JP2000184582A

JP2000184582A - ソレノイド駆動装置

Info

Publication number: JP2000184582A
Application number: JP10351795A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mizuno; 央水野; Koji Yotsuya; 恒治四ツ谷; Koichi Kondo; 功一近藤; Sei Miyake; 聖三宅; Hiromi Maehata; 博己前畑; Tetsuo Suzukawa; 哲生鈴川; Shuichi Yonemura; 修一米村
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2000-06-30
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: JP3700816B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ソレノイド駆動装置に係り、フラ
イバック電圧に伴う電流を環流させる環流回路の断線を
検出する機能を有するソレノイド駆動装置を提供するこ
とを目的とする。【解決手段】ソレノイド駆動装置は、ソレノイド１０
及びダイオード１２により構成された環流回路１２を備
える。ソレノイド１０に接続されたＦＥＴ２２のオン／
オフによりソレノイド１０への通電が制御される。環流
回路１２に断線が生ずると、高圧のフライバック電圧が
発生し、ツェナーダイオード３２を介してコンデンサ３
８が充電される。コンデンサ３８の充電電圧によりトラ
ンジスタ２８がオンし、出力端子４６の電位がローレベ
ルとなる。ＣＰＵ２６は出力端子４６の電位レベルに基
づいて環流回路１４の断線を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ソレノイド駆動装
置に係り、特に、ソレノイドのフライバック電圧に伴う
電流を環流させる環流回路の断線を検出することが可能
なソレノイド駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平９−１１２７３
５号に開示される如く、電磁弁が備えるソレノイドへの
通電を制御する電磁弁駆動装置が公知である。この装置
は、高電圧を発生する昇圧回路、この昇圧回路により充
電されるコンデンサ、及び、各ソレノイドに対応して設
けられたスイッチング素子を備えている。スイッチング
素子がオンされると、そのスイッチング素子に対応する
ソレノイドを介してコンデンサが放電されることで、ソ
レノイドに励磁電流が供給される。

【０００３】コンデンサの放電によりソレノイドに励磁
電流が供給されると、コンデンサの充電電圧は低下す
る。一方、ソレノイド又はソレノイドへの電流供給経路
（以下、単に、電流供給経路と称す）に断線が生ずる
と、スイッチング素子がオンされても、コンデンサは放
電されず、その充電電圧に変化は生じない。そこで、上
記従来の装置では、スイッチング素子がオンされ、再び
オフされた時点でのコンデンサの充電電圧と、所定のし
きい値との比較により電流供給経路の断線を検出するこ
ととしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
装置は、ソレノイドと共に環流回路を構成するように配
置されたダイオードを備えている。ソレノイドへの通電
が遮断されると、逆起電力に伴う電流が環流回路内を環
流することで、フライバック電圧が吸収される。このた
め、ソレノイドへの通電遮断時にも、ソレノイドを流れ
る電流が直ちに消滅することはなく、ソレノイドへの通
電状態が維持される。従って、環流回路によれば、ソレ
ノイドをデューティ駆動することにより平均電流を制御
することが可能となる。かかる環流回路の機能を維持す
るためには、環流回路の断線を検出することが必要であ
る。しかしながら、上記従来の装置では、ソレノイドへ
の電流供給経路の断線を検出することはできるものの、
環流回路の断線を検出することについては考慮されてい
ない。

【０００５】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、フライバック電圧に伴う電流を環流させること
によりソレノイドへの電流制御を可能とする環流回路の
断線を検出することが可能なソレノイド駆動装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、ソレノイドへの通電を制御する通電制
御手段と、前記ソレノイドを含む環流回路と、前記ソレ
ノイドへの通電を遮断した際に生ずるフライバック電圧
を検出するフライバック電圧検出手段と、前記フライバ
ック電圧に基づいて前記環流回路の断線を検出する断線
検出手段とを備えるソレノイド駆動装置により達成され
る。

