JPH07321622A - 複数のデバイスを制御する方法及び電気回路 - Google Patents
複数のデバイスを制御する方法及び電気回路Info
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- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
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- B60R16/0315—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for using multiplexing techniques
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- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
- B60T2270/40—Failsafe aspects of brake control systems
- B60T2270/413—Plausibility monitoring, cross check, redundancy
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】誘導性デバイスを駆動する半ブリッジ回路を回
路要素で構成する。 【構成】外部の電源に入力可能な第１電源端子及び第２
電源端子と、第１リードと、第２リードとを各々が備
え、第１リードと第２リードの間を通って電流が流れる
ようにスイッチオンされ、または電流の流れが概ね遮断
されるようにスイッチオフされる複数のスイッチトラン
ジスタＱ１〜ＱＮと、第１リードと、第２リードとを各
々が備え、対応するスイッチを通して外部の電源が電流
を流すことを制止するように接続された複数のダイオー
ドＤ１〜ＤＮと、スイッチオフされるマスタスイッチト
ランジスタＱＯと、マスタスイッチを通して、外部の電
源が電流を流すことを制止するように接続されているマ
スタダイオードＤＮとをし、任意のソレノイドＬ１〜Ｌ
Ｎをターンオンする。
路要素で構成する。 【構成】外部の電源に入力可能な第１電源端子及び第２
電源端子と、第１リードと、第２リードとを各々が備
え、第１リードと第２リードの間を通って電流が流れる
ようにスイッチオンされ、または電流の流れが概ね遮断
されるようにスイッチオフされる複数のスイッチトラン
ジスタＱ１〜ＱＮと、第１リードと、第２リードとを各
々が備え、対応するスイッチを通して外部の電源が電流
を流すことを制止するように接続された複数のダイオー
ドＤ１〜ＤＮと、スイッチオフされるマスタスイッチト
ランジスタＱＯと、マスタスイッチを通して、外部の電
源が電流を流すことを制止するように接続されているマ
スタダイオードＤＮとをし、任意のソレノイドＬ１〜Ｌ
Ｎをターンオンする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ソレノイド及びモータ
などの多種類の電子デバイスを駆動する回路に関し、特
に電子デバイスを迅速にターンオン及びターンオフする
手段を提供する回路に関する。
などの多種類の電子デバイスを駆動する回路に関し、特
に電子デバイスを迅速にターンオン及びターンオフする
手段を提供する回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気的エネルギーを機械的エネルギーに
変換するデバイスは、概ね電気的エネルギーの一部のみ
を利用可能な仕事量に変換する。入力の電気的エネルギ
ーの残りは、他の形に変換される。あるエネルギーは、
電界または磁界内のポテンシャルエネルギーまたは、圧
縮されたばねのポテンシャルエネルギーとして蓄えられ
る。
変換するデバイスは、概ね電気的エネルギーの一部のみ
を利用可能な仕事量に変換する。入力の電気的エネルギ
ーの残りは、他の形に変換される。あるエネルギーは、
電界または磁界内のポテンシャルエネルギーまたは、圧
縮されたばねのポテンシャルエネルギーとして蓄えられ
る。
【０００３】ソレノイドは、重要なエネルギーをばねの
圧縮によって及び磁界内に蓄えた機械的なばねによって
迅速なターンオフを提供するように設計されている。こ
れらのソレノイドを制御するソレノイド駆動システム
は、ソレノイドが遮断されたときに、ソレノイドに蓄え
られたエネルギーを処理しなければならない。ある駆動
システムは、このエネルギーを単に熱として消費する。
これらのシステムは、エネルギーを浪費するものであ
り、発生した熱の放散に関する問題の影響を受ける。そ
のようなシステムは、高い熱応力を受容しなければなら
ず、線形動作中に、熱放散器として半導体を非能率的に
使用する。そのようなシステムは、大型のヒートシンク
を必要とし、かつ高い半導体接合温度を原因とする信頼
性の問題を有する。
圧縮によって及び磁界内に蓄えた機械的なばねによって
迅速なターンオフを提供するように設計されている。こ
れらのソレノイドを制御するソレノイド駆動システム
は、ソレノイドが遮断されたときに、ソレノイドに蓄え
られたエネルギーを処理しなければならない。ある駆動
システムは、このエネルギーを単に熱として消費する。
これらのシステムは、エネルギーを浪費するものであ
り、発生した熱の放散に関する問題の影響を受ける。そ
のようなシステムは、高い熱応力を受容しなければなら
ず、線形動作中に、熱放散器として半導体を非能率的に
使用する。そのようなシステムは、大型のヒートシンク
を必要とし、かつ高い半導体接合温度を原因とする信頼
性の問題を有する。
【０００４】相補的ソレノイドドライバの模式図が図１
に示されている。典型的には、ソレノイド１０１は、イ
ンダクタンスＬｓ及び抵抗Ｒｓを備えた誘導性コイル
と、鉄製のピストンと、ばねとを有する。鉄製のピスト
ンは大きな電流がコイルを通過して流れたときに、コイ
ルによって発生させられた磁界が鉄製のピストンをコイ
ル内に後退させるように配置されている。ばねはピスト
ン及び固定された支持部に接続されており、鉄製のピス
トンがコイル内に後退させられたとき、ばねは伸張する
かまたは圧縮される。ソレノイド１０１をターンオンさ
せるために、電圧がトランジスタ１０２のゲートに印加
され、トランジスタ１０２とソレノイド１０１に電流が
流れる。ターンオンしている間、エネルギーは磁界内及
び機械的なばねに蓄えられる。
に示されている。典型的には、ソレノイド１０１は、イ
ンダクタンスＬｓ及び抵抗Ｒｓを備えた誘導性コイル
と、鉄製のピストンと、ばねとを有する。鉄製のピスト
ンは大きな電流がコイルを通過して流れたときに、コイ
ルによって発生させられた磁界が鉄製のピストンをコイ
ル内に後退させるように配置されている。ばねはピスト
ン及び固定された支持部に接続されており、鉄製のピス
トンがコイル内に後退させられたとき、ばねは伸張する
かまたは圧縮される。ソレノイド１０１をターンオンさ
せるために、電圧がトランジスタ１０２のゲートに印加
され、トランジスタ１０２とソレノイド１０１に電流が
流れる。ターンオンしている間、エネルギーは磁界内及
び機械的なばねに蓄えられる。
【０００５】ソレノイド１０１に加えられた電力がター
ンオフしたとき、ソレノイドのインダクタンスが、ソレ
ノイド１０１を流れる電流が急激に０に減少することを
妨げる。ソレノイド１０１は、電流の変化を妨げるよう
な電圧を発生する。この電圧は、電流の時間的変化率に
インダクタンスの値を掛けたものに等しい。ソレノイド
１０１が遮断されたとき、蓄えられたエネルギーが電流
を保持するための電力を提供する。
ンオフしたとき、ソレノイドのインダクタンスが、ソレ
ノイド１０１を流れる電流が急激に０に減少することを
妨げる。ソレノイド１０１は、電流の変化を妨げるよう
な電圧を発生する。この電圧は、電流の時間的変化率に
インダクタンスの値を掛けたものに等しい。ソレノイド
１０１が遮断されたとき、蓄えられたエネルギーが電流
を保持するための電力を提供する。
【０００６】電流が急激に遮断されるとき、時間変化率
は大きなものとなり、ソレノイド１０１に発生した電圧
が回路に電流を流すことになる。熱エネルギーは、ター
ンオフの間、抵抗による発熱によって電力用トランジス
タ１０２内で消費される。
は大きなものとなり、ソレノイド１０１に発生した電圧
が回路に電流を流すことになる。熱エネルギーは、ター
ンオフの間、抵抗による発熱によって電力用トランジス
タ１０２内で消費される。
【０００７】ソレノイドのパワーオン及びパワーオフが
９０Ｈｚの周期をなすこの形式の典型的なソレノイドシ
ステムでは、蓄えられたエネルギーの約６０％〜８０％
が消費電力として消耗される。従って、ヒートシンクの
