JPWO2017006996A1 - 駆動装置 - Google Patents

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Abstract

駆動装置(9)は、ハイサイドMOSFET(17)を有する第1の電流路(48)と、ローサイドMOSFET(19)を有する第2の電流路(49)と、コイル(5)の他端部(5b)に接続されて第1の電流路(48)と第2の電流路(49)との間に位置する第3の電流路(50)とを備えている。更に駆動装置(9)は、PWM制御によって駆動信号を生成するPWM駆動回路(31,32)と、上記電流路(48,49)に過電流が流れたことを検出する過電流検出回路(40)とを備える。第1の電流路(48)及び第2の電流路(49)のいずれかに過電流が流れたかを検出することによってバッテリショート、グランドショートの発生を精度良く検出することが可能となる。

Description

この技術は、駆動制御されるソレノイドバルブに接続される駆動装置に関する。
従来、ソレノイドを励磁、非励磁に切り換えることにより油圧回路を切り換えて変速を行う機構が車両用自動変速機の変速制御に用いられている。このような技術において、ソレノイドの断線障害やショート障害等の異常発生を電気的に検出してソレノイドバルブの故障を検出するように構成した故障検出装置が知られている。この技術では、PWM(Pulse Width Modulation)制御により通電電流が制御されるリニアソレノイドに端子間ショートが生じた場合に、目標値となる設定デューティ比に基づいて判断用デューティ比を設定し、フィードバック制御により目標値となるように設定された設定デューティ比が判断用デューティ比よりも小さくなった場合に端子間ショートであると判定する検出方法が知られている。
このような検出方法において、判断用ディーティ比を精度良く設定しようとすると、リニアソレノイドの目標電流を低くすることが困難となり、リニアソレノイドの電流制御範囲に制約を受けるといった不具合を招くことになる。そこで、PWM制御のデューティ比に依存することなくリニアソレノイドのショート異常が検出可能で、検出精度を向上可能なソレノイド異常検出装置が提案されている(特許文献1参照)。該ソレノイド異常検出装置は、リニアソレノイドに印加される電圧をモニタする電圧モニタ回路と、該電圧モニタ回路でモニタされた電圧と、リニアソレノイドに給電する電源の電源電圧に基づいて設定される判定しきい値とを比較し、該比較結果に基づいてリニアソレノイドのショート異常を判定するように構成されている。
特開2006−349527号公報
ところで、上記特許文献1に記載のソレノイド異常検出装置では、上記電圧モニタ回路が、電流検出抵抗とリニアソレノイドとの接続点の信号電位を検出し、検出したモニタ信号をマイクロコンピュータ(マイコン)に与え、リニアソレノイドがショート異常を発生している場合には、以下の処理の流れに沿って、ショート異常が判定される。先ずマイコンからPWM信号が出力されることでリニアソレノイドに電流が流れると、電圧モニタ回路で所定点の信号(モニタ信号)電圧が検出されてマイコンに与えられる。そして、モニタ信号電圧>判定しきい値Vthである場合には、リニアソレノイドは正常であると判定する一方、モニタ信号電圧<判定しきい値Vthである場合には、リニアソレノイドはショート異常であると判定する。しかしながら、該ソレノイド異常検出装置では、ソレノイドに関するショート異常しか検出することができず、しかも、ショート異常として、ソレノイドバルブに係るバッテリショートが発生したのかグランドショートが発生したのかを判別することはできなかった。
そこで、バッテリショート、グランドショートの発生を精度良く検出することが可能な駆動装置を提供することを目的とするものである。
本開示に係る駆動装置は、バッテリの負極側に導通するグランドにコイルの一端部が接続され且つ駆動信号が該コイルの他端部に入力されることに応じて駆動制御されるソレノイドバルブに接続される駆動装置において、
前記バッテリの正極側に接続されたハイサイドスイッチング素子を有する第1の電流路と、
前記バッテリの負極側に導通するグランドに接続されたローサイドスイッチング素子を有する第2の電流路と、
前記コイルの前記他端部に接続されて前記第1の電流路と前記第2の電流路との間に位置する第3の電流路と、
前記ハイサイドスイッチング素子及びローサイドスイッチング素子に夫々制御信号を供給し、前記第1の電流路及び前記第3の電流路と前記第2の電流路及び前記第3の電流路とを交互に導通状態と遮断状態とに切換えて前記駆動信号を生成するように制御する駆動部と、
前記第1の電流路及び前記第2の電流路に、前記駆動信号の通常供給時に流れる電流値を超える過電流が流れたことを検出する過電流検出部と、を備える。
これにより、ソレノイドバルブを駆動する駆動装置において、電圧検出による切り分けを行うことなく、第1の電流路及び第2の電流路のいずれかに過電流が流れたかを検出することによってバッテリショート、グランドショートの発生を精度良く検出することが可能になる。
第1の実施の形態に係る駆動装置、及び該駆動装置が接続されるリニアソレノイドバルブを示す構成図。 第1の実施の形態に係る駆動装置を部分的に示し且つバッテリショート時の状態を示す回路図。 第1の実施の形態に係る駆動装置を部分的に示し且つグランドショート時の状態を示す回路図。 第1の実施の形態に係る駆動装置を部分的に示し且つ断線時の状態を示す回路図。 図3Aに示す駆動装置による異常検出ロジックを示す表。 第1の実施の形態に係るPWM制御で用いられるPWM信号を簡略的に示す図。 第1の実施の形態に係る異常種別の判定処理を示すフローチャート。 第2の実施の形態に係る駆動装置、及び該駆動装置が接続されるリニアソレノイドバルブを示す構成図。 第3の実施の形態に係る駆動装置、及び該駆動装置が接続されるリニアソレノイドバルブを示す構成図。 比較例に係る駆動装置の構成を部分的に示す回路図。