【０００７】本発明において、ソレノイドを含む環流回
路が断線した場合、ソレノイドへの通電が遮断された際
に高圧のフライバック電圧が発生する。一方、環流回路
が断線していない場合は、ソレノイドへの通電が遮断さ
れた際に、環流回路を電流が環流することで、フライバ
ック電圧が吸収される。従って、断線検出手段は、フラ
イバック電圧に基づいて環流回路の断線を検出すること
ができる。なお、環流回路の断線とは、環流回路内のソ
レノイドへの通電経路とはならない部位の断線を意味す
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施例であ
るソレノイド駆動装置の回路図である。本実施例のソレ
ノイド駆動装置は、ソレノイド１０への通電を制御する
装置として構成されている。図１に示す如く、ソレノイ
ド駆動装置は、ソレノイド１０及びダイオード１２から
なる環流回路１４を備えている。ダイオード１２は、ソ
レノイド１０の第１端子１０ａから第２端子１０ｂに向
かう方向が順方向となるように、ソレノイド１０と並列
に設けられている。

【０００９】ソレノイド１０の第２端子１０ｂは電源電
圧ライン１６に接続されている。第２端子１０ｂには、
電源電圧ライン１６より電源電圧ＶＢが供給される。ま
た、ソレノイド１０の第１端子１０ａには、ソレノイド
通電出力回路１８及びフライバック電圧検出信号生成回
路２０が接続されている。ソレノイド通電出力回路１８
は、ＦＥＴ２２を備えている。ＦＥＴ２２のドレイン端
子２２ａは、ソレノイド１０の第１端子１０ａに接続さ
れている。また、ＦＥＴ２２のソース端子２２ｂはアー
スラインに接続されている。更に、ＦＥＴ２２のゲート
端子２２ｃはＣＰＵ２６に接続されている。ＦＥＴ２２
は、ＣＰＵ２６からゲート端子２２ｃにハイレベル信号
が供給されることによりオン状態となる。

【００１０】フライバック電圧検出信号生成回路２０は
トランジスタ２８を備えている。ソレノイド１０の第１
端子１０ａと、トランジスタ２８のベース端子２８ａと
の間には、第１端子１０ａ側から順に、抵抗器３０、ツ
ェナーダイオード３２、ダイオード３４、及び抵抗器３
６が互いに直列に接続されている。ツェナーダイオード
３２は、トランジスタ２８側からソレノイド１０側へ向
かう方向が順方向となるように接続されている。なお、
ツェナーダイオード３２は、そのツェナー電圧Ｖｚが、
電源電圧ＶＢよりも高圧、かつ、ソレノイド１０への通
電遮断時に、後述する如く環流回路１４が断線した状況
下で発生するフライバック電圧の最大値よりも低圧とな
るように構成されている。また、ダイオード３４は、ソ
レノイド１０側からトランジスタ２８側へ向かう方向が
順方向となるように接続されている。ダイオード３４と
抵抗器３６との接続部と、アースラインとの間には、コ
ンデンサ３８が接続されている。また、抵抗器３６とト
ランジスタ２８のベース端子２８ａとの接続部と、アー
スラインとの間には抵抗器４０が接続されている。

【００１１】トランジスタ２８のエミッタ端子２８ｂは
アースラインに接続されている。また、トランジスタ２
８のコレクタ端子２８ｃは、抵抗器４２を介して電源電
圧ライン１６に接続されていると共に、抵抗器４４を介
してフライバック電圧検出信号生成回路２０の出力端子
４６に接続されている。出力端子４６とアースラインと
の間には、コンデンサ４８が接続されている。また、出
力端子４６はＣＰＵ２６に接続されている。

