JPH03164912A - デューティソレノイドバルブの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野） この発明は流体の流量あるいは圧力を制御するデユーテ
ィソレノイドバルブの駆動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第１１図はデユーティソレノイドの使用例を示す油圧の
デユーティソレノイドバルブを示ず。同図において、１
０は供給圧］〕ユが印カロするバルブの入力ポート、１
１は通常大気圧ｐｔｘとなるバルブのドレインボート、
１２は入力ポート１０とドレインボー）１１とそれぞれ
に接続する時間比率すなわちデ上−テイ率により制御圧
Ｐ。が決定するバルブの出力ボート、１３はポール１４
とロッド１５で接続するプランジャ、１６はプランジャ
１３に一体となるポール１４を押圧作用によりバルブシ
ー）Ｓｃ　に当接させるバネ、１７は通電時プランジャ
１３をハネ１６の押圧に打ち勝って吸引し、ボール１４
をバルブシートＳ。に当接させるソレノイドコイルを示
す。

次に動作について説明する。まず、ボール１４がバルブ
シートＳ、に当接する時には出力ボート１２はドレイン
ボート１１と接続し、制御圧Ｐ。

はドレイン圧ＰＥＸに向けて低下する。逆に、ボール１
４がバルブシートＳ。に当接する時は、出力ポート１２
は入力ポート１０と接続し、制御圧Ｐ、は供給圧Ｐａに
向って上昇する。このボール１４の動作を単位時間当り
でバルブシーｌ−５ｏに当接する時間を変化させると制
御圧Ｐｃが変化する。即ち、ソレノイドコイル１７の通
電時間比率（以降デユーティ率と記す）により制御圧Ｐ
、を変化させることが可能である。第１２図は前記デユ
ーティ率（横軸）と制御圧ＰＣ（縦軸）の関係を示す特
性図を示す。デユーティ率が０％近傍は、入力ポートｌ
Ｏと出力ポート１２の接続時間が短く、制御圧Ｐ、はド
レイン圧ＰＥＸとなる。逆に、デユーティ率が１００％
近傍では、出力ポート１２とドレインボート１１の接続
時間が短く、制御圧Ｐ、は供給圧Ｐ３となる。しかし、
０％と１００％近傍の不感帯を除いた領域では、デユー
ティ率と制御圧Ｐ。はほぼ比例関係となる。

第１３図はソレノイドコイル１７に供給する電％で示さ
れる。即ち、■サイクルＴ。でＴＸの間、ソレノイドコ
イル１７が通電される。通常、ソレノイドコイル１７に
はプランジャ１３の吸引を極力大きくしてボール１４の
バルブシー）Ｓｃからバルブシー１’　Ｓ　ｏへの移動
時間を短時間にするために過励磁電流Ｉ　Ｉ＋を流し、
移動完了後は保持電流■、を流している。過励磁電流期
間Ｔ、はプランジャ１３の移動時間に若干余裕をもった
値とする。ソレノイドコイル１７の電圧駆動、たとえば
過電流期間Ｔ、は保持電流期間（ＴＸ−ＴＣ）よりソレ
ノイドコイル１７に印加する電圧を増大するような駆動
方式では自動車用のハソテリ等では印加電圧変動が大き
いあるいはソレノイドコイル１７の温度による抵抗値変
動の原因でソレノイドコイル１７の通電電流の変動が大
きく精度を損う恐れがある。又、保持電流期間は電流低
減するためソレノイドコイル１７と直列に抵抗を接続す
るがこの抵抗の電力損失が大きいなどの理由で、第１３
図に示すように、過励磁電流Ｉｌｌおよび保持電流Ｉ、
は定電流に制御する方式が採用されている。

