| 【発明の名称】 |
ソレノイドの作動判定装置および作動判定方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】荒井 高志
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| 【要約】 |
【課題】ソレノイドが実際に正常に作動しているか否かを正しく判定することができるソレノイドの作動判定装置および作動判定方法を提供する。
【解決手段】作動判定装置１は、ソレノイド２にかけられている駆動電位Ｖａの有無を検出するインバータ１０と、ソレノイドの駆動電流Ｉ２に基づき、互いの間に所定の位相差を有する２つの電流信号ＳＲ１，ＳＲ２を同じ増幅率で生成する位相器６と、２つの電流信号ＳＲ１，ＳＲ２を比較するオペアンプ８と、インバータ１０の出力ＳＲ０およびオペアンプ８の出力ＳＲ３により決まるＤ−フリップ・フロップ７の出力ＳＯＵＴに応じて、ソレノイド２が正常に作動しているか否かを判定するマイクロコンピュータ４と、を備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ソレノイドを駆動するために当該ソレノイドにかけられている駆動電位の有無を検出する駆動電位検出手段と、前記ソレノイドの駆動電流に基づき、互いの間に所定の位相差を有する２つの電流信号を生成する電流信号生成手段と、当該２つの電流信号を比較する電流信号比較手段と、前記駆動電位検出手段の検出結果および前記電流信号比較手段の比較結果に基づき、前記ソレノイドが正常に作動しているか否かを判定する作動判定手段と、を備えることを特徴とするソレノイドの作動判定装置。
【請求項２】 ソレノイドを駆動するために当該ソレノイドにかけられている駆動電位の有無を検出し、前記ソレノイドの駆動電流に基づき、互いの間に所定の位相差を有する２つの電流信号を生成し、当該２つの電流信号を比較し、前記検出された駆動電位の有無および前記２つの電流信号の比較に基づき、前記ソレノイドが正常に作動しているか否かを判定することを特徴とするソレノイドの作動判定方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ソレノイドが正常に作動しているか否かを判定するソレノイドの作動判定装置および作動判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の作動判定装置として、例えば特開平１−１７６８５６号公報に記載されたものが知られている。この作動判定装置は、自動車の自動変速機構にアクチュエータとして組み込まれた２つのソレノイドに適用されたものである。この作動判定装置では、コントロールユニットから各ソレノイドへの指令信号と、各ソレノイドの通電状態と、シフト位置とを検出し、検出されたこれらの信号の組み合わせを、正常な作動時における所定の信号の組み合わせと比較することによって、ソレノイドの正否（ソレノイドが正常に作動しているか否か）が判定されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のソレノイドの作動判定装置によれば、各ソレノイドの通電状態を検出しているので、断線などによるソレノイドの不作動を判定することは可能である。しかし、ソレノイドが断線以外の理由で実際に不作動になっているとき、例えば通電されているにもかかわらず、プランジャなどの電機子が実際に正常に動かなくなっているときには、このような不作動状態を正しく判定できないという問題がある。また、微分回路を用いてソレノイドの駆動電流を２回、微分した微分値を検出することにより、指令信号に対してソレノイドの電機子が実際に作動しているか否かを判定する作動判定装置も知られている。しかし、この作動判定装置では、電源や信号伝達経路などからのノイズが微分回路によって重畳されてしまうので、このようなノイズの影響により、ソレノイドの電機子が実際に作動しているか否かを確実には判定できないという問題がある。また、これを解消するには、ノイズ対策回路やシールドを必要とし、その分、コストが増大する。
