JPH02176576A - 間欠通電負荷の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばパルスデューティ制御回路のような装
置によって実質上間欠的に通電されるソレノイドなどの
負荷の異常検出に関し、例えば、自動車のショックアブ
ソーバに印加される油圧を調整する比例制御弁の制御回
路で利用できる。

［従来の技術］ 例えば油圧の調整に比例制御弁を利用する場合。

該比例制御弁のソレノイドに流す電流に比例した圧力を
発生することができる。従って、この種の圧力制御にお
いては、比例制御弁に通電する電流の値を調整する。こ
のような電流の制御には、般にパルスデューティ制御が
利用されろ。即ち、負荷に印加する電圧は一定とし、一
定の周期で繰り返し通電を制御し１通電制御周期の各サ
イクルで、通電期間、仁非通電期間とのデユーティを調
整することによって、通電する電流の平均値を変えろ。

従ってこの場合、負荷に流れる電流は実質上間欠的にな
る。

ところで、電気的な各種制御装置においては、負荷の短
絡や断線などの異常の有無を識別し、５′！常を検出し
たら負荷への通電を停止するなどの処置を施こす安全対
策が重要である。

負荷の異常検出は、従来より次の方法により行なってい
る。即ち、負荷に直列に接続された抵抗器によって負荷
に流れる電流を電圧として検出し、その電圧を予め定め
られた固定のしきい値と比較し、それらの大小関係から
短絡及び断線の有無を識別する。

［発明が解決しようとする課題］ パルスデューティ制御などによって間欠的に通電制御さ
れる負荷の異常を検出する場合、負荷に流れる電流の平
均値を検出するために、パルス周期に比べて十分に大き
な時定数を持った積分回路を用いて、脈動する電流信号
のレベルを平均化し、平均化した信号のレベルを固定し
きい値と比較している。このため、負荷に異常が発生し
てその電流が急激に変化した場合でも、その時の積分出
力としきい値レベルとの間に大きな差があると、積分出
力がしきい値レベルに達するまでに、積分時定数に応じ
た長い時間を要し、異常検出に遅れが生じろ（第６図参
照）。

この種の検出遅れは、過大電流による制御用トランジス
タの破壊や、制御装置と負荷とを接続する電気ケーブル
（ワイヤハーネス）の焼損など大きな二次故障を引き起
こす。

この種の検出遅れを小さくする方法としては。

積分の時定数を小さくすること及びしきい値レベルと異
常発生時の積分後４１１月レベルとの差を小さくするこ
とが考えられろ６しかし、前者の方法では、時定数を小
さくすると検出される平均電流が脈動するので検出誤差
が増大するという不都合がある。また後者の方法では、
デユーティ制御による平均電流の正常な変動範囲と固定
しきい値との差（余裕）が小さくなるので、正常な時で
もその電流を異常とルて誤検出し易くなる。

本発明は、パルスデューティ制御などによって実質上間
欠的に通電される負荷の異常検出においで、検出の遅れ
を小さくすることを課題とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明においては、その通
１１ｆｆｉ流に応じた動作をする負荷；前記負荷に流れ
る電流を検出する電流検出手段；前記負荷に流れる電流
をスイッチングするスイッチング手段；及び随時更新さ
れる目標電流の値を生成し、該目標電流に応じて前記ス
イッチング手段を制御し、前記電流検出手段によって検
出した電流値を、前記目Ｓｔ電流に対し予め定めた差又
は比を有するしきい値レベルと比較しそれらの大小関係
に応じて異常の有無を識別する通電制御手段；を設ける
。

［作用］ 上記手段により、正常時の電流値としきい値レベルとの
差が小さくなるので、検出の遅れは従来よりも小さくな
る。

即ち、しきい値レベルは、各時点で通電制御手段が設定
する目標電流を基準にして、それに対し一定の差（Ｉｘ
）を有するレベルに決定されるので、正常な電流変化に
対しては自動的にしきい値レベルが追従するから、目標
電流としきい値レベルとの差（Ｉｘ）を小さくしても、
正常な電流変化を異常電流として誤検出する恐れはない
。正常時は１通電制御手段が設定した目標電流と一致す
る電流が負荷に流れるので、電流検出手段によって検出
される電流値は、目標電流と略一致する。