次に従来技術の例について説明する。第１４図は従来例
を示す回路図である。図において、２０はマイクロコン
ピュータ、２１はプログラムを実行スるＣＰＵ　（セン
トラルブロセソシングユニソト）、２２はプログラムお
よびデータを格納するＲＯＭ（リードオンリ　メモリ）
　２３はプログラムの処理データを記情するＲＡＭ　（
ランダムアクセス　メモリ）、２４は外部信号の授受動
作を行う人出力ボート、２５は時間計測あるいはパルス
信号生成等を行うタイマ、２６はＣＰＵ２１とＲＯＭ２
２、ＲＡＭ２３、入出力ボート２４、タイマ２５と接続
するデータバスである。２７は一端が電源（図示せず）
に接続し、導通時、ソレノイドコイル１７を通電するト
ランジスタ、４６はトランジスタ４５の非導通直後にソ
レノイドコイル１７のインダクタンスにより発生するサ
ージ電圧を制限するツェナーダイオード、４７はトラン
ジスタ４５のヘース抵抗、２８はソレノイドコイル１７
の通電電流を検出する電流検出用抵抗、２９はトランジ
スタ２７の非導通時にソレノイドコイル１７の電流を還
流させるためのフライホイル用ダイオードである。３０
はトランジスタ２７のヘースに接続する抵抗、３１は抵
抗３０を介してトランジスタ２７を駆動するトランジス
タ、３２はトランジスタ３１のヘースに接続する抵抗、
３３は誤差増幅器、３４は誤差増幅器３３の積分要素で
ある抵抗、３５は抵抗３４と共に積分要素を構成するコ
ンデンサ、３６は抵抗２８で検出するソレノイドコイル
電流と設定電流との誤差を検出する演算増幅器、３７は
その周期がソレノイドコイル１７の通電時ＰＷＭ周波数
を決定する三角波発生器、３８は誤差増幅器３６の出力
信号と：角波発生器３７の出力信号を受けてそれぞれの
出力信号の電圧を比較する電圧比較器、３９はマイクロ
コンピュータ２０からの出力信号と電圧比較器３８から
の出力信号に応じてトランジスタ３１を駆動するアンド
ゲート、４０および４１はソレノイドコイル１７の過励
磁電流値を設定する抵抗、４２は抵抗４０および４１と
共にソレノイドコイル１７の保持電流値を設定する抵抗
、４３はマイクロコンピュータ２０からの信号を受けて
応動し、保持電流期間に導通するトランジスタ、４４は
マイクロコンピュータ２０とトランジスタ４３を接続す
る抵抗をそれぞれ示す。

次に第１４図により従来装置の実施例の動作を説明する
。図において、マイクロコンピュータ２０は第１２図の
デユーティ率と制御圧Ｐｃの関係から現在必要な制御圧
Ｐ、に対して要求されるソレノイドコイル１７の駆動デ
ユーティ率を求め、このデユーティパルス信号を第１４
図のマイクロコンピュータ２０の出力端子０ＵＴＩから
出力すると共に、過励磁信号を出力端子０ＵＴ２から出
力する。トランジスタ４５は出力端子０ＵＴＩからの出
力信号に応動し、当該出力信号が“Ｈ”レヘル（以下、
“′Ｈ”と略称する。）の期間は導通する。ツェナーダ
イオード４６は、トランジスタ４５の非導通直後、ソレ
ノイドコイル１７のインダクタンスにより発生するサー
ジ電圧を抑制する。

トランジスタ４５の挿入目的はソレノイドコイル１７の
高速な遮断によりデユーティソレノイドバルブのプラン
ジャ１３の動作遅れを小さくすることである。

次に前記デユーティパルス信号の信号生成について説明
スる。第１５図はマイクロコンピュータ２０に内蔵する
タイマ２５をさらに詳細に図示するブロック図である。

第１６図はタイマ２５の動作を説明するタイミングチャ
ートである。まず、第１５図において、５０はマイクロ
コンピュータ２０のクロック信号を入力信号として、こ
のクロック周波数を１／Ｎ分周するプリスケーラ、５１
はプリスケーラ５０からの出力信号をクロック信号とす
る１６ビツトのフリーランニングカウンタ、５２はタイ
マ時間としての設定値を格納する１６ビノトの比較レジ
スタＡ１５３はフリーランニングカウンタ５１と比較レ
ジスタＡ５２の各個を比較する１６ビツトの比較器Ａ、
５４は比較レジスタＡ５２とは独立にタイマ時間の設定
値を格納する１６ビツトの比較レジスタＢ、５５はフリ
ーランニングカウンタ５１と比較レジスタＢ５４の各個
を比較する１６ビツトの各個を比較する１６ビツトの比
較器Ｂである。５６は比較器Ａ５３および比較器Ｂ５５
からの比較結果とフリーランニングカウンタ５１からの
タイマオーバフロー信号のそれぞれの格納、さらに、プ
リスケーラ５０の分周比の設定値を格納する８ビ・ント
のタイマコントロールアンドステータスレジスタ、５７
はタイマコントロールアンドステータスレジスタ５６の
ビットＢ。、　Ｂ　＋　、　Ｂ　２のいずれかの信号が
“Ｈ”となった場合番こプログラムの割込み信号を発生
するオアゲートをそれぞれ示す。