【０００４】本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ソレノイドが実際に正常に作動しているか否かを正しく判定することができるソレノイドの作動判定装置および作動判定方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するために、請求項１のソレノイド２の作動判定装置１は、ソレノイド２を駆動するためにソレノイド２にかけられている駆動電位（例えば実施形態における（以下、この項において同じ）所定電位Ｖａ）の有無を検出する駆動電位検出手段（インバータ１０）と、ソレノイドの駆動電流Ｉ２に基づき、互いの間に所定の位相差を有する２つの電流信号ＳＲ１，ＳＲ２を生成する電流信号生成手段（位相器６）と、２つの電流信号ＳＲ１，ＳＲ２を比較する電流信号比較手段（オペアンプ８）と、駆動電位検出手段（インバータ１０）の検出結果および電流信号比較手段（オペアンプ８）の比較結果に基づき、ソレノイド２が正常に作動しているか否かを判定する作動判定手段（マイクロコンピュータ４、Ｄ−フリップ・フロップ７）と、を備えることを特徴とする。
【０００６】このソレノイドの作動判定装置によれば、駆動電位検出手段により、ソレノイドにかけられている駆動電位の有無が検出される。また、電流信号生成手段により、ソレノイドの駆動電流に基づき、互いの間に所定の位相差を有する２つの電流信号が生成され、これら２つの電流信号は、電流信号比較手段により比較される。一般的に、ソレノイドは、その作動時に、プランジャなどの電機子の移動に伴ってインダクタンスが変化し、特に電機子がその可動領域の限界位置で停止する際、これに伴うインダクタンスの変化を反映し、駆動電流は増大から一旦、減少する方向に転じ、その後、再度、増大するという特性を備えている。これに対して、上記のように電流信号比較手段により２つの電流信号を比較した際に、一方の電流信号が他方の電流信号よりも大きいことは、駆動電流が増加していることを示し、その逆は、駆動電流が減少していることを示すので、これらの２つの電流信号の比較結果から駆動電流の増減方向が反転したか否かを検出できる。
【０００７】したがって、上記のソレノイドの駆動電流の変化特性に基づき、駆動電位検出手段により、ソレノイドに対して駆動電位がかけられていることが検出され、かつ電流信号比較手段による２つの電流信号の比較結果から駆動電流の増減方向の反転が検出されないときには、作動判定手段により、電機子が実際に移動していない、すなわちソレノイドが正常に作動していないと判定することができる。その結果、ソレノイドが実際に正常に作動しているか否かを正しく判定することができる。また、電流信号比較手段による２つの電流信号の比較結果から駆動電流の増減方向の反転が検出されるので、ノイズの影響を受けにくくなる。その結果、従来の微分回路を備えた作動判定装置のようなノイズ対策回路やシールドが不要になり、その分、コストの増大を抑制できる。
【０００８】請求項２のソレノイド２の作動判定方法は、ソレノイド２を駆動するためにソレノイド２にかけられている駆動電位（所定電位Ｖａ）の有無を検出し（インバータ１０の出力が「Ｈ」か否かを検出し）、ソレノイド２の駆動電流Ｉ２に基づき、互いの間に所定の位相差を有する２つの電流信号ＳＲ１，ＳＲ２を生成し、２つの電流信号ＳＲ１，ＳＲ２を比較し、検出された駆動電位（所定電位Ｖａ）の有無および２つの電流信号ＳＲ１，ＳＲ２の比較に基づき、ソレノイド２が正常に作動しているか否かを判定する（インバータ１０の出力が「Ｈ」のときに、Ｄ−フリップ・フロップ７のＱ端子の出力ＳＯＵＴが「Ｈ」から「Ｌ」に変化したか「Ｌ」のままかを判定する）ことを特徴とする。
