＭ周期よりも短い所定のサンプリング周期で取り込んで、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（４２）と、
Ａ／Ｄ変換部から出力される実電流値と、電流の目標値である目標電流値とに基づいて、ＰＷＭ信号のデューティ比を設定するデューティ比設定部（４３）と、
Ａ／Ｄ変換部から連続して出力される実電流値の差分を算出する差分算出部（４６）と、
差分に基づいて、異常が生じているか否かを判定する異常判定部（４７）と、
を備え、
異常判定部は、ＰＷＭ周期の一周期以上の所定期間において実電流値の増加と減少との切り替わりがない場合に、異常が生じていると判定する。

この負荷駆動装置によれば、Ａ／Ｄ変換部がサンプリング周期で実電流値をＡ／Ｄ変換し、差分算出部がＡ／Ｄ変換部から連続して出力される実電流値の差分を算出する。差分により、実電流値の増加、減少が分かる。

そして、異常判定部が、ＰＷＭ周期一周期以上の所定期間において実電流値の増減の切り替わりがない場合に、異常が生じていると判定する。負荷の電源ショートやグランドショートだけでなく、たとえばレアショートにともなう電源電位とグランド電位の間の中間電位への固着が生じた場合、所定期間において増加から減少、又は、減少から増加への切り替わりがみられない。したがって、簡素な構成で、様々な異常を検出することができる。

第１実施形態の負荷駆動装置の概略構成を示す図である。 マイコンが実行するスイッチング制御を示すフローチャートである。 異常検出部が実行する異常検出処理を示すフローチャートである。 サンプリング周期、実電流値の差分、判定値、及び推定デューティ比を示す図である。 第３異常を示す図である。 増減判定処理を示すフローチャートである。 第１異常を示す図である。 第２異常を示す図である。 第２実施形態の負荷駆動装置において、異常検出部が実行する異常検出処理を示すフローチャートである。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づいて、負荷駆動装置の概略構成について説明する。

本実施形態の負荷駆動装置は、車両に搭載されたオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）、具体的にはＯＣＶのソレノイドの駆動を制御する装置である。ＯＣＶは、吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングをコントロールするために油圧の制御を行う。

図１に示すように、負荷駆動装置１０は、スイッチング素子２０、電流検出部３０、及びマイコン４０を備えている。負荷駆動装置１０は、電子制御装置（ＥＣＵ）として構成されている。ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略称である。

スイッチング素子２０は、ＯＣＶを構成するソレノイド１００に直列に接続されている。ソレノイド１００が、負荷に相当する。スイッチング素子２０は、ソレノイド１００の通電経路上に設けられている。スイッチング素子２０であるトランジスタは、後述するＰＷＭ信号生成部４４から出力されるＰＷＭ信号に応じてオンオフし、ソレノイド１００と電源とを接続又は遮断する。

本実施形態では、スイッチング素子２０としてｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。スイッチング素子２０はソレノイド１００に対してハイサイド側（電源側）に設けられており、ドレインが端子Ｐ１を介して電源に接続され、ソースが端子Ｐ２を介してソレノイド１００に接続されている。なお、スイッチング素子２０をソレノイド１００に対してローサイド側（グランド側）に設けることもできる。また、ＭＯＳＦＥＴ以外のトランジスタ、たとえばＩＧＢＴを採用することもできる。

電流検出部３０は、ソレノイド１００に実際に流れる電流を検出する。電流検出部３０は、抵抗３１、オペアンプ３２、及びフィルタ３３を有している。抵抗３１は、ソレノイド１００の通電経路上に設けられている。本実施形態では、抵抗３１が、ソレノイド１００に対してローサイド側に設けられている。抵抗３１の一端が端子Ｐ３を介してソレノイド１００に接続され、他端がグランドに接続されている。

オペアンプ３２は、抵抗３１の両端電圧を増幅する。この両端電圧は、ソレノイド１００に流れる電流に比例する。フィルタ３３は、オペアンプ３２により増幅された電圧のノイズを除去する。フィルタ３３は、図示しないコンデンサ及び抵抗を備えて構成されている。このように、電流検出部３０は、ソレノイド１００に流れる電流を検出し、検出した実電流値に応じたアナログ信号を出力する。