第１６図はフリーランニングカウンタ５１の出力信号（
ａ）に対する過励磁信号Ｃｂ）とデユーティ信号Ｉｃ）
のタイミングを示す波形図である。

次に第１５図のタイマ２５の動作について説明する。ま
ずソレノイドコイル１７の駆動周波数を例えば約５０１
＋ｚと設定すると、１サイクル周期（第１６図のＴ。）
は約２０ｍ５となる。ここで第１５図に示すフリーラン
ニングカウンタ５１は１６ビツトだから１６進でＦＦＦ
Ｆ　（１０進で６５５３５）で２０ｍ５となるため、プ
リスケーラ５０からのクロック周期は２０ｍ５÷６５５
３５　！；０．３μｓ　（３，３Ｍ１（ｚ）となる。プ
リスケーラ５０の入力クロック信号は通常水晶振動子（
図示せず）の１７２又は１／４０周波数で水晶振動子は
通常４，８，１２，１６．２０ＭＨｚなどの整数値であ
るから、例えば、水晶振動子を１２ＭＦ＋２として６　
ＭＨｚとする。フリーランニングカウンタ５１の入力ク
ロック周波数が３．３ＭＩＩｚのため、近傍の整数値と
すると３ＭＨ７，となる。よってプリスケーラ５０の分
周比は１／２　となる。実際のソレノイドコイル１７の
駆動周期Ｔ。はフリーランニングカウンタ５１の入力ク
ロック周期が１７３×１０ｂ＃０．３３ｕｓとなるため
、０．３３ｕｓ　Ｘ　６５５３５　＃２１．６ｍｓとな
る。プリスケーラ５０の分周比はタイマコントロールア
ンドステータスレジスタ５６のビットＢ　３．Ｂ　４．
Ｂ　ｓのコードで設定可能でありプログラムにより設定
を行う。

次に第１６図に示す過励磁信号およびデユーティ信号の
出力手順について説明する。過励磁信号の期間Ｔ、は通
常一定値でフリーランニング力　　ｎ ウンタ５１のオーバフロー値（１６進でＦ　Ｆ　Ｆ　Ｆ
　Ｈ・・・第１６図のｒ３）が１サイクル周期Ｔｏ＝２
１．６ｍｓであることから、フリーランニングカウンタ
５１換算の比較値ｒ１が求まり、この比較値ｒ、を第１
５図の比較レジスタＡ５２に格納する。同様にデユーテ
ィ信号のパルス幅Ｔ、に相当する比較値ｒ２を求め、比
較レジスタＢ５４に格納する。フリーランニングカウン
タ５１はタイマオーバフローが発生ずると、フリーラン
ニングカウンタ５１をクリアｒａにしてタイマコントロ
ールアンドステータスレジスタ５６のビットＢ＋４とタ
イマオーバフローフラグ信号“Ｈ”を立てる。比較器Ａ
５３は比較レジスタＡ５２の値よりフリーランニングカ
ウンタ５１の値が大きいか又は等しい時にタイマコント
ロールアンドステータスレジスタ５６のビ・居Ｂ０にコ
ンベアフラグ信号“Ｈ”を立てる。比較１ｉＢ　５５　
モ同様にタイマコントロールアンドステータスレジスタ
５６のビットＢ２にコンベアフラグ信号“Ｈ”を立てる
。

まず、フリーランニングカウンタ５２がクリア１ された時点（フリーランニングカウンタ４ｆｉ−ｒ。）
すなわち、タイマコントロールアンドステータスレジス
タ５６のタイマオーバフローフラグＨ”がビットＢ、に
立った時に割込み信号が発生し、割込み処理ルーチンで
過励磁信号出力（第１４図の０ＵＴ２）を′Ｌ”レヘル
（以下、”　Ｌ”と略称する。）およびデユーティ信号
出力（第１４図の○ｕＴ１）をパＩ］”とする。次にフ
リーランニングカウンタ５１がカウントアツプしてフリ
ーランニングカウンタ値−ｒ、となると、比較器Ａ５３
がタイマコントロールアンドステータスレジスタ５６の
ビットＢ。にコンベアフラグ■］″を立て、割込み信号
が発生する。割込み処理ルーチンでは過励ＶＡ信号出力
を“’　Ｈ”とする。同様に、フリーランニングカウン
タ値−ｒ２になれば割込み信号が発生し、割込み処理ル
ーチンではデユーティ信号出力を“Ｌ”とする。その後
、フリーランニングカウンタ５１がカウントアツプし、
タイマオーバフローが発生すると前述の処理を行う。

第１７図は以上の動作を説明するフローチャー２ トである。ステップＳ１では、タイマコントロールアン
ドステータスレジスタ５６の内容を読込む。

ステップＳ２では、ビットＢ。−“Ｈ”か否かを判定し
、そうならばステップＳ３にて過励磁信号出力を“Ｈ”
とし、そうでなければステップＳ４に進む。ステップＳ
４では、ビットＢ、−“Ｈ”か否かを判定し、そうでな
ければステップＳ５にてデユーティ信号出力を“Ｌ″と
し、そうであればステップＳ６に進む。ステップＳ６で
は、過励磁信号出力を”　Ｌ”とし、次ステツプＳ７で
はデユーティ信号出力を“Ｈ”とする。ステップＳ８で
は、比較レジスタＡ５２に比較値ｒ１を設定し、次ステ
ツプＳ９では、比較レジスタＢ５４に比較値ｒ２を設定
する。ステップＳ３、同Ｓ５、同Ｓ９のいずれを処理す
れば一連の割込みルーチンを終える。