【００１２】上述の如く、ＣＰＵ２６からＦＥＴ２２の
ゲート端子２２ｃにハイレベル電圧が供給されると、Ｆ
ＥＴ２２はオン状態になる。この場合、電源電圧ライン
１６からソレノイド１０及びＦＥＴ２２を経てアースラ
インに至る回路が導通することで、ソレノイド１０に励
磁電流が供給される。また、ソレノイド１０に励磁電流
が供給されている状態で、ＦＥＴ２２のゲート端子２２
ｃの電圧がローレベルになると、ＦＥＴ２２がオフ状態
となることでソレノイド１０への通電は遮断される。こ
の場合、ソレノイド１０の逆起電力により、環流回路１
４には、第１端子１０ａからダイオード１２、第２端子
１０ｂ、及びソレノイド１０を経て第１端子１０ａに戻
る方向の電流が環流する。このため、ソレノイド１０へ
の通電遮断時に、高圧のフライバック電圧の発生が防止
されると共に、通電遮断後にもソレノイド１０への通電
状態が維持されることで、デューティ制御による電流制
御が可能となる。

【００１３】このように、環流回路１４は、ソレノイド
１０への通電遮断時に、逆起電力に伴う電流を環流させ
ることにより、フライバック電圧を吸収すると共に、デ
ューティ制御による通電量の制御を可能とする機能を有
している。本実施例のソレノイド駆動装置は、かかる機
能を有する環流回路１４の断線を検出し得る点に特徴を
有している。なお、環流回路１４の断線とは、ソレノイ
ド１０の第１端子１０ａからダイオード１２を経て第２
端子１０ｂへ至る経路、すなわち、ソレノイド１０への
通電経路とはならない経路の断線を意味するものとす
る。以下、本実施例の上記特徴部に係わるソレノイド駆
動装置の動作について説明する。

【００１４】本実施例のソレノイド駆動装置において、
ＦＥＴ２２がオフ状態に維持されている場合、すなわ
ち、ソレノイド１０への通電が行われていない場合は、
ソレノイド１０の第１端子１０ａには、ソレノイド１０
を介して電源電圧ＶＢが付与される。上述の如く、ツェ
ナーダイオード３２のツェナー電圧Ｖｚは電源電圧ＶＢ
に比して高圧とされている。従って、第１端子１０ａに
電源電圧ＶＢが付与されても、ツェナーダイオード３２
のツェナー効果は生じず、コンデンサ３８への充電は行
われない。この場合、トランジスタ２８のベース端子２
８ａの電位はローレベルとなり、トランジスタ２８はオ
フ状態に維持される。トランジスタ２８がオフ状態に維
持されている場合、出力端子４６には抵抗器４２、４４
を介して電源電圧ＶＢが供給されることで、出力端子４
６の電位はハイレベルとなる。

【００１５】また、ＦＥＴ２２がオン状態に維持されて
いる場合、すなわち、ソレノイド１０への通電が行われ
ている場合は、ソレノイド１０における電圧降下によ
り、第１端子１０ａの電位はローレベルとなる。第１端
子１０ａの電位がローレベルである場合も、上記したＦ
ＥＴ２２がオフ状態に維持されている場合と同様に、コ
ンデンサ３８への充電は行われないため、出力端子４６
の電位はハイレベルとなる。

【００１６】このように、ＦＥＴ２２がオフ状態又はオ
ン状態に維持されている場合、すなわち、ソレノイド１
０の通電状態又は非通電状態が維持されている場合は、
環流回路１４の断線の有無にかかわらず、出力端子４６
の電位はハイレベルに維持される。環流回路１４に断線
が生じていない場合には、上述の如く、ＦＥＴ２２がオ
ン状態からオフ状態に切り換えられる際、すなわち、ソ
レノイド１０への通電が遮断される際に、環流回路１４
を電流が環流することにより高圧のフライバック電圧の
発生が防止される。このため、ソレノイド１０の第１端
子１０ａの電位がツェナーダイオード３２のツェナー電
圧Ｖｚより低く維持されることで、出力端子４６の電位
はハイレベルとなる。すなわち、環流回路１４に断線が
生じていない場合は、出力端子４６の電位は、ソレノイ
ド１０への通電状態にかかわらず、常にハイレベルに維
持される。