【０００９】このソレノイドの作動判定方法によれば、上記作動判定装置と同様に、駆動電位をソレノイドにかけたときに、電機子が実際に移動しているか否か、すなわちソレノイドが正常に作動しているか否かを、正しく判定することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るソレノイドの作動判定装置および作動判定方法について説明する。図１は、本発明の作動判定装置の概略構成を示している。同図に示すように、作動判定装置１は、ソレノイド２に接続された制御回路３と、この制御回路３に接続されたマイクロコンピュータ４（作動判定手段）と、を備えている。マイクロコンピュータ４（以下「マイコン４」という）は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどで構成されており、ソレノイド２は、図示しないプランジャを有している。
【００１１】制御回路３は、マイコン４の出力ポートに接続されたソレノイド駆動回路５（以下「駆動回路５」という）と、この駆動回路５に接続された位相器６（ phaseshifter ）と、マイコン４の入力ポートに接続されたＤ−フリップ・フロップ７（作動判定手段）とを備えている。
【００１２】駆動回路５は、２つのトランジスタ５ａ，５ｂおよび抵抗Ｒを備えている。トランジスタ５ａは、そのベースがマイコン４の出力ポートに接続され、コレクタがソレノイド２に接続されている。また、抵抗Ｒは、トランジスタ５ａのエミッタと電源の間に設けられており、トランジスタ５ｂは、ソレノイド２に所定値以上の電流が流れるのを制限するために設けられている。
【００１３】位相器６（電流信号生成手段）は、コンパレータ６ａを備えており、トランジスタ５ａのエミッタと抵抗Ｒの接続点はコンパレータ６ａの反転入力端子に、抵抗Ｒと電源の接続点はコンパレータ６ａの非反転入力端子にそれぞれ接続されている。また、コンパレータ６ａの出力端子は、トランジスタ６ｂを介して２つのＣＲ遅延回路６ｃ，６ｄに接続されている。ＣＲ遅延回路６ｃの出力端子は、オペアンプ８（電流信号比較手段）の反転入力端子に接続され、ＣＲ遅延回路６ｄの出力端子は、オペアンプ８の非反転入力端子に接続されている。
【００１４】また、オペアンプ８は、これに抵抗を介した正帰還がかけられていることにより、それに応じた所定幅のヒステリシスを有するシュミットトリガ回路を構成している。オペアンプ８の出力端子は、インバータ９を介してＤ−フリップ・フロップ７のクロック端子に接続されている。さらに、Ｄ−フリップ・フロップ７のＤ端子は、インバータ１０（駆動電位検出手段）を介してマイコン４の出力ポートに接続され、Ｑ端子は、マイコン４の入力ポートに接続されている。
【００１５】以上のような作動判定装置１では、パルス信号である指令信号ＳＩＮがマイコン４から駆動回路５に入力されると、駆動回路５により、指令信号ＳＩＮを反転させた駆動信号ＳＤＲＶがソレノイド２に供給され、かつ指令信号ＳＩＮを反転させた信号ＳＲ０がインバータ１０からＤ−フリップ・フロップ７のＤ端子に入力される。この駆動信号ＳＤＲＶは、「Ｈ」レベル（以下単に「Ｈ」という）のときに所定電位Ｖａ（駆動電位）を、「Ｌ」レベル（以下単に「Ｌ」という）のときに「０」を示すパルス信号である。また、指令信号ＳＩＮの入力に伴い、電源から供給される供給電流Ｉ１が、位相器６のコンパレータ６ａの非反転入力端子に入力され、ソレノイド２の駆動電流Ｉ２が、コンパレータ６ａの反転入力端子に入力される。