次に第１４図に基づいてマイクロコンピュータ２０以外
の回路の動作について説明する。第１８図は第１４図の
各部の動作波形を示し、＋ａ＋は出力端子０ＬＩＴＩの
デユーティ信号、ｆｂｌは出力端子０ＵＴ２の過励磁信
号、（Ｃ）はオペアンプ３６の非反転入力信号（Ｐ点電
圧）　、（ｄｌはコンパレータ３８の入力信号（但し、
実線が反転入力端子の入力信号、破線が非反転入力端子
の人力信号である。）　、（ｅｌはアンドゲート３９の
出力信号、（ｆｌはソレノイドコイル１７０通電電流波
形である。マイクロコンピュータ２０の出力端子０ＵＴ
Ｉからのデユーティ信号が’　Ｔ（”の時、アントゲ−
１３９によりソレノイドコイル１７の通電を許可する。

逆に、上記デユーティ信号が“Ｌ”の時は常時ソレノイ
ドコイル１７は非通電となる。まず、過励磁期間Ｔｃは
出力端子０ＵＴ２が“Ｌ”のためトランジスタ４３は非
導通で、ソレノイドコイル１７の電流は抵抗４０と４１
の分圧比で決まる。

例えば、Ｐ点電圧がこの時２Ｖとし、抵抗２８の値が１
ΩとすればＱ点電圧が２ｖの時に誤差増幅器３３の出力
が一定となり、この時のソレノイドコイル１７の通電電
流は２Ａとなる。誤差増幅器３３はソレノイドコイル１
７の電流が小さく、Ｐ点電圧よりＱ点電圧が低い場合に
はその出力電圧１１゜ （コンパレータ３８の非反転入力電圧）は高くなる。誤
差増幅器３３の出力電圧は、三角波発生器３７の出力電
圧と電圧比較器３８で比較され、誤差増幅器３３の出力
電圧が高い場合には、ソレノイドコイル１７の通電時間
が長くなる方向に動作する。ソレノイドコイル１７の電
流が設定電流になれば誤差増幅器３３の出力電圧は一定
となり、電圧比較器３８のＰＷＭ出力波形も一定となる
。

第１８図のソレノイドコイル電流１．は過励磁期間の安
定電流値すなわち、設定電流値を示す。

次に、保持電流期間（ＴＸ　　ＴＣ）はトランジスタ４
３は導通し、抵抗４２が抵抗４１と並列接続されたこと
になり、Ｐ点電圧は第１８図の様に過励磁期間Ｔ。より
低下する。このＰ点電圧はソレノイドコイル電流と比例
するため保持電流１１は過励磁電流ＩＨより減少する。

デユーティ信号の”　Ｌ　”期間（Ｔｏ−’ｒｘ）はア
ンドゲート３９の出力を“Ｌ”とするた゛め、トランジ
スタ３１および２７が非轟通となり、ソレノイドコイル
１７の電流は零となる。デユーティ信号の“１１″期間
Ｔ。

５ すなわち、ソレノイドコイル１７への通電期間はマイク
ロコンピュータ２０により０≦ＴＸ≦Ｔｏ（７）範囲で
任意に設定される。Ｔ　Ｘ　＜　Ｔ　ｃの場合には保持
電流期間がなく、過励磁電流Ｉｌｌから零電流となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のデユーティソレノイドバルブの駆動装置は以上の
ように構成されているので、定電流回路すなわち誤差増
幅器３３、三角波発生器３７、電圧比較器３８、アンド
ゲート３９および設定電流切換回路すなわちｌ・ランジ
スタ４３、抵抗４０４１　４２．４４などの回路構成が
必要であるために複雑で大型化し、また、ソレノイドコ
イル１７の断線、トランジスタ２７の短絡などの故障検
出ができないなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、回路構成が簡略化できるため小型化でき、前記
した故障検出が可能になるデユーティソレノイドバルブ
の駆動装置を得ることを目的とする。

６ 〔課題を解決するための手段〕 この発明のデユーティソレノイドバルブの駆動装置は、
デユーティソレノイドバルブのソレノイドコイルを駆動
する駆動手段、ソレノイドコイルの通電電流量を検出す
る検出手段、その検出出力をデジタル信号化するＡ／Ｄ
変換器とこの変換値により通電電流量を目標値に制御す
るための第１のパルス幅変調発生手段とソレノイドコイ
ルの通電比率を制御するための第２のパルス幅変調手段
とを有するマイクロコンピュータを設けたものである。

〔作　用〕 この発明におけるデユーティソレノイドバルブの駆動装
置は、Ａ／Ｄ変換器からソレノイドコイルの通電電流量
の検出出力を受けた第１のパルス幅変調手段がこの検出
出力に基づいてその通電電流量を目標値になるように制
御すると共にマイクロコンピュータ化されている。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す７ る。

この発明のデユーティソレノイドバルブの駆動装置は定
電流回路および設定電流切換回路の機能をマイクロコン
ピュータで代替処理すると共に、ソレノイドコイル電流
をマイクロコンピュータで検出して、ソレノイドコイル
および当１亥コイルの駆動回路の故障検出を可能にした
ものである。