しかし、負荷の短絡や断線が生じると、負荷に流れる電
流は目標電流と大きく異なる値に変化するので、それら
の差がＩｘを越えると、通電の異常が検出される。Ｉｘ
を比鮫的小さな値に設定すれば、脈動波形を積分する際
の時定数が比較的大きくても、実際に電流異常が生じて
からそれが検出されるまでの検出遅れ時間は短くなる。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の１図面を参照した
実施例説明により明らかになろう。

［実施例］ 第２図に、−形式の自動車用サスペンション制御装置の
油圧−路の構成を示す。第２図を参照してこの油圧回路
の構成を説明する。ｌはエンジンによって駆動される油
圧ポンプ、２は油圧ポンプ１の出力端の圧力が所定以上
に上昇しないように制限するリリーフバルブ、３はチエ
ツクバルブ。

４はオイルクーラ、５はリザーバである。油圧ポンプ１
の出力端には、チエツクバルブ３を介して油圧ライン９
が接続されており、油圧ライン９には、４組の油圧制御
ユニット１０，２０，３０及び４０と、アキュームレー
タ６及び７と、バイパスバルブ８が接続されている。

４つの油圧制御ユニット１０，２０，３０及び４０は、
それぞれ、自動車の左前軸（ＦＬで示す）。

右前軸（ＦＲで示す）、左後輪（ＲＬで示す）及び右後
輪（ＲＲで示す）を支持するショックアブソーバ（ＦＬ
では１５）内部の油圧を制御する。ショックアブソーバ
の油圧を調整することにより、それの長さ（即ち車高）
及びばね定数を変えることができる。

４つの油圧制御ユニット１０，２０，３０及び４０は実
質上方いに同一の構成であるので、ＦＬの油圧制御ユニ
ット１０のみについて次に具体的に説明する。油圧制御
ユニット１０には、フィルタ１１．リニア制御バルブ１
２．カットバルブ１３、リリーフバルブ１４．及びショ
ックアブソーバ１５が備わっている。リニア制御バルブ
１２は、そのソレノイド１２ａに通電される電流の値に
比例した圧力を、その出力に接続された油圧ライン１６
に出力する。カットバルブ１３は、油圧ライン１７の圧
力が所定値以下になった場合に、それを機械的に検出し
、バルブを自動的に閉じる。リリーフバルブ１４は、ア
ブソーバ１５側から所定値以上の高い圧力が印加された
場合に開いて、圧力をドレンに逃がす。

従って、リニア制御バルブ１２のソレノイドに通電する
電流の値を変えることにより、ショックアブソーバ１５
に印加される油圧が変わり、ショックアブソーバ１５の
長さが変わって車高が変わる。

なお、油圧ライン９に接続されたバイパスバルブ８は、
電磁弁であり１通常は閉じており、緊急に圧力を下げる
必要のある場合又はエンスト時再スタートする場合に開
かれる。

第３図に、第２図の油圧回路を制御する電装部の構成を
示す。第３図を参照すると、この回路は制御ユニットＥ
ＣＵと、それの多数の入力端子及び出力端子に接続され
た各種スイッチ、各種センサ、各種ソレノイドなどで構
成されている。

まずセンサ類について説明する。５１．５２゜５３及び
５４は、それぞれ、ＦＬ、ＦＲ，ＲＬ。

及びＲＲのショックアブソーバの近傍に配置された車高
センサであり、各々、各位置の車輪と車体との距離、即
ち各位置の車高に応じた電圧（アナログ信号）を出力す
るー。５５，５６．５７及び５８は、それぞれ、ＦＬ、
ＦＲ，ＲＬ及びＲＲの各ショックアブソーバの内部に配
置された圧力センサであり、各油圧に応じた電圧（アナ
ログ信号）を出力する。また、５９及び６０は、それぞ
れ油圧ライン９及びドレンに配置された圧力センサであ
り、各位置の圧力に応じた電圧（アナログ信号）を出力
する。６１及び６２は、加速度（Ｇ）に応じた電圧（ア
ナログ信号）を出力するＧセンサであり、６１は車体の
前後方向、６２は車体の左右方向のＧをそれぞれ検出す
る。