マイコン４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、及びＩ／Ｏポートなどを備えて構成されたマイクロコンピュータである。マイコン４０のＣＰＵが、ＲＡＭやレジスタの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭに予め記憶された制御プログラムに従い、取得したデータに基づいて所定の処理を実行する。マイコン４０は、たとえばセンサから取得したな車両の状態量を示すデータと、電流検出部３０から出力されたデータである実電流値とに基づいてＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子２０のオンオフを制御する。

マイコン４０は、目標電流値算出部４１、Ａ／Ｄ変換部４２、デューティ比設定部４３、ＰＷＭ信号生成部４４、及び異常検出部４５を有している。

目標電流値算出部４１は、センサから取得した車両状態量に基づいて、ソレノイド１００に流す電流の目標値である目標電流値を算出する。目標電流値算出部４１は、車両状態量と目標電流値との関係を示すマップ、関数等を用いて目標電流値を算出し、算出した目標電流値をデューティ比設定部４３に出力する。

Ａ／Ｄ変換部４２は、電流検出部３０にて検出された実電流値をアナログ信号からデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部４２は、ＰＷＭ周期よりも短い所定のサンプリング周期で実電流値を取り込み、デジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部４２は、デジタル信号に変換した実電流値を、デューティ比設定部４３及び異常検出部４５にそれぞれ出力する。サンプリング周期は、ＰＷＭ周期一周期において複数回サンプリングするように設定されている。本実施形態では、ＰＷＭ周期３．３ｍｓ（３００Ｈｚ）に対してサンプリング周期が５０μｓとされており、ＰＷＭ周期一周期中に６６回サンプリングするよう設定されている。

デューティ比設定部４３は、目標電流値と実電流値とに基づいて、ＰＷＭ信号のデューティ比を設定する。本実施形態のデューティ比設定部４３は、デジタル信号に変換された実電流値を平均化する機能も有している。デューティ比設定部４３は、実電流値について、ＰＷＭ周期一周期の平均値を算出する。

デューティ比設定部４３は、平均化された実電流値が目標電流値に追従するようにフィードバック制御を実行し、デューティ比を設定する。デューティ比設定部４３は、目標電流値と実電流値との偏差に基づいて、たとえばＰＩＤ制御によりデューティ比を設定する。なお、ＰＩＤ制御に限定されるものではなく、たとえばＰＩ制御によってデューティ比を設定することもできる。

ＰＷＭ信号生成部４４は、デューティ比及び予め設定された所定のＰＷＭ周期に基づいて、ＰＷＭ信号を生成する。そして、生成したＰＷＭ信号を、スイッチング素子２０のゲートに出力する。

異常検出部４５は、ソレノイド１００や負荷駆動装置１０の異常を検出する。異常検出部４５は、異常が生じているか否かを示す信号をＰＷＭ信号生成部４４に出力する。異常検出部４５は、差分算出部４６、及び異常判定部４７を有している。

差分算出部４６は、Ａ／Ｄ変換部４２から連続して出力される実電流値の差分を算出し、異常判定部４７に出力する。差分算出部４６は、Ａ／Ｄ変換部４２にてサンプリングされた隣り合う実電流値について、その差分を算出する。

異常判定部４７は、算出された差分に基づいて、異常が生じているか否かを判定する。異常判定部４７は、差分に基づいて、ソレノイド１００に関する異常、具体的には所定電位への固着が生じているか否かを判定する。また、異常判定部４７は、差分に基づいて、電流検出部３０に異常が生じているか否かを判定する。

次に、図２に基づき、マイコン４０が実行するスイッチング制御について説明する。マイコン４０は電源が投入されて動作可能な状態になると、以下に示す処理を繰り返し実行する。

図２に示すように、先ずマイコン４０のＡ／Ｄ変換部４２が、所定のサンプリング周期で電流検出部３０から実電流値を取り込み、Ａ／Ｄ変換処理を実行する（ステップＳ１０）。

