(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドに供給される駆動電流を指示する駆動信号に基づいて、前記ソレノイドに駆動電流を供給して前記ソレノイドを駆動し、前記ソレノイドが短絡して過大な駆動電流が出力された場合に、駆動電流の出力を停止して回路の破損を防止する保護機能を備えた駆動回路を有し、前記ソレノイドに供給される駆動電流をモニタし、前記ソレノイドが正常時には駆動信号の周期に同期して駆動電流に対応した電流モニタ信号に基づいて、駆動信号の駆動電流指示値が設定されるフィードバック制御により駆動制御されるソレノイドの短絡故障を検出するソレノイド異常検出装置において、
前記電流モニタ信号の変動幅（振幅）を監視する変動幅監視手段と、
前記駆動信号と前記電流モニタ信号との周期を比較する第１の比較手段と、
前記変動幅監視手段で監視された電流モニタ信号の変動幅と、前記ソレノイドの短絡故障時の変動幅に応じて予め設定された所定の比較変動幅とを比較する第２の比較手段と、
前記第２の比較手段の比較結果において、前記変動幅監視手段で監視された電流モニタ信号の変動幅が、前記ソレノイドの短絡故障時の変動幅に応じて予め設定された所定の比較変動幅よりも大きく前記駆動回路の保護機能が作動した場合に、前記駆動信号のデューティー比を変更してオン期間を長くした結果、前記第１の比較手段の比較結果において、前記駆動信号と前記電流モニタ信号との周期が非同期である場合には、前記ソレノイドの短絡故障を検出する故障検出手段と
を有することを特徴とするソレノイド異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアソレノイドの異常（短絡故障）を精度良く検出するソレノイド異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されている電子制御式自動変速機等の油圧制御システム等で多用されているソレノイドバルブに使用されているリニアソレノイドの端子間がショートする短絡故障を検出する技術としては、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１参照）。この文献に記載された技術では、コイルとしてのリニアソレノイドに着目し、コイルの電気的特性の一つであるリップル特性を利用してリニアソレノイドの短絡故障を検出していた。
【特許文献１】特開平０２−１８０３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したようなリニアソレノイドの短絡故障を検出する手法においては、リニアソレノイドに流れる電流が目標電流となるようにフィードバック制御が行われている。このフィードバック制御は、リニアソレノイドに流れる実電流をモニタし、モニタした実電流と目標電流との偏差に基づいて行われている。
【０００４】
このようなリニアソレノイドのフィードバック制御において、目標電流値が安定して一定電流である場合には、制御性は良好となる。しかし、目標電流値の変動が激しい場合、例えばリニアソレノイドが上記変速機に使用されて変速時のようにリニアソレノイドに流れる電流が頻繁に変化するような場合には、モニタしている実電流と目標電流との偏差を正確に検出できず、リニアソレノイドの短絡故障を精度良く検出することが極めて困難であるといった不具合を招いていた。
【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、リニアソレノイドの異常（短絡故障）を精度良く検出できるソレノイド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、ソレノイドに供給される駆動電流を指示する駆動信号に基づいて、前記ソレノイドに駆動電流を供給して前記ソレノイドを駆動し、前記ソレノイドが短絡して過大な駆動電流が出力された場合に、駆動電流の出力を停止して回路の破損を防止する保護機能を備えた駆動回路を有し、前記ソレノイドに供給される駆動電流をモニタし、前記ソレノイドが正常時には駆動信号の周期に同期して駆動電流に対応した電流モニタ信号に基づいて、駆動信号の駆動電流指示値が設定されるフィードバック制御により駆動制御されるソレノイドの短絡故障を検出するソレノイド異常検出装置において、前記電流モニタ信号の変動幅（振幅）を監視する変動幅監視手段と、前記駆