<第1の実施の形態>
以下、第1の実施の形態について図1乃至図5に沿って説明する。なお、第1の実施の形態に係る駆動装置9が駆動制御する誘導性負荷として、リニアソレノイドを用いている。これは、後述する第2の実施の形態においても同様である。
まず、本実施の形態に係る駆動装置9及びその関連する構成部分について、図1に沿って説明する。なお、図1は、本実施の形態に係る駆動装置、及び該駆動装置が接続されるリニアソレノイドバルブを示す構成図である。
車両に用いて好適な自動変速機(不図示)には、ECU(Electronic Control Unit)から構成される駆動装置9が備えられている。図1において、駆動装置9には、コネクタCo1,Co2を介して、ソレノイドバルブであるリニアソレノイドバルブSLのソレノイド部1が接続されている。リニアソレノイドバルブSLは、バッテリVBの負極側に導通するグランドgr2にコイル5の一端部5aが接続され、且つ駆動信号が該コイル5の他端部5bに入力されることに応じて駆動制御される。なお、符号35は、バッテリVBの正極側(+B)を駆動装置9に接続するコネクタを示している。
コネクタCo1には、コイル5の他端部5bがハーネスHa及びコネクタCo2を介して接続されているが、このコイル5を有するリニアソレノイドバルブSLは、以下の構成を備えている。すなわち、リニアソレノイドバルブSLは、例えば油圧制御装置に設けられた場合には、供給される油圧を、入力される駆動信号に応じた制御油圧として出力可能であり、ソレノイド部1及び調圧バルブ部(不図示)から構成される。
ソレノイド部1では、ステータコア(不図示)の外径側にコイル5が嵌合され、該ステータコアの先端に対向してプランジャ6が配置され、該プランジャ6と一体に固定されているシャフト7が、ステータコア(不図示)に支持されている。該シャフト7は、ステータコアの中心孔を貫通して調圧バルブ部のスプール(不図示)に当接している。該ソレノイド部1は、駆動信号を供給されてコイル5に流れる電流に基づき、プランジャ6及びステータコアを通る磁気回路を形成し、プランジャ6及びステータコアの吸引部により、コイル5に流れる電流値に応じた磁気吸引力をプランジャ6に発生させ、該磁気吸引力によるプランジャ6の移動が、シャフト7を介してスプールに伝達され、調圧バルブ部(不図示)を操作する。これにより、出力ポート(不図示)からの出力圧がリニアに調圧される。シャフト7及びプランジャ6からなる可動子は、コイル5に対して矢印X方向に進退移動する。
なお、コネクタCo1は、駆動装置9であるECUの不図示の基板(マザーボード)に設けられており、該コネクタCo1に接続されたハーネスHaの先端に取り付けられたコネクタCo2が、リニアソレノイドバルブSLにおけるソレノイド部1に備えた不図示のターミナルの端子に接続される。従って、後述する断線(OPEN)は、コネクタCo1からハーネスHaが外れたり、ハーネスHaの先端に取り付けられたコネクタCo2がソレノイド部1の上記端子から外れたり、ハーネスHaが絡まったりしてハーネスHaそのものが切断されたりすることで引き起こされる。また、後述するバッテリショートやグランドショートは、コネクタCo1やコネクタCo2の僅かな隙間に異物が入り込んだ状態で絶縁が損なわれてバッテリVBの正極側もしくはバルブボディに短絡するなどで引き起こされる。
なお、リニアソレノイドバルブSL等が設けられた油圧制御装置(不図示)を備えたバルブボディ(不図示)は、車両フレーム等を介してバッテリVBの負極側に接続されているため、バルブボディ及び車両フレーム等を介して負極側に接続される上記グランドgr2は、僅かながら抵抗値を有していて電位は0[V]ではない。また、ECUの不図示の基板の端子には不図示の配線を介してバッテリVBの負極側に接続されているため、後述するグランドgr1は、抵抗値が限りなく低くて電位は0[V]とみなされる。
一方、上記駆動装置9(ECU)は、不図示の車両の運転席近傍に設置されたシフト操作レバー(不図示)等に接続されており、CPU,RAM,ROMを有する1つの制御部16と、該制御部16に接続された複数の制御駆動部9aとを有している。すなわち、該駆動装置9は、リニアソレノイドバルブSLに対応する図1の制御駆動部9aに加え、他のリニアソレノイドバルブSLがある場合にはそれら夫々に対応する個数の制御駆動部9aを有する。制御部16は、それら複数の制御駆動部9aを介してリニアソレノイドバルブSLをそれぞれに駆動制御することが可能である。
図1に示すように、リニアソレノイドバルブSLの、駆動信号の供給方向の上流側に接続された駆動装置9は、制御駆動部9a内に、バッテリVBの正極側(+B)と負極側に導通するグランドgr1との間に直列に設けられた第1の電流路48及び第2の電流路49を有している。該駆動装置9は、上記シフト操作レバー(不図示)の操作に応じて、P(パーキング)レンジ、R(リバース)レンジ、N(ニュートラル)レンジ、D(ドライブ)レンジに切換え可能に構成されている。なお、上記シフト操作レバーは、その移動方向の順に、Pレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジを選択操作可能に構成されている。
駆動装置9における制御部16には、シフトポジションセンサ(不図示)からのシフト位置信号が入力される。該シフトポジションセンサは、シフト操作レバー(不図示)のPレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジへの操作に連動して、その操作位置を検出してシフト位置信号を出力するように構成される。また、制御部16には、出力軸75(図1参照)の回転に基づいて出力軸回転速度(車速)センサ(不図示)で検出される出力軸回転速度信号が入力される。