寸法及び電力用トランジスタの寸法は、蓄えられたエネ
ルギーを消費する必要性によって主に決定され、トラン
ジスタのエネルギー効率の改善を目的とする技術の進歩
は、デバイスの寸法の対しては寄与しない。
９０Ｈｚの周期をなすこの形式の典型的なソレノイドシ
ステムでは、蓄えられたエネルギーの約６０％〜８０％
が消費電力として消耗される。従って、ヒートシンクの
寸法及び電力用トランジスタの寸法は、蓄えられたエネ
ルギーを消費する必要性によって主に決定され、トラン
ジスタのエネルギー効率の改善を目的とする技術の進歩
は、デバイスの寸法の対しては寄与しない。
【０００８】図２に示された従来技術の半ブリッジ構造
は、蓄えられたエネルギーを電源に戻すパスを提供する
ことによって、電力用トランジスタでのエネルギーの消
費の問題を解決するものである。２つのトランジスタ２
０２及び２０３と、２つのダイオード２０６及び２０７
は、ソレノイド２０１をターンオフまたはターンオンさ
せるために用いられる。
は、蓄えられたエネルギーを電源に戻すパスを提供する
ことによって、電力用トランジスタでのエネルギーの消
費の問題を解決するものである。２つのトランジスタ２
０２及び２０３と、２つのダイオード２０６及び２０７
は、ソレノイド２０１をターンオフまたはターンオンさ
せるために用いられる。
【０００９】図３は、ソレノイドがターンオンしている
ときの図２の半ブリッジ回路の動作を示している。図３
では、主な電流が、トランジスタ３０３、ソレノイド３
０１及びトランジスタ３０２を通して流れている。ソレ
ノイド３０１は、インダクタンスと抵抗の回路（ＬＲ回
路）の電流の指数関数的に増加する特性で、０電流から
定常状態の電流へ駆動される。図４は、一定の電圧が印
加されたときのソレノイド回路の電流の増加特性を示し
ている。
ときの図２の半ブリッジ回路の動作を示している。図３
では、主な電流が、トランジスタ３０３、ソレノイド３
０１及びトランジスタ３０２を通して流れている。ソレ
ノイド３０１は、インダクタンスと抵抗の回路（ＬＲ回
路）の電流の指数関数的に増加する特性で、０電流から
定常状態の電流へ駆動される。図４は、一定の電圧が印
加されたときのソレノイド回路の電流の増加特性を示し
ている。
【００１０】図５は、ソレノイド５０１がターンオフし
ている間の同じ半ブリッジ回路の動作を示している。２
つのトランジスタ５０２及び５０３がターンオフし、電
流が減少することによって、ソレノイド５０１に電圧が
発生する。誘導電圧は、ソレノイド５０１を通して初め
の方向に電流を流し続ける。この電流は図５に示される
ようにダイオード５０４及び５０５を通して最も容易に
流れる。トランジスタ５０２及び５０３を通るパスは、
トランジスタがオフしたときに遮断される。図５の電流
パスＩLからわかるように、電流はグランド５０６か
ら、ダイオード５０４、ソレノイド５０１、及びダイオ
ード５０５を通り、電源のプラス端子５０７へ流れ込
む。電源の極性はトランジスタがオンしたときから効果
的に反転し、電源は電流を迅速に減少させる。電流は電
源を通って流れ、従って電源にエネルギーが戻されるこ
とになる。
ている間の同じ半ブリッジ回路の動作を示している。２
つのトランジスタ５０２及び５０３がターンオフし、電
流が減少することによって、ソレノイド５０１に電圧が
発生する。誘導電圧は、ソレノイド５０１を通して初め
の方向に電流を流し続ける。この電流は図５に示される
ようにダイオード５０４及び５０５を通して最も容易に
流れる。トランジスタ５０２及び５０３を通るパスは、
トランジスタがオフしたときに遮断される。図５の電流
パスＩLからわかるように、電流はグランド５０６か
ら、ダイオード５０４、ソレノイド５０１、及びダイオ
ード５０５を通り、電源のプラス端子５０７へ流れ込
む。電源の極性はトランジスタがオンしたときから効果
的に反転し、電源は電流を迅速に減少させる。電流は電
源を通って流れ、従って電源にエネルギーが戻されるこ
とになる。
【００１１】図６は、ＬＲ回路の電流の極性に変化が生
じたときの効果を表している。ダイオードを用いない場
合、極性の反転された電源は、電流を逆転させ、かつ本
来の向きとは逆の等しい定常状態の振幅を有する電流を
流す。
じたときの効果を表している。ダイオードを用いない場
合、極性の反転された電源は、電流を逆転させ、かつ本
来の向きとは逆の等しい定常状態の振幅を有する電流を
流す。
【００１２】ダイオード５０５及び５０４は、逆バイア
スされたとき（電流が流れていないとき）高インピーダ
ンス状態となるので、図２、図３及び図５の半ブリッジ
回路では電流の向きは逆転しない。ソレノイド５０１を
流れる電流が停止し、かつソレノイドは反転した電流に
よって再び駆動されることはない。
スされたとき（電流が流れていないとき）高インピーダ
ンス状態となるので、図２、図３及び図５の半ブリッジ
回路では電流の向きは逆転しない。ソレノイド５０１を
流れる電流が停止し、かつソレノイドは反転した電流に
よって再び駆動されることはない。
【００１３】ソレノイドを駆動するために用いられたと
きの、従来技術の半ブリッジ構造の欠点は、使用される
回路要素、ダイオード及びトランジスタのためにコスト
高となることである。従来技術の半ブリッジ回路は、１
つのソレノイドに対して最低でも４個の回路要素を必要
とする。Ｎ個のソレノイドは４×Ｎ個の回路要素を必要
とする。回路要素の少ないシステムほどより廉価なもの
となる。
きの、従来技術の半ブリッジ構造の欠点は、使用される
回路要素、ダイオード及びトランジスタのためにコスト
高となることである。従来技術の半ブリッジ回路は、１
つのソレノイドに対して最低でも４個の回路要素を必要
とする。Ｎ個のソレノイドは４×Ｎ個の回路要素を必要
とする。回路要素の少ないシステムほどより廉価なもの
となる。
【００１４】電流ソレノイド制御回路に関する他の問題
点は、ソレノイドの設計である。ＤＣ回路のソレノイド
の設計は、ソレノイドの巻線抵抗に関する相いれない要
求によって限定される。巻線抵抗は、電流を制御し、か
つソレノイド内の抵抗による熱を最小にするために高い
値でなければならない。電流が定常状態に達したとき、
ソレノイド内で発生する電力はＶ2／Ｒとなる。ソレノ
イドの抵抗の値は、予想される最も高い電圧で駆動され
たときにソレノイドが過熱状態とならないよう十分に高
い値でなければならない。しかし、ソレノイドを速く励
磁するためには、比率Ｌ／Ｒは高い値でなければならな
い。インダクタンスの値が固定されている場合、速い励
磁のためには低い抵抗値が必要とされる。図１の構造の
ようなソレノイドドライバでは、２つの目的を調整する
ために折衷案が選択されなければならない。
点は、ソレノイドの設計である。ＤＣ回路のソレノイド
の設計は、ソレノイドの巻線抵抗に関する相いれない要
求によって限定される。巻線抵抗は、電流を制御し、か
つソレノイド内の抵抗による熱を最小にするために高い
値でなければならない。電流が定常状態に達したとき、
ソレノイド内で発生する電力はＶ2／Ｒとなる。ソレノ
イドの抵抗の値は、予想される最も高い電圧で駆動され
たときにソレノイドが過熱状態とならないよう十分に高
い値でなければならない。しかし、ソレノイドを速く励
磁するためには、比率Ｌ／Ｒは高い値でなければならな
い。インダクタンスの値が固定されている場合、速い励
磁のためには低い抵抗値が必要とされる。図１の構造の
ようなソレノイドドライバでは、２つの目的を調整する
ために折衷案が選択されなければならない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の半ブリッジ回路で必要とされた回路要素の数よりも少
ない回路要素で構成された半ブリッジ回路を提供し、半
ブリッジ回路を廉価なものとすることである。
の半ブリッジ回路で必要とされた回路要素の数よりも少
ない回路要素で構成された半ブリッジ回路を提供し、半
ブリッジ回路を廉価なものとすることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上述された目的は、第１
リードと第２リードとを備えた複数の電子デバイスを含
む電気回路であって、外部の電源に入力可能な第１電源
端子及び第２電源端子と、前記第１電源端子に電気的に
接続された第１リードと、前記複数のデバイスの内の１
対１に対応したデバイスの第２リードに接続された第２
リードとを各々が備え、前記第１リードと前記第２リー
ドの間を通って電流が流れるようにスイッチオンされ、
または電流の流れが概ね遮断されるようにスイッチオフ
される複数のスイッチと、前記第２電源端子に電気的に
接続された第１リードと、前記複数のスイッチの内の１
対１に対応するスイッチの前記第２リードに電気的に接
続された第２リードとを各々が備え、前記対応するスイ