次いで、マイコン４０のデューティ比設定部４３が、目標電流値算出部４１にて算出された目標電流値と、Ａ／Ｄ変換部４２から出力された実電流値とに基づいて、デューティ比を設定する（ステップＳ１１）。デューティ比設定部４３は、Ａ／Ｄ変換された実電流値を平均化し、平均化した実電流値と目標電流値との偏差に基づいて、デューティ比を設定する。

次いで、マイコン４０の異常検出部４５が、異常検出処理を実行する（ステップＳ１２）。異常検出処理の詳細については後述する。

異常検出処理の実行後、マイコン４０のＰＷＭ信号生成部４４が、ＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子２０に出力する（ステップＳ１３）。ステップＳ１２の処理で異常が検出された場合、ＰＷＭ信号生成部４４は、ステップＳ１１で設定されたデューティ比を用いず、フェールセーフ用のＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号生成部４４は、たとえばスイッチング素子２０を継続してオフさせるＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子２０に対して出力する。これにより、スイッチング素子２０がオフとなり、ソレノイド１００と電源とが遮断される。

一方、異常が検出されない場合、ＰＷＭ信号生成部４４は、ステップＳ１１で設定したデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子２０に出力する。これにより、スイッチング素子２０は、ステップＳ１１で設定されたデューティ比で制御される。ステップＳ１３の実行後、一連の処理を終了する。

次に、図３～図５に基づき、異常検出処理について説明する。異常判定部４７は、差分との比較に用いる閾値として、第１閾値Ｉａ、第２閾値Ｉｂ、及び第３閾値Ｉｃの３つを有している。３つの閾値の大小関係は、第３閾値Ｉｃ＞第１閾値Ｉａ＞第２閾値Ｉｂとされている。

図３は、異常検出部４５が実行する異常検出処理を示している。図３に示すように、先ず異常検出部４５の差分算出部４６が、Ａ／Ｄ変換部４２から連続して出力される実電流値の差分ΔＩを算出し、異常判定部４７に出力する（ステップＳ２０）。図４に示すように、電流検出部３０から出力される実電流値は、ＰＷＭ周期Ｔｐｗｍよりも短いサンプリング周期Ｔｓでサンプリングされ、Ａ／Ｄ変換される。差分ΔＩは、前回出力された実電流値Ｉ_ｎ－１と、今回出力された実電流値Ｉ_ｎとの差分（＝Ｉ_ｎ－Ｉ_ｎ－1）に相当する。図４では、便宜上、サンプリング数を間引いて図示している。

次いで、異常検出部４５の異常判定部４７が、差分ΔＩと第３閾値Ｉｃとを比較し、差分ΔＩが第３閾値Ｉｃ以上か否かを判定する（ステップＳ２１）。第３閾値Ｉｃは、急激な実電流値の変動をともなう異常である第３異常を検出するための閾値である。

差分ΔＩが第３閾値以上である場合、異常判定部４７は、第３異常が生じていると判定する（ステップＳ２２）。たとえば、フィルタ３３を構成するコンデンサにオープン故障が生じると、図５に実線で示すように、実電流値のオン期間とオフ期間との切り替わりにおける変化が急峻になる。なお、図５の破線は、正常な場合の実電流値を示している。第３異常が生じると、ΔＩが大きくなる。このため、異常検出部４５は、第３異常を検出することができる。ステップＳ２２が終了すると、図２に示したメインフローに戻り、次いでマイコン４０がステップＳ１３を実行する。

ステップＳ２１において、差分ΔＩが第３閾値Ｉｃ以上ではない、すなわち第３閾値Ｉｃ未満である場合、次いで異常判定部４７は、増減判定処理を実行する（ステップＳ２３）。

図６は、異常判定部４７が実行する増減判定処理を示している。図６に示すように、先ず異常判定部４７が、差分ΔＩと第１閾値Ｉａとを比較し、差分ΔＩが第１閾値Ｉａ以上か否かを判定する（ステップＳ２３０）。第１閾値Ｉａは、第２閾値Ｉｂとともに、差分ΔＩを２値化するための閾値である。換言すれば、実電流値が増加、減少のいずれを示すのかを判定するための閾値である。第１閾値Ｉａは増加を判定するための閾値であり、第２閾値Ｉｂは減少を判定するための閾値である。

