JPH11329833A - ソレノイド駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は油圧制御の範囲を拡大し、油圧の安
定化を図るソレノイド駆動装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】 バッテリィ９と、バッテリィ９の出力電
圧を昇圧しかつ安定化させる昇圧手段８と、昇圧手段８
の出力電圧で駆動するソレノイド４と、ソレノイド４に
パルス電流を供給して駆動させる駆動手段３と、パルス
電流の電流値を設定する電流設定手段１と、パルス電流
をそのパルス電流値に比例した電圧値に変換する電流検
出手段５と、電流設定手段１と電流検出手段５の出力電
圧を比較する電圧比較手段２と、タイマー機能を有する
タイマー手段６とで構成することにより、油圧制御の範
囲を拡大することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧アクチュエータ
等に使われる比例ソレノイドを駆動するソレノイド駆動
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ソレノイド駆動装置は図８に示す
ようなものが知られており、ｉ１は逆起電流、ｉ２はソ
レノイド電流、ｉ３は出力電流、バッテリィ１０９と、
バッテリィ１０９の出力電圧で駆動するソレノイド１０
４と、ソレノイド１０４にパルス電流を供給して駆動さ
せる駆動手段１０３と、パルス電流の電流値を設定する
電流設定手段１０１と、パルス電流をそのパルス電流値
に比例した電圧値に変換する電流検出手段１０５と、電
流設定手段１０１と電流検出手段１０５の出力電圧を比
較する電圧比較手段１０２と、タイマー機能を有するタ
イマー手段１０６からなり、電圧比較手段１０２の出力
の一方を駆動手段１０３に入力し、他方を電圧比較手段
１０２の出力電圧が立ち下がった時点から所定の時間だ
け駆動手段１０３をオフさせるタイマー手段１０６に入
力するように構成していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成のソレノイド駆動装置は、電流検出手段１０５に
流れる出力電流ｉ３は、次の式（１）に従って時間ｔと
共に増加する。

【０００４】 ｉ３＝Ｅ０／（ｒ＋Ｒ）×｛１−ｅ^-(r+R)/L・t｝ −−−式（１） ここでＥ０はバッテリィ１０９の出力電圧、Ｌ，ｒはソ
レノイド１０４のインダクタンス及び抵抗値、Ｒは電流
検出手段１０５内の電流検出用抵抗の抵抗値である。

【０００５】出力電流ｉ３はバッテリィ１０９の出力電
圧Ｅ０とソレノイド１０４の抵抗ｒに大きく依存するた
め、電流設定手段１０１の設定電圧Ｖａとソレノイド電
流ｉ２との特性は図９のｉｂのように電流設定手段１０
１の設定電圧Ｖａを増加しても所定の電流値以上は増加
せず飽和状態となり、油圧制御の範囲が限定されるとい
う課題を有していた。また、飽和状態付近及び飽和状態
で使用中にバッテリィ１０９の出力電圧Ｅ０が低下する
と図９のｉｃで示すように設定電流が低下し、油圧が変
動するという課題を有していた。

【０００６】本発明はこのような従来の課題を解決し、
油圧制御の範囲を拡大しかつ油圧の安定化を図るソレノ
イド駆動装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明によるソレノイド駆動装置は、バッテリィと、
このバッテリィの出力電圧を昇圧しかつ安定化させる昇
圧手段と、この昇圧手段の出力電圧で駆動するソレノイ
ドと、このソレノイドにパルス電流を供給して駆動させ
る駆動手段と、前記パルス電流の電流値を設定する電流
設定手段と、前記パルス電流をそのパルス電流値に比例
した電圧値に変換する電流検出手段と、前記電流設定手
段と電流検出手段の出力電圧を比較する電圧比較手段
と、タイマー機能を有するタイマー手段からなり、前記
電圧比較手段の出力の一方を駆動手段に入力し、他方を
電圧比較手段の出力電圧が立ち下がった時点から所定の
時間だけ駆動手段をオフさせるタイマー手段に入力する
構成としたものである。