上記第1の電流路48には、バッテリVBの正極側(+B)に接続されたハイサイドスイッチング素子としてのMOSFET(Metal oxide semiconductor field effect transistor)17が設けられている(以下、ハイサイドMOSFET17という)。また、第2の電流路49には、バッテリの負極側に導通するグランドgr1に接続されたローサイドスイッチング素子としてのローサイドMOSFET19が設けられている。ハイサイドMOSFET17及びローサイドMOSFET19は、互いに同じ導電型であるNチャネル型MOSFETから構成されている。これらMOSFETは、パワーMOSFETから構成されており、後述する第1の判定用MOSFET18及び第2の判定用MOSFET20も同様である。なお、本実施の形態では、MOSFETを用いた回路構成について説明するが、これに限らず、MISFET(Metal insulator semiconductor field effect transistor)やバイポーラトランジスタ等を用いた回路構成とすることも可能である。その場合にも、同様の効果を得ることが可能である。
ハイサイドMOSFET17は、PWM駆動回路31にゲート(信号入力電極)Gが接続され、電流路の一端であるドレインDがバッテリの正極側(+B)に接続され、電流路の他端であるソースSが接続ノード(接続部)27に接続されている。また、ローサイドMOSFET19は、ゲート(信号入力電極)GがPWM駆動回路32に接続され、電流路の一端であるソースSがグランドgr1に接続され、電流路の他端であるドレインDが接続ノード27に接続されている。
本実施の形態において、主に、ハイサイドMOSFET17は、リニアソレノイドバルブSLに駆動信号を供給するために電流を制御するように機能し、ローサイドMOSFET19は、ハイサイドMOSFET17がオフのとき、リニアソレノイドバルブSLに蓄えられたエネルギーを放出させるように機能する。すなわち、本駆動装置9では、同期整流方式を採用しており、ハイサイドMOSFET17は、入力をON、OFFしてリニアソレノイドバルブSLに供給するエネルギー量を制御し、ローサイドMOSFET19は、そのON、OFFによりリニアソレノイドバルブSLのエネルギーを、ハイサイドMOSFET17からの入力方向とは逆の方向に出力させる。
また、駆動装置9は、制御駆動部9a内に、第1の電流路48と第2の電流路49との間の接続ノード27に接続された第3の電流路50を有している。該第3の電流路50は、不図示の基板に設けられてコネクタCoと、接続ノード27と該コネクタCoとの間に一方の端子26aと他方の端子26bとを夫々接続された抵抗器(シャント抵抗)25とを有している。
また、駆動装置9は、ハイサイドMOSFET17及びローサイドMOSFET19と同じ導電型であるNチャネル型の第1の判定用MOSFET18及び第2の判定用MOSFET20を有している。第1の判定用MOSFET18は、ゲート(信号入力電極)Gが、PWM駆動回路31に接続され、電流路の一端であるドレインDが、第1の電流路48におけるハイサイドMOSFET17とバッテリの正極(+B)との間に接続されている。なお、上記PWM駆動回路31,32により駆動部が構成される。
また、第1の判定用MOSFET18における電流路の他端であるソースSは、後述の過電流検出回路40に接続されている。なお、図1における符号51は、PWM駆動回路31の出力に第1の判定用MOSFET18及びハイサイドMOSFET17の各ゲートGを接続する接続ノードを示し、符号30は、PWM駆動回路31,32のPWM駆動回路32の出力に第2の判定用MOSFET20及びローサイドMOSFET19の各ゲートGを接続する接続ノードを示す。
また、第2の判定用MOSFET20は、ゲート(信号入力電極)GがPWM駆動回路32に接続され、電流路の一端であるソースSが、第2の電流路49におけるローサイドMOSFET19の電流路の一端であるソースSとグランドgr1との間の接続ノード29(接続部)29に接続されている。第2の判定用MOSFET20における電流路の他端であるドレインDは、過電流検出回路40に接続されている。また、上記接続ノード27は、配線53を介して過電流検出回路40に接続されている。
なお、駆動装置9に備えられたハイサイドMOSFET(ハイサイドトランジスタ)17、ローサイドMOSFET(ローサイドトランジスタ)19、第1の判定用MOSFET(第1の判定用トランジスタ)18及び第2の判定用MOSFET(第2の判定用トランジスタ)20は、いずれもエンハンスメント型のNチャネル型MOSFETから構成されている。この場合、エンハンスメント型は、ゲート電圧が0[V]では電流が流れないため、駆動制御の実施が簡易になるなどの利点がある。
また、ハイサイドMOSFET17、ローサイドMOSFET19、第1の判定用MOSFET18及び第2の判定用MOSFET20を、エンハンスメント型のPチャネル型MOSFETから構成することも可能である。更に、ハイサイドMOSFET17、ローサイドMOSFET19、第1の判定用MOSFET18及び第2の判定用MOSFET20を、エンハンスメント型のNチャネル型もしくはPチャネル型のMISFETから構成することも可能である。これらの場合も、上記Nチャネル型MOSFETの場合と同様の効果を得ることができる。
そして、駆動装置9は、制御部16に接続された、駆動部としてのPWM駆動回路31,32と、電流検出部としての電流検出回路34と、過電流検出部としての過電流検出回路40とを有している。
PWM駆動回路31はハイサイドMOSFET17に、制御信号としてのPWM信号(図4参照)を供給し、PWM駆動回路32はローサイドMOSFET19に、制御信号としてのPWM信号(図4参照)を供給する。PWM駆動回路31,32は、第1の電流路48及び第3の電流路50と、第2の電流路49及び第3の電流路50とを交互に導通状態と遮断状態とに切換えて、リニアソレノイドバルブSLへの駆動信号を生成するようにPWM制御する。なお、本実施の形態では、制御信号としてPWM信号を供給するようにPWM制御しているが、これに限らず、PWM駆動されず単にON/OFF制御される所謂オン・オフソレノイドに対する制御信号を供給するように制御することも可能である。
