(57)【要約】【課題】  抵抗の存在によらず回路地絡を検出可能とした負荷駆動回路を提供する。【解決手段】  電源から供給される電力により駆動される負荷と、前記負荷を駆動制御するパルス信号を出力する制御信号出力回路と、前記電源から供給された電圧を前記制御信号出力回路からのパルス信号に基づいたパルス電圧として前記負荷に出力するとともに、過電流の際にはこのパルス電圧を遮断するインテリジェントパワーデバイスと、前記負荷と前記インテリジェントパワーデバイスとの間の電圧をモニタ電圧として検出する電圧検出手段と、前記負荷に流れる電流値に基づき、前記パルス信号を補正するパルス信号補正回路と、前記モニタ電圧と前記パルス信号が同期しているかどうかに基づき、前記インテリジェントパワーデバイスの地絡を検出する異常検出回路とを備えることとした。【選択図】        図８
2007096754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から供給される電力により駆動される負荷と、
前記負荷を駆動制御するパルス信号を出力する制御信号出力回路と、
前記電源から供給された電圧を前記制御信号出力回路からのパルス信号に基づいたパルス電圧として前記負荷に出力するとともに、過電流の際にはこのパルス電圧を遮断するインテリジェントパワーデバイスと、
前記負荷と前記インテリジェントパワーデバイスとの間の電圧をモニタ電圧として検出する電圧検出手段と、
前記負荷に流れる電流値に基づき、前記パルス信号を補正するパルス信号補正回路と、
前記モニタ電圧が所定の閾値以下となった場合に前記インテリジェントパワーデバイスの異常を検出する異常検出回路と
を備えることを特徴とする負荷駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵力をアシストする負荷駆動回路に関し、特にソレノイドバルブを駆動する負荷駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ソレノイド弁の故障診断装置では、ソレノイド弁を駆動するデューティ信号と、駆動トランジスタのコレクタ側のモニタ電圧とを比較することにより回路異常を検出している。特に、回路の地絡を検出する場合は、モニタ電圧がアースによりゼロとなることから、デューティ信号とモニタ電圧との差分が所定値異常となったときに回路地絡と判断する。
【特許文献１】特開平１−２４４１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来技術にあっては、地絡箇所やその他の箇所に抵抗が存在した場合、モニタ電圧がゼロとならず回路地絡を検出できない、という問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、抵抗の存在によらず回路地絡を検出可能とした負荷駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明では、電源から供給される電力により駆動される負荷と、前記負荷を駆動制御するパルス信号を出力する制御信号出力回路と、前記電源から供給された電圧を前記制御信号出力回路からのパルス信号に基づいたパルス電圧として前記負荷に出力するとともに、過電流の際にはこのパルス電圧を遮断するインテリジェントパワーデバイスと、前記負荷と前記インテリジェントパワーデバイスとの間の電圧をモニタ電圧として検出する電圧検出手段と、前記負荷に流れる電流値に基づき、前記パルス信号を補正するパルス信号補正回路と、前記モニタ電圧と前記パルス信号が同期しているかどうかに基づき、前記インテリジェントパワーデバイスの地絡を検出する異常検出回路とを備えることとした。
【０００６】
よって、リレー異常の誤検出を防止した負荷駆動回路を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の負荷駆動回路を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
［負荷駆動回路のシステム構成］
実施例１につき図１ないし図８に基づき説明する。図１は、本願負荷駆動回路を搭載した車両のシステム構成図である。
【０００９】