【０００８】この構成によれば、バッテリィの出力電圧
を昇圧手段により高い電圧に変換してソレノイドに供給
しているため従来例に較べソレノイド電流は増加し、油
圧制御の範囲を大きくできるソレノイド駆動装置が得ら
れる。また、ソレノイドに供給される電圧はバッテリィ
の出力電圧が多少低下しても昇圧手段により安定化でき
るので、油圧の変動が少ないソレノイド駆動装置が得ら
れる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、バッテリィと、このバッテリィの出力電圧を昇圧し
かつ安定化させる昇圧手段と、この昇圧手段の出力電圧
で駆動するソレノイドと、このソレノイドにパルス電流
を供給して駆動させる駆動手段と、前記パルス電流の電
流値を設定する電流設定手段と、前記パルス電流をその
パルス電流値に比例した電圧値に変換する電流検出手段
と、前記電流設定手段と電流検出手段の出力電圧を比較
する電圧比較手段と、タイマー機能を有するタイマー手
段からなり、前記電圧比較手段の出力の一方を駆動手段
に入力し、他方を電圧比較手段の出力電圧が立ち下がっ
た時点から所定の時間だけ駆動手段をオフさせるタイマ
ー手段に入力する構成を有しているので、ソレノイド電
流を増加させることができ、油圧制御の範囲を大きくで
きるという作用を有する。また、ソレノイドに供給され
る電圧はバッテリィの出力電圧が低下しても昇圧手段で
安定化できるので、油圧の変動を少なくできるという作
用を有する。

【００１０】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、バッテリィの出力電圧または
昇圧手段の出力電圧の何れか一方を選択しその電圧をソ
レノイドに供給する切替手段と、バッテリィの出力電圧
を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の出力を
入力とし前記切替手段と昇圧手段を制御する制御手段か
らなり、バッテリィの出力電圧が所定の電圧未満の時の
み前記切替手段は昇圧手段の出力電圧を選択しかつ昇圧
手段を動作させる構成としているので、バッテリィの出
力電圧が所定の電圧未満の時は昇圧手段を利用して油圧
制御の範囲を大きくし、かつ油圧の変動を少なくする。
バッテリィの出力電圧が所定の電圧以上の時は昇圧手段
を停止しバッテリィの出力電圧より直接ソレノイドを駆
動するため昇圧手段で消費する消費電流を低減すること
ができるという作用を有する。

【００１１】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、電流検出手段の出力電圧を増
幅する増幅手段と、この増幅手段と電流設定手段の出力
電圧を比較する電圧比較手段を設けた構成としているの
で、電流検出手段の電力損失の低減と電流検出手段の小
型化を実現することができるという作用を有する。

【００１２】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図７を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の第１の実施の形態にお
けるソレノイド駆動装置を示す回路ブロック図であり、
図２は同実施の形態におけるソレノイド駆動装置の回路
図である。図３は同実施の形態におけるソレノイド駆動
装置の動作タイムチャートであり、図４は同実施の形態
におけるソレノイド駆動装置の電流設定電圧とソレノイ
ド電流特性図である。

【００１３】図１、図２、図３、図４において、１は電
流設定手段、２は電圧比較手段、３は駆動手段、４はソ
レノイド、５は電流検出手段、６は駆動手段オフ用のタ
イマー手段、７はダイオード、８は昇圧手段、９はバッ
テリィである。

【００１４】１０は１チップマイクロコンピュータ、１
１はＤ／Ａ部、１２はフィルタ回路、１３はコンパレー
タ、１４はＭＯＳ ＦＥＴ、１５はモノステーブル・マ
ルチバイブレータＩＣ、１６は電流検出用抵抗、１７は
出力整流・平滑回路、１８はリモートコントロール回
路、１９は制御回路、２０はドライブ回路、２１はパワ
ースイッチ回路、２２はトランスである。