またPWM駆動回路31には、ハイサイドMOSFET17のゲートGと共に第1の判定用MOSFET18のゲートGが接続されているため、PWM駆動回路31がハイサイドMOSFET17のゲートGにPWM信号の例えばHigh(+)を印加した後にLow(−)を印加したときは、第1の判定用MOSFET18のゲートGにもPWM信号のHigh(+)が印加された後にLow(−)が印加され、該MOSFET18がハイサイドMOSFET17と同じタイミング(同じ位相)で作動する。更にPWM駆動回路32には、ローサイドMOSFET19のゲートGと共に第2の判定用MOSFET20のゲートGが接続されているため、PWM駆動回路32がローサイドMOSFET19のゲートGにPWM信号の例えばHigh(+)を印加した後にLow(−)を印加したときは、ローサイドMOSFET19のゲートGにもPWM信号のHigh(+)が印加された後にLow(−)が印加され、該MOSFET20がローサイドMOSFET19と同じタイミング(同じ位相)で作動する。
過電流検出回路40は、第1の電流路48及び第2の電流路49のいずれかに、リニアソレノイドバルブSLへの駆動信号の通常供給時に流れる電流値を超える過電流が流れたことを検出する。過電流検出回路40は、該通常供給時に流れる電流値を、過電流検出用の所定範囲電流値[mA]として格納し、第1の判定用MOSFET18、第2の判定用MOSFET20を介して流入する電流の値を常に所定電流値[mA]と比較する。そして、過電流検出回路40により、所定電流値[mA]を超えた電流値(過電流)が検出された場合、これを受信した制御部16が、以下のショート判定処理(判定処理)を実行する。
つまり、制御部16は、第1の電流路48に過電流が流れたことが第1の判定用MOSFET18を介して過電流検出回路40で検出された場合には、リニアソレノイドバルブSLの正常な動作範囲の電圧より下がっているグランドショートの発生と判定する。一方、制御部16は、第2の電流路49に過電流が流れたことが第2の判定用MOSFET20を介して過電流検出回路40で検出された場合には、リニアソレノイドバルブSLの正常な動作範囲の電圧より上がっているバッテリショートの発生と判定する。
ここで、第1の電流路48に過電流が流れた場合には、MOSFET17と同じ位相で作動する第1の判定用MOSFET18を介して過電流検出回路40に該過電流が流れ込むため、過電流検出回路40によって過電流が適正に検出される。また、第2の電流路49に過電流が流れた場合、該過電流は、ローサイドMOSFET19を介してグランドgr1に流れ込むと共に、第2の判定用MOSFET20がローサイドMOSFET19と同じ位相で作動することで、接続ノード27及び配線53を介して過電流検出回路40に流れる過電流が第2の判定用MOSFET20を介して接続ノード29からグランドgr1に流れ込む。これにより、第2の電流路49に流れる過電流は、過電流検出回路40によって適正に検出される。
電流検出回路34は、オペアンプ(Operational Amplifier)から構成され、第3の電流路50を経由してコイル5に流れる電流を検出するもので、ハイサイドMOSFET17及びローサイドMOSFET19からコイル5にPWM信号が供給される際に抵抗器25の両端に発生した電圧(電圧降下)を差動増幅しつつ電流値を検出し、差動増幅した信号をローパスフィルタ(LPF)47を介して制御部16に出力する。ここで、第3の電流路50におけるコネクタCoと接続ノード27との間に接続された抵抗器25は、一方の端子26aが、オペアンプから構成される電流検出回路34の反転入力端子(−)34aに接続され、他方の端子26bが、電流検出回路34の非反転入力端子(+)に接続されている。
リニアソレノイドバルブSLでは、抵抗器25、コネクタCo及びハーネスHaを介して供給される駆動信号が他端部5bからコイル5に供給されると、該コイル5が駆動信号の電流値に応じて励磁し、シャフト7及びプランジャ6から構成される可動子が引き付けられて吸引方向(例えば図1左方)に移動させられる。これにより、不図示のスプールが可動子とともに調圧位置に移動し、出力ポート(不図示)からの出力圧を調圧する。この際、抵抗器25に接続ノード27から駆動信号が流れると、電流が流れた方向に電圧降下を生じる。電流検出回路34は、該抵抗器25の両端電圧を、差動増幅して、GND基準の電圧にして電流値を検出する。制御部16は、この電流値を判定する。つまり、制御部16は、第3の電流路50に流れる電流が電流検出回路34で検出されなくなった場合には、リニアソレノイドバルブSLがコネクタCo等から外れている断線状態(電気的に外れている断線状態)と判定し、断線フラグをONする断線判定処理(図5のステップS7を参照)を実行することができる。
ついで、本実施の形態における作用について、図2A、図2B、図3A、図3B、図4、及び図5を参照して説明する。なお、図2Aは、本実施の形態に係る駆動装置のバッテリショート時の状態を示す回路図、図2Bは、グランドショート時の状態を示す回路図である。図3Aは、本実施の形態に係る駆動装置を部分的に示し且つ断線時の状態を示す回路図、図3Bは、図3Aに示す駆動装置による異常検出ロジックを示す表である。また、図4は、本実施の形態に係るPWM制御で用いられるPWM信号を簡略的に示す図であり、図5は、本実施の形態に係る異常種別の判定処理を示すフローチャートである。
本実施の形態では、制御部16によるPWM駆動回路31,32の駆動時、一定周期のパルス信号(PWM信号)のハイ(High“1”)とロー(Low“0”)の割合を可変にしてパルスのデューティ比(オン時間の比率)を変え、通過する時間の平均出力を可変制御しつつフィードバック制御を行うことで、リニアソレノイドバルブSLのソレノイド部1をリニアに進退駆動させる。