動信号と前記電流モニタ信号との周期を比較する第１の比較手段と、前記変動幅監視手段で監視された電流モニタ信号の変動幅と、前記ソレノイドの短絡故障時の変動幅に応じて予め設定された所定の比較変動幅とを比較する第２の比較手段と、前記第２の比較手段の比較結果において、前記変動幅監視手段で監視された電流モニタ信号の変動幅が、前記ソレノイドの短絡故障時の変動幅に応じて予め設定された所定の比較変動幅よりも大きく前記駆動回路の保護機能が作動した場合に、前記駆動信号のデューティー比を変更してオン期間を長くした結果、前記第１の比較手段の比較結果において、前記駆動信号と前記電流モニタ信号との周期が非同期である場合には、前記ソレノイドの短絡故障を検出する故障検出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の発明によれば、駆動電流の指示値が頻繁に変化するような場合、及び／又は駆動電流の指示値が一定でない状態の場合であっても、ソレノイドの短絡故障を精度良く検出することができる。
【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に係るソレノイド異常検出装置を含むリニアソレノイドの駆動制御装置の構成を示す図である。図１において、リニアソレノイドの駆動制御装置は、異常（短絡故障）を検出するリニアソレノイド１に駆動電流を供給する駆動回路２、この駆動回路２からリニアソレノイド１に供給される駆動電流を監視する際に使用される電流モニタ抵抗３、リニアソレノイド１に供給される駆動電流を監視する電流モニタ回路４、ならびに制御中枢のＣＰＵ５を備えて構成されている。
【００１４】
リニアソレノイド１は、駆動電流がリニアソレノイド１に出力されるソレノイド出力端子６とグランドとの間に接続され、駆動電流量に応じてオン／オフの間を連続的に変化させてリニア制御され、駆動回路２から供給される駆動電流に基づいて駆動制御される。リニアソレノイド１は、オフ（駆動電流が停止）した時にソレノイドのインダクタンス成分により発生する電流が、パワーグラウンド端子７から環流用ダイオード８を介して電流モニタ抵抗３、ソレノイド出力端子６を経てリニアソレノイド１に環流される。
【００１５】
駆動回路２は、ＣＰＵ５から与えられ、リニアソレノイド１に供給しようとする駆動電流（目標値）を指示するパルス信号の駆動信号を受けて、この駆動信号のデューティー比に基づいて駆動電流を生成し、生成した駆動電流を電流モニタ抵抗３、ソレノイド出力端子６を介してリニアソレノイド１に供給する。また、駆動回路２は、リニアソレノイド１が短絡して過大な駆動電流が出力された場合に、出力を停止して過大な電流により回路が破損するのを防止する保護機能を備えている。
【００１６】
電流モニタ抵抗３は、駆動回路２とソレノイド出力端子６との間に接続され、リニアソレノイド１に供給される駆動電流を抵抗の電圧降下を利用してモニタする。
【００１７】
電流モニタ回路４は、電流モニタ抵抗３の両端の電圧を入力し、入力された電圧に基づいて、内蔵する積分回路等の機能によりリニアソレノイド１に供給される駆動電流に対応した電流モニタ信号をＣＰＵ５に与える。
【００１８】
ＣＰＵ５は、リニアソレノイド１のフィードバック駆動制御、ならびに本発明の特徴となるリニアソレノイド１の短絡故障を検出制御する制御中枢となり、ソレノイド異常検出装置として機能する。ＣＰＵ５は、内部に記憶されたプログラムに基づいて、上記駆動制御ならびに検出制御を行い、変動幅監視手段、第１，第２の比較手段、ならびに故障検出手段を備えている。
【００１９】
変動幅監視手段は、電流モニタ回路４でモニタされてＣＰＵ５に与えられた電流モニタ信号の変動幅（振幅）を監視する。電流モニタ信号は、ＣＰＵ５から駆動回路２に指示された駆動電流の目標値にかかわらず、リニアソレノイド１が正常時には、パルス信号の駆動信号に対して、例えば図２に示すように変化する。
【００２０】
図２において、電流モニタ信号は、その周期が駆動信号の周期と同期し、駆動信号がオフからオンに変化した時（ロウレベルからハイレベルの変化時）の電流モニタ信号の電圧値＞駆動信号がオンからオフに変化した時（ハイレベルからロウレベルの変化時）の電流モニタ信号の電圧値となる関係が常に成立する。すなわち、駆動信号がロウレベルからハイレベルに変化する時に最大値（ＭＡＸ）となる一方、ハイレベルからロウレベルに変化する時に最小値（ｍｉｎ）となる。したがって、電流モニタ信号は、駆動信号がハイレベル時には信号電圧がリニアに減少する一方、駆動信号がロウレベル時には信号電圧がリニアに増加するように変化する。