【００１５】また、Ｖａはコンパレータ１３のプラス側
入力端子電圧でかつ電流設定電圧、Ｖｂはコンパレータ
１３のマイナス側入力端子電圧でかつ電流検出電圧、Ｖ
ｃはコンパレータ１３の出力側端子電圧、Ｖｄはモノス
テーブル・マルチバイブレータＩＣ１５の正パルス出
力、ｉ１は逆起電流、ｉ２はソレノイド電流、ｉ３は出
力電流、ｉａは本発明の第１の実施の形態におけるソレ
ノイド駆動装置のソレノイド電流、ｉｂは従来のソレノ
イド駆動装置でバッテリィ電圧が標準時のソレノイド電
流、ｉｃは従来のソレノイド駆動装置でバッテリィ電圧
が所定の電圧より低下した時のソレノイド電流である。

【００１６】以下に、図１、図２、図３、図４を用いて
同実施の形態における動作を説明する。

【００１７】図２において、バッテリィ電圧Ｅ０はパワ
ースイッチ回路２１のオン・オフによりトランス２２を
経由して高い電圧に昇圧され、出力整流・平滑回路１７
を経て電圧Ｅ１をソレノイド４に供給する。一方、制御
回路１９は電圧Ｅ１を安定化させるために電圧Ｅ１を検
出し、ドライブ回路２０へ制御信号を送る。ドライブ回
路２０は制御回路１９の制御信号を基にパワースイッチ
回路２１をオン・オフする。リモートコントロール回路
１８は外部信号ｓ１により制御回路１９を停止させるこ
とができる。

【００１８】電流設定手段１より駆動信号３０が印加さ
れていない時はＭＯＳ ＦＥＴ１４はオフの状態であ
り、電流設定手段１より駆動信号３０が印加されると、
電圧比較手段２で入力電圧の比較を行い、プラス側入力
端子の電圧がマイナス側入力端子の電圧より高い場合は
ＭＯＳ ＦＥＴ１４はオンの状態となり、出力電流ｉ３
は、次の式（２）に従って時間ｔと共に増加する。

【００１９】 ｉ３＝Ｅ１／（ｒ＋Ｒ）×｛１−ｅ^-(r+R)/L・t｝ −−−式（２） ここで上式のＥ１は昇圧手段８の出力電圧、Ｌ，ｒはソ
レノイド４のインダクタンス及び抵抗値、Ｒは電流検出
手段５内の電流検出用抵抗１６の抵抗値である。

【００２０】また、電流検出用抵抗１６の電圧は電圧比
較手段２のマイナス側入力端子に入力され、マイナス側
入力端子の電圧がプラス側入力端子の電圧より高くなっ
た場合はＭＯＳ ＦＥＴ１４はオフし、出力電流ｉ３は
流れない。このときタイマー手段６は電圧比較手段２の
出力電圧の立ち下がりを検出して、所定の時間だけ正の
出力は高レベルにし、負の出力は低レベルにする。

【００２１】図２は正の出力を利用した場合で、正の出
力はコンパレータ１３のマイナス端子に印加され、ＭＯ
Ｓ ＦＥＴ１４は所定の時間オフし続ける。所定の時間
を過ぎると電圧比較手段２で入力電圧の比較を行い同様
の動作を繰り返す。

【００２２】ＭＯＳ ＦＥＴ１４がオフしている間、ダ
イオード７を流れる逆起電流ｉ１は図３のような電流値
となり、ソレノイド電流ｉ２は逆起電流ｉ１と出力電流
ｉ３の和となり図３のような電流値となる。同実施の形
態における電流設定電圧Ｖａとソレノイド電流ｉ２の関
係を図４に示す。図４において仮に電圧Ｅ１がバッテリ
ィ電圧Ｅ０の２倍であった場合はソレノイド電流ｉａは
ソレノイド電流ｉｂの約２倍の電流となる。また、ソレ
ノイド電流ｉｃはバッテリィ９の出力電圧Ｅ０が低下す
ると減少するが、ソレノイド電流ｉａは電圧Ｅ１が安定
化しているため変動はほとんどない。

【００２３】以上のように同実施の形態１によれば、ソ
レノイド電流ｉ２を増加させることができ、油圧制御の
範囲を大きくできるという有利な効果が得られる。ま
た、ソレノイド４に供給される電圧はバッテリィ９の出
力電圧が低下しても昇圧手段８で安定化できるので、油
圧の変動が少なくできるという効果が得られる。

