(57)【要約】【課題】  コイルのショート異常を短時間で検出することを課題とする。【解決手段】  ＰＷＭ制御によりコイル電流が通電制御されることでクラッチコイル２に生じるクラッチ電圧の変化をクラッチ電圧モニタ回路１６で平滑化してモニタ信号を生成し、このモニタ信号電位と判定しきい値とをＣＰＵ１７で比較し、モニタ信号電位が判定しきい値以上である場合には、ＣＰＵ１７でクラッチコイル２にショート異常が発生しているものと判断して構成される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ制御により通電制御されるコイルのコイル電流を検出し、コイル電流が目標電流となるようにＰＷＭ制御のデューティ比が調整されるフィードバック制御によりコイル電流が制御されるコイル異常検出装置において、
ＰＷＭ制御によりコイル電流が通電制御されることで前記コイルに生じるコイル電圧の変化を平滑化してモニタ信号を生成するモニタ手段と、
前記モニタ手段によるコイル電圧の平滑化で得られたモニタ信号の最大電位と、予め設定された判定しきい値とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果において、モニタ信号の最大電位が判定しきい値以上である場合には、前記コイルにショート異常が発生しているものと判定する判定手段と
を有することを特徴とするコイル異常検出装置。
【請求項２】
ＰＷＭ制御により通電制御されるコイルのコイル電流を検出し、コイル電流が目標電流となるようにＰＷＭ制御のデューティ比が調整されるフィードバック制御によりコイル電流が制御されるコイル異常検出装置において、
ＰＷＭ制御によりコイル電流が通電制御されることで前記コイルに生じるコイル電圧の変化を平滑化してモニタ信号を生成するモニタ手段と、
前記モニタ手段によるコイル電圧の平滑化で得られたモニタ信号の最大電位と、予め設定された判定しきい値とを比較する第１の比較手段と、
前記コイルの正常状態におけるデューティ比と、コイル電流に対応して現在設定されているデューティ比とを比較する第２の比較手段と、
前記第１の比較手段の比較結果において、モニタ信号の最大電位が判定しきい値以上で、かつ前記第２の比較手段の比較結果において、現在設定されているデューティ比が正常状態におけるデューティ比を逸脱している場合には、前記コイルにショート異常が発生しているものと判定する判定手段と
を有することを特徴とするコイル異常検出装置。
【請求項３】
前記判定しきい値は、前記コイルの正常状態におけるモニタ信号電位の最大値又は加重平均値に基づいて設定され、前記コイルに給電する給電電圧に基づいて可変調整される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭ（Pulse Wide Modulation：パルス幅変調）制御により通電電流が制御されるコイルのショート異常を検出するコイル異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献に記載された技術では、ＰＷＭ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している。
【特許文献１】特開平９−８０１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の検出手法においては、設定デューティ比がノイズ等のデューティ比変動要因の影響を受けて変動する場合があった。このように、設定デューティ比が変動すると、設定デューティ比が正常な場合であっても判定デューティー比の範囲を逸脱して、誤検出するおそれがあった。
【０００４】
このようなノイズ等による誤検出を回避するために、設定デューティ比が予め設定された所定の時間継続して判定デューティ比を逸脱したときにショート異常と判定する手法が採用されている。すなわち、リニアソレノイドがショート異常していても、所定の時間はショート異常と判定されなかった。このため、リニアソレノイドがショート異常となっている上記所定の時間の間、リニアソレノイド、ならびにリニアソレノイドの電流を駆動制御する駆動制御回路に断続的に過電流が流れることになる。