JP2006253400A - Electromagnetic actuator controller and controller of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子制御4輪駆動車両等のトルク伝達機構等で使用される電磁アクチュエータのエアギャップ長推定に関する。 The present invention relates to an air gap length estimation of an electromagnetic actuator used in a torque transmission mechanism of an electronically controlled four-wheel drive vehicle or the like.
例えば、電子制御4輪駆動車両等のトルク伝達機構等では、左右一対のプラネタリギヤセットと、各プラネタリギヤセットに連結されたサンギヤのトルクを可変制御するための一対のブレーキ機構を含んでいる。各ブレーキ機構は、湿式多板ブレーキと、この多板ブレーキを作動する電磁アクチュエータを含んでいる。 For example, a torque transmission mechanism or the like such as an electronically controlled four-wheel drive vehicle includes a pair of left and right planetary gear sets and a pair of brake mechanisms for variably controlling the torque of a sun gear connected to each planetary gear set. Each brake mechanism includes a wet multi-plate brake and an electromagnetic actuator that operates the multi-plate brake.
電磁アクチュエータは、筒状内部空間に設けられ、磁性体材料から成るコア(ヨーク)と、所定のエアギャップを以ってコアと筒状内部空間の軸方向に対向するように配置された磁性体材料から成るアーマチュアと、コアとアーマチュアとの間の環状空間に挿入された励磁コイルと、アーマチュアに連結されたピストン等から構成される。 The electromagnetic actuator is provided in a cylindrical inner space, and is arranged such that a core (yoke) made of a magnetic material and a core and a cylindrical inner space are opposed to each other with a predetermined air gap in the axial direction. The armature is made of a material, an exciting coil inserted into an annular space between the core and the armature, a piston connected to the armature, and the like.
励磁コイルに電流を印加すると、コアとアーマチュアとエアギャップとから構成される磁気回路に磁路が形成され、コアとアーマチュア間のエアギャップに電磁力が発生する。この電磁力によりアーマチュアがコアに引き付けられて推力が発生する。この推力により、アーマチュアと一体に連結されたピストンが多板ブレーキを押し付け、多板ブレーキに発生する摩擦力によりブレーキトルクが発生する。このブレーキトルクにより多板ブレーキに連結された車軸のトルクが制御される。 When a current is applied to the exciting coil, a magnetic path is formed in the magnetic circuit composed of the core, the armature, and the air gap, and an electromagnetic force is generated in the air gap between the core and the armature. This electromagnetic force attracts the armature to the core to generate thrust. Due to this thrust, the piston integrally connected to the armature presses the multi-plate brake, and brake torque is generated by the frictional force generated in the multi-plate brake. The torque of the axle connected to the multi-plate brake is controlled by this brake torque.
マイクロコンピュータを搭載したECUにより、車両の旋回方向及び操舵力又は操舵角等の走行状態に相当するブレーキトルクを発生するために、左右の電磁ソレノイドに流す目標電流値を算出し、左右の電磁ソレノイドに流す励磁電流がそれぞれの目標電流値に一致するよう制御して、左右の後ろ車軸への出力トルクを可変に制御している。 The ECU equipped with the microcomputer calculates the target current value to be passed through the left and right electromagnetic solenoids in order to generate the braking torque corresponding to the running state such as the turning direction and steering force or steering angle of the vehicle. Is controlled so that the exciting currents flowing through the respective target current values match each other, and the output torque to the left and right rear axles is variably controlled.
励磁コイルに流す励磁電流値を目標電流値に高速に収束させるために、車両の走行状態に相当するブレーキトルクに対応する目標電流値がECUにより算出される。ECUは目標電流値と励磁コイルに流れる実電流との差分に応じて、PWM制御を行い、PWM駆動信号をスイッチング素子の制御端子に供給する。 In order to converge the excitation current value flowing through the excitation coil to the target current value at high speed, a target current value corresponding to the brake torque corresponding to the running state of the vehicle is calculated by the ECU. The ECU performs PWM control according to the difference between the target current value and the actual current flowing through the exciting coil, and supplies the PWM drive signal to the control terminal of the switching element.