第１図はこの発明の一実施例に係るデユーティソレノイ
ドバルブの駆動装置の構成を示している。

同図において、従来例と同一部分には同符号１７２１〜
２５．２７〜２９．３０〜３２．４５〜４７を付し、そ
の説明を省略する。６０は一端が入出力ポート２４の信
号入力部に接続されたパルス幅変調タイマ（以下、ＰＷ
Ｍタイマと略称する。）、６１はソレノイドコイル１７
０通電電流を検出するためのＡ／Ｄ変換器（アナログ信
号をデジタル信号に変換する。）　　６２は前記第１４
図のマイクロコンピュータ２０の構成に加えてＰＷＭタ
イマ６０およびＡ／Ｄ変換器６１を内蔵したマイクロコ
ンピュータである。６３は抵抗８ ２８の電圧すなわちソレノイドコイル１７の通電電流に
比例した電圧を平滑する積分器、６４および６５は積分
器を構成する抵抗およびコンデンサである。また、入出
力ボート２４の出力部は出力端子である０ＵＴ３を介し
て抵抗３２に接続され、も・う１つの出力部は０ＵＴ４
を介して抵抗４７に接続されている。また、電流検出用
抵抗２８の非接地側のＱ点は積分器６３の抵抗６４と入
力端子であるＩＮを介してＡ／Ｄ変換器６１の入力部に
接続されている。

次に第１図に示したデユーティソレノイドバルブの駆動
装置の動作について説明する。マイクロコンピュータ６
２のタイマ２５は前記第１５図に示した構成を有し前記
した第１４図と同様の動作を行うものである。そこでま
ずＰＷＭクイマロ０の動作について説明する。第２図は
ＰＷＭタイマ６０の構成図を示す。同図において、７０
はＰＷＭタイマ６０の制御フラグを格納する８ビツトの
タイマコントロールレジスタ、７１は当該タイマコント
ロールレジスタ７０の３ビツトの制御９ フラグによって指定された分周比でクロック信号を分周
するプリスケーラ、７２はプリスケーラ７１からの分周
された入力クロック信号をカウントアツプする８ビツト
のタイマカウンタ、７３はデユーティ率を決定する８ビ
ツトのデユーティレジスタ、７４はタイマカウンタ７２
とデユーティレジスタ７３の各個を大小比較する比較器
、７５は比較器７４の比較結果をタイマコントロールレ
ジスタ７０の制御フラグに基づいて入出力ボート２４へ
出力する出力コントロール回路をそれぞれ示す。タイマ
コントロールレジスタ７ｏ、タイマカウンタ７２、デユ
ーティレジスタ７３はデータバス７６に接続されている
。また、タイマコントロールレジスタ７０は、Ｂ　ｏ　
””’　Ｂ　２の内容がプリスケーラ７１に、Ｂ３の内
容が出力コントロール回路７５に与えられるようになっ
ている。第３図は第２図のＰＷＭタイマ６ｏの動作を説
明するタイミングチャートを示し、（ａ）は′タイマカ
ウンタ７２の動作波形、（ｂｌは比較器７４の出力信号
である。

第３図のＴＰがＰＷＭ信号の１周期を示す。この０ 周期はタイマカウンタ７２のタイマオーバフロー時間と
一致する。タイマカウンタ７２は８ビツトのカウンタで
あるからタイマオーバフロー時間は−６Ｘ２５６となる
。ここでΦ・はプリスケーラ７１から出力されるパルス
の周波数である。例えば、タイマオーバフロー時間すな
わちＰＷＭ信号の１周期をＩｍｓ（ＰＷＭ周波数はＩ　
ＫＨｚ）とするとΦ２　＃　０．２５？ＨＩｚとなる。

クロック信号Φ１はマイクロコンピュータ６２の水晶振
動子（図示せず）の振動周波数の１７２又は１／４の周
波数が通常である。

ここでΦ１をＩ　Ｍｌ（ｚ　とするとプリスケーラ７１
は１／４の分周比が必要である。この分周比はタイマコ
ントロールレジスタ７０のビットＢ　ｏ、　Ｂ　ｌ＋　
Ｂ　２により設定される。なおタイマコントロールレジ
スタ７０の制御ビットＢ０〜Ｂ７の値はプログラムによ
り設定する。第３図において、タイマカウンタ７２は、
値Ｓ。すなわち零からカウントアツプし、（直Ｓ２すな
わち２５５からオーバフローして再び値Ｓ。となり、こ
の作動を繰り返す。デユーティレジスタ７３にはデユー
ティ率としての８１ ビットデータが格納される。第３図の値ｓＩ　はこの８
ビツトデータを示す。１ビツトの分解能は１００％／２
５６＃０．４　％のデユーティ率となる。