これにより、リニアソレノイドや駆動制御回路に悪影響を及ぼし、リニアソレノイドや駆動制御回路に損傷を与えるおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コイルのショート異常を短時間で検出することを可能とし、駆動制御回路の故障を防止するコイル異常検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ＰＷＭ制御により通電制御されるコイルのコイル電流を検出し、コイル電流が目標電流となるようにＰＷＭ制御のデューティ比が調整されるフィードバック制御によりコイル電流が制御されるコイル異常検出装置において、ＰＷＭ制御によりコイル電流が通電制御されることで前記コイルに生じるコイル電圧の変化を平滑化してモニタ信号を生成するモニタ手段と、前記モニタ手段によるコイル電圧の平滑化で得られたモニタ信号の最大電位と、予め設定された判定しきい値とを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果において、モニタ信号の最大電位が判定しきい値以上である場合には、前記コイルにショート異常が発生しているものと判定する判定手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
上記特徴の請求項１記載の発明によれば、検出処理を所定時間の間継続する必要がなく、かつ検出タイミングに制約を受けないので、ショート異常を短時間で検出することが可能となる。また、平滑化処理によりノイズ成分を除去することが可能となり、検出精度を向上させることができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、ＰＷＭ制御により通電制御されるコイルのコイル電流を検出し、コイル電流が目標電流となるようにＰＷＭ制御のデューティ比が調整されるフィードバック制御によりコイル電流が制御されるコイル異常検出装置において、ＰＷＭ制御によりコイル電流が通電制御されることで前記コイルに生じるコイル電圧の変化を平滑化してモニタ信号を生成するモニタ手段と、前記モニタ手段によるコイル電圧の平滑化で得られたモニタ信号の最大電位と、予め設定された判定しきい値とを比較する第１の比較手段と、前記コイルの正常状態におけるデューティ比と、コイル電流に対応して現在設定されているデューティ比とを比較する第２の比較手段と、前記第１の比較手段の比較結果において、モニタ信号の最大電位が判定しきい値以上で、かつ前記第２の比較手段の比較結果において、現在設定されているデューティ比が正常状態におけるデューティ比を逸脱している場合には、前記コイルにショート異常が発生しているものと判定する判定手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
上記特徴の請求項２記載の発明によれば、モニタ信号による判定とデューティ比による判定との２つの判定結果に基づいてショート異常を検出することで、ショート異常を短時間で高精度に検出することができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２記載の発明において、前記判定しきい値は、前記コイルの正常状態におけるモニタ信号電位の最大値又は加重平均値に基づいて設定され、前記コイルに給電する給電電圧に基づいて可変調整されることを特徴とする。
【００１１】
上記特徴の請求項３記載の発明によれば、判定しきい値の精度を高めることが可能となり、ショート異常の検出精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の実施例１に係るコイル異常検出装置の構成を示す図である。図１に示す実施例１のコイル異常検出装置１は、動力を伝達制御する例えば車両のクラッチを駆動制御するクラッチコイル２に流れるコイル電流をＰＷＭ制御により駆動制御し、かつクラッチコイル２のショート異常を検出する装置であり、電流検出抵抗１１、電流検出回路１２、駆動用ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１３、ドライバ回路１４、電源電圧モニタ回路１５、クラッチ電圧モニタ回路１６、ならびにＣＰＵ１７を備えて構成されている。
【００１４】
クラッチコイル２は、装置１に接続され、電源３から給電されている。
【００１５】
電流検出抵抗１１は、クラッチコイル２に接続され、クラッチコイル２を流れるコイル電流を流し、コイル電流が流れることで抵抗の両端に生じた電位差を電流検出回路１２に与える。
【００１６】
電流検出回路１２は、電流検出抵抗１１から与えられた電位差を増幅し、増幅した電位差をＣＰＵ１７に出力する。
【００１７】
駆動用ＦＥＴ１３は、電流検出抵抗１１を介してクラッチコイル２に接続され、ＰＷＭ制御を行うためにゲート端子に与えられる制御信号に基づいてオン／オフ制御され、クラッチコイル２に流れるコイル電流を駆動制御する。
