(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非安定化電源にソレノイドと前記ソレノイドに直列に接続されたソレノイドを駆動するスイッチ手段が２組以上接続されると共に、前記非安定化電源の電圧を検出し、デジタルデータに変換するアナログ−デジタル変換手段と、このデジタルデータによりソレノイドを駆動する平均電圧が所定の複数個の定電圧値になるようにＰＷＭデューティを演算し、前記所望の定電圧値に対応した複数個のＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ演算回路と、この複数個のＰＷＭ信号を選択し、前記各スイッチ手段を個別にＰＷＭ制御し、駆動する各スイッチ手段に対応したＰＷＭ制御回路と、前記非安定化電源の直流出力電流を検出する電流検出手段と、その電流がＰＷＭのキャリア周期時間内でゼロになる区間が有るか無いかを区別し電流がゼロになる区間が無いとき異常と判断する異常電流判断回路と、その出力信号で前記電源を遮断する電源遮断手段を備え、前記複数個のＰＷＭ信号はキャリア周波数が同じで、同期していることを特徴とするソレノイド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はソレノイドの印加電圧をＰＷＭ制御し、駆動初期には、ソレノイドの定格電圧より高い電圧を印加することにより、ソレノイドを高速駆動する装置で、ソレノイド駆動用のスイッチ手段が短絡破壊した時のソレノイドの焼損保護に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ソレノイドを高速駆動する必要のある機器では、ソレノイドの応答動作時間をできるだけ小さくするために、駆動初期にはソレノイドの定格電圧より高い電圧を印加し、その後ソレノイドの動作を保持できる定格電圧より低い電圧に切り替えて温度上昇を抑制していた。また、応答動作時間そのものが安定していることが要求されるため、ソレノイドに印加する電圧は安定化されている。
【０００３】
図４は従来のソレノイド高速駆動装置の回路図であり、本発明を分かりやすくするために必要な構成に書き換えた例である（例えば、特開平７−１４４５８号公報）。
図４において、１は非安定化電源で、交流電源１１とトランス１２と整流器１３と平滑
コンデンサ１４とにより構成され、非安定化電源電圧Ｅを出力する。２は駆動されるソレノイド、３はソレノイド２を駆動するスイッチ手段であるＦＥＴ、４はフライホイール用のダイオード、５はアナログ−デジタル変換手段であるＡ／Ｄコンバータ、６はＰＷＭ演算回路、７はＰＷＭ制御回路である。
【０００４】
以上のように構成されたソレノイド駆動装置について、以下その動作について説明する。
Ａ／Ｄコンバータ５により非安定化電源１の出力電圧Ｅをデジタルデータに変換しＰＷＭ演算回路６に入力する。ＰＷＭ演算回路６は入力されたデータよりソレノイド２に印加する平均電圧が所定の電圧となるようにＰＷＭのデューティを演算しＰＷＭ信号を出力する。
【０００５】
例えば、ソレノイド２の応答動作時間をできるだけ小さくするために、駆動初期にはソレノイド２の定格電圧より高い電圧ＥＨを印加し、その後ソレノイド２の動作を保持できる定格電圧より低い電圧ＥＬに切り替えて駆動する場合、ＰＷＭ演算回路６は、ソレノイド２に印加する平均電圧がＥＨとなるようなＰＷＭ信号ＰＷＭ−ＥＨと、ソレノイド２に印加する平均電圧がＥＬとなるＰＷＭ信号ＰＷＭ−ＥＬを演算し出力する。ＩＮはソレノイド２のＯＮ／ＯＦＦ制御信号で、機器外部（図示せず）から入力されたり、また機器内部信号処理（図示せず）で生成される信号である。ＰＷＭ制御回路７は、信号ＩＮとＰＷＭ信号ＰＷＭ−ＥＨ, ＰＷＭ−ＥＬの入力信号からソレノイド２を駆動するＰＷＭ信号を選択しＦＥＴ３をＰＷＭ駆動している。
【０００６】
