(57)【要約】【課題】異常状態にある抵抗値の検出可能範囲を広げ、ソレノイドの異常を確実に検出することを課題とする。【解決手段】ソレノイド駆動回路１１により駆動されるソレノイド１０に供給される電圧を電圧モニタ回路１２でモニタし、ソレノイド１０流れる電流を電流モニタ回路１３でモニタし、電圧モニタ回路でモニタした電圧、ならびに電流モニタ回路でモニタした電流とに基づいて、ソレノイド１０の抵抗値を求め、求めた抵抗値にしたがってソレノイド１０の異常を検出するように構成される。【選択図】      図１
2004347446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド駆動回路により駆動されるソレノイドと、
前記ソレノイドに供給される電圧をモニタする電圧モニタ回路と、
前記ソレノイドに流れる電流をモニタする電流モニタ回路と、
前記電圧モニタ回路でモニタされた電圧、ならびに前記電流モニタ回路でモニタされた電流とに基づいて、前記ソレノイドの抵抗値を求め、求めた抵抗値と前記ソレノイドの基準抵抗値との比較結果に基づいて前記ソレノイドの異常を検出する異常検出手段と
を有することを特徴とするソレノイド異常検出装置。
【請求項２】
前記ソレノイドの動作時の温度を測定する温度センサを備え、
前記異常検出手段は、前記温度センサで測定された温度における前記ソレノイドの基準抵抗値と、求めた前記ソレノイドの抵抗値との比較結果に基づいて前記ソレノイドの異常を検出する
ことを特徴とする請求項１記載のソレノイド異常検出装置。
【請求項３】
前記電圧モニタ回路は、前記ソレノイド駆動回路から電流が供給される前記ソレノイドの一方の端子の電圧をモニタする
ことを特徴とする請求項１記載のソレノイド異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ソレノイド（電磁コイル）における抵抗値の異常を検出するソレノイド異常検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ソレノイド駆動回路によりソレノイドを駆動し、駆動されたソレノイドに流れる電流値をモニタし、モニタした電流値に基づいてソレノイドをフィードバック制御する技術としては、例えば以下に示す文献に記載されものが知られている（特許文献１、又は特許文献２参照）。
【０００３】
駆動されたソレノイドに流れる電流値をモニタする構成としては、例えば図８に示すようなものがある。図８において、ソレノイド８０は、ソレノイド駆動回路８１により電流が供給されて駆動され、ソレノイド８０に供給された電流の値は、ソレノイド８０に接続された電流モニタ回路８２に含まれるシャント抵抗８３を流れる電流の電流値とシャント抵抗８３の抵抗値との積により電圧値に変換される。シャント抵抗８３で得られた電圧は、電流モニタ回路８２に含まれるオペアンプ８４で検出され、検出された電圧をＣＰＵ８５で演算することでソレノイド８０に流れる電流をモニタしていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３１２８３０号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平９−８０１０７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ソレノイドを流れる電流を、電流モニタ回路に含まれるシャント抵抗を用いてモニタする技術においては、ソレノイドが全体として開放状態ならびに短絡状態といった異常状態を検出することは可能であった。しかし、このような技術では、ソレノイドの一部が短絡して、ソレノイドの抵抗値が標準の抵抗値に比べて多少変化する所謂レアショート等のように、ソレノイドの抵抗値が異常な抵抗値を示すような場合には、抵抗値の異常を検出できない場合があった。このため、ソレノイドの異常状態を確実に検出することは困難となり、検出精度が低下するといった不具合を招いていた。
【０００７】
そこで、この発明は、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、異常状態にある抵抗値の検出可能範囲を広げ、ソレノイドの異常を確実に検出することができるソレノイド異常検出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、ソレノイド駆動回路により駆動されるソレノイドと、前記ソレノイドに供給される電圧をモニタする電圧モニタ回路と、前記ソレノイドに流れる電流をモニタする電流モニタ回路と、前記電圧モニタ回路でモニタされた電圧、ならびに前記電流モニタ回路でモニタされた電流とに基づいて、前記ソレノイドの抵抗値を求め、求めた抵抗値と前記ソレノイドの基準抵抗値との比較結果に基づいて前記ソレノイドの異常を検出する異常検出手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