【００１８】
ドライバ回路１４は、ＰＷＭ制御を行うためのＰＷＭ信号をＣＰＵ１７から受けて、このＰＷＭ信号に基づいて駆動用ＦＥＴ１３のゲート端子に制御信号を与える。
【００１９】
電源電圧モニタ回路１５は、クラッチコイル２に給電する電源３に接続され、電源３の電圧（ＰＶＢ）を検出し、検出した電源電圧をＣＰＵ１７に与える。
【００２０】
クラッチ電圧モニタ回路１６は、クラッチコイル２の一端に接続されてその一端の電圧（クラッチ電圧）を入力し、入力したクラッチ電圧を平滑化し、平滑化で得られたモニタ信号をＣＰＵ１７に与える。クラッチ電圧モニタ回路１６は、例えば抵抗と容量とを含むローパスフィルタで構成され、このローパスフィルタでクラッチ電圧を平滑化している。このローパスフィルタのフィルタ定数は、ＣＰＵ１７からドライバ回路１４に与えられるＰＷＭ信号の周波数に応じて適宜設定される。
【００２１】
ＣＰＵ１７は、クラッチコイル２の駆動制御ならびにショート異常を検出する処理を制御する制御中枢として機能し、内部に記憶されたプログラムに基づいて上記処理を実行制御する。ＣＰＵ１７は、予め設定された目標電流をクラッチコイル２に流すべく、目標電流に応じた目標デューティ比のＰＷＭ信号を出力してクラッチコイル２にコイル電流を流し、このコイル電流を電流検出回路１２から与えられた電位差に基づいて検出し、検出したコイル電流が目標電流となるようにＰＷＭ信号のデューティ比を調整する。このように、ＣＰＵ１７は、フィードバック制御によりクラッチコイル２のコイル電流を制御している。
【００２２】
このような構成において、クラッチコイル２が正常な状態にあっては、例えば図２（ａ）のタイミングチャートに示すように、ＣＰＵ１７からドライバ回路１４に所定のデューティ比のＰＷＭ信号（図１のＡ点）が出力されると、このＰＷＭ信号に基づいてドライバ回路１４により駆動用ＦＥＴ１３がオン／オフ制御される。これにより、駆動用ＦＥＴ１３がオン時には、電源３からクラッチコイル２にコイル電流が流れる。したがって、クラッチコイル２の一端側（図１のＢ点）のクラッチ電圧は、図２（ａ）に示すようになる。
【００２３】
すなわち、クラッチ電圧は、ＰＷＭ信号に対して逆相の同期信号となり、ＰＷＭ信号がハイレベル時にクラッチ電圧はロウレベルとなる一方、ＰＷＭ信号がロウレベル時にはクラッチ電圧はハイレベルとなる。また、クラッチコイル２の抵抗値（Ｒｃｌ）は、電流検出抵抗１１の抵抗値（Ｒｓ）ならびに駆動用ＦＥＴ１３のオン抵抗値（Ｒｏｎ）に比べて十分大きな値に設定されているので、駆動用ＦＥＴ１３のオン時にクラッチ電圧のロウレベルは、グランドレベル（ＧＮＤ）に近い値となり、駆動用ＦＥＴ１３のオフ時にクラッチ電圧のハイレベルは、ほぼ電源３の電源電圧（ＰＶＢ）となる。
【００２４】
図２（ａ）に示すように変化するクラッチ電圧がクラッチ電圧モニタ回路１６に与えられると、クラッチ電圧はクラッチ電圧モニタ回路１６で平滑化される。クラッチ電圧モニタ回路１６を構成するローパスフィルタのフィルタ定数は、ＰＷＭ信号の周波数に応じて設定されることで、平滑化で得られたモニタ信号（図１のＣ点）は、図２（ａ）に示すように、クラッチ電圧を積分した三角波（ノコギリ波）となり、ハイレベルとロウレベルとの電位差はクラッチ電圧の同電位差に比べて格段に小さくなり平滑化される。
【００２５】
このような平滑化されたモニタ信号が入力されるＣＰＵ１７では、三角波のモニタ信号に対して、ショート異常の判定基準となる判定しきい値を設定する。この判定しきい値は、クラッチコイル２の抵抗値、電流検出抵抗１１の抵抗値ならびに駆動用ＦＥＴ１３のオン抵抗値のばらつきを考慮して、図２（ａ）に示すようにその値がモニタ信号のピーク電圧値以上となるように設定される。
【００２６】
なお、この判定しきい値は、電源電圧モニタ回路１５でモニタされた電源３の電源電圧（ＰＶＢ）に基づいて、ＣＰＵ１７により可変調整される。これにより、判定しきい値を的確に設定することが可能となり、誤検出を抑えることができる。
【００２７】
また、判定しきい値は、モニタ信号のピーク値に基づいて設定することに代えて、モニタ信号を予め設定された所定時間毎にサンプリングした値の加重平均に基づいて設定するようにしてもよい。この場合には、ピーク値に設定する場合に比べて判定しきい値の精度を高めることが可能となり、ショート異常の検出精度を向上させることができる。
【００２８】