時間軸で表せば１周期がＩｍｓとすれば１ビツトの分解
能は４μｓとなる。比較器７４はタイマカウンタ７２の
値とデユーティレジスタ７３の値を比較し、前者が後者
より値が小さい場合は′Ｈ”の出力信号を、逆に、前者
が後者と値が等しいが、または大きい場合は“Ｌ”の出
力信号を送出する。

以上のように、デユーティレジスタ７３に８ビツトデー
タを格納することにより任意のデユーティ率のパルス列
すなわちＰＷＭ信号を得ることができる。入出力ボート
２４へ当該ＰＷＭ信号を出力するか否かはタイマコント
ロールレジスタ７ｏのビットＢ３の内容に基づき、出力
コントロール回路７５が決定する。以上、ＰＷＭタイマ
６ｏを作動させるためのプログラムのフローチャートを
第４図に示す。同図において、ステップＳＩＯでは、タ
イマコントロールレジスタ７０の内容を設定し、次にス
テップ３１１では、デユーティレジスタ２ ７３に値を設定する。ＰＷＭタイマ６０の動作状態を変
更する場合、例えばデユーティ率を変更するあるいはＰ
ＷＭ出力の入出力ボート２４への出力を禁止するなどの
場合には第４図の■から■までのプログラムを実行すれ
ばよい。よって、ＰＷＭタイマ６０の動作状態を変更し
ない時は第３図の動作が自動的に繰り返し実行されるハ
ードウェア構成Ｇになり、第１図に示すタイマ２５のプ
ログラムにより１周期毎にデユーティパルスを出力する
構成とは異なりプログラムの割込み処理による時間遅れ
を解消する利点がある。

次に第１図に基づきソレノイドコイル１７の定電流制御
について説明する。第５図は当該制御の動作を説明する
タイミングチャートである。第５図において、（ａｌは
出力端子０ＵＴ３のＰＷＭ出力、（ｂｌはソレノイドコ
イル１７の電流波形、（Ｃ１はＱ点の電圧波形、（ｄｌ
は入力端子ＩＮのアナログ入力波形である。ＰＷＭタイ
マ６０で生成されたＰＷＭ信号は第５図の（ａｌに示す
ように入出力ポート２４を経てマイクロコンピュータ６
２の出力端子３ ＯＬＪＴ３から出力される。この出力信号にトランジス
タ３１および２７が応動し、ソレノイドコイル１７が駆
動される。この時のソレノイドコイル１７の電流波形は
第５図の（ｂ）の如くなりＱ点電圧は当該電流に比例す
るため、Ｑ点電圧波形は第５図のｆｃｌに示すように当
該電流波形に相（以である。

積分器６３はＱ点電圧を平滑する。したがって、第５図
の（ｄｌに示すマイクロコンピュータ６２のアナログ入
力端子ＩＮに印加する前記平滑電圧は、ソレノイドコイ
ル１７の平均電流１１を表わすことになるため、アナロ
グ入力端子ＩＮの印加電圧をＡ／Ｄ変換器６１にてデジ
タル値に変換し読み取ることによりソレノイドコイル１
７の平均電流１、を検出することが可能である。よって
、マイクロコンピュータ６２のプログラムは当該実測ソ
レノイドコイル電流と目標ソレノイドコイル電流を比較
して、実測値が目標値よりも小さい時にはＰＷＭ信号の
デユーティ率すなわち第３図の（ｂｌのＴ、を長くし、
逆の場合は短くし最終的にほぼ実測値が目標値に等しく
なるように制御する。以上４ のプログラム動作を第６図のフローチャートに示す。第
６図において、ステップＳ２０では、Ａ／Ｄ変換器６１
の変換値を読込む。ステップ３２１では、そのＡ　／、
　Ｄ変換値が目標値より大きいか否かを判定する。大き
ければステップＳ２３にてデユーティ率を減少させ、逆
に小さければステップ３２４にてデユーティ率を増大さ
せてＡ／Ｄ変換値を目標値に近付ける。また、−船釣な
デユーティ率とソレノイドコイル電流の関係を第７図お
よび第８図に示す。

第７図および第８図において、横軸にデユーティ率を縦
軸にソレノイドコイル１７の通電電流値をとり、第７図
において、直線ｌ、は電源電圧がＶ、の場合、直線β２
は電源電圧がＶＬ（但し、Ｖ　Ｌ　＜　Ｖ　ｈ）の場合
、第８図において、直線β３はソレノイドコイル１７の
温度がＴＩＩの場合、直線Ｅ４はソレノイドコイル１７
の温度がＴＬ（但し、ＴＬ＜ＴＩＩ）の場合を夫々示す
。すなわち、目標のソレノイドコイル電流Ｉ、又は■８
に対してデユーティ率は電源電圧およびソレノイドコイ
ル１７の５ 温度によって変わる（第７図のＤＬＩとＤＬ２＋　　Ｄ
ｌｌｌとＤＨ２、また、第８図のＤＬ、、とＤＬＩ。Ｉ
　Ｉ）ｌＩｚ　とり、２）。これらの電流変動要因に対
しても、電流実測値と目標値との差分からデユーティ率
を制御して、ソし・ノイドコイル１７の電流を一定の目
標値にすることが可能である。