７４は、ステアリングホイールの回動量に応じたパルス
信号を出力するステアリングセンサであり、互いに位相
のずれた２相の信号を出力する。

７５は、発電機の出力電圧を安定化するレギュレータの
１つの出力端子であり、エンジンの回転の有無を示す二
値信号を出力する。７６は、スロットルバルブの開度に
応じた３ビツトの二値信号を出力するスロットルセンサ
である。７３は、スピードメータケーブルに接続された
永久磁石の回転を検出するリードスイッチであり、車速
に応じて周期の変化するパルスを出力する。

また、７１，７２．７７．７８．７９及び８０は、それ
ぞれ、メインリレー、イグニッションスイッチ、ストッ
プランプスイッチ、ドアスイッチ。

リザーバレベルウオーニングスイッチ、及び車高調整ス
イッチである。１２ａ、２２ａ、３２ａ及び４２ａは、
それぞれＦＬ、ＦＲ，ＲＬ及びＲＲの油圧制御ユニット
に備わったリニア制御バルブのソレノイドであり、８ａ
はバイパスバルブ８のソレノイドである。

第４図に、第３図の制御ユニットＥＣＵの具体的な構成
を示す。第４図を参照すると、制御ユニットＥＣ１Ｊに
は、２つのＣＰＵ　（マイクロコンピュータ）１１０，
１２０．Ｉ１０拡張ユニット１３０、リセット制御ユニ
ット１４０．Ａ／Ｄ変換ユニット１５０．アクティブフ
ィルタユニット１６０、デユーティ制御ユニット１７０
．電流検出ユニット１８０．ドライバ１９０，２００．
電源２１０、バックアップ電源２２０．ドライバ２３０
゜及び入力バッファ２４０が備わっている。

この制御ユニットＥＣＵの入力端子ＩＧ、ＳＰＤ、ＳＳ
１及びＳＳ２に印加される信号は、それぞれ人力バッフ
ァ２４０を介してＣＰＵｌｌ０の入力ポートＰＡＯ，Ａ
ＳＲＯ，ＡＳＲＩ及びＡＳＲ２に印加される。なおＡＳ
ＲＯ〜ＡＳＲ２は割り込み要求ボートである。また、入
力端子ＩＣＬ。

Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３．ＳＴＰ、ＤＯＯＲ，ＬＯＩＬ及びＨ
Ｉ　Ｇ　Ｉ（に印加される信号の情報は、Ｉ１０拡張ユ
ニット１３０を介してＣＰＵｌｌ０の入力ポートＰＡ４
〜ＰＡ７に印加される。

車高センサ５１〜５４．圧力センサ５５〜６０及びＧセ
ンサ６１，６２が出力するアナログ信号は、アクティブ
フィルタユニット１６０を介して、Ａ／Ｄ変換ユニット
１５０の各アナログ信号入力端子に印加される。またソ
レノイド１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ及び８ａの各
々に流れる電流に応じたアナログ信号が、°それぞれ電
流検出ユニット１８０で生成され、Ａ／Ｄ変換ユニット
１５０の各アナログ信号入力端子に印加される。ＣＰＵ
１２０は、Ａ／Ｄ変換ユニット１５０を制御することに
より、その各アナログ信号入力端子に印加されろ信号の
レベルをデジタル信号に変換して読取ることができる。

ＣＰＵ１２０とＡ／Ｄ変換ユニット１５０との間の情報
は、シリアル出力ボートＳＯ及びシリアル入力ボートＳ
ｉを通して伝送される。

各電磁弁のソレノイド１２ａ、２２ａ、３２ａ。

４２ａ及び８．さに流す電流の値は、パルスデューティ
制御（ｐｗＭ）によって調整される。各ソレノイドの通
電のオン／オフを制御するパルスは。

デユーティ制御ユニット１７０によって生成される。Ｃ
ＰＵ１２０がデユーティ制御ユニット１７０に対して所
定の命令コードとデユーティ値を決定するデータを書込
むことにより、デユーティ制御ユニット１７０は、その
データに応じたデユーティのパルスを各出力端子に出力
する。ドライバ２００は、デユーティ制御ユニットが出
力する各パルス信号のＨ／　Ｌに応じて、各ソレノイド
の通電のオン／オフを制御する。