さらに図５を用いてソレノイド２を駆動したときの動作を説明すると、横軸Ｔは時間、縦軸ＩＮはソレノイドＯＮ／ＯＦＦ制御信号、ＥＰはソレノイド２の印加電圧、ＩＰはソレノイド２の通電電流、ＥＡはソレノイド２への平均印加電圧である。ソレノイドＯＮ／ＯＦＦ制御信号ＩＮはＴ１＋Ｔ２の区間ＯＮとなりソレノイド２の駆動を指示する。Ｔ１の区間は、ソレノイド２へ定格電圧より高い平均印加電圧ＥＨなる定電圧を印加するオーバードライブ区間、Ｔ２は、定格電圧より低い平均印加電圧ＥＬなる定電圧を印加する保持区間であり、Ｔ１はＰＷＭ制御回路により所定の時間に決められている。
【０００７】
また、平均電圧ＥＨをＰＷＭ制御するため、非安定化電源１の出力電圧Ｅは、交流電源１１が変動しても、平均印加電圧ＥＨより大なるように、設定されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、ソレノイドの定格電圧より高い平均印加電圧ＥＨをソレノイドに印加するため、非安定化電源の出力電圧Ｅは、ソレノイドの定格電圧より高くなっている。したがって、ソレノイド駆動のＦＥＴが何らかの原因で短絡破壊すると、ソレノイドに定格電圧以上の電圧が連続的に印加され、ソレノイドが焼損するため、ソレノイドに温度ヒューズが必要になり、ソレノイドのコスト増大、大型化、汎用性の低下を招く問題点を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、ソレノイド駆動用のスイッチ手段が短絡破壊してもソレノイドの焼損を保護でき、ソレノイドの温度ヒューズが不要、かつ、安価で使い勝手のよいソレノイド駆動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【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は、非安定化電源にソレノイドと前記ソレノイドに直列に接続されたソレノイドを駆動するスイッチ手段が２組以上接続されると共に、前記非安定化電源の電圧を検出し、デジタルデータに変換するアナログーデジタル変換手段と、このデジタルデータによりソレノイドを駆動する平均電圧が所定の複数個の定電圧値にな
るようにＰＷＭデューティを演算し、前記所望の定電圧値に対応した複数個のＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ演算回路と、この複数個のＰＷＭ信号を選択し、前記各スイッチ手段を個別にＰＷＭ制御し、駆動する各スイッチ手段に対応したＰＷＭ制御回路と、前記非安定化電源の直流出力電流を検出する電流検出手段と、その電流がＰＷＭのキャリア周期時間内でゼロになる区間が有るか無いかを区別し電流がゼロになる区間が無いとき異常と判断する異常電流判断回路と、その出力信号で前記電源を遮断する電源遮断手段とを備え、前記複数個のＰＷＭ信号はキャリア周波数が同じで、同期していることを特徴とするソレノイド駆動装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この課題を解決するために本発明は、非安定化電源にソレノイドと前記ソレノイドに直列に接続されたソレノイドを駆動するスイッチ手段が２組以上接続されると共に、前記非安定化電源の電圧を検出し、デジタルデータに変換するアナログーデジタル変換手段と、このデジタルデータによりソレノイドを駆動する平均電圧が所定の複数個の定電圧値になるようにＰＷＭデューティを演算し、前記所望の定電圧値に対応した複数個のＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ演算回路と、この複数個のＰＷＭ信号を選択し、前記各スイッチ手段を個別にＰＷＭ制御し、駆動する各スイッチ手段に対応したＰＷＭ制御回路と、前記非安定化電源の直流出力電流を検出する電流検出手段と、その電流がＰＷＭのキャリア周期時間内でゼロになる区間が有るか無いかを区別し電流がゼロになる区間が無いとき異常と判断する異常電流判断回路と、その出力信号で前記電源を遮断する電源遮断手段を備え、前記複数個のＰＷＭ信号はキャリア周波数が同じで、同期していることを特徴とするソレノイド駆動装置である。
【００１２】