【００１７】一方、環流回路１４に断線が生ずると、ソ
レノイド１０への通電が遮断される際に、ソレノイド１
０の逆起電力に伴って高圧のフライバック電圧が発生す
る。図２は、環流回路１４に断線が生じた状況下で、ソ
レノイド１０への通電が遮断された場合の、第１端子１
０ａの電位の時間変化を示す。図２に示す如く、時刻ｔ
１までは、ソレノイド１０に通電されていることで、第
１端子１０ａの電位はローレベルに維持されている。時
刻ｔ１においてソレノイド１０への通電が遮断される
と、第１端子１０ａに高圧のフライバック電圧が発生す
る。上述の如く、ツェナーダイオード３２のツェナー電
圧Ｖｚは、環流回路１４が断線した場合に生ずる高圧の
フライバック電圧の最大値よりも低圧とされている。こ
のため、第１端子１０ａの電位は、ツェナー電圧Ｖｚを
越えて急激に立ち上がる。

【００１８】第１端子１０ａの電位がツェナー電圧Ｖｚ
を越えると、ツェナーダイオード３２にツェナー効果が
発生し、ツェナーダイオード３２に逆方向（すなわち、
ソレノイド１０側からトランジスタ２８側へ向かう方
向）の電流が流れる。この電流によりコンデンサ３８が
充電されると共に、第１端子１０ａの電位は次第に低下
する。そして、第１端子１０ａの電位がツェナー電圧Ｖ
ｚを下回ると、上記の電流の流れは停止される。従っ
て、図２にハッチングを付して示す領域に相当する量の
電荷がコンデンサ３８に充電されることになる。コンデ
ンサ３８が充電されると、その充電電圧がトランジスタ
２８のベース端子２８ａに付与されることで、トランジ
スタ２８のベース−エミッタ間電圧が上昇する。その結
果、トランジスタ２８がオン状態となり、コンデンサ４
８に蓄えられていた電荷が放電されると共に、抵抗器４
２における電圧降下により出力端子４６の電位はローレ
ベルとなる。すなわち、環流回路１４に断線が生ずる
と、ソレノイド１０への通電が遮断された際に、出力端
子４６の電位はローレベルになる。以上説明したよう
に、環流回路１４に断線が生じていない場合は、出力端
子４６の電位は常にハイレベルに維持される。一方、環
流回路１４に断線が生じている場合は、ソレノイド１０
への通電が遮断された際に、出力端子４６の電位はロー
レベルに変化する。従って、ＣＰＵ２６により出力端子
４６の電位レベルを判別することで、環流回路１４の断
線を検出することができる。

【００１９】ところで、環流回路の断線を検出する手法
として、環流回路内に電流検出用の抵抗器を設ける構成
（以下、対比構成と称す）が考えられる。図３は、対比
構成の回路図を示す。なお、図３において、上記図１と
同様の機能を有する構成部分については同一の符号を付
してその説明を省略する。図３に示す如く、対比構成で
は、ソレノイド１０の第１端子１０ａとダイオード１２
との間に抵抗器１００が接続されている。ソレノイド１
０、ダイオード１２、及び抵抗器１００は環流回路１０
２を構成している。抵抗器１００の両端にはＡ／Ｄ変換
器１０４が接続されている。Ａ／Ｄ変換器１０４は、抵
抗器１００の両端の電圧をデジタル信号に変換してＣＰ
Ｕ２６へ供給する。