ところで、各電磁弁のソレノイドに実際に流れる電流を
検出することは、通電すべき電流値と実際の電流値とが
一致するようにフィードバック制御を行なうために必要
であるが、これによって検出された電流の信号は、各ソ
レノイドのショートや断線などの異常を検知するのにも
利用される。

この種の異常検知においては、異常が発生した場合にす
ばやくそれを検知して例えば通電を停止するなどの処置
を施こすことが重要である。例えば。

ソレノイドがショートした場合にその通電を長時間継続
すると、ドライバユニット２００のトランジスタを破壊
したり、過大電流による発熱によって電気ケーブルの焼
損などが生じるし、特にサスペンション装置の場合には
、一部分のショックアブソーバだけ高さが異常になって
車体に傾きが生じる。

この実施例では、ソレノイドの通電をパルスデューティ
制御によって行なう場合ので、その通電は実質上間欠的
である。このため、電流検出ユニット１８０の内部には
、積分回路が設けてあり、その出力には、間欠電流波形
を所定の時定数によって平均化した信号が得られる。し
かしこの場合、実際の電流の変化１こ対して検出される
信号のレベル変化が遅くなるのは避けられない。従って
、電流の異常の有無を識別するために、第６図のように
予め固定した上限レベル及び下限レベルと電流信号とを
比較すると、実際の電流に異常が現われてから平均化信
号のレベルが上限又は下限のレベルに到達する。裏でに
時間がかかるので、異常検出に遅れが生じる。そこでこ
の遅れが小さくなるように、この実施例においては、し
きい値（上限値。

下限値）の設定に工夫をしである。これについて次に具
体的に説明する。

第１図に、制御ユニットＥＣＵの動作のうち、１つのソ
レノイドに対する通電制御の部分を詳細に示しである。

第１図を参照して説明する。サスペンション制御におい
て、例えば車高の変更などの指示が検出されると、ショ
ックアブソーバの油圧を変更する必要がある。その場合
、リニア制御バルブのソレノイドの電流値を変えるため
に、その電流の目標値Ｉｓが調整される。

Ｉｓに変更があった場合、ステップ３の次にステップ４
に進み、新しいＩｓに対応するパルスデューティ制御の
デユーティ値を計算により求め、次のステップ５で、新
しいデユーティ値をデユーティ制御ユニット１７０に書
込む。

これによって、デユーティ制御ユニット１７０が出力す
るパルスのデユーティが変わり、リニア制御バルブのソ
レノイドに流れろ電流の平均値が変わるので、該バルブ
の出力端の圧力が変化し、ショックアブソーバの油圧が
調整される。

一方、電流検出ユニット１８０は、第７図に示すように
、ソレノイドに直列に接続された抵抗器Ｒ１によってそ
の電流を電圧として検出し、その電圧を積分回路ＩＴＧ
によって平均化した信号をＡ／Ｄ変換ユニット１５０に
出力する。こ−の平均化された電流の信号Ｉｆは、第１
図のステップ６において、ＣＰＵ１２０が、Ａ／Ｄ変換
ユニット１５０を介してサンプリングする。

ステップ７では、電流の目標値Ｉｓとサンプリングした
電流の値Ｉｆとの差ΔＩを求め、それに続くステップ９
及び１０では、差ΔＩの値を識別する。即ち、ΔＩが−
Ｉｘ〜＋Ｉｘの間にある場合、即ちＩｆｆＪ’Ｉｓ＋Ｉ
ｘ−Ｉｓ−Ｉｘの間にある場合には、ステップ１１に進
み、差Δ■をＰＩＤ　（比例・積分・微分）演算するこ
とによってデユーティ値の補正を行なう。

また、差ΔＴ＜−Ｉｘなら、ステップ１２に進んでソレ
ノイドが短絡したと判別して次のステップ１４で異常処
理を実行し、ΔＩ　＞　Ｉ　ｘなら、ステップ１３でソ
レノイドが断線したと判別して次のステップ１４で異常
処理を実行する。