一方、クラッチコイル２にショート異常が生じると、クラッチコイル２の抵抗値は正常時の電流検出抵抗１１の抵抗値ならびに駆動用ＦＥＴ１３の抵抗値に比べて同等またはそれ以下となる。これにより、ＰＷＭ信号のデューティ比は正常時に比べて小さくなり、かつ駆動ＦＥＴ１３がオフ時のクラッチ電圧（図１のＢ点）は、図２（ｂ）に示すように、正常時に比べて浮き上がり、クラッチ電圧のロウレベルはグランドレベル（ＧＮＤ）よりも高いレベルとなる。このように、正電位側にバイアスされたクラッチ電圧を平滑化して得られたモニタ信号は、図２（ｂ）に示すように、正常時に比べて電圧レベルが上昇する。モニタ信号の電圧レベルが上昇して、図２（ｂ）に示すように、ＣＰＵ１７でモニタ信号の電圧レベルが判定しきい値を越えたか否かが判別され、判定しきい値を越えた場合にはクラッチコイル２にショート異常が生じているものと判断する。
【００２９】
モニタ信号は、パルス信号のクラッチ電圧が平滑化されて生成されているため、判定しきい値と比較判定するタイミングは、ＰＷＭ信号の周期に依存することなく任意のタイミングに設定しても誤判定を招くことは回避される。また、ノイズ成分がクラッチ電圧に加わった場合であっても、クラッチ電圧のノイズ成分がローパスフィルタで除去されてモニタ信号が生成されるため、ショート異常を判定する信号のモニタ信号にノイズ成分が含まれ難くすることが可能となる。これらにより、従来のようにノイズの影響を回避するために、所定期間の間ショート異常の判定動作を継続して行う必要がなくなり、クラッチコイル２のショート異常を短時間で検出することが可能となり、その上ノイズに対して誤検出を抑え、信頼性を向上することができる。
【実施例２】
【００３０】
次に、この発明の実施例２について説明する。この実施例２の特徴とするところは、先の実施例１で説明したショート異常の検出手法に加えて、ＰＷＭ信号のデューティ比の変動に基づいてショート異常を検出する手法を追加したことにあり、他は先の実施例１と同様である。
【００３１】
先の実施例１でも述べたように、クラッチコイル２に流れるコイル電流は、このコイル電流を検出することで、ＣＰＵ１７の制御の下にフィードバック制御されている。すなわち、コイル電流は、電源３の電源電圧（ＰＶＢ）やクラッチコイル２の抵抗値（Ｒｃｌ）が変動した場合であっても、ＰＷＭ信号のデューティ比を調整することで予め設定された目標電流となるように制御される。このようなフィードバック制御においては、以下のような関係が成立している。
【００３２】
（数１）
ＰＶＢ×ＤＵＴＹ＝Ｉｃｌ×（Ｒｃｌ＋Ｒｓ＋Ｒｏｎ）
ここで、ＰＶＢは電源３の電源電圧、ＤＵＴＹはＰＷＭ信号のデューティ比、Ｒｃｌはクラッチコイル２の抵抗値、Ｒｓは電流検出抵抗１１の抵抗値、Ｒｏｎは駆動用ＦＥＴ１３のオン抵抗とする。
【００３３】
したがって、ＰＷＭ信号のデューティ比ＤＵＴＹは、以下のように表される。
【００３４】
（数２）
ＤＵＴＹ＝Ｉｃｌ×（Ｒｃｌ＋Ｒｓ＋Ｒｏｎ）／ＰＶＢ
この関係式から、ＰＷＭ信号のデューティ比ＤＵＴＹは、電源３の電源電圧（ＰＶＢ）、クラッチコイル２の抵抗値（Ｒｃｌ）、電流検出抵抗１１の抵抗値（Ｒｓ）、駆動用ＦＥＴ１３のオン抵抗（Ｒｏｎ）に基づいて調整されていることがわかる。
【００３５】
このようなＰＷＭ信号のデューティ比の特性に基づいて、正常時における電源３の電源電圧（ＰＶＢ）、クラッチコイル２の抵抗値（Ｒｃｌ）、電流検出抵抗１１の抵抗値（Ｒｓ）、ならびに駆動用ＦＥＴ１３のオン抵抗（Ｒｏｎ）の変動分を考慮して、正常時におけるデューティ比の変動幅を規定する。すなわち、図３に示すように、正常時におけるデューティ比の最小値（ｍｉｎ）と最大値（ｍａｘ）を規定し、その間を正常時の変動範囲と規定する。
【００３６】
クラッチコイル２にショート異常が発生して、図３に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比が上記したように規定した正常時の変動範囲を逸脱したことがＣＰＵ１７によって検出されると、クラッチコイル２でショート異常が生じているものと判別される。
【００３７】
図４は実施例２におけるショート異常の検出手順を示すフローチャートである。
【００３８】
図４において、先ずクラッチコイル２に電流を流すべく指令が与えられると（ステップＳ１００）、クラッチコイル２に流す目標電流に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を出力し（ステップＳ１０１）、駆動ＦＥＴ１３が駆動制御されてクラッチコイル２に電流が流れる。クラッチコイル２に流れるコイル電流は、電流検出抵抗１１で電位差に変換されてＣＰＵ１７に読み込まれ検出される（ステップＳ１０２）。
【００３９】