【００１６】さらに、コンパレータ６ａに入力された駆動電流Ｉ２は、位相器６により増幅されかつ位相差設定処理を施された後、位相器６のＣＲ遅延回路６ｃ，６ｄから出力信号ＳＲ１，ＳＲ２として出力される。出力信号ＳＲ１，ＳＲ２は、互いに同じ波形を有する電流信号として同じ増幅率で生成され、出力信号ＳＲ１は、駆動電流Ｉ２に対する位相遅れが極めて小さく、出力信号ＳＲ２は、出力信号ＳＲ１に対して所定の位相遅れを有する。これらの出力信号ＳＲ１，ＳＲ２は、オペアンプ８の反転入力端子および非反転入力端子にそれぞれ入力される。
【００１７】このオペアンプ８が、前述したような所定幅のヒステリシスを有するシュミットトリガ回路を構成していることにより、その出力信号ＳＲ３のレベルは、信号ＳＲ１の値から信号ＳＲ２の値を差し引いた差分ΔＳＲ（＝ＳＲ１−ＳＲ２）の絶対値がヒステリシスの所定幅を超える時に変化し、それ以外は変化しない。具体的には、信号ＳＲ１の値が信号ＳＲ２の値を上回っていて、差分ΔＳＲが正の値の場合、差分ΔＳＲが所定幅を超える時に「Ｌ」から「Ｈ」に変化し、信号ＳＲ１の値が信号ＳＲ２の値を下回っていて、差分ΔＳＲが負の値の場合、その絶対値｜ΔＳＲ｜が所定幅を超える時に「Ｈ」から「Ｌ」に変化する。ここで、出力信号ＳＲ１の値が出力信号ＳＲ２の値より大きいことは、駆動電流Ｉ２が増大していることを示し、その逆は、駆動電流Ｉ２が減少していることを示すので、出力信号ＳＲ３のレベルの変化により、駆動電流Ｉ２の増減方向の反転が検出される。出力信号ＳＲ３は、インバータ９により反転された信号ＳＲ４となり、この信号ＳＲ４は、Ｄ−フリップ・フロップ７のクロック端子に入力される。
【００１８】Ｄ−フリップ・フロップ７は、クロック端子に入力された信号ＳＲ４が「Ｌ」から「Ｈ」に変化する際に、その立上りに同期して、Ｄ端子に入力された信号ＳＲ０が「Ｈ」のときには「Ｈ」の信号ＳＯＵＴを、信号ＳＲ０が「Ｌ」のときには「Ｌ」の信号ＳＯＵＴをそれぞれＱ端子からマイコン４に出力する。
【００１９】以上のように構成された作動判定装置１のソレノイド作動時における動作について、図２および図３のタイミングチャートを参照しながら説明する。まず、図２を参照しながらソレノイド２の作動が正常な場合について説明する。同図に示すように、時刻ｔ１において、ソレノイド２を駆動すべく、マイコン４から駆動回路５に入力される指令信号ＳＩＮが「Ｈ」から「Ｌ」に変化すると、指令信号ＳＩＮの立下りに同期して、駆動信号ＳＤＲＶおよびインバータ１０の出力ＳＲ０が「Ｌ」から「Ｈ」に変化する。これと同時に、駆動信号ＳＤＲＶの立上りの直後に位相器６の出力信号ＳＲ１の値が増大し始め、さらに、この出力信号ＳＲ１の増大開始から所定時間、遅れて出力信号ＳＲ２の値が増大し始めるとともに、所定電位Ｖａを有する「Ｈ」の駆動信号ＳＤＲＶによりソレノイド２が励磁され、そのプランジャが移動を開始する。
【００２０】この後、プランジャが移動領域の限界位置まで移動し、そこで停止すると、その前後において、駆動電流Ｉ２は、インダクタンスの変化に伴い、増大から一旦、減少方向に転じた後、再度、増大する。これに伴い、出力信号ＳＲ１，ＳＲ２もまた、所定の位相遅れをもって、駆動電流Ｉ２と同様に変化する。このように出力信号ＳＲ１，ＳＲ２が変化する際に、時刻ｔ２において、出力信号ＳＲ１の値が出力信号ＳＲ２よりも小さくなり、かつそれらの差分の絶対値｜ΔＳＲ｜が所定幅を超えることで、オペアンプ８の出力ＳＲ３が「Ｈ」から「Ｌ」に変化し、これに伴い、インバータ９の出力ＳＲ４が「Ｌ」から「Ｈ」に変化する。このとき、出力ＳＲ４の変化前のＤ−フリップ・フロップ７の出力ＳＯＵＴが「Ｌ」で、Ｄ端子への入力ＳＲ０が「Ｈ」であることから、出力ＳＯＵＴは、出力ＳＲ４の立上りに同期して「Ｌ」から「Ｈ」に変化する。