運転者がステアリングホイールＳＷを操舵すると、シャフト２を介してピニオン３が駆動され、いわゆるラック&ピニオン機構によりラック軸４が軸方向に移動し、前輪を操舵する。ラック軸４には、運転者の操舵トルクに応じてラック軸４の移動をアシストするパワーステアリング機構が設けられている。パワーステアリング機構は、シリンダ６、コントロールユニット１０（負荷駆動回路）、ポンプＰ、油圧制御弁１、およびソレノイドＳＯＬ（負荷）を備える。
【００１０】
シリンダ６は、軸方向移動可能に設けられたピストン６３により第１シリンダ室６１及び第２シリンダ室６２に画成される。第１、第２シリンダ室６１，６２は第１、第２通路３１，３２および油圧制御弁１を介してポンプＰと接続し、ポンプＰから作動油を導入されることでピストン６３を軸方向移動させ、操舵アシスト力を得る。
【００１１】
油圧制御弁１はトーションバー５と接続し、トーションバー５の捩れ方向および捩れ量に合わせて開度を変化させ、第１、第２シリンダ室６１，６２への流量を調節する。余剰分の作動油はリザーバタンク７へ還流される。また、油圧制御弁１にはソレノイドＳＯＬが設けられ、コントロールユニット１０からの指令に応じて油圧制御弁１の開度量を制御する。
【００１２】
コントロールユニット１０はバッテリＥから電源供給を受け、イグニッションＩＧＮからスイッチ信号、車速センサ８から車速信号、エンジン回転数センサ９からエンジン回転数信号が入力される。これらの各種信号に基づいて操舵アシスト力を決定し、ソレノイドＳＯＬへ指令信号を出力する。
【００１３】
［コントロールユニットの詳細］
図２は、コントロールユニット１０の制御ブロック図である。コントロールユニット１０は車速算出部１１、エンジン回転数算出部１２、目標電流算出部１３、ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ決定部１４（制御信号出力回路およびパルス信号補正回路）、異常検出部１５、ソレノイド電流検出部１６、端子電圧検出部１７、およびソレノイド駆動部１００（インテリジェントパワーデバイス）を備える。
【００１４】
車速算出部１１は車速ＶＳＰを算出し、エンジン回転数算出部１２はエンジン回転数Ｎｅを算出してそれぞれ目標電流算出部１３へ出力する。目標電流算出部１３は、エンジン始動後（Ｎｅ>０）であるかを判断し、エンジン始動後であれば車速−目標電流マップ（図４参照）に基づき目標電流Ｉ＊を算出し、ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ決定部１４へ出力する。
【００１５】
ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ決定部１４は、目標電流Ｉ＊およびソレノイド電流検出部１６により検出されたソレノイド実電流Ｉに基づき、ソレノイドＳＯＬに対するＰＷＭ＿ＤＵＴＹを決定する。これに基づきソレノイド駆動部１００はソレノイドＳＯＬを駆動する。
【００１６】
端子電圧検出部１７はソレノイドＳＯＬの端子間電圧Ｖｒを検出し、異常検出部１５へ出力する。また、異常検出部１５は端子間電圧Ｖｒに基づきソレノイドＳＯＬの異常を検出し、異常が検出された場合はＰＷＭ＿ＤＵＴＹ決定部１４へ駆動禁止信号を出力する。異常検出には目標電流−端子間電圧閾値マップ（図５参照）を用い、目標電流Ｉ＊が小さい場合は端子間電圧閾値Ｖａを大きく設定する。
【００１７】
なお、電流検出部１６を設けずに、異常検出部１５に車速ＶＳＰを導入し、ＶＳＰの値からソレノイドＳＯＬの電流を推定することとしてもよく特に限定しない。この場合、直接的に電流を検出する電流検出部１６が不要になる。
【００１８】
［ソレノイド駆動部（負荷駆動回路の詳細）］
図３はソレノイド駆動部１００の制御ブロック図である。ソレノイド駆動部１００はレギュレータ１１０、過熱保護部１２０、チャージポンプ１３０、ドライバ１４０、およびＭＯＳ＿ＦＥＴ１５０を有する。
【００１９】
バッテリＥからの電圧Ｖは、レギュレータ１１０による安定化の後チャージポンプ１３０により昇圧され、ドライバ１４０へ導入される。ドライバ１４０はＰＷＭ＿ＤＵＴＹに基づきＭＯＳ＿ＦＥＴ１５０を駆動する。また、ドライバ１４０は、過熱保護部１２０により過熱状態と判断された場合、あるいは過電流が流れた場合にＭＯＳ＿ＦＥＴ１５０へ出力する電流値を制限する。
【００２０】
［ソレノイド地絡検出制御］
回路の地絡を検出する際は、検出箇所の端子間電位差を検出し、この電位差がゼロとなった際に地絡と判断する。検出箇所における低電位側を接地して高電位側の電圧を検出すれば、電圧を計測するのみで回路地絡を検出可能である。
【００２１】