上記特徴においては、電圧モニタ回路によりモニタした電圧と、電流モニタ回路によりモニタした電流に基づいて、ソレノイドの抵抗値を求め、この抵抗値とソレノイドの抵抗の基準値とを比較し、比較結果にしたがってソレノイドの抵抗値の異常を検出するようにしているので、ソレノイドの開放、短絡といった異常状態に加えて、レアショート等の異常をも検出することができる。これにより、異常状態にある抵抗値の検出可能範囲を従来に比べて広げることが可能となり、ソレノイドの異常を確実に検出することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ソレノイドの動作時の温度を測定する温度センサを備え、前記異常検出手段は、前記温度センサで測定された温度における前記ソレノイドの基準抵抗値と、求めた前記ソレノイドの抵抗値との比較結果に基づいて前記ソレノイドの異常を検出することを特徴とする。
【００１１】
上記特徴においては、温度センサにより測定されたソレノイドの動作温度を考慮してソレノイドの抵抗値の異常を判断しているので、より一層ソレノイドの抵抗値の異常を検出する精度を向上することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電圧モニタ回路は、前記ソレノイド駆動回路から電流が供給される前記ソレノイドの一方の端子の電圧をモニタすることを特徴とする。
【００１３】
上記特徴においては、ソレノイド駆動回路の下流側に電圧モニタ回路を接続するようにしたので、ソレノイド駆動回路の内部の電圧降下を考慮することなく、ソレノイドに印加される電圧を求めることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いてこの発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１はこの発明の第１の実施形態に係るソレノイド異常検出回路の構成を示す図である。図１において、この第１の実施形態のソレノイド異常検出回路は、ソレノイド１０を駆動するソレノイド駆動回路１１、電圧モニタ回路１２、電流モニタ回路１３ならびにＣＰＵ１４を備えて構成されている。
【００１６】
ソレノイド駆動回路１１は、電源ＶＤＤとソレノイド１０の一方の端子Ｎ１との間に接続され、電源ＶＤＤから電源の供給を受けて、ＣＰＵ１４から与えられる駆動制御信号に基づいてソレノイド１０に電流を供給してソレノイド１０を駆動する。
【００１７】
電圧モニタ回路１２は、電源ＶＤＤからソレノイド駆動回路１１に供給される電源の電源供給路に接続され、この電源供給路の電圧を入力してモニタする。電圧モニタ回路１２は、モニタした電圧をＣＰＵ１４に与える。
【００１８】
電流モニタ回路１３は、ソレノイド１０の他方の端子Ｎ２に接続され、ソレノイド１０に流れる電流をモニタする。電流モニタ回路１３は、ソレノイド１０の他方の端子Ｎ２とグランドとの間に接続されたシャント抵抗１５を備え、このシャント抵抗１５にソレノイド１０の他方の端子Ｎ２から出力された電流を流すことにより、ソレノイド１０の出力電流を電圧に変換し、この変換により得られた電圧をＣＰＵ１４に与える。
【００１９】
ＣＰＵ１４は、電圧モニタ回路１２から与えられる電圧、ならびに電流モニタ回路１３から与えられる電圧に応じて得られる電流に基づいて、ソレノイド１０の抵抗値を算出し、算出した抵抗値に基づいてソレノイドの異常を判別して検出する、異常検出手段として機能する。ＣＰＵ１４は、電流モニタ回路１３から与えられる電圧を演算処理することで、ソレノイド１０の出力電流を算出する。
【００２０】
ＣＰＵ１４は、電圧モニタ回路１２から与えられる電圧、ソレノイド駆動回路１１が駆動状態での内部の電圧降下、シャント抵抗１５にソレノイド１０の出力電流が流れることによる電圧降下に基づいて、ソレノイド１０に印加される電圧、すなわちソレノイドの一方の端子Ｎ１と他方の端子Ｎ２間の電圧を求める。ソレノイド駆動回路１１がソレノイド１０を駆動している状態における、内部の電圧降下は、ソレノイド駆動回路１１の回路構成により予め求められ、ＣＰＵ１４に記憶される。また、シャント抵抗１５の電圧降下は、電流モニタ回路１３からＣＰＵ１４に与えられる電圧に基づいてＣＰＵ１４で求められる。したがって、電圧モニタ回路１２でモニタされた電圧から、ソレノイド駆動回路１１の内部電圧降下、ならびにシャント抵抗１５の電圧降下を差し引くことにより、ソレノイド１０に印加される電圧が求められる。