【００２１】
変動幅監視手段は、このように変化する電流モニタ信号の最大値と最小値の変動幅（ΔＡＤin）を、電流モニタ信号の最大値（ＡＤin（ＭＡＸ））−最小値（ＡＤin（ｍｉｎ））として求める。変動幅監視手段で求められた変動幅の値は、駆動信号の駆動周波数や電流モニタ回路４に含まれる積分回路の積分定数等に応じて決定されるが、リニアソレノイド１が正常の場合には、この実施例１では例えば７３ｍＶ程度以下に設定されている。
【００２２】
第１の比較手段は、ＣＰＵ５から駆動回路２に与えられる駆動信号の周期と、電流モニタ回路４でモニタされてＣＰＵ５に与えられた電流モニタ信号の周期とを比較する。比較結果は故障検出手段に与えられる。
【００２３】
第２の比較手段は、電流モニタ回路４でモニタされた電流モニタ信号の変動幅と、予め設定された所定の比較値とを比較する。この比較値は、リニアソレノイド１が短絡故障した際に変動する電流モニタ信号の変動幅に設定される。比較結果は故障検出手段に与えられる。
【００２４】
故障検出手段は、第１の比較手段の比較結果及び／又は第２比較手段の比較結果に基づいて、リニアソレノイド１が短絡故障しているか否かを判断する。
【００２５】
リニアソレノイド１が短絡故障すると、過大な駆動電流が駆動回路２からリニアソレノイド１に出力されることになる。この時に、駆動回路２で上述した保護機能が作動し、駆動電流の出力が停止される。このような場合には、過大な駆動電流が出力されてから保護機能が作動するまでに多少の時間がかかる。このため、過大な駆動電流が出力されてから保護機能が作動するまでの間は、駆動電流の目標値にかかわらず電流モニタ信号は図３に示すように変化し、その変動幅ΔＡＤinは正常値にに比べて大きくなる。この実施例１では、正常時の変動幅が上述したように７３ｍＶ程度に設定されているので、これに対応して、短絡故障時の変動幅は例えば１２５ｍＶ程度以上となる。一方、駆動信号は図２に示す正常時と変わらず、駆動信号と電流モニタ信号との周期は図２に示す場合と同様に同期する。
【００２６】
故障検出手段は、第２の比較手段の比較結果に基づいて、すなわち電流モニタ信号の変動幅が図２に示す正常時の変動幅（ΔＡＤin＝７３ｍＶ程度）が図３に示す短絡故障時の変動幅（ΔＡＤin＝１２５ｍＶ程度以上）に変化し、この変化が複数の周期に亘って検出された場合には、リニアソレノイド１が短絡故障していると判断し、リニアソレノイド１の故障を検出する。したがって、第２の比較手段の比較値は、リニアソレノイド１の短絡故障時における電流モニタ信号の変動幅が正常の変動幅よりも大きくなっていることを判定できる値として、ここでは例えば１１０ｍＶに設定される。
【００２７】
一方、保護機能が作動した後は、電流モニタ回路４のモニタ結果により駆動電流がリニアソレノイド１に供給されていないことがＣＰＵ５で認識され、これによりＣＰＵ５は駆動電流を流すべく、駆動信号のデューティー比を変更して、図２に示す正常時に比べて図４に示すようにオン期間（ハイレベルの期間）が長い駆動信号を駆動回路２に与える。この結果、駆動信号と電流モニタ信号の周期は非同期となり、駆動信号がオフからオンに変化した時の電流モニタ信号の電圧値＞駆動信号がオンからオフに変化した時の電流モニタ信号の電圧値となる関係が成立しなくなる。
【００２８】
故障検出手段は、第１の比較手段の比較結果に基づいて、すなわち電流モニタ信号の周囲と駆動信号の周期が非同期となり、この状態が複数の周期に亘って検出された場合には、リニアソレノイド１が短絡故障していると判断し、リニアソレノイド１の故障を検出する。
【００２９】
故障検出手段は、リニアソレノイド１が例えば車両に搭載された電子制御式自動変速機の油圧制御システムで使用されいる場合に、変速機が変速動作を行っている時には、第１の比較手段の比較結果に基づいて、リニアソレノイド１の短絡故障を判断する一方、変速動作が行われていない時には、第１の比較手段ならびに第２の比較手段の双方の比較結果に基づいてリニアソレノイド１の短絡故障を判断する。
【００３０】