しかし、検出箇所の２点間に抵抗が存在する場合、地絡が起こっても電位差がゼロとならず、地絡を検出できない。とりわけ検出箇所の低電位側を接地する回路において、高電位側よりも下流に抵抗が存在する場合も同様に検出不能となってしまう。
【００２２】
ここで検出箇所に抵抗が存在する場合、地絡により抵抗がショートカットされるため端子間電位差が低下する。したがって本願実施例では、地絡検出対象たるソレノイドＳＯＬの端子間電圧Ｖｒが閾値Ｖａ以上であれば、地絡はなく正常であると判断する。Ｖｒ≦Ｖａの状態が一定時間ｔａ継続した場合、地絡と判断してＰＷＭ出力を停止する。なお、本願ではＰＷＭ出力を停止することとするが、パルス信号ではなくフラット信号を出力することとしてもよい。
【００２３】
地絡が検出された場合、パルス信号の出力が停止されるとシリンダ６に供給する液量が最小となる。したがって、低速走行時における操舵負荷は増加するものの、高速走行時に過剰な操舵アシスト力が付与されることを回避できる。また、低速走行時には操舵負荷が増大し、運転者に異常を知らせるものである。
【００２４】
また、地絡時には大電流が流れて装置が発熱するため、本願実施例では過熱保護部１２０によりソレノイド駆動部１００の温度を検出し、検出された温度が所定値以上となった場合にＰＷＭ出力を停止する。この場合、温度でなく電流値を計測し、過電流を判定してもよい。
【００２５】
また、本願ソレノイドＳＯＬはパワーステアリング装置のアシスト力制御を行うものであり、高速走行時にはアシスト力が小さくなるためソレノイドＳＯＬに対する目標電流Ｉ＊も小さく設定される。この場合、電流Ｉ＊が小さいため地絡時の発熱も小さくなり、過熱保護部１２０によるＰＷＭ出力停止を行いづらい。したがって目標電流Ｉ＊が小さい場合は端子間電位差Ｖの閾値Ｖａを高めに設定し、端子間電圧Ｖｒの正常マージンを小さくする。
【００２６】
［ソレノイド地絡検出制御処理］
図６は、ソレノイドＳＯＬの地絡検出制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップにつき説明する。
【００２７】
ステップＳ１０１ではイグニッションＩＧＮがＯＮであるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ１０２へ移行し、ＮＯであればステップＳ１０１を繰り返す。
【００２８】
ステップＳ１０２ではエンジン回転数Ｎｅを読み込み、ステップＳ１０３へ移行する。
【００２９】
ステップＳ１０３ではエンジン始動（Ｎｅ>０）かどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１０４へ移行し、ＮＯであればステップＳ１０３を繰り返す。
【００３０】
ステップＳ１０４ではソレノイドＳＯＬの端子間電圧Ｖｒを読み込み、ステップＳ１０５へ移行する。
【００３１】
ステップＳ１０５では車速ＶＳＰを読み込み、ステップＳ１０６へ移行する。
【００３２】
ステップＳ１０６ではソレノイドＳＯＬに対する目標電流Ｉ＊を算出し、ステップＳ１０７へ移行する。
【００３３】
ステップＳ１０７ではソレノイドＳＯＬの端子間電圧閾値Ｖａを設定し、ステップＳ１０８へ移行する。
【００３４】
ステップＳ１０８ではソレノイド端子間電圧Ｖｒ≦閾値Ｖａであるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１０９へ移行し、ＮＯであればステップＳ１１１へ移行する。
【００３５】
ステップＳ１０９ではＶｒ≦Ｖａとなってから所定時間ｔ経過したかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１１０へ移行し、ＮＯであればステップＳ１１１へ移行する。
【００３６】
ステップＳ１１０ではＰＷＭ出力をＯＦＦとし、ステップＳ１１３へ移行する。
【００３７】
ステップＳ１１１ではＰＷＭ＿ＤＵＴＹを算出し、ステップＳ１１２へ移行する。
【００３８】
ステップＳ１１２ではＰＷＭ出力を実行し、ステップＳ２００へ移行する。
【００３９】
ステップＳ２００では過熱保護制御処理（図７参照）を実行し、ステップＳ１１３へ移行する。
【００４０】
ステップＳ１１３ではイグニッションＩＧＮがＯＦＦされているかどうかが判断され、ＹＥＳであれば制御を終了し、ＮＯであればステップＳ１０４へ戻る。
【００４１】
［過熱保護制御処理］
図７は過熱保護制御処理の流れを示すフローチャートである。図６のステップＳ２００に対応する。