次に、第１図に基づいて全体的な動作を説明する。第９
図はこの動作を説明するためのタイミングチャートを示
し、ｆａｌはマイクロコンピュータ６２の出力端子０Ｕ
Ｔ３のＰＷＭ信号、ｆｂ）はマイクロコンピュータ６２
の出力端子０ＵＴ４の信号、（ｃ＋はソレノイドコイル
Ｉ７の電流波形、（［１）はマイクロコンピュータ６２
のアナログ入力端子ＩＮの電圧波形を示している。また
、ｔ、はタイマオーバフローフラグＢ１割込み時刻、ｔ
２はコンペアフラグＢ。割込み時刻、ｔ３はコンベアフ
ラグ８２割込み時刻、ｔ４はタイマオーバフローフラグ
８１割込み時刻を示し、タイマ２５の動作である。まず
、タイマ２５は前記した様に、ソレノイドコイル１７の
駆動周！ＩＪＩ　Ｔｏ　、通電時間ＴＸ、過励６ 磁時間Ｔ、を決定する。そこで、時刻ｔ、でタイマオー
バフローフラグ８．割込みが発生すると、タイマ２５に
対しては比較レジスタＡ５２に比較値ｒｌ＋　比較レジ
スタＢ５４に比較値ｒ２をそれぞれ設定する。ＰＷＭタ
イマ６０に対しては比較器７４からのＰＷＭ信号を入出
力ポート２４へ出力許可するための出力コントロール回
路７５への信号設定のためのタイマコントロールレジス
タ７０へのデータの格納が実行される。また、デユーテ
ィレジスタ７３に過励磁期間のデユーティ率ＰＷＭＩを
格納する。出力端子０ＵＴ４を“”　Ｈ”にするために
入出力ボート２４ヘデータを格納する。

次に、時刻ｔ２でコンベアフラグＢ。割込みが発生する
と、ＰＷＭタイマ６０に対してデユーティレジスタ７３
に保持期間のデユーティ率ＰＷＭ２を格納する。さらに
このタイミングでは過励磁期間の過励磁電流１１が積分
器６３で平滑され安定しているためＡ／Ｄ変換器６１に
て過励磁電流！□を実測する。ここで目標値との差分を
算出し、７ 次の時刻（４でのタイマオーバフローフラグ８割込みの
タイミングで補正した過励磁期間のデユーティ率Ｐ　Ｗ
　Ｍ　１をデユーティレジスタ７３に格納する。

次に、時刻ｔ３でコンベアフラグ８８割込みが発生する
と、ＰＷＭタイマ６０に対してタイマコントロールレジ
スタ７０に入出力ホ−１−２４ヘノＰＷＭ信号禁止のデ
ータを格納する。さらにこのタイミングでは保持期間の
保持電流Ｉ、が積分器６３で平滑され安定しているため
Ａ／Ｄ変換器６１にて保持電流ＩＬを実測する。ここで
、目標値との差分を算出し、次のコンベアフラグＢ。割
込みのタイミングで補正した保持電流期間のデユーティ
率Ｐ　Ｗ　Ｍ　２をデユーティレジスタ７３に格納する
。以上のようにソレノイドコイル１７の駆動周期Ｔ。毎
に過励磁電流ＩＨおよび保持電流ＩＬが目標値と一致す
るべく補正している。そして、出力端子０ＵＴ４を“Ｌ
゛にするために入出力ボート２４ヘデータを格納する。

なおソレノイドコイル１７の通電時間ＴＸの更新はデユ
ーティ８ ソレノイドバルブの制御圧Ｐ、の目標値が変更された時
点のタイマオーバフローフラグ８１割込みのタイミング
となる。また、第１５図に示すタイマ２５のプリスケー
ラ５０に入力されるクロック信号と第２図に示ずＰＷＭ
タイマ６０のプリスケーラ７１に入力されるクロック信
号は通常同一周波数であるためそれを考慮してソレノイ
ドコイル１７の駆動量３’Ｊ］　ＴｏおよびＰ　Ｗ　Ｍ
　ＴＫＩｉｌｌｌ　Ｔ　、を設定することになる。以上
のプログラム処理動作を第１０図のフローチャートに示
す。

第１Ｏ図において、まず、ステップＳ３０ではタイマコ
ントロールアンドステータスレジスタ５６の内容を読込
む。ステップＳ３１ではビットＢｏ−“Ｈ”か否かを判
定する。ビットＢ。キ゛Ｈ”ならばステップＳ３２に進
んで、ビットＢ１−“Ｈ”か否かを判定する。ステップ
Ｓ３２においてピッ）Ｂ＋−“Ｈ”と判定すればステッ
プＳ３３に進み、過励磁期間のデユーティ率ＰＷＭＩを
デユーティレジスタ７３に格納する。次ステツプ３３４
では、比較レジスタＡ５２に比較値ｒ１を設定する。ス
テップＳ３５では、比較レジスタＢ５，１に比較値ｒ２
を設定する。ステップ３３６では、タイマコントロール
レジスタ７０に出力コントロール回路７５の許可データ
を格納する。ステップＳ３７では、出力端子０ＵＴ４を
“Ｈ”にするべくデータを入出力ポート２４に格納する
。