差分ΔＩが第１閾値Ｉａ以上である場合、異常判定部４７は、判定値として増加に対応する「１」を設定する（ステップＳ２３１）。そして、異常検出処理に戻り、次いでステップＳ２４の処理を実行する。

差分ΔＩが第１閾値Ｉａ以上ではない、すなわち第１閾値Ｉａ未満の場合、異常判定部４７は、差分ΔＩと第２閾値Ｉｂとを比較し、差分ΔＩが第２閾値Ｉｂ未満か否かを判定する（ステップＳ２３２）。

差分ΔＩが第２閾値Ｉｂ未満である場合、異常判定部４７は、判定値として減少に対応する「０」を設定する（ステップＳ２３３）。そして、異常検出処理に戻り、次いでステップＳ２４の処理を実行する。なお、判定値「１」が第１値に相当し、判定値「０」が第２値に相当する。

差分ΔＩが第２閾値Ｉｂ未満ではない、すなわち差分ΔＩが第１閾値Ｉａよりも大きく、且つ、第２閾値Ｉｂ以上である場合、異常判定部４７は、判定値として前回設定した値を設定する（ステップＳ２３４）。異常判定部４７は、前回の判定値を保持する。たとえば前回の判定値が「１」の場合、異常判定部４７は、判定値として前回値と同じ「１」を設定する。そして、異常検出処理に戻り、次いでステップＳ２４の処理を実行する。

以上のようにして、異常判定部４７は、実電流値の増減に対応した判定値を設定する。図４に示す「０」と「１」は、判定値を示している。

図３に戻り、上記した増減判定処理が終了すると、次いで異常判定部４７は、予め設定された所定期間にわたって同じ判定値が設定され続けているか否かを判定する（ステップＳ２４）。所定期間は、ＰＷＭ周期Ｔｐｗｍの一周期以上とされている。本実施形態では、所定期間として、ＰＷＭ周期Ｔｐｗｍの一周期と等しい期間が設定されている。

所定期間において判定値が同じ場合、異常判定部４７は、第１異常が生じていると判定する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５が終了すると、図２に示したメインフローに戻り、次いでマイコン４０がステップＳ１３を実行する。

第１異常とは、ソレノイド１００に関する異常である。具体的には、図７に一点鎖線で示す電源ショート（ＶＢショート）、二点鎖線で示すグランドショート（ＧＮＤショート）、及び実線で示す中間スタックのいずれかである。中間スタックとは、たとえばレアショートにより、電源電位とグランド電位との間の中間電位への固着である。

このようにショートが生じると、ΔＩがほぼ０、すなわち実電流値の変化がほとんどなく、増減判定処理において判定値として前回値が設定され続ける。たとえば図７に実線で示す中間スタックの場合、固着が生じる直前の判定値が「１」であるため、固着が生じている間は、その値が保持され続ける。したがって、異常検出部４５は、第１異常を検出することができる。

なお、異常判定部４７は、上記した閾値とは別に、図７に示す上限電流値及び下限電流値を有している。第１異常、且つ、実電流値が上限電流値を超える場合、異常判定部４７は電源ショートが生じていると判定する。第１異常、且つ、実電流値が下限電流値を下回る場合、異常判定部４７はグランドショートが生じていると判定する。また、第１異常、且つ、実電流値が下限電流値と上限電流値の間に存在する場合、異常判定部４７は中間スタックが生じていると判定する。このように、異常を特定して検出することもできる。

ステップＳ２４において、所定期間の判定値が同じ（一定）ではない場合、異常判定部４７は、判定値に基づいて、推定デューティ比を算出する（ステップＳ２６）。すなわち、実電流値に基づいて、ＰＷＭ信号に設定されたデューティ比を推定する。

上記したように、実電流値が増加を示すと判定値として「１」が設定され、減少を示すと判定値として「０」が設定される。したがって、増加と減少との切り替わりにおいては、図４に示すように、「０」と「１」とが隣り合うこととなる。図４では、オンからオフへの３つの切り替えタイミングが示されている。