【００２１】この後、時刻ｔ３において、出力信号ＳＲ１が出力信号ＳＲ２よりも大きくなり、かつそれらの差分ΔＳＲが所定幅を超えることで、オペアンプ８の出力ＳＲ３が「Ｌ」から「Ｈ」に変化し、これに伴い、インバータ９の出力ＳＲ４が「Ｈ」から「Ｌ」に変化する。次いで、時刻ｔ４において、ソレノイド２の作動を停止すべく、指令信号ＳＩＮが「Ｌ」から「Ｈ」に再度、変化すると、駆動信号ＳＤＲＶが「Ｈ」から「Ｌ」に変化し、その直後に信号ＳＲ１が減少し始める。信号ＳＲ１が減少し始めた直後の時刻ｔ５において、出力信号ＳＲ１が出力信号ＳＲ２よりも小さくなり、それらの差分の絶対値｜ΔＳＲ｜が所定幅を超えることで、オペアンプ８の出力ＳＲ３が「Ｈ」から「Ｌ」に変化し、これに伴い、インバータ９の出力ＳＲ４が「Ｌ」から「Ｈ」に変化する。このとき、出力ＳＲ４の変化前のＤ−フリップ・フロップ７の出力ＳＯＵＴが「Ｈ」で、Ｄ端子への入力ＳＲ０が「Ｌ」であることから、出力ＳＯＵＴは、出力ＳＲ４の立上りに同期して「Ｈ」から「Ｌ」に変化する。
【００２２】この後、時刻ｔ７において、駆動信号ＳＤＲＶが「Ｌ」から「Ｈ」に再度、変化すると、この駆動信号ＳＤＲＶの立上りの直後に、オペアンプ８の出力ＳＲ３が「Ｌ」から「Ｈ」に変化し、インバータ９の出力ＳＲ４が「Ｈ」から「Ｌ」に変化する。さらに、時刻ｔ８以降においては、上記と同様に、各信号が変化する。以上のように、ソレノイド２が正常に作動している場合には、インバータ１０の出力ＳＲ０が「Ｈ」のとき、すなわち駆動信号ＳＤＲＶが「Ｈ」のときに、Ｄ−フリップ・フロップ７の出力ＳＯＵＴが「Ｌ」から「Ｈ」に変化する。これにより、マイコン４はソレノイド２が正常に作動していると判定する。
【００２３】次いで、図３を参照しながら、作動判定装置１の動作をソレノイド２が故障している場合について説明する。同図に示すように、マイコン４から駆動回路５に指令信号ＳＩＮが入力されると、時刻ｔ２１において、駆動信号ＳＤＲＶが「Ｌ」から「Ｈ」に変化し、この駆動信号ＳＤＲＶの立上りの直後に位相器６の出力信号ＳＲ１が増大し始める。さらに、この出力信号ＳＲ１の増大開始から所定時間、遅れて出力信号ＳＲ２が増大し始める。
【００２４】この場合において、ソレノイド２の故障によりプランジャが移動しない状態になっているときには、駆動信号ＳＤＲＶの立上りと同時にソレノイド２が励磁されても、そのインダクタンスが変化しない。このため、時刻ｔ２１以降において、出力信号ＳＲ１，ＳＲ２は、前述した正常な場合のような増減方向の反転を生じることなく、単調に増大する。
【００２５】次いで、時刻ｔ２２において、駆動信号ＳＤＲＶが「Ｈ」から「Ｌ」に変化すると、その直後に信号ＳＲ１が減少し始める。信号ＳＲ１が減少し始めた直後の時刻ｔ２３において、出力信号ＳＲ１が出力信号ＳＲ２より小さくなり、それらの差分の絶対値｜ΔＳＲ｜が所定幅を超えることで、オペアンプ８の出力ＳＲ３が「Ｈ」から「Ｌ」に変化し、これに伴い、インバータ９の出力ＳＲ４が「Ｌ」から「Ｈ」に変化する。このとき、出力ＳＲ４の変化前のＤ−フリップ・フロップ７の出力ＳＯＵＴが「Ｌ」で、Ｄ端子への入力ＳＲ０が「Ｌ」であることから、Ｄ−フリップ・フロップ７の出力ＳＯＵＴは「Ｌ」のまま変化しない。以上のように、インバータ１０の出力ＳＲ０が「Ｈ」のとき、すなわち駆動信号ＳＤＲＶが「Ｈ」のときに、Ｄ−フリップ・フロップ７から「Ｌ」の信号ＳＯＵＴが入力されると、マイコン４は、ソレノイド２が励磁されているにもかかわらず不作動である状態、すなわち故障状態であると判定する。
【００２６】以上詳述したように、本実施形態のソレノイドの作動判定装置１によれば、インバータ１０は、ソレノイド２に対して所定電位Ｖａを有する「Ｈ」の駆動信号ＳＤＲＶが入力されているときに、これを検出して「Ｈ」の信号ＳＲ０を出力する。また、位相器６は、ソレノイド２の駆動信号Ｉ２から同じ振幅でかつ所定の位相差を有する２つの電流信号ＳＲ１，ＳＲ２を生成する。オペアンプ８は、２つの電流信号ＳＲ１，ＳＲ２の差分ΔＳＲが負の値で、その絶対値｜ΔＳＲ｜がヒステリシスの所定幅を超えた時、すなわちソレノイド２の駆動信号Ｉ２が増大から減少方向に転じた時に、その出力ＳＲ３を「Ｈ」から「Ｌ」に変化させ、転じないときには、出力ＳＲ３を「Ｈ」に保持する。