ッチを通して前記外部の電源が電流を流すことを制止す
るように接続された複数のダイオードと、複数のデバイ
スの前記第１リードの全てに接続可能な第１リードと、
前記第２電源端子に電気的に接続された第２リードとを
備え、電流を通過させるようにスイッチオンされ、また
は電流の流れが概ね遮断されるようにスイッチオフされ
るマスタスイッチと、前記マスタスイッチの前記第１リ
ードに接続された第１リードと、前記第１電源端子に接
続された第２リードとを備え、前記マスタスイッチを通
して、前記外部の電源が電流を流すことを制止するよう
に接続されているマスタダイオードとを有することを特
徴とする電気回路を提供することによって達成される。
リードと第２リードとを備えた複数の電子デバイスを含
む電気回路であって、外部の電源に入力可能な第１電源
端子及び第２電源端子と、前記第１電源端子に電気的に
接続された第１リードと、前記複数のデバイスの内の１
対１に対応したデバイスの第２リードに接続された第２
リードとを各々が備え、前記第１リードと前記第２リー
ドの間を通って電流が流れるようにスイッチオンされ、
または電流の流れが概ね遮断されるようにスイッチオフ
される複数のスイッチと、前記第２電源端子に電気的に
接続された第１リードと、前記複数のスイッチの内の１
対１に対応するスイッチの前記第２リードに電気的に接
続された第２リードとを各々が備え、前記対応するスイ
ッチを通して前記外部の電源が電流を流すことを制止す
るように接続された複数のダイオードと、複数のデバイ
スの前記第１リードの全てに接続可能な第１リードと、
前記第２電源端子に電気的に接続された第２リードとを
備え、電流を通過させるようにスイッチオンされ、また
は電流の流れが概ね遮断されるようにスイッチオフされ
るマスタスイッチと、前記マスタスイッチの前記第１リ
ードに接続された第１リードと、前記第１電源端子に接
続された第２リードとを備え、前記マスタスイッチを通
して、前記外部の電源が電流を流すことを制止するよう
に接続されているマスタダイオードとを有することを特
徴とする電気回路を提供することによって達成される。
【００１７】
【作用】本発明は、誘導性デバイスを制御する回路及び
誘導性デバイスを制御する回路を動作させるための新規
な方法によって実施される。誘導性デバイスは、高いイ
ンダクタンスを有するデバイスである。
誘導性デバイスを制御する回路を動作させるための新規
な方法によって実施される。誘導性デバイスは、高いイ
ンダクタンスを有するデバイスである。
【００１８】図７に示された本発明の実施例は、Ｎ個の
誘導性デバイスを制御するために必要な回路要素の数を
４×Ｎから２×Ｎ＋２へ減少させる。回路要素の数がよ
り少なくなれば、回路はより廉価なものとなる。本発明
のこの実施例が、多数の誘導性デバイスを制御するなら
ば、従来技術に比べて大きくコストが節約されることに
なる。
誘導性デバイスを制御するために必要な回路要素の数を
４×Ｎから２×Ｎ＋２へ減少させる。回路要素の数がよ
り少なくなれば、回路はより廉価なものとなる。本発明
のこの実施例が、多数の誘導性デバイスを制御するなら
ば、従来技術に比べて大きくコストが節約されることに
なる。
【００１９】図７に示された回路の他の利点は、アンチ
スキットブレーキシステム（ＡＢＳ）のようなシステム
内でその回路が用いられたときに明らかになる。ＡＢＳ
システムの安全性の要件は、任意のある回路要素故障が
発生したときに、システムが通常のブレーキ動作を行う
ことを禁止されていることを必要とする。任意のソレノ
イドをターンオンまたは保持するためには、回路は２つ
のスイッチを必要とするので、多重化されたマスタスイ
ッチ（Ｑ０）は、停止用安全装置として用いられてい
る。図６は、マイクロプロセッサ９０１が回路の故障を
検知したときに、マイクロプロセッサ９０１がマスタス
イッチ９１９を制御しかつ遮断することのできるより高
いレベルのシステムの構造を表している。
スキットブレーキシステム（ＡＢＳ）のようなシステム
内でその回路が用いられたときに明らかになる。ＡＢＳ
システムの安全性の要件は、任意のある回路要素故障が
発生したときに、システムが通常のブレーキ動作を行う
ことを禁止されていることを必要とする。任意のソレノ
イドをターンオンまたは保持するためには、回路は２つ
のスイッチを必要とするので、多重化されたマスタスイ
ッチ（Ｑ０）は、停止用安全装置として用いられてい
る。図６は、マイクロプロセッサ９０１が回路の故障を
検知したときに、マイクロプロセッサ９０１がマスタス
イッチ９１９を制御しかつ遮断することのできるより高
いレベルのシステムの構造を表している。
【００２０】本発明の他の利点は、短絡または開放され
た半導体スイッチまたは開放されたソレノイドの巻線を
試験することのできる簡単な試験方法である。図９は、
比較的高い値の抵抗（Ｒ１、Ｒ２は約１ｋΩ）を通して
ＶBAT及びグランド９０９に接続されたソレノイドの共
通ノード９０２を監視するマイクロプロセッサ９０１が
示されている。
た半導体スイッチまたは開放されたソレノイドの巻線を
試験することのできる簡単な試験方法である。図９は、
比較的高い値の抵抗（Ｒ１、Ｒ２は約１ｋΩ）を通して
ＶBAT及びグランド９０９に接続されたソレノイドの共
通ノード９０２を監視するマイクロプロセッサ９０１が
示されている。
【００２１】本発明の他の利点は、システムの構造が、
マイクロプロセッサ９０１とスイッチコントローラ９０
６との間のシリアルコミュニケーションリンク９０４を
用いることができ、このコミュニケーションリンクが安
全性を改良するために符号化の冗長度を用いることがで
きるということである。このようにして、故障または暴
走したマイクロプロセッサが、予想に反してソレノイド
をターンオンするために必要なコードを発生することが
なくなる。符号化は、最大距離符号化冗長度（maximal
distance coding redundancy）及びエラー補正を用いる
ことができ、かつノイズまたはマイクロプロセッサの誤
差が生じたときに、ソレノイドをターンオフさせるエラ
ー補正をする傾向がある。
マイクロプロセッサ９０１とスイッチコントローラ９０
６との間のシリアルコミュニケーションリンク９０４を
用いることができ、このコミュニケーションリンクが安
全性を改良するために符号化の冗長度を用いることがで
きるということである。このようにして、故障または暴
走したマイクロプロセッサが、予想に反してソレノイド
をターンオンするために必要なコードを発生することが
なくなる。符号化は、最大距離符号化冗長度（maximal
distance coding redundancy）及びエラー補正を用いる
ことができ、かつノイズまたはマイクロプロセッサの誤
差が生じたときに、ソレノイドをターンオフさせるエラ
ー補正をする傾向がある。
【００２２】
【実施例】ここで説明される本発明の実施例は、種々の
誘導性デバイスを制御するために用いられ、かつ大きな
インダクタンスを伴ったデバイスを制御するものであ
る。予想される最も典型的な用途は、ソレノイド駆動回
路としての用途である。以下の説明の大部分では、ソレ
ノイドが本発明の応用例として用いられるが、説明され
る回路の動作を実質的に変更することなしに、ソレノイ
ドは任意の誘導性デバイスに交換できることが説明から
明らかである。
誘導性デバイスを制御するために用いられ、かつ大きな
インダクタンスを伴ったデバイスを制御するものであ
る。予想される最も典型的な用途は、ソレノイド駆動回
路としての用途である。以下の説明の大部分では、ソレ
ノイドが本発明の応用例として用いられるが、説明され
る回路の動作を実質的に変更することなしに、ソレノイ
ドは任意の誘導性デバイスに交換できることが説明から
明らかである。
【００２３】図７、図８及び図９のようなソレノイド駆
動回路として用いられる本発明の実施例は、概ね以下の
３種類のモードで動作する。１個または複数のソレノイ
ドをターンオンさせるモード。１個または複数のソレノ
イドをターンオフさせるモード。ソレノイドを駆動する
平均電圧のパルス幅変調制御のモード。本発明の重要な
特徴は、多重制御されている複数のソレノイドを別個に
ターンオンまたはターンオフさせることができるという
ことである。
動回路として用いられる本発明の実施例は、概ね以下の
３種類のモードで動作する。１個または複数のソレノイ
ドをターンオンさせるモード。１個または複数のソレノ
イドをターンオフさせるモード。ソレノイドを駆動する
平均電圧のパルス幅変調制御のモード。本発明の重要な
特徴は、多重制御されている複数のソレノイドを別個に
ターンオンまたはターンオフさせることができるという
ことである。
【００２４】本発明の好適な実施例では、図８に示す集
積回路として形成されたコントローラ８０１によって動