つまり、この実施例では、第５図に示すように、電流Ｉ
ｆの上限レベルはＩｓ＋Ｉｘに設定され、下限レベルは
ｌ５−Ｉｘに設定されている。即ち、目標値Ｉｓに応じ
て自動的にしきい値レベルが変更される。従ってこの場
合、Ｉｘは、ソレノイドの短絡や断線がない正常時にＩ
ｓとＩｆとの間に生じうる偏差に、僅かな余裕分を加算
した値でよく、検出される電流Ｉｆとしきい値ｌ５ｆｌ
ｘとの差は充分に小さくなる。

そこで、例えばソレノイドが短絡すると、実際にソレノ
イドを流れろ電流が急激に増大し、検出される電流Ｉｆ
も所定の時定数に従って徐々に増大する。正常時には目
標値Ｉｓと検出値Ｉｆとは非常に近い値であるが、ソレ
ノイドの短絡や断線が生じるとそれらは一致しなくなる
。従って、検出値Ｉｆが上限値Ｉｓ＋１ｘを越えた時に
、ソレノイドの短絡が検出される。この場合、Ｉｘが非
常に小さいので、Ｉｆに異常が現われてからそれが上限
値又は下限値を越えるまでの検出遅れは非常に小さい。

なお、上記実施例では、ソレノイドの電流の異常検出に
おいて、最新の目標値Ｉｓを検出値Ｉｆと比較するよう
にしたが、例えばＩｓに変えて、過去からそれまでのＩ
ｓを平均化した値を用いるように変更してもよい。

［効果］ 以上のとおり本発明によれば、負荷電流の大小を識別す
るためのしきい値（上限値や下限値）が。

電流の目標値に追従するように自動的に更新されるので
、正常時の負荷電流としきい値との差が小さく、従って
異常が発生してから負荷電流がしきい値を越えるまでの
検出所要時間が短くなる６

【図面の簡単な説明】

第１図は、第３図の制御ユニットＥＣＵの動作の一部分
を示すフローチャートである。 第２図は本発明を実施するサンペンション装置の油圧系
を示す油圧回路図である。 第３図は、第２図の油圧系を制御する電装部を示すブロ
ック図である。 第４図は第３図の制御ユニットＥＣＵの構成を示すブロ
ック図である。 第５図及び第６図は、それぞれ実施例及び従来例におけ
る異常検出のタイミングを示す波形図である。 第７図は、第４図の電流検出ユニット１８０の一部を示
す電気回路図である。 １：油圧ポンプ　　　　２：クリーブバルブ３：チエツ
クバルブ　　５：リザーバ ８；バイパスバルブ ｔｏ、２０，３０，４０：油圧制御ユニット１２：リニ
ア制御バルブ ８ａ、　１２ａ、　２２ａ、　３２ａ、　４２ａ　：ソ
レノイド（負荷）１３：カットバルブ　　１４：リリー
フバルブ１５：ショックアブソーバ ５１〜５４：車高センサ ５５〜６０：圧力センサ ６１．６２：Ｇセンサ ７４ニステアリングセンサ ７６：スロットルセンサ １ｉ０．１２０：マイクロコンピュータ（通電制御手段
）１８０：電流検出ユニット（電流検出手段）２００：
ドライバ（スイッチング手段）ＥＣＵ：制御ユニット 出願人　アイシン精機株式会社　他１名甫７区 章 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）その通電電流に応じた動作をする負荷；前記負荷
   に流れる電流を検出する電流検出 手段； 前記負荷に流れる電流をスイッチングする スイッチング手段；及び 随時更新される目標電流の値を生成し、該 目標電流に応じて前記スイッチング手段を制御し、前記
   電流検出手段によって検出した電流値を、前記目標電流
   に対し予め定めた差又は比を有するしきい値レベルと比
   較し、それらの大小関係に応じて異常の有無を識別する
   、通電制御手段； を備える間欠通電負荷の異常検出装置。
2. （２）前記電流検出手段は、前記負荷と直列に接続され
   た抵抗器と、該抵抗器の端子間の電圧を入力しその信号
   レベルを平均化する平均化手段を備え、前記通電制御手
   段は、前記平均化手段によって平均化された信号レベル
   を電流値としてサンプリングする、前記請求項１記載の
   間欠通電負荷の異常検出装置。