スイッチング素子は、バッテリ電源とグラウンド間に励磁コイルと直列に設けられており、制御端子に印加されるPWM駆動信号のハイ/ローに応じてオン/オフし、励磁コイルに電流が制御される。 The switching element is provided in series with the exciting coil between the battery power source and the ground, and is turned on / off according to the high / low of the PWM drive signal applied to the control terminal, and the current is controlled by the exciting coil.
電流還流用ダイオード(フライホイールダイオード)が励磁コイルと並列に設けられており、スイッチング素子がオフすると、励磁コイルに発生する逆起電力により電流還流用ダイオードがオンし、励磁コイルに電流還流を流して平滑化する。 A current return diode (flywheel diode) is provided in parallel with the excitation coil. When the switching element is turned off, the current return diode is turned on by the counter electromotive force generated in the excitation coil, and current reflux is passed through the excitation coil. To smooth.
励磁コイルに流れる実電流を検出して、PID演算手段により実電流と目標電流とを比較して、実電流が目標電流値に一致するようPWM制御をする。 The actual current flowing through the exciting coil is detected, the actual current is compared with the target current by the PID calculation means, and PWM control is performed so that the actual current matches the target current value.
このように、励磁コイルの電流値が目標電流値に高速に収束するようスイッチング素子に印加するPWM駆動信号のパルス幅を制御している。 In this way, the pulse width of the PWM drive signal applied to the switching element is controlled so that the current value of the exciting coil converges to the target current value at high speed.
一方、多板ブレーキの摩擦力による磨耗によりコアとアーマチュアとの間のエアギャップが狭くなって変動し、エアギャップが狭くなると推力が増大する。上述のように励磁コイルに電流が流れることにより磁束回路に磁束が発生する。エアギャップにかかる推力は磁束により決まるものなので、この推力を正確に制御する必要がある。 On the other hand, the air gap between the core and the armature fluctuates due to wear due to the frictional force of the multi-plate brake, and the thrust increases when the air gap narrows. As described above, a magnetic flux is generated in the magnetic flux circuit when a current flows through the exciting coil. Since the thrust applied to the air gap is determined by the magnetic flux, it is necessary to accurately control this thrust.
推力を正確に制御するための先行技術文献としての特許文献1がある。特許文献1は、磁束が通る磁路内にサーチコイルを配設し、パルス波形の実電流を励磁コイルに流し、磁気回路の磁路に発生する磁束の変化によるサーチコイルに発生する起電力を測定し、磁束計算を行い、計算結果の磁束、エアギャップ断面積及コア等の透磁率に基づいて、推力を算出することを開示している。
しかしながら、特許文献1では、上述のようにサーチコイルを用いて磁束を検出するものであるため、サーチコイルに係る部品コストが増加する問題がある。また、サーチコイルに発生する起電力は、励磁コイルに対する巻き数が少ないことから、大きな磁気エネルギーを出力することはできない。
However, in
これにより、サーチコイルに発生する起電力は、車両内で使用される無線機や携帯電話機からの電波によるスパイクノイズの影響を受けてばらつく。サーチコイル出力起電力を積分すると、起電力中のスパイクノイズ値なども積分されるので、積分値から計算された磁束の値が大きく変化し、推力の推定値に大きな誤差を生じるという問題点があった。 As a result, the electromotive force generated in the search coil varies due to the influence of spike noise caused by radio waves from a radio or mobile phone used in the vehicle. When the search coil output electromotive force is integrated, the spike noise value etc. in the electromotive force are also integrated, so that the magnetic flux value calculated from the integrated value changes greatly, resulting in a large error in the estimated thrust value. there were.