そのため、PWM駆動回路31,32は、図4に示すような、一定の周期tにてPWMパルス幅T(つまり、ハイのパルス幅)のPWM信号を接続ノード51,30を介してハイサイドMOSFET17とローサイドMOSFET19の各ゲートGに与える。すると、PWM信号がそれぞれゲートGに印加されることで、ハイサイドMOSFET17は、PWM信号のパルスがHigh(+)のときにオンし、Low(−)のときにオフするように作動する。一方、ローサイドMOSFET19は、ハイサイドMOSFET17側のPWM信号とは位相がずれたPWM信号により、そのパルスがHigh(+)のときにオンし、Low(−)のときにオフするように作動する。これにより、PWM信号に対応した駆動信号が、ハイサイドMOSFET17のドレイン・ソース間の電流路を通り、またローサイドMOSFET19のソース・ドレイン間の電流路を通り、第3の電流路50とハーネスHaを介してソレノイド部1の他端部5bに供給され、リニアソレノイドバルブSLを駆動させる。
上記リニアソレノイドバルブSLの駆動時に、例えば、上段のハイサイドMOSFET17でも下段のローサイドMOSFET19でも過電流が検出されない場合(×)には、図3Bに示す故障検出ロジックの表において、過電流検出回路40による電流検出値(ifb)は「異常無し」であり、制御部16は、正常動作時と判定する。
また、図2Aに示すように、ハーネスHaがバルブボディと噛み込むなどで、バッテリVBの正極(+B)と短絡するバッテリショートが生じると(矢印Faの部分)、同図における矢印Jの方向に過電流が流れた場合には、該過電流は下段のローサイドMOSFET19に流れる。その場合、故障検出ロジックの表において、上段のハイサイドMOSFET17では過電流が検出されず(×)、下段のローサイドMOSFET19での過電流が第2の判定用MOSFET20を介して検出されることで(○)、過電流検出回路40による電流検出値(ifb)は「逆電流検出」であり、制御部16は、リニアソレノイドバルブSLの正常な動作範囲の電圧より上がっているバッテリショートの発生と判定する。一方、同図における矢印Kの方向に過電流が流れてグランドgr2に流入した場合には、過電流検出回路40による電流検出値は、ifb≒0となるが、制御部16は、バッテリショートの発生と判定する。
また、図2Bに示すように、バッテリVBの負極(グランドgr2)と短絡するグランドショートが生じると(矢印Faの部分)、同図における矢印Lの方向に過電流が流れることで、上段のハイサイドMOSFET17に過電流が流れる。その場合、故障検出ロジックの表において、上段のハイサイドMOSFET17で過電流が検出され(○)、下段のローサイドMOSFET19では過電流が検出されないことで(×)、過電流検出回路40による電流検出値はifb≒0であり、制御部16は、リニアソレノイドバルブSLの正常な動作範囲の電圧より下がっているグランドショートの発生と判定する。
また、図2Aに示すように、コネクタCo(図1参照)からハーネスHaが外れるなどで、断線が生じると(矢印Faの部分)、故障検出ロジックの表において、上段のハイサイドMOSFET17にも下段のローサイドMOSFET19にも過電流は流れず(×)、過電流検出回路40による電流検出値はifb≒0であり、制御部16は、端子開放(断線)の発生と判定する。
以上の作用を、図5のフローチャートに沿って説明する。なお、図5は、本実施の形態に係る異常種別の判定処理を示すフローチャートである。
すなわち、図5に示すように、制御部16は、ハイサイドMOSFET17に過電流は流れたか否かを、過電流検出回路40を介して判定している(ステップS1)。その結果、制御部16は、ハイサイドMOSFET17に過電流が流れたと判定した場合には(ステップS1:YES)、ステップS5に進んで、グランドショートフラグをONし、ステップS8でフェールモードを開始する。制御部16は、フェールモードの開始に先立ち、グランドショートに対応するリニアソレノイドバルブSL用のPWM駆動回路31,32の駆動を停止してPWM信号の供給を停止し、リニアソレノイドバルブSLへの駆動信号の供給を強制的に遮断する。
一方、制御部16は、ステップS1においてハイサイドMOSFET17に過電流は流れないと判定した場合(ステップS1:NO)、ステップS2に進んで、ローサイドMOSFET19に過電流は流れたか否かを、過電流検出回路40を介して判定する。その結果、制御部16は、ローサイドMOSFET19に過電流が流れたと判定した場合には(ステップS2:YES)、ステップS6に進んで、バッテリショートフラグをONし、ステップS8にて上記フェールモードを開始する。
更に、制御部16は、ステップS2においてローサイドMOSFET19に過電流は流れないと判定した場合(ステップS2:NO)、ステップS3に進んで、電流検出回路34を介して、リニアソレノイドバルブSLの断線状態と判定する。つまり、制御部16は、電流検出回路34で検出される電流値が0[mA]である場合(ステップS3:YES)には、ステップS7にて、リニアソレノイドバルブSLに係る断線状態と判定して断線フラグをONし(断線判定処理)、ステップS8にて上記フェールモードを開始する。
(比較例)
ここで、本実施の形態における第1の判定用MOSFET18、第2の判定用MOSFET20及び過電流検出回路40を有さない、本実施の形態の基礎的な駆動装置の構成を比較例として、図8に沿って説明する。図8は、本比較例に係る駆動装置の構成を部分的に示す回路図である。なお、本比較例では、第1の実施の形態と同一の部材には同一符号を付すと共に、構成、機能が同じものについてはその説明を省略する。