作及びモードが制御される。コントローラ８０１はソレ
ノイドを励磁するスイッチをターンオンまたはターンオ
フさせる命令信号を発生させる。スイッチは、機械的ス
イッチ、トランジスタ及び電流を制御することのできる
他のデバイスを含む。
積回路として形成されたコントローラ８０１によって動
作及びモードが制御される。コントローラ８０１はソレ
ノイドを励磁するスイッチをターンオンまたはターンオ
フさせる命令信号を発生させる。スイッチは、機械的ス
イッチ、トランジスタ及び電流を制御することのできる
他のデバイスを含む。
【００２５】図７に示すように、制御されるべき各デバ
イスは、対応するスイッチまたはトランジスタ及び対応
するダイオードを有する。図７は、Ｎ個のソレノイドＬ
1〜ＬNと、Ｎ個のトランジスタＱ1〜ＱNと、Ｎ個のダイ
オードＤ1〜ＤNを含む実施例の回路図を示している。任
意のソレノイドをターンオンするために、トランジスタ
Ｑ0がターンオンされ、かつソレノイドに対応するトラ
ンジスタがターンオンされる。より多くのソレノイドが
ターンオンされる必要があるならば、マスタトランジス
タＱ0がターンオンした状態に保持され、かつ更に適切
なトランジスタがターンオンされる。
イスは、対応するスイッチまたはトランジスタ及び対応
するダイオードを有する。図７は、Ｎ個のソレノイドＬ
1〜ＬNと、Ｎ個のトランジスタＱ1〜ＱNと、Ｎ個のダイ
オードＤ1〜ＤNを含む実施例の回路図を示している。任
意のソレノイドをターンオンするために、トランジスタ
Ｑ0がターンオンされ、かつソレノイドに対応するトラ
ンジスタがターンオンされる。より多くのソレノイドが
ターンオンされる必要があるならば、マスタトランジス
タＱ0がターンオンした状態に保持され、かつ更に適切
なトランジスタがターンオンされる。
【００２６】例えば、ソレノイドＬ3を励磁するために
は、トランジスタＱ3とＱ0がターンオンされる。これに
よって、電源が、トランジスタＱ3、ソレノイドＬ3及び
トランジスタＱ0を通るパスによってソレノイドＬ3に電
流を流すことが可能になる。こうしてソレノイドＬ3が
励磁される。その後にソレノイドＬ2及びソレノイドＬ4
を駆動するためには、トランジスタＱ0をターンオフし
た状態に保ち、トランジスタＱ2及びＱ4をターンオンさ
せる。
は、トランジスタＱ3とＱ0がターンオンされる。これに
よって、電源が、トランジスタＱ3、ソレノイドＬ3及び
トランジスタＱ0を通るパスによってソレノイドＬ3に電
流を流すことが可能になる。こうしてソレノイドＬ3が
励磁される。その後にソレノイドＬ2及びソレノイドＬ4
を駆動するためには、トランジスタＱ0をターンオフし
た状態に保ち、トランジスタＱ2及びＱ4をターンオンさ
せる。
【００２７】１つのソレノイドをターンオフさせるため
または複数のソレノイドを同時にターンオンさせるため
には、オン状態に保持されるソレノイドに対応するトラ
ンジスタはオン状態に保持され、かつターンオフされる
べきソレノイドに対応するトランジスタがターンオフさ
れる。マスタトランジスタＱ0は短い時間に亘ってター
ンオフされる。以下に説明されるように、その短い時間
は、ターンオフされるソレノイドに流れる電流を遮断す
るために適切であり、かつオン状態に保持されるソレノ
イドの電流をソレノイドがターンオフされるレベルまで
低下させるほど長いものではない。
または複数のソレノイドを同時にターンオンさせるため
には、オン状態に保持されるソレノイドに対応するトラ
ンジスタはオン状態に保持され、かつターンオフされる
べきソレノイドに対応するトランジスタがターンオフさ
れる。マスタトランジスタＱ0は短い時間に亘ってター
ンオフされる。以下に説明されるように、その短い時間
は、ターンオフされるソレノイドに流れる電流を遮断す
るために適切であり、かつオン状態に保持されるソレノ
イドの電流をソレノイドがターンオフされるレベルまで
低下させるほど長いものではない。
【００２８】図１１は、ソレノイド１１０２がターンオ
フされかつソレノイド１１０１がオン状態に保たれてい
るときの主な電流のパスを示している。ソレノイド１１
０２をターンオフさせるために、マスタトランジスタ１
１０４とソレノイド１１０２に対応するトランジスタ１
１０６の両方がターンオフされる。ソレノイド１１０２
に発生した誘導電圧は、マスタダイオード１１０９、電
源１１０３、ダイオード１１０８及びソレノイド１１０
２を通るループ内に電流を流す。図１１のＩL2は、ソレ
ノイド１１０２が遮断されたときの主な電流のパスを示
している。電源１１０３の極性は、ソレノイド１１０２
が励磁されたときから効果的に反転される。従って、１
１０３は電流ＩL2が減少する速度を速め、かつ電流を０
にするが、しかし電源電圧はダイオード１１０９及び１
１０８が存在するために電流の向きを反転することはで
きない。
フされかつソレノイド１１０１がオン状態に保たれてい
るときの主な電流のパスを示している。ソレノイド１１
０２をターンオフさせるために、マスタトランジスタ１
１０４とソレノイド１１０２に対応するトランジスタ１
１０６の両方がターンオフされる。ソレノイド１１０２
に発生した誘導電圧は、マスタダイオード１１０９、電
源１１０３、ダイオード１１０８及びソレノイド１１０
２を通るループ内に電流を流す。図１１のＩL2は、ソレ
ノイド１１０２が遮断されたときの主な電流のパスを示
している。電源１１０３の極性は、ソレノイド１１０２
が励磁されたときから効果的に反転される。従って、１
１０３は電流ＩL2が減少する速度を速め、かつ電流を０
にするが、しかし電源電圧はダイオード１１０９及び１
１０８が存在するために電流の向きを反転することはで
きない。
【００２９】電流は電源の極性に逆らって電源１１０３
を通って流れるので、ソレノイド１１０２はエネルギー
を電源１１０３に戻す。このことは、ドライバをよりエ
ネルギー効率の良いものとし、熱消費に関する問題を軽
減する。
を通って流れるので、ソレノイド１１０２はエネルギー
を電源１１０３に戻す。このことは、ドライバをよりエ
ネルギー効率の良いものとし、熱消費に関する問題を軽
減する。
【００３０】マスタトランジスタ１１０４がオフの間、
ソレノイド１１０１は環流（freewheeling）状態に保た
れる。環流は、電流がソレノイド内で発生した誘導電圧
によって流され、電源が電流を援助することも妨げるこ
ともしないことを意味する。主な電流のパスは、ソレノ
イド１１０１、対応するトランジスタ１１０５、及びマ
スタダイオード１１０９を通る。
ソレノイド１１０１は環流（freewheeling）状態に保た
れる。環流は、電流がソレノイド内で発生した誘導電圧
によって流され、電源が電流を援助することも妨げるこ
ともしないことを意味する。主な電流のパスは、ソレノ
イド１１０１、対応するトランジスタ１１０５、及びマ
スタダイオード１１０９を通る。
【００３１】図１１の電流パスＩL1は、ソレノイド１１
０１が環流しているときの主な電流のパスを表してい
る。ソレノイド１１０１の電流ＩL1は、ソレノイドが環
流している間に減少するが、しかしその電流の減少はソ
レノイドをターンオフさせるほど急激ではない。ターン
オフされるべきソレノイドを消磁するために必要な時間
のみにマスタスイッチ１１０４をオフ状態に保つことに
よって、ソレノイド１１０１は励磁された状態に留まる
ための充分な電流を保持した状態に保たれる。
０１が環流しているときの主な電流のパスを表してい
る。ソレノイド１１０１の電流ＩL1は、ソレノイドが環
流している間に減少するが、しかしその電流の減少はソ
レノイドをターンオフさせるほど急激ではない。ターン
オフされるべきソレノイドを消磁するために必要な時間
のみにマスタスイッチ１１０４をオフ状態に保つことに
よって、ソレノイド１１０１は励磁された状態に留まる
ための充分な電流を保持した状態に保たれる。
【００３２】これまで説明された多重化方法の重要な構
成要素は、全ての誘導性デバイスを消磁するマスタスイ
ッチと、デバイスが消磁される速度を制御するための手
段とである。図７は、この両方の構成要素を含む１つの
回路を示しているが、その他にも多くの回路が存在す
る。多重化方法は、マスタスイッチと消磁の速度を制御
する能力を有する任意の回路に適用することができる。
制御されるべきデバイスはソレノイドに限定される必要
はない。
成要素は、全ての誘導性デバイスを消磁するマスタスイ
ッチと、デバイスが消磁される速度を制御するための手
段とである。図７は、この両方の構成要素を含む１つの
回路を示しているが、その他にも多くの回路が存在す
る。多重化方法は、マスタスイッチと消磁の速度を制御
する能力を有する任意の回路に適用することができる。
制御されるべきデバイスはソレノイドに限定される必要
はない。