ＣＰＵ５は、複数のリニアソレノイド１の内少なくとも１つのリニアソレノイド１の短絡故障を検出すると、故障が検出されたリニアソレノイド１又はすべてのリニアソレノイドの駆動を停止し、もしくは変速機の変速動作を制限したり変速固定を行うフェールセーフモードを実行する。また、ＣＰＵ５は、リニアソレノイド１の短絡故障を検出すると、警告灯やブザー等により短絡故障を外部に報知する。さらに、ＣＰＵ５は、リニアソレノイド１の短絡故障を検出すると、内部に備えた記憶装置にリニアソレノイド１の短絡故障を記憶し、必要に応じて記憶情報を外部に読み出す。
【００３１】
次に、図５のフローチャートを参照して、リニアソレノイド１の短絡故障を検出する手順を説明する。ここで、リニアソレノイド１の駆動電流の目標値が頻繁に変化する場合の短絡故障を検出する手順を説明するにあたって、リニアソレノイド１の駆動電流の目標値が頻繁に変化する例として、リニアソレノイド１が車両に搭載された電子制御式自動変速機の油圧制御システムで使用された場合を一例として説明する。
【００３２】
先ず、ＣＰＵ５は、電流モニタ回路４からＣＰＵ５に与えられる１周期分の電流モニタ信号を参照し（ステップＳ５００）、リニアソレノイド１が使用されている変速機が変速動作中であるか否かを示す変速中フラグを参照する（ステップＳ５０１）。変速中フラグの参照の結果、変速機が変速中でない場合は、第２の比較手段の比較結果を用いた故障検出手順Ａならびに第１の比較手段の比較結果を用いた故障検出手順Ｂを実行する（ステップＳ５０２）。一方、変速中である場合には、前回実行した故障検出手順Ａの結果を保持し（ステップＳ５０３）、第１の比較手段の比較結果を用いた故障検出手順Ａを実行する（ステップＳ５０４）。
【００３３】
次に、故障検出手順Ａについて説明する。
【００３４】
先ず、上記ステップＳ５００で参照した１周期分の電流モニタ信号に基づいて、電流モニタ信号の変動幅を変動幅監視手段でΔＡＤin＝ΔＡＤin（ＭＡＸ）−ΔＡＤin（ｍｉｎ）として求める（ステップＳ５０５）。続いて、求めた変動幅がΔＡＤin≧１１０であるか否かを第２の比較手段で比較判定する（ステップＳ５０６）。比較の結果、変動幅がΔＡＤin≧１１０である場合には、ＮＧカウンタＡを＋１インクリメントした後（ステップＳ５０７）、ＣＰＵ５に与えられた電流モニタ信号に対して例えば２０００周期分上述した変動幅の監視比較を行ったか否かを判断する（ステップＳ５０８）。上記ステップＳ５０６の判定結果において、変動幅がΔＡＤin≧１１０でない場合には、上記ステップＳ５０８の判断処理を行う。
【００３５】
ステップＳ５０８の判断結果において、電流モニタ信号に対して２０００周期分上述した変動幅の監視比較を行い、２０００周期に対して例えば８０％程度の周期の１６００周期分の監視比較結果に対してステップＳ５０６が成立しているか否か、すなわちＮＧカウンタＡのカウント値≧１６００であるか否かを判定する（ステップＳ５０９）。一方、２０００周期分の変動幅の監視比較を行っていない場合には、先のステップＳ５００に戻る。
【００３６】
ステップＳ５０９の判定結果において、ＮＧカウンタＡのカウント値≧１６００でない場合には、ＮＧカウンタＡのカウント値をクリアして、先のステップＳ５００に戻る（ステップＳ５１０）一方、ＮＧカウンタＡのカウント値≧１６００である場合は、リニアソレノイド１が異常（短絡故障）であると判断する（ステップＳ５１１）。
【００３７】
リニアソレノイド１が短絡故障していると判断された場合には、ＣＰＵ５はフェールセーフモードを実行し、警告灯の点灯等により外部に短絡故障を報知し、履歴メモリに短絡故障の情報を記憶して検出手順を終了する（ステップＳ５１２）。
【００３８】
次に、故障検出手順Ｂについて説明する。
【００３９】
先ず、上記ステップＳ５００で参照した１周期分の電流モニタ信号に基づいて、第１の比較手段で駆動信号の周期と電流モニタ信号の周期が同期しているか否か、すなわち、駆動信号がオフからオンに変化した時の電流モニタ信号の電圧値＞駆動信号がオンからオフに変化した時の電流モニタ信号の電圧値が成立しているか否かを判定する（ステップＳ５１３）。判定の結果、成立していない場合にはＮＧカウンタＢを＋１インクリメントした後（ステップＳ５１４）、ＣＰＵ５に与えられた電流モニタ信号に対して例えば５００周期分上述した周期の同期監視を行ったか否かを判断する（ステップＳ５１５）。上記ステップＳ５１３の判定結果において、駆動信号がオフからオンに変化した時の電流モニタ信号の電圧値＞駆動信号がオンからオフに変化した時の電流モニタ信号の電圧値の関係が成立していない場合には、上記ステップＳ５１５の判断処理を行う。