【００４２】
ステップＳ２０１では過熱保護部１２０により検出されたソレノイド駆動部１００の温度Ｔが上限閾値Ｔｈ以上であるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ２０２へ移行し、ＮＯであればステップＳ２０３へ移行する。
【００４３】
ステップＳ２０２ではＰＷＭ出力を停止し、制御を終了する。
【００４４】
ステップＳ２０３ではソレノイド駆動部１００の温度が下限閾値Ｔｌ以下であるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ２０５へ移行し、ＮＯであればステップＳ２０４へ移行する。
【００４５】
ステップＳ２０４では現在のＰＷＭ出力状態を継続させ、制御を終了する。
【００４６】
ステップＳ２０５ではＰＷＭ出力を再開し、制御を終了する。
【００４７】
［ソレノイド地絡検出制御の経時変化］
図８は、ソレノイド地絡検出制御の経時変化である。
（時刻ｔ１）
時刻ｔ１においてＰＷＭ電圧がＯＮとなる。
【００４８】
（時刻ｔ２）
時刻ｔ２においてソレノイドＳＯＬに地絡が発生し、端子間電圧Ｖｒが閾値Ｖａ以下に低下する。地絡に伴い実電流Ｉが増大し、ソレノイド駆動部１００の温度が上昇を開始する。また、カウンタによりこの時点からの時間計測が開始される。
【００４９】
（時刻ｔ３）
時刻ｔ３においてＰＷＭ電圧がＯＦＦとなり、実電流Ｉが０となってソレノイド駆動部１００の温度も低下する。
【００５０】
（時刻ｔ４）
時刻ｔ４においてＰＷＭ信号がＯＮとなり、ソレノイド端子間電圧Ｖｒが上昇する。また通電再開により温度Ｔも上昇する。
【００５１】
（時刻ｔ５）
時刻ｔ５においてソレノイド駆動部１００の温度がＴｈに達し、ＰＷＭ信号によらず通電が停止される。
【００５２】
（時刻ｔ６〜ｔ７）
時刻ｔ４〜ｔ５を繰り返す。
【００５３】
（時刻ｔ７）
時刻ｔ７において時刻ｔ２（地絡時）からの時間がｔａとなり、地絡と判断されてＰＷＭ信号の出力が停止される。
【００５４】
［本願実施例の効果］
本願実施例では、目標電流Ｉ＊およびソレノイドＳＯＬの実電流Ｉに基づきソレノイドＳＯＬを駆動制御するパルス信号を出力するＰＷＭ＿ＤＵＴＹ決定部１４と、バッテリＥからの電圧をＰＷＭ＿ＤＵＴＹ決定部１４からのパルス信号に基づいたパルス電圧として前記負荷に出力するとともに、過電流の際にはこのパルス電圧を遮断するソレノイド駆動部１００と、ソレノイドＳＯＬの端子間電圧Ｖｒを検出する端子電圧検出部１７と、端子間電圧Ｖｒに基づきソレノイドＳＯＬの異常を検出する異常検出部１５を備えることとした。
【００５５】
地絡時には大電流が流れて装置が発熱するため、本願実施例では過熱保護部１２０によりソレノイド駆動部１００の温度を検出し、検出された温度が所定値以上となった場合にＰＷＭ出力を停止する。これにより、ソレノイドＳＯＬの端子間電圧Ｖｒ≦閾値Ｖａの状態が一定時間ｔａ継続した場合に地絡と判断することで、地絡箇所に抵抗が存在する場合であっても確実に地絡を検出することができる。
（他の実施例）
【００５６】
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【００５７】
更に、上記各実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
【００５８】
（イ）請求項１に記載の負荷駆動回路において、
前記インテリジェントパワーデバイスは温度検出手段を備え、
前記温度検出手段によって検出された温度が所定値以上であるとき、前記パルス信号の出力を停止すること
を特徴とする負荷駆動回路。
【００５９】
正常であるにもかかわらず温度が若干上昇した場合であっても、異常の誤検出を回避することができる。
【００６０】
（ロ）請求項１に記載の負荷駆動回路において、
前記インテリジェントパワーデバイスは温度検出手段を備え、
前記温度検出手段によって検出された温度が所定値以下であるとき、前記パルス信号の出力を停止すること
を特徴とする負荷駆動回路。
【００６１】
正常であるにもかかわらず温度が若干低下した場合であっても、異常の誤検出を回避することができる。
【００６２】
（ハ）上記（ロ）に記載の負荷駆動回路において、
前記以上検出回路は、前記負荷に流す電流値が低いほど、前記所定値を低下させること
を特徴とする負荷駆動回路。
【００６３】