【００３３】図８及び図９は、図７の回路と等しい回路
を含んでいる。図８に示された実施例は８個のソレノイ
ドを制御する。全ての回路図は、マスタスイッチまたは
マスタトランジスタ及びマスタダイオードを含んでい
る。図８及び図９の両方の実施例は、上述された方法を
用いることによってソレノイドをターンオン及びターン
オフさせる。
を含んでいる。図８に示された実施例は８個のソレノイ
ドを制御する。全ての回路図は、マスタスイッチまたは
マスタトランジスタ及びマスタダイオードを含んでい
る。図８及び図９の両方の実施例は、上述された方法を
用いることによってソレノイドをターンオン及びターン
オフさせる。
【００３４】図８は、ソレノイドをターンオン及びター
ンオフさせるトランジスタへの信号を発生することので
きる更なるコントローラ８０１の特徴を表している。図
９は、回路の故障を監視し、かつコントローラ９０６に
どのソレノイドがターンオンまたはターンオフされるか
を伝えるコントローラへの信号を送る更なるマイクロプ
ロセッサ９０１の特徴を表している。
ンオフさせるトランジスタへの信号を発生することので
きる更なるコントローラ８０１の特徴を表している。図
９は、回路の故障を監視し、かつコントローラ９０６に
どのソレノイドがターンオンまたはターンオフされるか
を伝えるコントローラへの信号を送る更なるマイクロプ
ロセッサ９０１の特徴を表している。
【００３５】ソレノイドをターンオン及びターンオフさ
せる他にも、本発明はソレノイドに加えられる電力を制
御するために用いることもできる。パルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）が、ソレノイドを流れる平均電流及びソレノイド両
端の電圧を制御するために用いられる。マスタトランジ
スタは、電源電圧が所望の値よりも高い場合または変化
した場合でも、所望の平均値を維持するデューティーサ
イクルでターンオン及びターンオフされる。
せる他にも、本発明はソレノイドに加えられる電力を制
御するために用いることもできる。パルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）が、ソレノイドを流れる平均電流及びソレノイド両
端の電圧を制御するために用いられる。マスタトランジ
スタは、電源電圧が所望の値よりも高い場合または変化
した場合でも、所望の平均値を維持するデューティーサ
イクルでターンオン及びターンオフされる。
【００３６】図８の回路図は、コントローラ８０１が電
源８０３の電圧を監視する本発明の実施例を表してい
る。ソレノイドの電圧のＰＷＭ制御は、測定された電圧
が所望の電圧を超過したとき、マスタトランジスタ８０
６のデューティーファクタを減少させることによって実
施される。
源８０３の電圧を監視する本発明の実施例を表してい
る。ソレノイドの電圧のＰＷＭ制御は、測定された電圧
が所望の電圧を超過したとき、マスタトランジスタ８０
６のデューティーファクタを減少させることによって実
施される。
【００３７】典型的な動作中では、デューティーファク
タは、所望の電圧と測定された電圧との比に等しい。例
えば、もし所望の電圧が１２Ｖで、測定された電圧が２
０Ｖならば、デューティーファクタは６０％である。も
し測定された電圧が１２Ｖ以下ならばデューティーファ
クタは１００％である。
タは、所望の電圧と測定された電圧との比に等しい。例
えば、もし所望の電圧が１２Ｖで、測定された電圧が２
０Ｖならば、デューティーファクタは６０％である。も
し測定された電圧が１２Ｖ以下ならばデューティーファ
クタは１００％である。
【００３８】電圧が非常に高い値に達したとき、コント
ローラ８０１は全ての出力を遮断することができ、かつ
デバイスは高い電圧によって引き起こされる損傷からデ
バイス自身を保護することができる。
ローラ８０１は全ての出力を遮断することができ、かつ
デバイスは高い電圧によって引き起こされる損傷からデ
バイス自身を保護することができる。
【００３９】電流検知が行われた場合、電流を制御する
という制御の目的は、直接達成される。電源は、所望の
電流と検知された電流の比に等しいデューティーファク
タによってパルス幅変調させる。
という制御の目的は、直接達成される。電源は、所望の
電流と検知された電流の比に等しいデューティーファク
タによってパルス幅変調させる。
【００４０】本発明は更に、図９を参照することによっ
て最も良く例示されている開放されたまたは短絡された
トランジスタのような回路の故障を検知するための簡単
な方法を含む。様々なシステムの故障は、単一のノード
９０２の電圧を測定しかつ測定された電圧を期待された
値と比較することによって決定される。
て最も良く例示されている開放されたまたは短絡された
トランジスタのような回路の故障を検知するための簡単
な方法を含む。様々なシステムの故障は、単一のノード
９０２の電圧を測定しかつ測定された電圧を期待された
値と比較することによって決定される。
【００４１】全てのトランジスタをターンオフさせた状
態では、ノード９０２の電圧は約１／２ＶBATである。
任意の実質的な電圧の偏差は、１個または複数のリーク
したまたは短絡したトランジスタが存在することを表し
ている。
態では、ノード９０２の電圧は約１／２ＶBATである。
任意の実質的な電圧の偏差は、１個または複数のリーク
したまたは短絡したトランジスタが存在することを表し
ている。
【００４２】導通させることの可能な各トランジスタ９
１１〜９１８のチェックは、マスタトランジスタ９１９
をターンオフさせた状態で、各トランジスタ９１１〜９
１８を短い時間に亘って順番に周期的にオンさせること
によって実施される。ノード９０２の電圧は、トランジ
スタ、ソレノイド及び抵抗９１０を通して電流を流すた
めに、適切なレベルまで上昇される。もしノードの電圧
が上昇しなければ、マスタトランジスタ９１９が短絡し
ているかまたは１個または複数のトランジスタ９１１〜
９１８が開放されている。
１１〜９１８のチェックは、マスタトランジスタ９１９
をターンオフさせた状態で、各トランジスタ９１１〜９
１８を短い時間に亘って順番に周期的にオンさせること
によって実施される。ノード９０２の電圧は、トランジ
スタ、ソレノイド及び抵抗９１０を通して電流を流すた
めに、適切なレベルまで上昇される。もしノードの電圧
が上昇しなければ、マスタトランジスタ９１９が短絡し
ているかまたは１個または複数のトランジスタ９１１〜
９１８が開放されている。
【００４３】最終的な試験のために、全てのトランジス
タ９１１〜９１８がターンオンされ、かつマスタトラン
ジスタ９１９が短い時間に亘ってターンオンされる。こ
こで短い時間とはソレノイドを励磁させるほどには長く
ない時間を意味する。ノード９０２の電圧は、電源電圧
に近くなければならない。あるレベル以上の電圧は、マ
スタトランジスタ９１９が開放状態であることを示して
いる。
タ９１１〜９１８がターンオンされ、かつマスタトラン
ジスタ９１９が短い時間に亘ってターンオンされる。こ
こで短い時間とはソレノイドを励磁させるほどには長く
ない時間を意味する。ノード９０２の電圧は、電源電圧
に近くなければならない。あるレベル以上の電圧は、マ
スタトランジスタ９１９が開放状態であることを示して
いる。
【００４４】代わりの最終的な試験では、センスノード
に接続されたダミー負荷として用いられる更なるトラン
ジスタを有している。ダミー負荷は、トランジスタ９１
１〜９１８をターンオンさせる代わりに用いられる。次
に、全電流テストが、ソレノイドが励磁されるというリ
スクなしに、マスタトランジスタ９１９に実施される。
に接続されたダミー負荷として用いられる更なるトラン
ジスタを有している。ダミー負荷は、トランジスタ９１
１〜９１８をターンオンさせる代わりに用いられる。次
に、全電流テストが、ソレノイドが励磁されるというリ
スクなしに、マスタトランジスタ９１９に実施される。
【００４５】上述された任意のテストが故障を表示した
場合、マイクロプロセッサ９０１はマスタトランジスタ
９１９及び全てのソレノイドを遮断する。マスタトラン
ジスタ９１９はまた、他の任意のエラーが発生したとき
に、全てのソレノイドをターンオフさせるために停止用
安全装置として働く。これによって、更なる高電流半導
体スイッチまたはリレイのコストが軽減される。
場合、マイクロプロセッサ９０１はマスタトランジスタ
９１９及び全てのソレノイドを遮断する。マスタトラン
ジスタ９１９はまた、他の任意のエラーが発生したとき
に、全てのソレノイドをターンオフさせるために停止用
安全装置として働く。これによって、更なる高電流半導
体スイッチまたはリレイのコストが軽減される。
【００４６】図９に示された実施例では、コントローラ
９０６がターンオンさせるための信号を送りかつマイク