【００２４】（実施の形態２）図５は本発明の第２の実
施の形態におけるソレノイド駆動装置を示す回路ブロッ
ク図である。図５において、図１、図２、図３、図４と
重複する符号の説明は省くが、２３は切替手段、２４は
電圧検出手段、２５は制御手段である。

【００２５】以下に、図５を用いて同実施の形態におけ
る動作を説明する。図５において、バッテリィ９の出力
電圧は電圧検出手段２４で検出し、バッテリィ９の出力
電圧が所定の電圧以上の時は制御手段２５により前記切
替手段２３はバッテリィ９の出力電圧を選択しかつ昇圧
手段８の動作を停止する。またバッテリィ９の出力電圧
が所定の電圧未満の時は制御手段２５により前記切替手
段２３は昇圧手段８の出力電圧を選択しかつ昇圧手段８
を動作させる。

【００２６】以上のように同実施の形態２によれば、バ
ッテリィ９の出力電圧が所定の電圧以上の時はバッテリ
ィ９の出力電圧により直接ソレノイド４を駆動し、昇圧
手段８を停止するため昇圧手段８の消費電流を低減する
ことができる。また、バッテリィ９の出力電圧が所定の
電圧未満の時は昇圧手段８を利用して油圧制御の範囲を
大きくし、かつ油圧の変動を少なくすることができると
いう有利な効果が得られる。

【００２７】（実施の形態３）図６は本発明の第３の実
施の形態におけるソレノイド駆動装置を示す回路ブロッ
ク図である。図７は同実施の形態におけるソレノイド駆
動装置の回路図である。図６、図７において、図１、図
２、図５と重複する符号の説明は省くが、２６は増幅手
段、２７はオペアンプａ，２８はオペアンプｂである。

【００２８】以下に、図６、図７を用いて同実施の形態
における動作を説明する。図６に示す回路の動作は上記
本発明の実施の形態１におけるソレノイド駆動装置と同
様であるが、電流検出手段５の出力電圧を増幅する増幅
手段２６を設けた構成を有する点が異なる。同実施の形
態は電流検出用抵抗１６に出力電流ｉ３が流れた時電流
検出手段５の電圧Ｅ２は次の式（３）に従う。

【００２９】Ｅ２＝Ｒ×ｉ３ −−−式（３） ここで上式のＲは電流検出手段５内の電流検出用抵抗１
６の抵抗値である。

【００３０】電圧Ｅ２は差動増幅回路２６によって増幅
されたコンパレータ１３のマイナス端子に印加される。
従来のソレノイド駆動装置では電圧Ｅ２は増幅手段を経
由せずに直接コンパレータ１３のマイナス端子に印加さ
れるため所定の電圧を確保するために電流検出抵抗１６
の定数を大きく設定していた。しかしながら電流検出抵
抗１６の定数を大きく設定すると電力損失が増大し、か
つ抵抗の形状も大きくなるという欠点を有していた。電
流検出用抵抗１６に出力電流ｉ３が流れた時電流検出手
段５の電力損失Ｐは次の式（４）に従う。

【００３１】Ｐ＝（ｉ３）²×Ｒ −−−式（４） 例えば電流検出抵抗１６の定数を０．３Ω、出力電流ｉ
３を２Ａとすると式（４）より電力損失Ｐは１．２Ｗに
なる。電力損失の値は大きく、かつ電流検出抵抗１６の
形状は電力損失を満足させるために大きくなる。一方、
本発明の場合、例えば電流検出抵抗１６の定数を０．０
３Ω、出力電流ｉ３を２Ａ、増幅手段２６の増幅を１０
倍と仮定すると電力損失Ｐは０．１２Ｗになる。よって
電力損失の値は小さく、電流検出抵抗１６の形状は電力
損失が小さいためチップ抵抗等を採用することができ、
小型化ができる。

【００３２】以上のように同実施の形態３によれば、電
流検出手段５の電力損失の低減と小型化を実現すること
ができるという有利な効果が得られる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によるソレノイド駆
動装置は、昇圧手段を設けることによりソレノイド電流
を増加させることができ、油圧制御の範囲を大きくでき
るという有利な効果が得られる。また、ソレノイドに供
給される電圧はバッテリィの出力電圧が低下しても昇圧
手段で安定化できるので、油圧の変動が少なくできると
いう効果が得られる。