図４に示すように、判定値が「０」から「１」へ転じたときの「０」のタイミングが、デューティのオフ期間からオン期間への切り替わりのタイミング、すなわちオン期間の立ち上がり（開始）タイミングに相当する。一方、判定値が「１」から「０」へ転じたときの「１」のタイミングが、オン期間からオフ期間への切り替わりのタイミング、すなわちオン期間の立ち下がり（終了）タイミングに相当する。したがって、異常判定部４７は、連続する「０」の最後から、次いで連続する「１」の最後までの期間をオン期間、「１」の最後から、次いで連続する「０」の最後までの期間をオフ期間とする。そして、推定デューティ比を算出する。なお、オン期間はオンデューティ期間、オフ期間はオフデューティ期間とも称される。

推定デューティ比を算出すると、次いで異常判定部４７は、デューティ比設定部４３にて設定されたデューティ比と算出した推定デューティ比との差分Δｄを算出する（ステップＳ２７）。差分Δｄとしては、オン期間の差分を用いてもよい。

次いで、異常判定部４７は、差分Δｄが、予め設定された閾値ｄａ以下か否かを判定する（ステップＳ２８）。そして、差分Δｄが閾値ｄａ以下の場合、異常判定部４７は正常であると判定する（ステップＳ２９）。ステップＳ２９が終了すると、図２に示したメインフローに戻り、次いでマイコン４０がステップＳ１３を実行する。

一方、差分Δｄが閾値ｄａ以下ではない、すなわち閾値ｄａよりも大きい場合、異常判定部４７は、第２異常が生じていると判定する（ステップＳ３０）。たとえば電流検出部３０を構成するオペアンプ３２に異常が生じると、図８に示すように、異常が生じた直後の推定デューティ比と、デューティ比設定部４３により設定されるデューティ比、すなわち異常が生じる前のデータに基づいて設定されたデューティ比とのずれは大きくなる。したがって、異常検出部４５は、第２異常を検出することができる。ステップＳ３０が終了すると、図２に示したメインフローに戻り、次いでマイコン４０がステップＳ１３を実行する。

次に、上記した負荷駆動装置１０の効果について説明する。

本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部４２が、電流検出部３０から出力された実電流値を所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換し、差分算出部４６がＡ／Ｄ変換部４２から連続して出力される実電流値の差分ΔＩを算出する。差分ΔＩにより、実電流値の増加、減少が分かる。そして、異常判定部４７が、ＰＷＭ周期Ｔｐｗｍ以上の所定期間において実電流値の増減の切り替わりがない場合に、異常（第１異常）が生じていると判定する。ソレノイド１００の電源ショートやグランドショートだけでなく、たとえばレアショートにともなう中間電位への固着が生じた場合、所定期間において実電流値に増加から減少、又は、減少から増加への切り替わりがみられない。したがって、簡素な構成で、様々な異常を検出することができる。

なお、負荷駆動装置１０は、少なくとも上記効果を奏すればよい。したがって、図３において、ステップＳ２０，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２９の処理を少なくとも実行するように構成されてもよい。本実施形態の負荷駆動装置１０は、さらに下記の構成を備えている。

本実施形態では、差分ΔＩを閾値と比較し、判定値として、実電流値の増加に対応する「１」及び減少に対応する「０」のいずれかを設定する。たとえば上記した固着の異常が生じると、実電流値は一定となり、所定期間にわたって同じ判定値が設定されることとなる。したがって、固着の異常が生じていることを検出することができる。

特に、閾値として第１閾値Ｉａと第２閾値Ｉｂを有し、差分ΔＩ≧第１閾値Ｉａの場合に判定値として「１」を設定し、差分ΔＩ≦第２閾値Ｉｂの場合に「０」を設定する。また、差分が第２閾値Ｉｂ≦差分ΔＩ＜第１閾値Ｉａの場合に、前回設定した判定値を保持する。これにより、たとえばオン期間の途中において、サンプリング誤差によって前回とほぼ同じ実電流値を示すような場合に「０」が設定されるのを抑制することができる。したがって、異常の誤検出を抑制することができる。また、オン期間、オフ期間、ひいては推定デューティ比の算出精度を向上することができる。