ロプロセッサ９０１が全てがＯＫであることを表示する
フェイルセーフ信号を送るとき、マスタトランジスタ９
１９がターンオンすることを許可する論理ゲート９０７
及び９０８によってマスタスイッチが制御されている。
９０６がターンオンさせるための信号を送りかつマイク
ロプロセッサ９０１が全てがＯＫであることを表示する
フェイルセーフ信号を送るとき、マスタトランジスタ９
１９がターンオンすることを許可する論理ゲート９０７
及び９０８によってマスタスイッチが制御されている。
【００４７】本発明の他の安全性の特徴は、コントロー
ラ９０６とマイクロプロセッサ９０１との間のコミニュ
ケーションのために用いられる方法である。スイッチを
ターンオンまたはターンオフさせる信号を発生する以外
にも、コントローラ９０６は、マイクロプロセッサ９０
１からのシリアルデータ及びクロック信号を受け入れか
つ出力のシリアルストリング状態に応答する。
ラ９０６とマイクロプロセッサ９０１との間のコミニュ
ケーションのために用いられる方法である。スイッチを
ターンオンまたはターンオフさせる信号を発生する以外
にも、コントローラ９０６は、マイクロプロセッサ９０
１からのシリアルデータ及びクロック信号を受け入れか
つ出力のシリアルストリング状態に応答する。
【００４８】符号化されたシリアルコミニュケーション
は、マイクロプロセッサの暴走及びまたはマイクロプロ
セッサ９０１とドライブコントローラ９０６との間のシ
リアルデータリンク９０４のノイズに対する保証を提供
する。例えば、コントローラに特定のソレノイドをター
ンオンさせることを命令する情報の単一のビットは、３
ビットのデータとして符号化される。コード１０１及び
０１０は例えば、“ＯＮ”及び“ＯＦＦ”のための符号
である。何れの符号とも一致しない送られた符号は、Ａ
ＢＳの場合ではより安全な状態として“ＯＦＦ”として
翻訳され、かつエラーを表示する。これらの３ビットの
符号はこれらの符号の間の最大のコーディング距離を有
する。“０”及び“１”を誤るといった単一のビットエ
ラーは、正しい符号を発生することがない。
は、マイクロプロセッサの暴走及びまたはマイクロプロ
セッサ９０１とドライブコントローラ９０６との間のシ
リアルデータリンク９０４のノイズに対する保証を提供
する。例えば、コントローラに特定のソレノイドをター
ンオンさせることを命令する情報の単一のビットは、３
ビットのデータとして符号化される。コード１０１及び
０１０は例えば、“ＯＮ”及び“ＯＦＦ”のための符号
である。何れの符号とも一致しない送られた符号は、Ａ
ＢＳの場合ではより安全な状態として“ＯＦＦ”として
翻訳され、かつエラーを表示する。これらの３ビットの
符号はこれらの符号の間の最大のコーディング距離を有
する。“０”及び“１”を誤るといった単一のビットエ
ラーは、正しい符号を発生することがない。
【００４９】これは、エラー検知及び修正手段のほんの
１つの例であり、他のより複雑なシンボルコーディング
技術を用いることができる。例えば、上述されたコーデ
ィングは、並列に伝達されたとき、符号の値の間の最大
の分離を提供する。シリアルビットストリーム中のデー
タを結果的に１ビットシフトさせるような、ビットの誤
りを検知するための他のコーディング技術を用いること
もできる。そのようなシリアル情報を符号化するための
技術は当業者には公知である。
１つの例であり、他のより複雑なシンボルコーディング
技術を用いることができる。例えば、上述されたコーデ
ィングは、並列に伝達されたとき、符号の値の間の最大
の分離を提供する。シリアルビットストリーム中のデー
タを結果的に１ビットシフトさせるような、ビットの誤
りを検知するための他のコーディング技術を用いること
もできる。そのようなシリアル情報を符号化するための
技術は当業者には公知である。
【００５０】図１２、図１３及び図１４は、本発明の可
能な実施例内のコントローラが従う論理を示している。
図１２では、ノード１２０１の開始では、コントローラ
９０６はマイクロプロセッサ９０１からの入力を受け取
る。コントローラ１０６はノード１２０３で入力をデコ
ードし、入力が有効かどうかを判定する。もし入力が有
効でなければ、コントローラ９０６は駆動回路１２０５
を遮断しかつマイクロプロセッサ９０１にエラーメッセ
ージ１２０６を送る。もし入力が有効ならば、コントロ
ーラ９０６はノード１２０７で、マイクロプロセッサ９
０１が回路の試験をリクエストするか、またはソレノイ
ドがターンオンまたはターンオフされるソレノイドの状
態の変化をリクエストするかを決定する。試験するため
または状態を変化させるためには、コントローラは、上
述された方法をたどり、終了した後に、コントローラは
マイクロプロセッサに状態メッセージを送り返す。ソレ
ノイドをターンオン及びターンオフさせるための論理
は、テスト方法を示す図１３及び図１４に示されてい
る。
能な実施例内のコントローラが従う論理を示している。
図１２では、ノード１２０１の開始では、コントローラ
９０６はマイクロプロセッサ９０１からの入力を受け取
る。コントローラ１０６はノード１２０３で入力をデコ
ードし、入力が有効かどうかを判定する。もし入力が有
効でなければ、コントローラ９０６は駆動回路１２０５
を遮断しかつマイクロプロセッサ９０１にエラーメッセ
ージ１２０６を送る。もし入力が有効ならば、コントロ
ーラ９０６はノード１２０７で、マイクロプロセッサ９
０１が回路の試験をリクエストするか、またはソレノイ
ドがターンオンまたはターンオフされるソレノイドの状
態の変化をリクエストするかを決定する。試験するため
または状態を変化させるためには、コントローラは、上
述された方法をたどり、終了した後に、コントローラは
マイクロプロセッサに状態メッセージを送り返す。ソレ
ノイドをターンオン及びターンオフさせるための論理
は、テスト方法を示す図１３及び図１４に示されてい
る。
【００５１】これまで本発明が詳細に説明されたが、こ
の説明は本出願の発明の単なる例示であって、本発明の
限定を意図するものではない。本発明の技術的視点は添
付の請求項によってのみ定義される。
の説明は本出願の発明の単なる例示であって、本発明の
限定を意図するものではない。本発明の技術的視点は添
付の請求項によってのみ定義される。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、従来の半ブリッジ回路
で必要とされた回路要素の数よりも少ない回路要素で構
成された半ブリッジ回路を提供し、半ブリッジ回路を廉
価なものとすることができる。
で必要とされた回路要素の数よりも少ない回路要素で構
成された半ブリッジ回路を提供し、半ブリッジ回路を廉
価なものとすることができる。
【図１】従来技術のソレノイド及び駆動回路の回路図。
【図２】従来技術の半ブリッジソレノイド駆動回路の回
路図。
路図。
【図３】２個のトランジスタをターンオンさせることに
よってソレノイドが例示されたときの図２と等しい従来
技術の半ブリッジ回路内の主な電流のパスを表す図。
よってソレノイドが例示されたときの図２と等しい従来
技術の半ブリッジ回路内の主な電流のパスを表す図。
【図４】ソレノイドを流れる電流ＩＬの時間に対する測
定値を表すグラフであり、測定値は、ソレノイドに電圧
が印加された後の電流が指数関数的に定常状態に近づく
ことを表している。
定値を表すグラフであり、測定値は、ソレノイドに電圧
が印加された後の電流が指数関数的に定常状態に近づく
ことを表している。
【図５】反ブリッジ回路内の２つのトランジスタをオフ
することによってソレノイドがターンオフされたときの
主な電流のパスを表す、図２及び図３の従来技術の半ブ
リッジソレノイドドライバの回路図。
することによってソレノイドがターンオフされたときの
主な電流のパスを表す、図２及び図３の従来技術の半ブ
リッジソレノイドドライバの回路図。
【図６】ＬＲ回路内の電源の極性が反転されたときの電
流の特徴的な指数関数的な減少を表す時間に対する電流
の測定値を表すグラフ。
流の特徴的な指数関数的な減少を表す時間に対する電流
の測定値を表すグラフ。
【図７】Ｎ個の誘導性デバイスを制御するために用いら
れた本発明の実施例を表す回路図。
れた本発明の実施例を表す回路図。
【図８】８個のソレノイドを制御しかつコントローラを
含む本発明の実施例の回路図。
含む本発明の実施例の回路図。
【図９】８個の誘導性デバイスを制御し、かつコントロ
ーラとマイクロプロセッサとを含む本発明の実施例の回
路図。
ーラとマイクロプロセッサとを含む本発明の実施例の回
路図。
【図１０】電源が回路から取り除かれ、電流が環流され
ときのＬＲ回路の特徴的な指数関数的な電流の減少を表
す時間に対する電流の測定値のグラフ。
ときのＬＲ回路の特徴的な指数関数的な電流の減少を表
す時間に対する電流の測定値のグラフ。