【００４０】
ステップＳ５１５の判断結果において、電流モニタ信号に対して５００周期分上述した周期の同期監視を行い、５００周期に対して例えば６０％程度の周期の３００周期分の監視比較結果に対してステップＳ５１３が成立しているか否か、すなわちＮＧカウンタＢのカウント値≧３００であるか否かを判定する（ステップＳ５１６）。一方、５００周期分の同期監視を行っていない場合には、先のステップＳ５００に戻る。
【００４１】
ステップＳ５１６の判定結果において、ＮＧカウンタＢのカウント値≧３００でない場合には、ＮＧカウンタＢのカウント値をクリアして、先のステップＳ５００に戻る（ステップＳ５１７）一方、ＮＧカウンタＢのカウント値≧３００である場合は、リニアソレノイド１が異常（短絡故障）であると判断する（ステップＳ５１８）。リニアソレノイド１が短絡故障していると判断された場合には、先に説明したステップＳ５１２の処理を行い、検出手順を終了する。
【００４２】
上記検出手順では、変速機が変速中でない場合に、故障検出手順Ａならびに故障検出手順Ｂの双方の手順を並行して行うことで、検出精度を高めることができる。
【００４３】
以上説明したように、上記実施例１においては、駆動電流の目標値が頻繁に変化するような場合や、駆動電流の目標値が一定でないような場合であっても、リニアソレノイド１の短絡故障を精度良く検出することが可能となる。また、変速機が変速を開始してリニアソレノイド１が動き始める際にも迅速にリニアソレノイド１の短絡故障を検出することができる。これにより、変速機への負荷を低減することができる。さらに、リニアソレノイド１の短絡故障が検出された際に、フェールセーフモードに移行して、変速機の安全域での動作や変速機の変速固定等を行うことで、車両を安全に操作することが可能となる。
【００４４】
また、リニアソレノイド１の短絡故障が検出された際に、その旨外部、例えば車両の運転者に報知することで、リニアソレノイド１の短絡故障による変速機の故障を速やかに認識し、修理を依頼する等的確な対応が可能となる。さらに、リニアソレノイド１の短絡故障時に故障情報を記憶することで、故障の認識や故障箇所の特定を容易に行うことができるようになる。
【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）前記ソレノイドは、車両に搭載された電子制御式自動変速機の油圧制御システムで使用され、前記故障検出手段は、前記変速機が変速制御時に、前記比較手段又は前記第１の比較手段の比較結果にしたがって前記ソレノイドの故障検出を実施することを特徴とする請求項１又は３記載のソレノイド異常検出装置。
【００４７】
上記特徴の装置によれば、変速機が変速を開始してソレノイドが動き始める際にも迅速にソレノイドの短絡故障を検出することができる。これにより、変速機への負荷を低減することができる。
【００４８】
（ロ）前記ソレノイドの短絡故障が検出された後、前記ソレノイドの駆動を停止し、前記変速機をフェールセーフモードに移行させる
ことを特徴とする前記（イ）項に記載のソレノイド異常検出装置。
【００４９】
上記特徴の装置によれば、変速機の安全域での動作や変速機の変速固定等を行うことが可能となり、車両を安全に操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１に係るソレノイド異常検出装置を含むソレノイド駆動装置の構成を示す図である。
【図２】ソレノイドの正常動作時の電流モニタ信号と駆動信号のタイミングを示す図である。
【図３】ソレノイドが短絡故障した際の電流モニタ信号と駆動信号のタイミングを示す図である。
【図４】ソレノイドが短絡故障した際の電流モニタ信号と駆動信号の他のタイミングを示す図である。
【図５】ソレノイドの故障を検出する手順の処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１…リニアソレノイド
２…駆動回路
３…電流モニタ抵抗
４…電流モニタ回路
５…ＣＰＵ
６…ソレノイド出力端子
７…パワーグラウンド端子
８…環流用ダイオード
【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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