【００２１】
ＣＰＵ１４は、使用するソレノイド１０の正常動作時の基準となる基準抵抗値が予め与えられて記憶され、記憶された基準抵抗値と、実際に求めたソレノイド１０の抵抗値とを比較し、比較結果に基づいてソレノイドの異常を判別して検出する。
【００２２】
図２は電圧モニタ回路１２の構成を示す図である。
【００２３】
図２において、電圧モニタ回路１２は、電源ＶＤＤとグランドとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２と、電源ＶＣＣとグランドとの間に直列に接続されたダイオードＤ１、Ｄ２と、抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列接続点ならびにダイオードＤ１、Ｄ２の直列接続点とＣＰＵ１４のアナログ入力ポートとの間に接続された抵抗Ｒ３と、ＣＰＵ１４のアナログ入力ポートとグランドとの間に接続された容量Ｃ１とを備えて構成されている。
【００２４】
このような構成において、電源ＶＤＤから与えられた入力電圧は、直列接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２によりＣＰＵ１４が読み取り可能な電圧レベルまで分圧される。分圧された電圧は、抵抗Ｒ３と容量Ｃ１とで構成されたローパスフィルタを介してＣＰＵ１４のアナログ入力ポートに与えられる。ＣＰＵ１４のアナログ入力ポートに与えられた電圧は、Ａ／Ｄコンバータでデジタル値に変換されて演算され、電源ＶＤＤから与えられた入力電圧が求められる。
【００２５】
なお、抵抗Ｒ３は、ＣＰＵ１４のアナログ入力ポートに入力される電流値を制限する電流制限用の抵抗として機能する。また、容量Ｃ１は、ＣＰＵ１４のアナログ入力ポートに入力される高周波ノイズを除去するためのフィルタとして機能する。さらにダイオードＤ１、Ｄ２は、サージ等による瞬間的な高電圧のノイズに対してＣＰＵ１４の入力ポートを保護するための保護ダイオードとして機能する。
【００２６】
次に、ソレノイド１０の抵抗値を求めることでソレノイドの異常を検出する手順を、図３に示すフローチャートを参照して説明する
まず、ＣＰＵ１４から与えられる駆動制御信号に基づいてソレノイド駆動回路１１がソレノイド１０に電流を供給してソレノイド１０が駆動されると、ソレノイド１０に流れる電流がソレノイド１０の他方の端子Ｎ２を介して電流モニタ回路１３のシャント抵抗１５に流れる。これにより、ソレノイド１０を流れる電流がシャント抵抗１５による電圧降下で電圧に変換され、変換により得られた電圧に対応した電圧がＣＰＵ１４に与えられ、この電圧に基づいてソレノイド１０に流れる電流ならびにシャント抵抗１５における電圧降下がＣＰＵ１４で求められる（ステップＳ３０）。
【００２７】
また、ソレノイド駆動回路１１が動作してソレノイド１０に電流が供給されると、電源ＶＤＤからソレノイド駆動回路１１に供給される電源の電源供給路の電圧が電圧モニタ回路１２でモニタされる（ステップＳ３１）。電圧モニタ回路１２でモニタされた電圧は、ＣＰＵ１４に与えられる。
【００２８】
次に、電圧モニタ回路１２で得られた電圧から、予めＣＰＵ１４に記憶された動作時のソレノイド駆動回路１１の内部電圧降下、ならびにソレノイド１０の出力電流によるシャント抵抗１５における電圧降下を差し引いて、ソレノイド１０の端子Ｎ１、Ｎ２間の電圧、すなわちソレノイド１０に印加される電圧をＣＰＵ１４で算出する。続いて、算出されたソレノイド１０の印加電圧をＶｓｌ、ステップＳ３０で求められたソレノイド１０を流れる電流をＩｓｌとすると、Ｖｓｌ／Ｉｓｌを算出してソレノイド１０の抵抗値を求める（ステップＳ３２）。
【００２９】
次に、上述したようにして求めたソレノイド１０の抵抗値と、ＣＰＵ１４に予め記憶されたソレノイド１０の正常時の基準抵抗値を比較し、比較結果に基づいてソレノイド１０が異常か否かを判断する（ステップＳ３３）。比較結果において、ステップＳ３２で求めたソレノイド１０の抵抗値と、ＣＰＵ１４に記憶された正常時の基準抵抗値とが誤差範囲を含めて一致した場合には、ソレノイド１０は正常であると判断し、ソレノイド１０に対して通常の制御が行われる（ステップＳ３４）。
【００３０】