また、励磁コイル内での磁束の形成には、磁束回路を構成するヨークとアーマチュアの形状のバラツキによるバラツキがある。更に、エアギャップ長が変化すると、磁気回路のエアギャップに係る磁気抵抗が変化して磁気回路の磁束形成も大きく変化し、サーチコイルを磁束検出のための最適なレイアウトとすることができないという問題点があった。 In addition, the formation of magnetic flux in the exciting coil has variations due to variations in the shapes of the yoke and the armature constituting the magnetic flux circuit. Furthermore, when the air gap length changes, the magnetic resistance related to the air gap of the magnetic circuit changes and the magnetic flux formation of the magnetic circuit also changes greatly, and the search coil cannot be made the optimal layout for magnetic flux detection. There was a point.
このように、磁気回路の磁束を算出することにより、推力を推定する方法では、推定誤差が大きくなるという問題点があった。 As described above, the method of estimating the thrust by calculating the magnetic flux of the magnetic circuit has a problem that the estimation error becomes large.
よって、本発明の目的は、サーチコイルをなくして電磁アクチュエータのコストを低減するとともに、磁束を検出するのではなくエアギャップを推定することにより精度の良いトルク制御を行うことができる電磁アクチュエータ制御装置及び車両の制御装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the cost of the electromagnetic actuator by eliminating the search coil, and to perform an accurate torque control by estimating the air gap instead of detecting the magnetic flux. And a vehicle control device.
請求項1記載の発明によると、エアギャップを介して対向するコア及びアーマチュアと、PWM駆動信号に基づいてオン/オフする第1のスイッチ手段、前記第1のスイッチ手段と直列に接続され、前記コア及び前記アーマチュアに磁束を発生させる励磁コイルと、前記励磁コイルと並列に接続され、前記第1のスイッチ手段がオフしたとき、前記励磁コイルの両端に発生する起電力によりオンし、前記第1のスイッチ手段がオンのときオフする第2のスイッチ手段とを有する電磁アクチュエータを制御する電磁アクチュエータ制御装置であって、前記励磁コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、第1のデューティ比のPWM駆動信号を第1の一定時間、前記第1のスイッチ手段に印加した後に、前記第1のスイッチ手段をオフにするためのPWM駆動信号を前記第1のスイッチ手段に印加する第1の制御手段と、前記第1のスイッチ手段がオフされてから第2の一定時間が経過するまで前記電流検出手段により検出された電流を積分して電流積分値を算出する電流積分値算出手段と、各電流積分値とエアギャップ長の対応関係を記憶するエアギャップ変換マップと、前記エアギャップ変換マップを参照して、前記電流積分値算出手段により算出された電流積分値に対応するエアギャップ長に変換するエアギャップ変換手段とを具備したことを特徴とする電磁アクチュエータ制御装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the core and the armature that face each other through the air gap, the first switch means that is turned on / off based on the PWM drive signal, the first switch means are connected in series, and An exciting coil for generating magnetic flux in the core and the armature, and connected in parallel with the exciting coil, and when the first switch means is turned off, it is turned on by electromotive force generated at both ends of the exciting coil, and the first An electromagnetic actuator control apparatus for controlling an electromagnetic actuator having a second switch means that is turned off when the switch means is on, a current detection means for detecting a current flowing through the exciting coil, and a first duty ratio After applying a PWM drive signal to the first switch means for a first fixed time, the first switch means is turned off. First control means for applying a PWM drive signal to the first switch means and detected by the current detection means until a second fixed time has elapsed after the first switch means is turned off. Referring to the air gap conversion map, the current integrated value calculating means for calculating the current integrated value by integrating the current, the air gap conversion map storing the correspondence relationship between each current integrated value and the air gap length, and the current gap There is provided an electromagnetic actuator control device comprising air gap conversion means for converting to an air gap length corresponding to the current integral value calculated by the integral value calculation means.