【図１１】電流が環流され、かつソレノイドがターンオ
フされたときの主な電流のパスを表す本発明の実施例の
回路図。
フされたときの主な電流のパスを表す本発明の実施例の
回路図。
【図１２】ソレノイドをターンオフ及びターンオンさせ
かつ回路の故障をチェックする本発明の実施例内で用い
られる論理のフローチャート。
かつ回路の故障をチェックする本発明の実施例内で用い
られる論理のフローチャート。
【図１３】ソレノイドをターンオフ及びターンオンさせ
かつ回路の故障をチェックする本発明の実施例内で用い
られる論理のフローチャート。
かつ回路の故障をチェックする本発明の実施例内で用い
られる論理のフローチャート。
【図１４】ソレノイドをターンオフ及びターンオンさせ
かつ回路の故障をチェックする本発明の実施例内で用い
られる論理のフローチャート。
かつ回路の故障をチェックする本発明の実施例内で用い
られる論理のフローチャート。
１０１ ソレノイド １０２ トランジスタ ２０１ ソレノイド ２０２、２０３ トランジスタ ２０６、２０７ ダイオード ３０１ ソレノイド ３０２ トランジスタ ３０３ トランジスタ ５０１ ソレノイド ５０２、５０３ トランジスタ ５０４、５０５ ダイオード ５０６ グランド ５０７ 電源のプラス端子 ８０１ コントローラ ８０６ マスタトランジスタ ９０１ マイクロプロセッサ ９０２ 共通ノード ９０４ シリアルコミュニケーションリンク ９０６ スイッチコントローラ ９０７、９０８ 論理ゲート ９０９ グランド ９１０ 抵抗 ９１１〜９１８ トランジスタ ９１９ マスタスイッチ １１０１、１１０２ ソレノイド １１０３ 電源 １１０４ マスタトランジスタ １１０６ トランジスタ １１０８、１１０９ マスタダイオード １２０１ ノード １２０３ ノード １２０５ 駆動回路 １２０６ エラーメッセージ １２０７ ノード
Claims (26)
- 【請求項１】 第１リードと第２リードとを備えた複
数の電子デバイスを制御する電気回路であって、 外部の電源に入力可能な第１電源端子及び第２電源端子
と、 前記第１電源端子に電気的に接続された第１リードと、
前記複数のデバイスの内の１対１に対応したデバイスの
第２リードに接続された第２リードとを各々が備え、前
記第１リードと前記第２リードの間を通って電流が流れ
るようにスイッチオンされ、または電流の流れが概ね遮
断されるようにスイッチオフされる複数のスイッチと、 前記第２電源端子に電気的に接続された第１リードと、
前記複数のスイッチの内の１対１に対応するスイッチの
前記第２リードに電気的に接続された第２リードとを各
々が備え、前記対応するスイッチを通して前記外部の電
源が電流を流すことを制止するように接続された複数の
ダイオードと、 複数のデバイスの前記第１リードの全てに接続可能な第
１リードと、前記第２電源端子に電気的に接続された第
２リードとを備え、電流を通過させるようにスイッチオ
ンされ、または電流の流れが概ね遮断されるようにスイ
ッチオフされるマスタスイッチと、 前記マスタスイッチの前記第１リードに接続された第１
リードと、前記第１電源端子に接続された第２リードと
を備え、前記マスタスイッチを通して、前記外部の電源
が電流を流すことを制止するように接続されているマス
タダイオードとを有することを特徴とする複数のデバイ
スを制御する電気回路。 - 【請求項２】 前記複数のスイッチが複数のトランジ
スタからなることを特徴とする請求項１に記載の電気回
路。 - 【請求項３】 前記複数の電子デバイスが複数のソレ
ノイドからなることを特徴とする請求項２に記載の電気
回路。 - 【請求項４】 前記複数のスイッチの各々が更に第３
リードを有し、前記スイッチの前記第３リードの電気信
号が、前記スイッチがスイッチオンされるかまたはスイ
ッチオフされるかを決定し、 前記マスタスイッチが更に第３リードを有し、前記マス
タスイッチの前記第３リードの電気信号が、前記マスタ
スイッチがスイッチオンされるかまたはスイッチオフさ
れるかを決定することを特徴とする請求項１に記載の電
気回路。 - 【請求項５】 前記複数のスイッチの前記第３リード
に電気的に接続され、かつ前記マスタスイッチの前記第
３リードに電気的に接続されたコントローラを更に有す
ることを特徴とする請求項４に記載の電気回路。 - 【請求項６】 マイクロプロセッサと、 前記マイクロプロセッサと前記コントローラとを接続す
るコミュニケーションリンクとを更に有することを特徴
とする請求項５に記載の電気回路。 - 【請求項７】 前記コミュニケーションリンクが１個
または複数のシリアルリンクからなり、 前記マイクロプロセッサが前記コントローラに符号化さ
れた形式の情報またはテスト信号を送ることを特徴とす
る請求項６に記載の電気回路。 - 【請求項８】 前記コントローラが、前記マイクロプ
ロセッサへ前記コミュニケーションリンク上の信号を送
ることが可能なことを特徴とする請求項７に記載の電気
回路。 - 【請求項９】 前記マスタスイッチに電気的に並列接
続された抵抗を更に有することを特徴とする請求項１に
記載の電気回路。 - 【請求項１０】 前記マスタダイオードに電気的に並
列接続された抵抗を更に有することを特徴とする請求項
９に記載の電気回路。 - 【請求項１１】 複数のデバイスへの電力の流れを制
御するマスタスイッチを用いて、前記複数のデバイスを
制御する方法であって、 前記複数のデバイスの一部がその他のデバイスよりも緩
やかに消磁されるように、前記複数のデバイスの消磁の
速度を制御する過程と、 前記複数のデバイスの全てが消磁されるように、前記マ
スタスイッチをスイッチオフする過程と、 より緩やかに消磁されるデバイスが所望の性能を損なう
ほどには消磁されないように充分短く、かつ他のデバイ
スが消磁されるように充分長い時間の経過した後に、前
記マスタスイッチをスイッチオンする過程とを有するこ
とを特徴とする複数のデバイスを制御する方法。 - 【請求項１２】 各々が第１リードと第２リードとを
備えた複数の誘導性デバイスを制御する方法であって、 スイッチがターンオンされたときに、電流が前記スイッ
チを通って前記スイッチの第２リードへ流れ、前記スイ
ッチがターンオフされたときに、電流が概ね遮断される
ように前記複数のスイッチの各々の第１リードを電源の
第１リードに接続する過程と、 前記複数のスイッチと前記複数の誘導性デバイスが１対
１に対応し、かつ前記複数の誘導性デバイスの各々の前
記第２リードが前記対応するスイッチの前記第２リード
に接続されるように、前記複数の誘導性デバイスの前記
第２リードを前記複数のスイッチの前記第２リードに接
続する過程と、 複数のダイオードの複数の第１リードを前記電源の第２
リードに接続する過程と、 前記複数のダイオードと前記複数のスイッチが１対１に
対応し、かつ前記複数のスイッチの各々の前記第２リー
ドが、前記対応するダイオードの第２リードに接続され
るように、前記複数のダイオードの前記第２リードを前
記複数のスイッチの前記第２リードに接続する過程と、 前記誘導性デバイスの前記第１リードの全てを、マスタ
スイッチの第１リードに接続する過程と、 前記マスタスイッチの前記第２リードを前記電源の前記
第２リードに接続する過程と、 マスタダイオードの第１リードを前記マスタスイッチの
前記第１リードに接続する過程と、 前記マスタダイオードの第２リードを前記電源の前記第
１リードに接続する過程と、 前記マスタスイッチをスイッチオフまたはスイッチオン
させる前記マスタスイッチの第３リードへの信号を発生
する過程とを有することを特徴とする複数の誘導性デバ
イスを制御する方法。 - 【請求項１３】 前記マスタスイッチの前記第３リー
ドへの信号を発生する過程が、 電源の電圧を決定する過程と、 前記決定された電圧と所望の電圧を比較する過程と、 前記決定された電圧が前記所望の電圧より大きいとき、
前記マスタスイッチをスイッチオンさせる時と前記マス
タスイッチをスイッチオフさせる時に変化する可変信号
を前記マスタスイッチの前記第３リードに発生させる過
程とを有することを特徴とする請求項１２に記載の方
法。 - 【請求項１４】 可変信号を発生させる前記過程が、
動作の全体の時間に対する前記可変信号が前記マスタス
イッチをオン状態に保つ時間の比が、前記決定された電
圧に対する前記所望の電圧の比に等しくなるように、可
変信号を発生する過程からなることを特徴とする請求項
１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記マスタスイッチの前記第３リー
ドに信号を発生させる前記過程が、 前記マスタスイッチを流れる電流を決定する過程と、 前記複数のスイッチの内のどのスイッチがオン状態にな
るかを決定する過程と、 前記決定された数のスイッチがオン状態のとき、前記マ