一方、ステップＳ３２で求めたソレノイド１０の抵抗値と、ＣＰＵ１４に記憶された正常時の基準抵抗値とが予め設定された誤差範囲を含めて不一致の場合には、ソレノイド１０の抵抗値は異常であると判断し、ソレノイド１０は開放、短絡あるいはレアショート等の異常状態であると判断し、ソレノイド１０に対して予め決められた異常時の制御が行われる（ステップＳ３５）。
【００３１】
このように、上記第１の実施形態においては、従来のようにソレノイド１０を流れる電流だけでソレノイド１０が異常か否かを判断するのではなく、ソレノイド１０を流れる電流に加えて、ソレノイド１０に印加される電圧に基づいてソレノイド１０の抵抗値を求めるようにしているので、動作時のソレノイド１０の抵抗値を従来に比べて正確に求めることができる。これにより、ソレノイド１０の抵抗値が正常値に対して中間的な値となっても、これを確実に検出することが可能となり、中間的な抵抗値をとるレアショート等の異常を確実に検出することができる。したがって、従来に比べて異常状態にあるソレノイドの抵抗値の検出可能範囲を広げ、ソレノイドの異常を確実に検出することができる。
【００３２】
図４はこの発明の第２の実施形態に係るソレノイド異常検出装置の構成を示す図である。図４において、この第２の実施形態の特徴とするところは、ソレノイド１０の抵抗値はリニアな温度特性を有していることを利用し、図１に示す第１の実施形態に対して、ソレノイド１０の温度を計測する温度センサ４０を設け、この温度センサ４０で計測されたソレノイド１０の温度に基づいて、ソレノイド１０の抵抗値の比較範囲を限定するようにしたことにある。
【００３３】
温度センサ４０で計測されたソレノイド１０の動作温度は、アナログ入力回路４１を介してＣＰＵ１４に入力される。ＣＰＵ１４は、使用するソレノイド１０における正常時の基準抵抗値の温度特性として、例えば図５に示すような抵抗値テーブルを備えている。したがって、ソレノイド１０の抵抗値を比較する際には、この抵抗値テーブルを参照し、温度センサ４０で計測されたソレノイド１０の温度に対応した基準抵抗値が用いられる。
【００３４】
次に、ソレノイド１０の抵抗値を求めることでソレノイドの異常を検出する手順を、図６に示すフローチャートを参照して説明する
まず、ＣＰＵ１４から与えられる駆動制御信号に基づいてソレノイド駆動回路１１がソレノイド１０に電流を供給してソレノイド１０が駆動されると、ソレノイド１０に流れる電流はソレノイド１０の他方の端子Ｎ２を介して電流モニタ回路１３のシャント抵抗１５に流れる。これにより、ソレノイド１０を流れる電流がシャント抵抗１５による電圧降下で電圧に変換され、変換により得られた電圧に対応した電圧がＣＰＵ１４に与えられ、この電圧に基づいてソレノイドに流れる電流ならびにシャント抵抗１５における電圧降下がＣＰＵ１４で求められる（ステップＳ６０）。
【００３５】
また、ソレノイド駆動回路１１が動作してソレノイド１０に電流が供給されると、電源ＶＤＤからソレノイド駆動回路１１に供給される電源の電源供給路の電圧が電圧モニタ回路１２でモニタされる（ステップＳ６１）。電圧モニタ回路１２でモニタされた電圧は、ＣＰＵ１４に与えられる。
【００３６】
次に、電圧モニタ回路１２で得られた電圧から、予めＣＰＵ１４に記憶された動作時のソレノイド駆動回路１１の内部電圧降下、ならびにソレノイド１０の出力電流によるシャント抵抗１５における電圧降下を差し引いて、ソレノイド１０の端子Ｎ１、Ｎ２間の電圧、すなわちソレノイド１０に印加された電圧をＣＰＵ１４で算出する。続いて、算出されたソレノイド１０の印加電圧をＶｓｌ、ステップＳ６０で求められたソレノイド１０を流れる電流をＩｓｌとすると、Ｖｓｌ／Ｉｓｌを算出してソレノイド１０の抵抗値を求める（ステップＳ６２）。
【００３７】
次に、ソレノイド１０の温度に対応して温度センサ４０で得られた計測信号がアナログ入力回路４１を介してＣＰＵ１４に入力され、入力された計測信号に基づいてソレノイド１０の動作時の温度がＣＰＵ１４で求められる（ステップＳ６３）。
【００３８】
次に、ＣＰＵ１４に予め記憶された図５に示す様な抵抗値テーブルを参照し、求められたソレノイド１０の温度に対応したソレノイド１０の基準抵抗値を求める。例えば、ソレノイド１０の動作時の温度が例えば２０℃程度であると計測された場合には、ソレノイド１０の抵抗値としてａΩが比較時に用いられる（ステップＳ６４）。
【００３９】
次に、ステップＳ６２で求めたソレノイド１０の抵抗値と、ソレノイド１０の温度に応じて抵抗値テーブルを参照して得られたソレノイド１０の基準抵抗値を比較し、比較結果に基づいてソレノイド１０が異常か否かを判断する（ステップＳ６５）。比較結果において、ステップＳ６２で求めたソレノイド１０の抵抗値と、抵抗値テーブルを参照して得られた基準抵抗値とが誤差範囲を含めて一致した場合には、ソレノイド１０は正常であると判断し、ソレノイド１０に対して通常の制御が行われる（ステップＳ６６）。