また、ステップＳ３１においてビットＢ。

”Ｈ”と判定すればステップ３３Ｂに進み、保持期間の
デユーティ率ＰＷＭ２をデユーティレジスタ７３に格納
する。次のステップＳ３９では、Ａ／Ｄ変換器６１によ
り過励磁電流１．を測定する。

また、ステップＳ３２にてビットＢ、〜″Ｈ”と判定す
ればステップＳ４０に進み、Ａ／Ｄ変換器６１により保
持電流ＩＬを測定する。そして、次ステツプＳ４１では
、タイマコントロールレジスタ７０に出力コントロール
回路７５の出力禁止データを格納する。次のステップ３
４２では、出力端子０ＵＴ４を“Ｌ”にするべくデータ
を人出力ポート２４に格納する′。

ステップＳ３７、同Ｓ３９、同Ｓ４２のいずれかを処理
するとこの一連の割込みルーチンの処理を終了する。

次に故障検出機能であるが、ソレノイドコイル１７が断
線した場合、過励磁電流Ｉ　Ｉ＋および保持電流ＩＬを
Ａ／Ｄ変換器６１にて実測した時に実測値は零となるた
め故障であるとの判定は可能である。また、トランジス
タ２７が短絡故障した場合、ソレノイドコイル１７の非
駆動期間（Ｔｏ　　Ｔｘ）にＡ／Ｄ変換器６１にて実測
した時、実測値がＰＷＭ信号のデユーティ率１００％の
値となるため故障であるとの判定は可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、ソレノイドコイルの
通電電流を一定の目標値に制御する回路の機能をマイク
ロコンピュータが行う構成とししかもソレノイドコイル
の通電電流を検出するように構成したので、装置が小型
化でき、また、ソレノイドコイルおよび当該コイルの駆
動用トランジスタ等の故障検出が可能などの効果がある
。

１

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるデユーティソレノイ
ドバルブの駆動装置の構成図、第２図は第１図中に示し
たマイクロコンピュータ内のＰＷＭタイマの構成図、第
３図はＰＷＭタイマの動作を説明するタイミングチャー
ト、第４図はＰＷＭタイマの動作を説明するフローチャ
ー１・、第５図はこの発明の一実施例による電流検出の
動作を説明するためのタイミングチャート、第６図はこ
の発明の一実施例による通電電流量を目標値に制御する
動作を説明するためのフローチャート、第７図は電源電
圧の変動に依存するソレノイドコイルの電気的特性図、
第８図はソレノイドコイルの温度に依存するソレノイド
コイルの電気的特性図、第９図はこの発明の一実施例に
よる全体の動作を説明するためのタイミングチャート、
第１０図はこの発明の一実施例による全体の動作を説明
するためのフローチャート、第１１図はデユーティソレ
ノイドバルブの断面図、第１２図はデユーティソレノイ
ドバルブの特性図、第１３図はツレ２ ノイドコイルの駆動電流波形図、第１４図は従来のデユ
ーティソレノイドバルブの駆動装置の構成図、第１５図
はマイクロコンピュータ内のタイマの構成図、第１６図
はマイクロコンピュータ内のタイマの動作を説明するた
めのタイミングチャート、第１７図は従来装置の動作を
説明するフローチャート、第１８図は従来装置の動作を
説明するタイミングチャートである。 図中、１７・・・ソレノイドコイル、２１・・・ＣＰＵ
、２２・・・ＲＯＭ、２３・・・ＲＡＭ、２４・・・入
出力ボート、２５・・・タイマ、２７．４５・・・トラ
ンジスタ、２８・・・電流検出用抵抗、６０・・・ＰＷ
Ｍタイマ、６１・・・Ａ／Ｄ変換器、６２・・・マイク
ロコンピュータ。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ソレノイドコイルの通電時間と非通電時間の時間比率に
   より流体の圧力又は流量の制御を行うデューティソレノ
   イドバルブにおける前記ソレノイドコイルを駆動する駆
   動手段、該ソレノイドコイルの通電電流量を検出する検
   出手段、該検出手段から出力されるアナログ検出信号を
   デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と該変換値に基づ
   いて前記ソレノイドコイルの通電電流量を目標値に制御
   するための第１のパルス幅変調発生手段と前記ソレノイ
   ドコイルの通電の時間比率を制御するための第２のパル
   ス幅変調発生手段とを有するマイクロコンピュータを備
   えたデューティソレノイドバルブの駆動装置。