スタスイッチを流れる所望の電流を決定する過程と、 前記決定された電流を前記所望の電流と比較する過程
と、 前記決定された電流が前記所望の電流より大きいとき、
前記マスタスイッチがスイッチオンした時と、前記マス
タスイッチがスイッチオフした時に変化する可変信号を
前記マスタスイッチの前記第３リードに発生する過程と
を有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１６】 可変信号を発生させる前記過程が、 動作の前記全体の時間に対する前記可変信号が前記マス
タスイッチをオン状態に保つ時間の比が、前記決定され
た電流に対する前記所望の電流の比に等しくなるように
前記可変信号を発生する過程からなることを特徴とする
請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記スイッチの各々がスイッチオフ
またはスイッチオンされるように、前記複数のスイッチ
の第３リードへの信号を発生させる過程を更に有するこ
とを特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記複数の誘導性デバイスから電流
の流れる１個または複数の誘導性デバイスを決定する過
程を更に有し、 前記複数のスイッチの前記第３リードへの信号を発生さ
せる前記過程が、 前記スイッチに対応する前記誘導性デバイスを流れる前
記電流の時間的な平均値が、前記対応する誘導性デバイ
スを流れる所望の電流値に等しくなるように、前記１個
または複数のスイッチがターンオンまたはターンオフさ
れる信号を、前記電流が決定される前記１個または複数
の誘導性デバイスに対応する１個または複数のスイッチ
の第３リードへ発生させる過程からなることを特徴とす
る請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記マスタスイッチの前記第３リー
ドに信号発生させる前記過程が、前記マスタスイッチが
前記マスタスイッチを通して電流を流すように、前記マ
スタスイッチの前記第３リードに信号を発生させる過程
からなり、 前記複数のスイッチの前記第３リードに信号を発生させ
る前記過程が、 電力が前記選択された誘導性デバイスに供給させるよう
に、前記複数の誘導性デバイスの少なくとも１つを選択
する過程と、 前記選択された誘導性デバイスに対応するスイッチを選
択する過程と、 前記選択されたスイッチが電流を流し、それによって前
記電源が前記選択された誘導性デバイスに電流を流すよ
うに、前記選択されたスイッチの前記第３リードに電圧
を発生させる過程を有することを特徴とする請求項１７
に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記マスタスイッチの前記第３リー
ドに信号を発生させる前記過程が、前記マスタスイッチ
が前記マスタスイッチを通る電流を概ね制止するよう
に、前記マスタスイッチの前記第３リードに信号を発生
させる過程からなり、 前記複数のスイッチの前記第３リードに信号を発生させ
る前記過程が、 電源を遮断するべく前記複数の誘導性デバイスの少なく
とも１つを選択する過程と、 前記選択された誘導性デバイスに対応する前記スイッチ
を選択する過程と、 前記選択されたスイッチの各々が、前記選択されたスイ
ッチを通る電流を概ね制止するように、前記選択された
スイッチの前記第３リードに信号を発生させる過程とを
有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。 - 【請求項２１】 マスタスイッチの前記第３リードに
信号を発生させる過程が、 前記複数の誘導性デバイスの任意のデバイスが、通過す
る電流を有し、かつ電源を遮断するために選択されてい
なければ、前記マスタスイッチが電流を制止する間、前
記誘導性デバイスを流れる電流が、前記誘導性デバイス
の前記動作を妨害するほどには充分に変化しないよう
に、限定された時間に亘って前記マスタスイッチを通る
電流を概ね遮断する信号を発生させる過程からなること
を特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 回路内の故障を検出するための方法
であって、 前記回路が、 第１電源端子と第２電源端子とを備えた電源と、 各々が第１リードと第２リードとを備えた複数の誘導性
デバイスと、 前記第１電源端子に電気的に接続された第１リードと、
前記複数の誘導性デバイスの１対１に対応する誘導性デ
バイスの第２リードに電気的に接続された第２リードと
を各々が備え、前記第１リードと前記第２リードとの間
を電流が流れるようにスイッチオンされるか、または電
流が概ね遮断されるようにスイッチオフされることが可
能な複数のスイッチと、 前記第２電源端子に電気的に接続された第１リードと、
前記複数のスイッチの１対１に対応するスイッチの前記
第２リードに電気的に接続された第２リードとを各々が
備え、前記電源が前記対応するスイッチを通して電流を
流すことを制止するように接続された複数のダイオード
と、 前記誘導性デバイスの前記第１リードの全てに電気的に
接続された第２リードと、前記第２電圧端子に電気的に
接続された第１リードとを備え、電流が流れるようにス
イッチオンされるかまたは電流を概ね遮断するようにス
イッチオフされることが可能なマスタスイッチと、 前記マスタスイッチの前記第１リードに接続された第１
リードと、前記第１電源端子に接続された第２リードと
を備え、前記外部の電源が前記マスタスイッチを通して
電流を流すことを制止するように接続されたマスタダイ
オードと、 前記マスタスイッチに並列接続された第１抵抗とを有
し、 前記回路内の電圧を測定する過程と、 前記測定された電圧と期待された電圧とを比較する過程
とを有することを特徴とする回路内の故障を検出する方
法。 - 【請求項２３】 前記複数のスイッチの全てを短い時
間に亘ってスイッチオンさせる過程と、 前記マスタスイッチを、前記複数の誘導性デバイスの全
てが概ね励磁されないよう十分に短い時間に亘ってスイ
ッチオンする過程とを更に有することを特徴とする請求
項２２に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記第１抵抗と等しい抵抗値を有す
る第２抵抗を前記マスタダイオードと並列接続する過程
を更に有することを特徴とする請求項２２に記載の方
法。 - 【請求項２５】 前記マスタスイッチをスイッチオフ
させる過程と、 前記複数のスイッチの全てをスイッチオフさせる過程と
を更に有し、 前記回路内の電圧を測定する前記過程が、前記第１抵抗
の両端の電圧を測定する過程からなり、 前記測定された電圧を期待された電圧と比較する前記過
程が、前記測定された電圧を前記電源の前記電圧の２分
の１の値と比較する過程からなり、 任意の実質的な偏差が１個または複数のスイッチがリー
クしているかまたは短絡していることを表すことを特徴
とする請求項２４に記載の方法。 - 【請求項２６】 前記マスタスイッチがオフ状態の
間、前記複数のスイッチの各々を順番にスイッチオンさ
せる過程を更に有することを特徴とする請求項２５に記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US317293A | 1993-01-12 | 1993-01-12 | |
| US08/003,172 | 1993-01-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07321622A true JPH07321622A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=21704537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6014051A Pending JPH07321622A (ja) | 1993-01-12 | 1994-01-12 | 複数のデバイスを制御する方法及び電気回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5621604A (ja) |
| EP (1) | EP0607030B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07321622A (ja) |
| DE (2) | DE69417275D1 (ja) |
| HK (1) | HK1015615A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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