【００４０】
一方、ステップＳ６２で求めたソレノイド１０の抵抗値と、ソレノイド１０の温度に応じて抵抗値テーブルを参照して得られた基準抵抗値とが予め設定された誤差範囲を含めて不一致の場合には、ソレノイド１０の抵抗値は異常であると判断し、ソレノイド１０は開放、短絡あるいはレアショート等の異常状態であると判断し、ソレノイド１０に対して予め決められた異常時の制御が行われる（ステップＳ６７）。
【００４１】
このように、上記第２の実施形態においては、ソレノイド１０の動作時の温度にしたがってソレノイド１０の抵抗値の範囲を限定しているので、先の第１の実施形態に比べて抵抗値の比較精度が高められ、ソレノイド１０の抵抗値の異常を検出する検出精度をさらに向上させることができる。
【００４２】
図７はこの発明の第３の実施形態に係るソレノイド異常検出装置の構成を示す図である。図７において、この第３の実施形態の特徴とするところは、先の図１に示す第１の実施形態のソレノイド異常検出装置に比べて、電源ＶＤＤからソレノイド駆動回路１１に供給される電源の電源供給路に電圧モニタ回路１２を接続するのに代えて、電圧モニタ回路１２をソレノイド１０の一方の端子Ｎ１に接続し、ソレノイド１０の一方の端子Ｎ１の電圧をモニタするようにしたことにある。他は図１と同様である。
【００４３】
このような構成を採用することで、ソレノイド駆動回路１１が動作時においてのみソレノイド１０の一方の端子Ｎ１に印加される電圧をモニタするようにしている。これにより、先の第１の実施形態のように、ソレノイド駆動回路１１の内部の電圧降下を考慮することなく、ソレノイド１０に印加される電圧、すなわちソレノイド１０の一方の端子Ｎ１と他方の端子Ｎ２との間に印加される電圧を求めることが可能となる。すなわち、ソレノイド１０に印加される電圧は、電圧モニタ回路１２でモニタされたソレノイド１０の一方の端子Ｎ１の電圧から、電流モニタ回路１３のシャント抵抗１５の電圧降下分を差し引いた値として求めることができる。
【００４４】
さらに、上記実施形態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。
【００４５】
請求項１又は２記載のソレノイド異常検出装置において、前記基準抵抗値は、基準となる抵抗値が予めＣＰＵ内に記憶されていることを特徴とする。
【００４６】
このような構成により、正常動作時における基準抵抗値と実際に求めたソレノイドの抵抗値とを比較でき、異常検出が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るソレノイド異常検出装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す電圧モニタ回路の構成を示す図である。
【図３】この発明の第１の実施形態におけるソレノイドの異常検出の手順を示すフローチャートである。
【図４】この発明の第２の実施形態に係るソレノイド異常検出装置の構成を示す図である。
【図５】ソレノイドの抵抗値と温度との関係を示す図である。
【図６】この発明の第２の実施形態におけるソレノイドの異常検出の手順を示すフローチャートである。
【図７】この発明の第３の実施形態に係るソレノイド異常検出装置の構成を示す図である。
【図８】従来のソレノイドモニタ回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０，８０…ソレノイド
１１，８１…ソレノイド駆動回路
１２…電圧モニタ回路
１３，８２…電流モニタ回路
１４，８５…ＣＰＵ
１５，８３…シャント抵抗
４０…温度センサ
４１…アナログ入力回路
８４…オペアンプ
Ｃ１…容量
Ｄ１，Ｄ２…ダイオード
Ｎ１，Ｎ２…端子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…抵抗
ＶＣＣ，ＶＤＤ…電源
【図１】
2004347446.tif 000003
【図２】
2004347446.tif 000004
【図３】
2004347446.tif 000005
【図４】
2004347446.tif 000006
【図５】
2004347446.tif 000007
【図６】
2004347446.tif 000008
【図７】
2004347446.tif 000009
【図８】
2004347446.tif 000010