このように、ソレノイドを複数個駆動する場合にソレノイド駆動用スイッチ手段が短絡破壊しても、複数個のＰＷＭ信号はキャリア周波数が同じで同期させたので、検出した電流にＰＷＭのキャリア周期時間内に電流がゼロになる区間が無いときに異常と判断して電源を遮断するのでソレノイドを焼損から保護できる。
【００１３】
【実施例】
以下本発明の実施例について図を参照しながら説明する。なお、図４の従来例と同一部分については同一符号を付しその説明を省略する。
（参考実施例）
図１において、２１は非安定化電源で、交流電源１１とトランス１２の間に電源遮断手段であるコンタクタ１５が付加された構成になっている。２２はＤＣ−ＣＴ等の直流電流を検出する電流検出手段で直流電流検出器、２３は異常電流判断回路で、ソレノイド駆動のスイッチ手段であるＦＥＴ３が短絡破壊したときの電流を異常と判断する。２４はコンタクタ１５を開閉するコンタクタ駆動回路である。
【００１４】
以上のように構成されたソレノイド駆動装置の動作を説明する。
機器の電源（図示せず）が投入されると、コンタクタ駆動回路２４は、コンタクタ１５をＯＮ（閉）とし、非安定化電源２１は電圧Ｅを出力する。ソレノイド２を従来例と同様に、駆動初期にはソレノイドの定格電圧より高い電圧ＥＨを印加し、その後ソレノイドを保持できる定格電圧より低い電圧ＥＬに切り替えて駆動する場合、ソレノイドのＰＷＭ駆動の動作は従来例と同一である。
【００１５】
異常電流判断回路２３は、直流電流検出器２２で検出する電流ＩＤＣで、ＰＷＭのキャリア周期時間内に電流がゼロの区間が有るか無いかを区別し、電流がゼロになる区間が無い時、異常と判断し、異常信号をコンタクタ駆動回路２４に出力する。コンタクタ駆動回路２４は、異常電流判断回路２３が異常信号を出力した時、コンタクタ１５をＯＦＦ（開）とし、非安定電源２１の出力を遮断する。
【００１６】
ソレノイドをＰＷＭ駆動している時、ＦＥＴ３がＯＮの状態では、非安定化電源２１の出力電流ＩＤＣは、ソレノイドの通電電流ＩＰが流れているが、ＦＥＴ３がＯＦＦの状態では、ソレノイドの通電電流ＩＰはダイオード４に循環電流として流れており、非安定電源２１から電流は供給しないため、出力電流ＩＤＣはゼロである。つまり、ＦＥＴ３が正常でＰＷＭ駆動している状態では、電流ＩＤＣはＰＷＭのキャリア周期内に必ずゼロの区間が存在するから、異常電流判断回路２３は正常と判断し信号を出力しない。
【００１７】
ここで、ＦＥＴが短絡破壊した時の動作を説明する。ＦＥＴ３が短絡破壊した時、ソレノイド２には非安定電源電圧Ｅが常時印加されるため、非安定化電源２１の出力電流ＩＤＣは、ソレノイドの抵抗値で制限される直流電流が常時流れることになり、ＰＷＭのキャリア周期では電流がゼロとなる区間が無く、このため異常電流判別回路２３は異常と判断して、前述した動作で非安定化電源を遮断する。
【００１８】
これにより、ソレノイドに印加される電源電圧が無くなるため、ソレノイドの焼損を保護することができる。
（実施例１）
本発明の実施例１について図２を参照しながら説明する。なお、参考実施例と同一部分については同一符号を付しその説明は省略する。
【００１９】
図２は複数個のソレノイド駆動を２個とした例で、実施例１に対し２個目のソレノイド２ａ、これを駆動するスイッチ手段であるＦＥＴ３ａ、フライホイール用ダイオード４ａ、ＰＷＭ制御回路７ａが付加されている。
ソレノイド２，２ａを従来例、実施例１と同様に、ソレノイドの駆動初期にはソレノイドの定格電圧より高い電圧ＥＨを印加し、その後ソレノイドの動作を保持できる定格電圧より低い電圧ＥＬに切り替えて駆動する場合、ＰＷＭ演算回路６は、ソレノイドに印加する平均電圧がＥＨとなるようなＰＷＭ信号ＰＷＭ−ＥＨと、ソレノイドに印加する平均電圧がＥＬとなるＰＷＭ信号ＰＷＭ−ＥＬを演算し出力する。ＩＮ，ＩＮａは、ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦ制御信号で機器外部（図示せず）から入力されたり、また、機器内部信号処理（図示せず）で生成される信号である。ＰＷＭ制御回路７，７ａは、信号ＩＮ，ＩＮａとＰＷＭ信号ＰＷＭ−ＥＨ，ＰＷＭ−ＥＬの入力信号からソレノイドを駆動するＰＷＭを選択しＦＥＴ３，３ａをＰＷＭ駆動している。