すなわち、本比較例に係る駆動装置は、図8に示すように、リニアソレノイドバルブSL(図1参照)のコイル5の、駆動信号の供給方向の上流側に接続されており、バッテリVBの正極側(+B)と負極側に導通するグランドgr1との間に、直列に設けられたハイサイドMOSFET17及びローサイドMOSFET19を有している。そして、該駆動装置は、抵抗器25の他方の端子26bと接続ノード89との間に検出端76が接続された電圧検出回路43を有しており、リニアソレノイドバルブSLに係る過電流などの異常の検出を、出力端子電圧を抵抗器45,46で分圧したものを電圧検出回路43で検出することにより、バッテリショート(VBショート)、グランドショート(GNDショート)、断線(OPEN)に関する異常モードを切り分け判定するように構成されている。上記抵抗器45は、ハイサイドMOSFET17のドレインDとバッテリVBの正極(+B)との間の接続ノード88に一端側が接続され、他端側が接続ノード89に接続されており、上記抵抗器46は、一端側が接続ノード89に接続され、他端側がグランドgr1に接続されている。
以上の構成を備えた本比較例に係る駆動装置は、出力端子電圧を抵抗器45,46で分圧した電圧の切り分けのみの検出で異常判定を実施しているため、ショート電圧によっては検出できない場合があり、また、断線時の電圧レベルでバッテリショートが発生した場合には検出することができない場合がある。また、過電流が流れたショート異常時には、設定値以上の電流が流れた場合に異常と判断して出力を遮断するなどの必要があるが、過電流を精度良く検出できなければ、過電流に対する対策が不十分になる虞がある。
以上説明した比較例に対し、本実施の形態では、第1の判定用MOSFET18、第2の判定用MOSFET20及び過電流検出回路40を有するので、電圧検出による切り分けを行うことなく、制御部16が、第1の電流路48と第2の電流路49のいずれで過電流が検出されたかに応じてグランドショート、バッテリショートのいずれが発生したかを正確に判定するショート判定処理(判定処理)を実行することができる。また、本実施の形態では、第3の電流路50に流れる電流が電流検出回路34で検出されなくなった場合、制御部16が、リニアソレノイドバルブSLに係る断線状態と判定する断線判定処理を実行することができる。これらにより、本実施の形態の駆動装置9によると、発生した異常を精度良く判定することができる。
<第2の実施の形態>
次に、第2の実施の形態に係る駆動装置について、図6に沿って説明する。図6は、本実施の形態に係る駆動装置、及び該駆動装置が接続されるリニアソレノイドバルブを示す構成図である。なお、本実施の形態では、第1の実施形態と同一の部材には同一符号を付すと共に、構成、機能が同じものについてはその説明を省略する。
すなわち、本実施の形態における駆動装置9は、図1を参照して説明した第1の実施の形態に係る駆動装置9の構成に加え、電圧検出部としての電圧検出回路33、抵抗器45と抵抗器46を備えている。
本実施の形態に係る駆動装置9は、抵抗器25の他方の端子26bと接続ノード77との間に検出端76が接続された電圧検出回路33を有しており、リニアソレノイドバルブSLに係る過電流などの検出を、出力端子電圧を抵抗器45,46で分圧したものを電圧検出回路33で検出する。上記抵抗器45は、ハイサイドMOSFET17のドレインDとバッテリVBの正極(+B)との間の接続ノード28に一端側が接続され、他端側が接続ノード77に接続されており、上記抵抗器46は、一端側が接続ノード77に接続され、他端側がグランドgr1に接続されている。
本実施の形態に係る電圧検出回路(電圧検出部)33は、第3の電流路50を経由してコイル5に供給される電圧を検出する。そして、本実施の形態に係る制御部16は、過電流検出回路(過電流検出部)40による過電流の検出に基づいてグランドショートまたはバッテリショートの発生と判定した場合、PWM制御を停止させる。
電圧検出回路33は、駆動信号の通常供給時に流れる電圧値を、異常電圧検出用の所定電圧値[mV]として格納し、検出端76の電圧値を常に所定電圧値[mV]と比較する。そして、電圧検出回路33により、所定電圧値[mV]を超えた電圧値が検出された場合、これを受信した制御部16は、電圧判定は異常となっており明らかにグランドショートかバッテリショートが発生していることを認識する。
以上の本実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
<第3の実施の形態>
次に、第3の実施の形態に係る駆動装置について、図7に沿って説明する。図7は、本実施の形態に係る駆動装置、及び該駆動装置が接続されるリニアソレノイドバルブを示す構成図である。なお、本実施の形態では、第1の実施形態と同一の部材には同一符号を付すと共に、構成、機能が同じものについてはその説明を省略する。
すなわち、本実施の形態における駆動装置9は、図1を参照して説明した第1の実施の形態に係る駆動装置9の構成に対し、バッテリVBの正極(+B)側にコイル5の一端部5aが接続され、且つ駆動装置9が該コイル5の他端部5bに接続されることで、リニアソレノイドバルブSLが駆動制御される。言い換えると、リニアソレノイドバルブSLの駆動信号の供給方向の下流側に駆動装置9が接続されている。
即ち、ハイサイドMOSFET17は、PWM信号のパルスがHigh(+)のときにオンし、Low(−)のときにオフするように作動し、ローサイドMOSFET19は、ハイサイドMOSFET17側のPWM信号とは位相がずれたPWM信号により、そのパルスがHigh(+)のときにオンし、Low(−)のときにオフするように作動する。これにより、バッテリVBの正極(+B)からコイル5の一端部5aに印加されている電流が、ソレノイド部1の他端部5bからハーネスHaを介して第3の電流路50に印加されている状態となり、その電流がPWM信号に対応した駆動信号として、ハイサイドMOSFET17のドレイン・ソース間の電流路を通り、またローサイドMOSFET19のソース・ドレイン間の電流路を通り、リニアソレノイドバルブSLを駆動させる。