【００２０】上記の対比構成において、環流回路１０２
に断線が生じていない場合は、ソレノイド１０への通電
が遮断された際に、逆起電力に伴う電流が環流回路１０
２内を環流し、この電流により抵抗器１００の両端に電
圧が発生する。一方、環流回路１０２に断線が生ずる
と、電流は環流回路１０２を環流できないため、抵抗器
１００の両端に電圧は発生しない。従って、対比構成に
よれば、ＣＰＵ２６がＡ／Ｄ変換器１０４を介して抵抗
器１００の両端の電圧を監視することで、環流回路１０
２の断線を検出することができる。

【００２１】しかし、上記の対比構成では、抵抗器１０
０がソレノイド駆動装置の動作に与える影響を最小限に
抑制すべく、抵抗器１００の抵抗値を小さく設定しなけ
ればならない。この場合、抵抗器１００の両端に発生す
る電圧も微小となる。かかる微小な電圧を検出するため
にＡ／Ｄ変換器１０４等の高価な電圧検出手段が必要と
なり、装置コストが増加してしまう。また、環流回路１
０２内に抵抗器１００が設けられることで、環流回路１
０２と、環流回路１０２の断線を検出するための回路
（すなわち、抵抗器１００及びＡ／Ｄ変換器１０４）と
を分離することができず、回路全体の設計自由度が低下
してしまう。

【００２２】これに対して、本実施例のソレノイド駆動
装置によれば、環流回路１４に何ら構成部品を付加する
必要がないため、駆動回路の動作に影響を与えることな
く環流回路１４の断線を検出することができる。また、
出力端子４６の電位レベルのハイ／ローに基づいて断線
を検出できるので、電圧検出手段を設けることは不要で
あり、フライバック電圧検出信号生成回路２０をトラン
ジスタ、抵抗器、コンデンサ、ダイオード等の比較的廉
価な構成部品のみで構成することができる。従って、本
実施例のソレノイド駆動装置によれば、上記対比構成に
比して大幅な低コスト化を図ることができる。更に、環
流回路１４と、環流回路１４の断線を検出するための回
路（すなわち、フライバック電圧検出信号生成回路２
０）とが完全に分離されるので、回路全体の大きな設計
自由度を確保することができる。

【００２３】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図４は、本実施例のソレノイド駆動装置の回路図で
ある。なお、図４において、上記図１と同様の機能を有
する構成部分については同一の符号を付してその説明を
省略する。本実施例のソレノイド駆動装置は複数（図３
においては２つ）のソレノイド１０への通電を制御する
装置として構成されている。

【００２４】図４に示す如く、ソレノイド駆動装置は、
各ソレノイド１０に対応して、ダイオード１２を含む環
流回路１４、及び、ソレノイド通電出力回路１８を備え
ている。また、フライバック電圧検出信号生成回路２０
は、各ソレノイド１０に対応して、抵抗器３０及びツェ
ナーダイオード３２を備えている。フライバック電圧検
出信号生成回路２０の、抵抗器３０及びツェナーダイオ
ード３２を除く構成部分は、全てのソレノイド１０に対
して共通に設けられている。

【００２５】本実施例のソレノイド駆動装置において
も、上記第１実施例のソレノイド駆動装置と同様に、何
れかのＦＥＴ２２がオン状態とされることにより、その
ＦＥＴ２２に対応するソレノイド１０に励磁電流が供給
される。何れかの環流回路１４に断線が生ずると、その
環流回路１４に対応するソレノイド１０への通電が遮断
された際に、その第１端子１０ａの電位がツェナー電圧
Ｖｚを越えて立ち上がる。この場合、コンデンサ３８が
充電されることで、トランジスタ２８がオン状態とな
り、出力端子４６の電位はローレベルになる。従って、
本実施例のソレノイド駆動装置においても、出力端子４
６の電位がローレベルになったことをもって、何れかの
環流回路１４に断線が生じたことを検出することができ
る。