負荷に流す電流値が低い場合、インテリジェントパワーデバイスのパルス電圧遮断機能が働きづらくなり、パルス信号のオン区間終了時より所定時間前の時点においてもパルス電圧が遮断されない場合がある。この場合であっても、パルス電圧値自体は低下する傾向にあるため、所定閾値を上昇させることにより、パルス電圧値の低下を検出し、回路異常を検出することができる。
【００６４】
（ニ）上記（ハ）に記載の負荷駆動回路は、
車両に搭載される回路であって、
前記負荷に流す電流は車両速度に基づき変化し、
前記異常検出回路は、前記車両速度に基づき前記電流を推定すること
を特徴とする負荷駆動回路。
【００６５】
直接的に電流値を検出する電流値検出回路を設ける必要がない。
【００６６】
（ホ）上記（ニ）に記載の負荷駆動回路において、
前記負荷は転舵輪に操舵アシスト力を付与するパワーステアリング装置のアクチュエータであること
を特徴とする負荷駆動回路。
【００６７】
パワーステアリング装置のアクチュエータは車両速度が増加するほど電流値を低下させるため、高速走行時における回路異常を適切に検出することができる。
【００６８】
（ヘ）上記（ニ）に記載の負荷駆動回路において、
【００６９】
前記負荷は転舵輪に操舵アシスト力を付与する油圧パワーシリンダに供給される液量を制御する制御バルブ用のソレノイドであって、
前記車両速度が増加するほど、前記ソレノイドに流す電流値を低下させ、
この電流値の低下に伴い前記液量を減少させるよう、前記制御バルブをコントロールすること
を特徴とする負荷駆動回路。
【００７０】
車両速度が増加するほど制御バルブに流れる電流が小さくなるため、高速走行時における回路異常を適切に検出することができる。
【００７１】
（ト）上記（ヘ）に記載の負荷駆動回路において、
前記制御信号出力回路は、前記異常検出回路が回路異常を検出したとき、前記パルス信号の出力を停止すること
を特徴とする負荷駆動回路。
【００７２】
回路異常が検出された場合、パルス信号の出力が停止されると制御バルブは油圧パワーシリンダに供給する液量を最小とする。したがって、低速走行時における操舵負荷は増加するものの、高速走行時に過剰な操舵アシスト力が付与されることを回避できる。また、低速走行時には操舵負荷が増大するため、運転者に回路異常を知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本願負荷駆動回路を搭載した車両のシステム構成図である。
【図２】コントロールユニットの制御ブロック図である。
【図３】ソレノイド駆動部の制御ブロック図である。
【図４】車速−目標電流マップである。
【図５】目標電流−端子間電圧閾値マップである。
【図６】ソレノイドの地絡検出制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】過熱保護制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】ソレノイド地絡検出制御の経時変化である。
【符号の説明】
【００７４】
１    油圧制御弁
２    シャフト
３    ピニオン
４    ラック軸
５    トーションバー
６    シリンダ
７    リザーバタンク
８    車速センサ
９    エンジン回転数センサ
１０    コントロールユニット
１１    車速算出部
１２    エンジン回転数算出部
１３    目標電流算出部
１４    ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ決定部
１５    異常検出部
１６    ソレノイド電流検出部
１７    端子電圧検出部
３１，３２    第１、第２通路
６１，６２    第１、第２シリンダ室
６３    ピストン
１００    ソレノイド駆動部
１１０    レギュレータ
１２０    過熱保護部
１３０    チャージポンプ
１４０    ドライバ
Ｅ    バッテリ
ＩＧＮ    イグニッション
Ｐ    ポンプ
ＳＯＬ    ソレノイド
ＳＷ    ステアリングホイール
【図１】
2007096754.tif 000003
【図２】
2007096754.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007096754.tif 000009
【図８】
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