そして、ハーネスHaがバルブボディと噛み込むなどで、バッテリVBの正極(+B)と短絡するバッテリショートが生じると、過電流は下段のローサイドMOSFET19に流れ、バッテリVBの負極(グランド)と短絡するグランドショートが生じると、過電流は上段のハイサイドMOSFET17に流れ、それらを過電流検出回路40により検出することで、バッテリショート或いはグランドショートの発生と判定することができる。
従って、以上の本実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
[実施の形態のまとめ]
以上説明したように、第1ないし第3の実施の形態に係る駆動装置(9)は、バッテリ(VB)の負極側に導通するグランド(gr2)にコイル(5)の一端部(5a)が接続され且つ駆動信号が該コイルの他端部(5b)に入力されることに応じて駆動制御されるソレノイドバルブ(SL)に接続される駆動装置(9)において、
前記バッテリの正極側(+B)に接続されたハイサイドスイッチング素子(17)を有する第1の電流路(48)と、
前記バッテリの負極側に導通するグランド(gr1)に接続されたローサイドスイッチング素子(19)を有する第2の電流路(49)と、
前記コイル(5)の前記他端部(5b)に接続されて前記第1の電流路(48)と前記第2の電流路(49)との間に位置する第3の電流路(50)と、
前記ハイサイドスイッチング素子(17)及びローサイドスイッチング素子(19)に夫々制御信号を供給し、前記第1の電流路(48)及び前記第3の電流路(50)と前記第2の電流路(49)及び前記第3の電流路(50)とを交互に導通状態と遮断状態とに切換えて前記駆動信号を生成するように制御する駆動部(31,32)と、
前記第1の電流路(48)及び前記第2の電流路(49)に、前記駆動信号の通常供給時に流れる電流値を超える過電流が流れたことを検出する過電流検出部(40)と、を備える。
これにより、ソレノイドバルブを駆動する駆動装置において、比較例の場合のような電圧検出による切り分けを行うことなく、第1の電流路及び第2の電流路のいずれかに過電流が流れたかを検出することによってバッテリショート、グランドショートの発生を精度良く検出することが可能になる。
また、第1ないし第3の実施の形態に係る駆動装置(9)は、前記第1の電流路(48)に過電流が流れたことが前記過電流検出部(40)で検出された場合は前記ソレノイドバルブ(SL)の正常な動作範囲の電圧より下がっているグランドショートの発生と判定し、前記第2の電流路(49)に過電流が流れたことが前記過電流検出部(40)で検出された場合は前記ソレノイドバルブ(SL)の正常な動作範囲の電圧より上がっているバッテリショートの発生と判定する判定処理(S5,S6)を実行する制御部(16)と、を備える。
これにより、過電流検出回路40によって第1の電流路及び第2の電流路の電流を監視することで、バッテリショート、グランドショートを精度良く検出することができる。
また、第1ないし第3の実施の形態に係る駆動装置(9)は、前記第3の電流路(50)を経由して前記コイル(5)に流れる電流を検出する電流検出部(34)を備え、
前記制御部(16)は、
前記第3の電流路(50)に流れる電流が前記電流検出部(34)で検出されなくなった場合には、前記ソレノイドバルブ(SL)が電気的に外れている断線状態と判定する断線判定処理(S7)を実行する。
これにより、制御部16は、第3の電流路50に流れる電流が電流検出回路34で検出されなくなった場合に、リニアソレノイドバルブSLに係る断線状態と判定し、断線フラグをONする断線判定処理を実行することができる。
さらに、第1ないし第3の実施の形態に係る駆動装置(9)は、前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子が、互いに同じ導電型のハイサイドトランジスタ(17)及びローサイドトランジスタ(19)から構成され、
前記ハイサイドトランジスタ(17)及びローサイドトランジスタ(19)と同じ導電型の第1の判定用トランジスタ(18)及び第2の判定用トランジスタ(20)を備え、
前記ハイサイドトランジスタ(17)は、信号入力電極(G)が前記駆動部(31,32)に接続され、且つ電流路の一端(D)が前記バッテリの正極側に接続され、
前記ローサイドトランジスタ(19)は、信号入力電極(G)が前記駆動部(31,32)に接続され、且つ電流路の一端(S)が前記グランド(gr1)に接続され、
前記第1の判定用トランジスタ(18)は、信号入力電極(G)が前記駆動部(31,32)に接続され、且つ電流路の一端(D)が前記第1の電流路(48)における前記ハイサイドトランジスタ(17)と前記バッテリ(VB)の正極(+B)との間に接続され、
前記第2の判定用トランジスタ(20)は、信号入力電極(G)が前記駆動部(31,32)に接続され、且つ電流路の一端(S)が前記第2の電流路(49)における前記ローサイドトランジスタ(19)の前記電流路の一端(S)と前記グランド(gr1)との間に接続され、
前記第1の判定用トランジスタ(18)及び前記第2の判定用トランジスタ(20)の各電流路の他端(S,D)は、前記過電流検出部(40)に接続されている。
これにより、第1の電流路のハイサイドMOSFETと第2の電流路のローサイドMOSFETとを介してソレノイドバルブを適正に駆動制御することができ、またグランドショート時やバッテリショート時に流れる過電流を、第1の判定用MOSFET及び第2の判定用MOSFETを接続した過電流検出回路によって精度良く検出することができる。
そして、第1ないし第3の実施の形態に係る駆動装置(9)は、前記ハイサイドトランジスタ、前記ローサイドトランジスタ、前記第1の判定用トランジスタ及び前記第2の判定用トランジスタが、エンハンスメント型のNチャネル型もしくはPチャネル型MOSFET、又はエンハンスメント型のNチャネル型もしくはPチャネル型MISFETから構成される。
これにより、ゲート電圧が0[V]では電流が流れないエンハンスメント型のMOSFET又はMISFETを使用することで、PWM駆動回路によるPWM制御や過電流検出回路による過電流検出の実施をより簡単に行うことが可能になる。