【００２０】
次に、図３を用いてソレノイド２，２ａを駆動した時の動作を説明する。横軸Ｔは時間、縦軸のＩＮ，ＥＡ，ＥＰ，ＩＰはソレノイド２のＯＮ／ＯＦＦ制御信号，平均印加電圧，印加電圧，通電電流であり、ＩＮａ，ＥＡａ，ＥＰａ，ＩＰａはソレノイド２ａのＯＮ／ＯＦＦ制御信号，平均印加電圧，印加電圧，通電電流であり、個々の動作は従来例と同じであるが、ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦ制御信号ＩＮ，ＩＮａのタイミングが異なるため、２個のソレノイドの動作タイミングは異なっている。
【００２１】
また、図３のＩＤＣは非安定電源２１の出力電流であり、ソレノイド２とソレノイド２ａに供給する電流の和の電流である。ソレノイドをＰＷＭ駆動している時、ＦＥＴ３（３ａ）がＯＮの状態では、非安定化電源２１は、ソレノイドの通電電流ＩＰ（ＩＰａ）を供給しているが、ＦＥＴ３（３ａ）がＯＦＦの状態では、ソレノイドの通電電流ＩＰ（ＩＰａ）はダイオード４（４ａ）に循環電流として流れており、非安定電源２１から電流は供給しない。
【００２２】
ここで、ＰＷＭ−ＥＨとＰＷＭ−ＥＬはキャリア周波数は同じで、かつ、同期した信号で、図３のソレノイド２のＥＬとソレノイド２ａのＥＨが重なった区間でも、必ずＦＥＴ３と３ａが同時にＯＦＦする区間が存在することになり、このとき、非安定化電源は電流
を供給しないので、ＩＤＣにはＰＷＭのキャリア周期内にゼロの区間が発生するようにしている。
【００２３】
次に、ＦＥＴが短絡破壊した時の動作を説明する。
ＦＥＴ３（３ａ）が短絡破壊した時、ソレノイド２（２ａ）には非安定電源電圧Ｅが常時印加されるため、非安定化電源２１の出力電流ＩＤＣは、ソレノイドの抵抗値で制限される直流電流が常時流れることになり、ＰＷＭのキャリア周期内で電流がゼロとなる区間が無いため、異常電流判別回路２３は異常と判断し、前述した実施例１の動作で非安定化電源を遮断する。これにより、ソレノイドに印加される電源が無くなるため、ソレノイドの焼損を保護することができる。
【００２４】
なお、実施例１ではソレノイドを２個駆動する例を述べたが、２個以上のソレノイドを駆動してもよい。
また、参考実施例、実施例１では、印加する定電圧はＥＨとＥＬの２種類で、ＰＷＭ信号が２種類の例を述べたが、２種類以上でもよい。
【００２５】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように請求項１記載の発明によれば、ソレノイドをＰＷＭ駆動する信号である複数個のＰＷＭ信号をキャリア周波数が同じで、同期した信号としたので、複数個のソレノイドを駆動する場合でも、ソレノイドの駆動するスイッチ手段が短絡破壊しても、ソレノイドの焼損を保護することができ、さらに、ソレノイドが複数個でも、非安定電源の直流電流検出回路や、異常電流判断回路は１個でよいため、安価で使い勝手のよいソレノイド駆動装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考実施例におけるソレノイド駆動装置の回路図
【図２】本発明の実施例１におけるソレノイド駆動装置の回路図
【図３】本発明の実施例におけるソレノイドの駆動装置の動作波形図
【図４】従来のソレノイド駆動装置の回路図
【図５】従来のソレノイド駆動装置の動作波形図
【符号の説明】
２，２ａ  ソレノイド
３，３ａ  ＦＥＴ
５  Ａ／Ｄコンバータ
６  ＰＷＭ演算回路
７，７ａ  ＰＷＭ制御回路
１５  コンタクタ
２１  非安定化電源
２２  直流電流検出器
２３  異常電流判断回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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