【００２６】図５は、上記図３に示す対比構成が複数の
ソレノイド１０を駆動する装置として適用された場合の
回路図を示す。なお、図５において上記図３と同様の機
能を有する構成部分については同一の符号を付してい
る。図５に示す如く、対比構成では、各ソレノイド１０
に対応してＡ／Ｄ変換器１０４を設けることが必要とな
ると共に、各Ａ／Ｄ変換器１０４からＣＰＵ２６にデジ
タル信号が入力されるため、ＣＰＵ２６の入力ポート数
も増大する。このように、対比構成によれば、複数のソ
レノイド１０を駆動する装置として適用された場合に、
装置のコスト増及び複雑化を招いてしまう。

【００２７】これに対して、本実施例のソレノイド駆動
装置では、上述の如く、各ソレノイド１０に対応して抵
抗器３０及びツェナーダイオード３２を設けることのみ
で、各環流回路１４の断線を検出することができる。す
なわち、抵抗器３０及びツェナーダイオード３２以外の
構成部品については複数のソレノイド１０に対して共通
化されるため、装置構成を簡単化することが可能とされ
ている。

【００２８】なお、上記図３には、２つのソレノイド１
０に対応して２つの環流回路１４が設けられる場合につ
いて示しているが、これに限らず、３つ以上の環流回路
１４が設けられる場合にも、それぞれに対応して抵抗器
３０及びツェナーダイオード３２を設けることで、上記
と同様に出力端子４６の電位レベルに基づいて各環流回
路１４の断線を検出することができる。

【００２９】ところで、上記第１及び第２実施例におい
ては、フライバック電圧に伴う電荷をツェナーダイオー
ド３２を介してコンデンサ３８に充電し、その充電電圧
によりトランジスタ２８をオンさせることにより環流回
路１４の断線を検出することとした。しかしながら、本
発明はこれに限定されるものではなく、ソレノイド１０
の第１端子１０ａの電位を監視し、フライバック電圧を
直接検出することで環流回路１４の断線を検出してもよ
い。

【００３０】なお、上記第１及び第２実施例において
は、ソレノイド通電出力回路１８が特許請求の範囲に記
載した通電制御手段に、フライバック電圧検出信号生成
回路２０が特許請求の範囲に記載したフライバック電圧
検出手段に、それぞれ相当し、また、ＣＰＵ２６がフラ
イバック電圧検出信号生成回路２０の出力端子４６の電
位レベルに基づいて環流回路１４の断線を検出すること
により特許請求の範囲に記載した断線検出手段が実現さ
れている。

【００３１】

【発明の効果】上述の如く、本発明に係るソレノイド駆
動装置によれば、フライバック電圧に伴う電流を環流さ
せることによりソレノイドの電流制御を可能とする環流
回路の断線を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例であるソレノイド駆動装置
の回路図である。

【図２】環流回路に断線が生じた場合に、ソレノイドへ
の通電が遮断される前後におけるソレノイドの第１端子
の電位の時間変化を示す図である。

【図３】対比構成の回路図である。

【図４】本発明の第２実施例であるソレノイド駆動装置
の回路図である。

【図５】図３に示す対比構成が複数のソレノイドを駆動
する装置として適用された場合の回路図である。

【符号の説明】

１０ソレノイド１２ダイオード１４環流回路１８ソレノイド通電出力回路２０フライバック電圧検出信号生成回路２６ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者四ツ谷恒治愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者近藤功一愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者三宅聖愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者前畑博己愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者鈴川哲生愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者米村修一愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 5G004 AA04 AB02 BA05 CA02 DB01 DC04 EA01 GA02 5G053 AA07 AA09 BA04 DA01 EB02 EC03 FA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソレノイドへの通電を制御する通電制御
手段と、前記ソレノイドを含む環流回路と、前記ソレノイドへの通電を遮断した際に生ずるフライバ
ック電圧を検出するフライバック電圧検出手段と、前記フライバック電圧に基づいて前記環流回路の断線を
検出する断線検出手段とを備えることを特徴とするソレ
ノイド駆動装置。