【００３４】さらに、バッテリィの出力電圧が所定の電
圧以上の時はバッテリィの出力電圧より直接ソレノイド
を駆動し、昇圧手段を停止するため昇圧手段の消費電流
を低減することができる。バッテリィの出力電圧が所定
の電圧未満の時は昇圧手段を利用してソレノイドを駆動
するため油圧制御の範囲を大きくし、かつ油圧の変動を
少なくすることができるという有利な効果が得られる。

【００３５】また、電流検出手段の電力損失の低減と電
流検出手段の小型化を実現することができるという有利
な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるソレノイド
駆動装置を示す回路ブロック図

【図２】同実施の形態におけるソレノイド駆動装置の回
路図

【図３】同実施の形態におけるソレノイド駆動装置の動
作タイムチャート

【図４】同実施の形態におけるソレノイド駆動装置の電
流設定電圧とソレノイド電流特性図

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるソレノイド
駆動装置を示す回路ブロック図

【図６】本発明の第３の実施の形態におけるソレノイド
駆動装置を示す回路ブロック図

【図７】同実施の形態におけるソレノイド駆動装置の回
路図

【図８】従来のソレノイド駆動装置を示す回路ブロック
図

【図９】従来におけるソレノイド駆動装置の電流設定電
圧とソレノイド電流特性図

【符号の説明】

１ 電流設定手段 ２ 電圧比較手段 ３ 駆動手段 ４ ソレノイド ５ 電流検出手段 ６ タイマー手段 ７ ダイオード ８ 昇圧手段 ９ バッテリィ １０ １チップマイクロコンピュータ １３ コンパレータ １４ ＭＯＳ ＦＥＴ １５ モノステーブル・マルチバイブレータＩＣ １６ 電流検出抵抗 １７ 出力整流・平滑回路 １８ リモートコントロール回路 １９ 制御回路 ２０ ドライブ回路 ２１ パワースイッチ回路 ２２ トランス ２３ 切替手段 ２４ 電圧検出手段 ２５ 制御手段 ２６ 増幅手段 ｉａ 本発明のソレノイド電流 ｉｂ 従来のソレノイド電流 ｉｃ 従来のバッテリィ電圧が所定の電圧より低下した
時のソレノイド電流

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリィと、このバッテリィの出力電
   圧を昇圧しかつ安定化させる昇圧手段と、この昇圧手段
   の出力電圧で駆動するソレノイドと、このソレノイドに
   パルス電流を供給して駆動させる駆動手段と、前記パル
   ス電流の電流値を設定する電流設定手段と、前記パルス
   電流をそのパルス電流値に比例した電圧値に変換する電
   流検出手段と、前記電流設定手段と電流検出手段の出力
   電圧を比較する電圧比較手段と、タイマー機能を有する
   タイマー手段からなり、前記電圧比較手段の出力の一方
   を駆動手段に入力し、他方を電圧比較手段の出力電圧が
   立ち下がった時点から所定の時間だけ駆動手段をオフさ
   せるタイマー手段に入力するように構成したソレノイド
   駆動装置。
2. 【請求項２】 バッテリィと、このバッテリィの出力電
   圧を昇圧しかつ安定化させる昇圧手段と、バッテリィの
   出力電圧または昇圧手段の出力電圧の何れか一方を選択
   しその電圧をソレノイドに供給する切替手段と、バッテ
   リィの出力電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検
   出手段の出力を入力とし前記切替手段と昇圧手段を制御
   する制御手段からなり、バッテリィ電圧が所定の電圧未
   満の時のみ前記切替手段は昇圧手段の出力電圧を選択し
   かつ昇圧手段を動作させるように構成した請求項１に記
   載のソレノイド駆動装置。
3. 【請求項３】 電流検出手段の出力電圧を増幅する増幅
   手段と、この増幅手段と電流設定手段の出力電圧を比較
   する電圧比較手段を設けた請求項１に記載のソレノイド
   駆動装置。