検出されたコイル電流値は目標電流値と比較され（ステップＳ１０３）、両電流値が一致しない場合にはＰＷＭ信号のデューティ比を調整し（ステップＳ１０４）、先のステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の処理を行う。ステップＳ１０３の比較結果において、両電流値が一致した場合には、電源電圧モニタ回路１５を介して電源３の電源電圧をＣＰＵ１７に読み込み（ステップＳ１０５）、読み込んだ電源電圧に基づいて判定しきい値を算出する（ステップＳ１０６）。
【００４０】
続いて、電源電圧に基づいて正常時におけるＰＷＭ信号のデューティ比の変動範囲のうち、少なくともショート異常の検出にかかわる最小値（ｍｉｎ）側の目標デューティ比を算出する（ステップＳ１０７）。その後、クラッチ電圧をクラッチ電圧モニタ回路１６に読み込み（ステップＳ１０８）、モニタ信号を生成し、生成したモニタ信号と判定しきい値とを比較する（ステップＳ１０９）。比較の結果、図２（ｂ）に示すように、モニタ信号の電位が判定しきい値よりも高い場合には、クラッチ電圧異常フラグをセットする（ステップＳ１１０）一方、モニタ信号の電位が判定しきい値よりも低い場合には、クラッチ電圧異常フラグがセットされている場合はこれをリセットする（ステップＳ１１１）。
【００４１】
次に、先のステップＳ１０７で算出された目標デューティ比と現在設定されている設定デューティ比とを比較する（ステップＳ１１２）。比較の結果、設定デューティ比が目標デューティ比よりも小さい場合には、設定デューティ比は図３に示すように正常時の変動範囲を逸脱（小さい側に）しているので、デューティ異常フラグをセットする（ステップＳ１１３）一方、設定デューティ比が目標デューティ比よりも小さくない場合には、デューティ異常フラグがセットされている場合はこれをリセットする（ステップＳ１１４）。
【００４２】
そして、クラッチ電圧異常フラグ及びデューティ異常フラグがセットされて有効であるか否かを判別し（ステップＳ１１５）、両フラグが有効である場合には、クラッチコイル２にショート異常が発生しているものと判断する（ステップＳ１１６）一方、クラッチ電圧異常フラグ及びデューティ異常フラグがリセットされて無効である場合には、クラッチコイル２は正常であると判断する（ステップＳ１１７）。
【００４３】
このように、ＰＷＭ信号のデューティ比に基づいてショート異常を判定する手法を、先の実施例１の手法と併せて採用することで、実施例１に比べてより一層誤検出を回避することが可能となり、検出精度を高めることができる。
【００４４】
なお、コイルはクラッチコイル２に限ることはなく、他のコイルであっても本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
【００４５】
さらに、上記実施例から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
【００４６】
（イ）請求項１，２及び３のいずれか１項に記載のコイル異常検出装置において、
前記モニタ手段は、信号の所定の周波数以下の成分を通過させるローパスフィルタで構成されている
ことを特徴とするコイル異常検出装置。
【００４７】
上記（イ）項に記載の構成によれば、コイル電圧が平滑化されるので、ＰＷＭ制御のデューティ比に依存することなくショート異常を検出することが可能となる。また、コイル電圧から高周波のノイズ成分が除去できるので、ノイズによる誤検出が抑えられ、検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１に係るコイル異常検出装置の構成を示す図である。
【図２】クラッチコイルの正常時とショート異常時とにおける各信号のタイミングチャートである。
【図３】クラッチコイルの正常時とショート異常時とにおけるＰＷＭ信号のデューティ比の変化を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施例２における処理動作の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１…コイル異常検出装置
２…クラッチコイル
３…電源
１１…電流検出抵抗
１２…電流検出回路
１３…駆動用ＦＥＴ
１４…ドライバ回路
１５…電源電圧モニタ回路
１６…クラッチ電圧モニタ回路
１７…ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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