<他の実施の形態の可能性>
なお、以上説明した実施の形態においては、駆動装置9を、スイッチング素子としてNチャネル型のMOSFETを用いるものを一例として説明したが、これに限らず、例えばPチャネル型のMOSFETを用いたもの、或いは、Nチャネル型もしくはPチャネル型のMISFETを用いたものであってもよい。また、スイッチング素子としては、これらに代えてバイポーラトランジスタを用いることも可能であり、更には、機械的にスイッチング動作する他のスイッチング素子を用いることも可能である。
また、以上説明した実施の形態においては、リニアソレノイドバルブを使用する、車両用の伝動装置としての駆動装置9を説明したが、例えばトルクコンバータの代わりにモータ・ジェネレータを搭載した、リニアソレノイドバルブを使用するハイブリッド車両用の伝動装置としての駆動装置であってもよく、更には、電動モータで車両を駆動させる電気自動車(Electric Vehicle)用の伝動装置としての駆動装置であってもよい。
本駆動装置は、車両用伝動装置等に備えられるソレノイドバルブを駆動するものに用いることが可能であり、特にバッテリショート、グランドショートの発生の検出精度が求められるものに用いて好適である。
5…コイル
5a…コイルの一端部
5b…コイルの他端部
9…駆動装置
16…制御部
17…ハイサイドスイッチング素子,ハイサイドトランジスタ(ハイサイドMOSFET)
18…第1の判定用トランジスタ(第1の判定用MOSFET)
19…ローサイドスイッチング素子,ローサイドトランジスタ(ローサイドMOSFET)
20…第2の判定用トランジスタ(第2の判定用MOSFET)
27…接続部(接続ノード)
31,32…駆動部(PWM駆動回路)
33…電圧検出部(電圧検出回路)
34…電流検出部(電流検出回路)
40…過電流検出部(過電流検出回路)
48…第1の電流路
49…第2の電流路
50…第3の電流路
D…電流路の一端,他端(ドレイン)
G…信号入力電極(ゲート)
gr1,gr2…グランド
S…電流路の一端,他端(ソース)
S5,S6…判定処理(ショート判定処理)
S7…断線判定処理
SL…ソレノイドバルブ(リニアソレノイドバルブ)

Claims (5)

  1. バッテリの負極側に導通するグランドにコイルの一端部が接続され且つ駆動信号が該コイルの他端部に入力されることに応じて駆動制御されるソレノイドバルブに接続される駆動装置において、
    前記バッテリの正極側に接続されたハイサイドスイッチング素子を有する第1の電流路と、
    前記バッテリの負極側に導通するグランドに接続されたローサイドスイッチング素子を有する第2の電流路と、
    前記コイルの前記他端部に接続されて前記第1の電流路と前記第2の電流路との間に位置する第3の電流路と、
    前記ハイサイドスイッチング素子及びローサイドスイッチング素子に夫々制御信号を供給し、前記第1の電流路及び前記第3の電流路と前記第2の電流路及び前記第3の電流路とを交互に導通状態と遮断状態とに切換えて前記駆動信号を生成するように制御する駆動部と、
    前記第1の電流路及び前記第2の電流路に、前記駆動信号の通常供給時に流れる電流値を超える過電流が流れたことを検出する過電流検出部と、を備える、
    駆動装置。
  2. 前記第1の電流路に過電流が流れたことが前記過電流検出部で検出された場合は前記ソレノイドバルブの正常な動作範囲の電圧より下がっているグランドショートの発生と判定し、前記第2の電流路に過電流が流れたことが前記過電流検出部で検出された場合は前記ソレノイドバルブの正常な動作範囲の電圧より上がっているバッテリショートの発生と判定する判定処理を実行する制御部を備える、
    請求項1に記載の駆動装置。
  3. 前記第3の電流路を経由して前記コイルに流れる電流を検出する電流検出部を備え、
    前記制御部は、
    前記第3の電流路に流れる電流が前記電流検出部で検出されなくなった場合には、前記ソレノイドバルブが電気的に外れている断線状態と判定する断線判定処理を実行する、
    請求項2に記載の駆動装置。
  4. 前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子は、互いに同じ導電型のハイサイドトランジスタ及びローサイドトランジスタから構成され、
    前記ハイサイドトランジスタ及びローサイドトランジスタと同じ導電型の第1の判定用トランジスタ及び第2の判定用トランジスタを備え、
    前記ハイサイドトランジスタは、信号入力電極が前記駆動部に接続され、且つ電流路の一端が前記バッテリの正極側に接続され、
    前記ローサイドトランジスタは、信号入力電極が前記駆動部に接続され、且つ電流路の一端が前記グランドに接続され、
    前記第1の判定用トランジスタは、信号入力電極が前記駆動部に接続され、且つ電流路の一端が前記第1の電流路における前記ハイサイドトランジスタと前記バッテリの正極との間に接続され、
    前記第2の判定用トランジスタは、信号入力電極が前記駆動部に接続され、且つ電流路の一端が前記第2の電流路における前記ローサイドトランジスタの前記電流路の一端と前記グランドとの間に接続され、
    前記第1の判定用トランジスタ及び前記第2の判定用トランジスタの各電流路の他端は、前記過電流検出部に接続されている、
    請求項1ないし3のいずれか1項に記載の駆動装置。
  5. 前記ハイサイドトランジスタ、前記ローサイドトランジスタ、前記第1の判定用トランジスタ及び前記第2の判定用トランジスタは、エンハンスメント型のNチャネル型もしくはPチャネル型MOSFET、又はエンハンスメント型のNチャネル型もしくはPチャネル型MISFETから構成される、
    請求項4に記載の駆動装置。
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