その結果、ソレノイド２の駆動信号Ｉ２が増大から減少方向に転じた時に、インバータ９の出力ＳＲ４が「Ｌ」から「Ｈ」に変化し、転じないときには、出力ＳＲ４が「Ｌ」に保持される。そして、Ｄ−フリップ・フロップ７は、Ｄ端子の入力ＳＲ０が「Ｈ」である場合に、クロック端子の入力ＳＲ４が「Ｌ」から「Ｈ」へ変化したときに、これに同期して「Ｈ」の信号ＳＯＵＴをマイコン４に出力し、変化しないときに「Ｌ」の信号ＳＯＵＴをマイコン４に出力する。さらに、マイコン４は、駆動信号ＳＤＲＶが「Ｈ」のとき、すなわち指令信号ＳＩＮが「Ｌ」のときに、Ｄ−フリップ・フロップ７の出力ＳＯＵＴが「Ｌ」から「Ｈ」に変化したか否かにより、ソレノイド２が正常に作動しているか否かを判定する。
【００２７】したがって、プランジャの移動によるインダクタンスの変化に伴う、前述した駆動電流Ｉ２の変化特性に基づき、ソレノイド２に「Ｈ」の駆動信号ＳＤＲＶが入力されているときに、ソレノイド２の駆動信号Ｉ２の増減方向が増大から減少に反転したか否か、すなわちＤ−フリップ・フロップ７の出力ＳＯＵＴが「Ｌ」から「Ｈ」に変化したか否かを検出することにより、ソレノイド２が実際に正常に作動しているか否かを正しく判定することができる。また、本実施形態では、電流信号ＳＲ１，ＳＲ２を生成するために、ＣＲ遅延回路６ｃ，６ｄを有する位相器６を用いているので、これらＣＲ遅延回路６ｃ，６ｄの積分作用により、電流信号ＳＲ１，ＳＲ２は電源や信号伝達経路におけるノイズの影響を受けにくい。その結果、従来の微分回路を備えた作動判定装置のようなノイズ対策回路やシールドなどが不要になるので、コストの増大を抑制しながら、上記のような効果を有する作動判定装置１を実現することができる。
【００２８】なお、前述した実施形態においては、ソレノイド２にかけられている駆動電位（所定電位Ｖａ）の有無を検出する回路や、ソレノイド２が正常に作動しているか否かを判定する回路などを電気回路で構成したが、これらの検出回路および判定回路は電気回路に限らず、マイクロコンピュータのプログラムで構成してもよい。また、駆動電流Ｉ２の増減方向の反転の有無を、位相器６により駆動電流Ｉ２から生成した位相差を有する２つの信号の差によって検出したが、駆動電流Ｉ２の増減方向の反転の有無を検出する回路はこれに限らず、他の電気回路を用いてもよく、マイクロコンピュータのプログラムで構成してもよい。なお、以上の場合においては、前記実施形態のように電気回路で構成した方が、マイクロコンピュータ側の負担を軽減することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、本発明のソレノイドの作動判定装置および作動判定方法によれば、ソレノイドが実際に作動しているか否かを正しく判定することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月５日（１９９９．１０．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９５５６６
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 友雄
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１０８１３７（Ｐ２００１−１０８１３７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２０日（２００１．４．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２８４０２６ |
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