また、異常判定部４７が、判定値「０」と「１」の切り替わりから推定デューティ比を算出し、算出した推定デューティ比と、デューティ比設定部４３により設定されるデューティ比とに基づいて、異常が生じているか否かを判定する。これによれば、電流検出部３０の異常、たとえばオペアンプの故障を検出することができる。

また、異常判定部４７が、差分ΔＩ≧第３閾値Ｉｃの場合に、異常が生じていると判定する。これによれば、実電流値の急激な変動をともなう異常、具体的には電流検出部３０のフィルタを構成するコンデンサのオープン故障を検出することができる。

このように、本実施形態によれば、電流検出部を２重系にしなくても、電流検出部３０の異常を検出することができる。これにより、負荷駆動装置１０の体格を小型化することができる。また、製造コストを低減することもできる。簡素な構成で、機能安全性を確保することができる。なお、２重系とは、同じ構成の回路を並列に２つ設けることを指す。

（第２実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した負荷駆動装置１０と共通する部分についての説明は省略する。

負荷駆動装置１０の概略構成は、先行実施形態（図１参照）と同じである。また、スイッチング制御及び増減判定処理も先行実施形態（図２及び図６参照）と同じである。先行実施形態とは、異常検出処理が一部異なる。本実施形態の異常検出部４５が実行する異常検出処理を図９に示す。

図９に示すように、ステップＳ２０，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２９，Ｓ３０の処理については、先行実施形態（図３参照）と同じである。

ステップＳ２４において、所定期間の判定値が同じ（一定）ではない場合、異常判定部４７は、判定値に基づいて、デューティのオン期間及びオフ期間を算出する（ステップＳ２６Ａ）。上記したように、判定値が「０」から「１」へ転じたときの「０」のタイミングが、デューティのオフ期間からオン期間への切り替わりのタイミング、すなわちオン期間の立ち上がり（開始）タイミングに相当する。一方、判定値が「１」から「０」へ転じたときの「１」のタイミングが、オン期間からオフ期間への切り替わりのタイミング、すなわちオン期間の立ち下がり（終了）タイミングに相当する。したがって、異常判定部４７は、連続する「０」の最後から、次いで連続する「１」の最後までの期間をオン期間、「１」の最後から、次いで連続する「０」の最後までの期間をオフ期間として算出する。

次いで異常判定部４７は、算出されたオン期間中において判定値「０」が占める割合が、予め設定された閾値Ｓ１％未満か否かを判定する（ステップＳ２７Ａ）。すなわち、本来であれば増加の「１」を示すべきところ、「０」と判定された値が多くないかについて判定する。閾値Ｓ１としては、たとえば１０％が設定される。

オン期間中の判定値「０」が閾値Ｓ１％未満の場合、次いで、異常判定部４７は、算出されたオフ期間中において判定値「１」が占める割合が、予め設定された閾値Ｓ２％未満か否かを判定する（ステップＳ２８Ａ）。すなわち、本来であれば減少の「０」を示すべきところ、「１」と判定された値が多くないかについて判定する。閾値Ｓ２としては、たとえば１０％が設定される。

オフ期間中の判定値「１」が閾値Ｓ２％未満の場合、異常判定部４７は、ステップＳ２９の処理を実行する。すなわち、正常であると判定する。一方、ステップＳ２７Ａにおいて、オン期間中の判定値「０」が閾値Ｓ１％以上と判定された場合、又は、ステップＳ２８Ａにおいて、オフ期間中の判定値「１」が閾値Ｓ２％以上と判定された場合、異常判定部４７は、ステップＳ３０の処理を実行する。すなわち、第２異常が生じていると判定する。

次に、上記した負荷駆動装置１０の効果について説明する。

本実施形態では、オン期間中の判定値のなかで判定値「０」が占める割合が小さい、且つ、オフ期間中の判定値のなかで判定値「１」が占める割合が小さい場合には、正常と判定する。サンプリング誤差等によって本来判定されるべき値とは異なる判定値が設定された場合でも、その頻度が低い場合には、異常と判定しない。したがって、オン期間、オフ期間、ひいては推定デューティ比の算出精度を向上することができる。

なお、割合ではなく、数によって正常、第２異常を判定するようにしてもよい。たとえば、オン期間中に「０」と判定された数が所定値以上の場合に第２異常と判定するようにしてもよい。

この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。

本実施形態では、負荷駆動装置１０が、ＯＣＶの制御に適用される例を示したが、これに限定されるものではない。たとえば車両変速機用の油圧バルブ等にも適用することができる。

デューティ比設定部４３が実電流値を平均化する機能を有する例を示したが、これに限定されない。平均化する機能をＡ／Ｄ変換部４２にもたせてもよい。この場合、Ａ／Ｄ変換部４２は、サンプリングしてＡ／Ｄ変換した平均化前の実電流値を差分算出部４６に出力し、平均化処理を行った後の実電流値をデューティ比設定部４３に出力するよう構成されればよい。

差分ΔＩを２値化する閾値として、第１閾値Ｉａ及び第２閾値Ｉｂを用いる例を示したが、これに限定されない。たとえば１つの閾値のみを用いて「０」と「１」の２値化を行ってもよい。

１０…負荷駆動装置、２０…スイッチング素子、３０…電流検出部、３１…抵抗、３２…オペアンプ、３３…フィルタ、４０…マイコン、４１…目標電流値算出部、４２…Ａ／Ｄ変換部、４３…デューティ比設定部、４４…ＰＷＭ信号生成部、４５…異常検出部、４６…差分算出部、４７…異常判定部、１００…ソレノイド

Claims (7)

1. 負荷（１００）の通電経路上に設けられ、オンにより前記負荷に電流を流すスイッチング素子（２０）と、
   前記スイッチング素子に出力されるＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部（４４）と、
   前記負荷に流れる電流を検出する電流検出部（３０）と、
   前記電流検出部にて検出される実電流値を、前記ＰＷＭ信号のパルス周期であるＰＷＭ周期よりも短い所定のサンプリング周期で取り込んで、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（４２）と、
   前記Ａ／Ｄ変換部から出力される実電流値と、前記電流の目標値である目標電流値とに基づいて、前記ＰＷＭ信号のデューティ比を設定するデューティ比設定部（４３）と、
   前記Ａ／Ｄ変換部から連続して出力される実電流値の差分を算出する差分算出部（４６）と、
   前記差分に基づいて、異常が生じているか否かを判定する異常判定部（４７）と、
   を備え、
   前記異常判定部は、前記ＰＷＭ周期の一周期以上の所定期間において前記実電流値の増加と減少との切り替わりがない場合に、異常が生じていると判定する負荷駆動装置。
2. 前記異常判定部は、
   前記差分と閾値とを比較し、判定値として前記実電流値の増加に対応する第１値及び減少に対応する第２値のいずれかを設定し、
   前記判定値に基づいて異常が生じているか否かを判定する請求項１に記載の負荷駆動装置。
3. 前記異常判定部は、
   前記閾値として、第１閾値と、前記第１閾値よりも値の小さい第２閾値と、を有し、
   前記差分が前記第１閾値以上の場合に前記第１値を設定し、前記差分が前記第２閾値未満の場合に前記第２値を設定し、前記差分が前記第２閾値以上、且つ、前記第１閾値未満の場合に、前回設定した判定値を保持する請求項２に記載の負荷駆動装置。
4. 前記異常判定部は、前記所定期間において前記判定値が同じ場合に、異常が生じていると判定する請求項２又は請求項３に記載の負荷駆動装置。
5. 前記異常判定部は、
   前記判定値の切り替わりに基づいて、推定デューティ比を算出し、
   算出した前記推定デューティ比と、前記デューティ比設定部により設定されるデューティ比とに基づいて、異常が生じているか否かを判定する請求項２～４いずれか１項に記載の負荷駆動装置。
6. 前記異常判定部は、前記ＰＷＭ周期の一周期のオン期間及びオフ期間のうち、前記オン期間における前記第２値の数又は割合、前記オフ期間における前記第１値の数又は割合に基づいて、異常が生じているか否かを判定する請求項２～４いずれか１項に記載の負荷駆動装置。
7. 前記異常判定部は、前記差分が前記第１閾値よりも値の大きい第３閾値以上の場合に、異常が生じていると判定する請求項３に記載の負荷駆動装置。

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