請求項1記載の電磁アクチュエータ制御装置によれば、エアギャップ長が小さくなると電流積分値が大きくなるとことによるエアギャップと電流積分値間の1対1の対応関係に基づいて、各電流積分値とエアギャップ長の対応関係がエアギャップ変換マップに記憶されている。 According to the electromagnetic actuator control device of the first aspect, each current integrated value is calculated based on the one-to-one correspondence between the air gap and the current integrated value due to the fact that the current integrated value increases as the air gap length decreases. The correspondence relationship of the air gap length is stored in the air gap conversion map.
第1のデューティ比のPWM駆動信号を第1の一定時間、第1のスイッチ手段に印加した後に、第1のスイッチ手段をオフにするPWM駆動信号が印加されると、励磁コイルに起電力が発生して、第2のスイッチ手段がオンし、励磁コイルに還流電流が流れる。 When a PWM drive signal for turning off the first switch means is applied after the PWM drive signal having the first duty ratio is applied to the first switch means for a first fixed time, an electromotive force is applied to the exciting coil. Occurs, the second switch means is turned on, and a return current flows through the exciting coil.
電流積分値算出手段は、電流検出手段により検出された還流電流を積分して電流積分値を算出する。エアギャップ変換手段は、エアギャップ変換マップを参照して、電流積分値算出手段により算出された電流積分値に対応するエアギャップ長に変換する。これにより、サーチコイルにより磁束を検出することなく、電流積分値に基づいてエアギャップを推定することができる。 The current integrated value calculating means integrates the reflux current detected by the current detecting means to calculate a current integrated value. The air gap converting means converts the air gap length corresponding to the current integrated value calculated by the current integrated value calculating means with reference to the air gap conversion map. Thus, the air gap can be estimated based on the current integration value without detecting the magnetic flux by the search coil.
請求項2記載の発明によると、前記励磁コイルの温度を検出する温度検出手段を更に具備し、前記エアギャップ変換マップには、前記励磁コイルの各温度における、前記電流積分値と前記エアギャップ長の対応関係が記憶され、前記エアギャップ変換手段は、前記エアギャップ変換マップを参照して、前記温度検出手段により検出された温度及び前記電流積分値算出手段により算出された電流積分値に対応するエアギャップ長に変換することを特徴とする請求項1記載の電磁アクチュエータ制御装置が提供される。
According to a second aspect of the present invention, the apparatus further comprises temperature detecting means for detecting the temperature of the exciting coil, and the air gap conversion map includes the current integrated value and the air gap length at each temperature of the exciting coil. The air gap converting means corresponds to the temperature detected by the temperature detecting means and the current integrated value calculated by the current integrated value calculating means with reference to the air gap conversion map. The electromagnetic actuator control device according to
請求項2記載の電磁アクチュエータ制御装置によれば、電流積分値は励磁コイルの温度に依存することから、温度検出手段が励磁コイルの温度を検出し、エアギャップ変換手段は、エアギャップ変換マップを参照して、温度検出手段により検出された温度及び電流積分値算出手段により算出された電流積分値に対応するエアギャップに変換する。 According to the electromagnetic actuator control apparatus of the second aspect, since the current integral value depends on the temperature of the exciting coil, the temperature detecting means detects the temperature of the exciting coil, and the air gap converting means Referring to the temperature detected by the temperature detecting means and the air gap corresponding to the current integrated value calculated by the current integrated value calculating means.
請求項3記載の発明によると、第2のデューティ比のPWM駆動信号を第3の一定時間、前記第1のスイッチ手段に印加する第2の制御手段を具備し、前記温度検出手段は、前記第3の一定時間が経過したときの前記電流検出手段により検出された励磁電流及び前記第2のデューティ比に基づいて、前記励磁コイルの抵抗値を検出し、該抵抗値に基づいて、前記励磁コイルの温度を検出することを特徴とする請求項2記載の電磁アクチュエータ制御装置が提供される。
According to a third aspect of the invention, there is provided the second control means for applying the PWM drive signal having the second duty ratio to the first switch means for a third fixed time, and the temperature detecting means A resistance value of the exciting coil is detected based on the exciting current detected by the current detecting means when the third constant time has elapsed and the second duty ratio, and the exciting value is determined based on the resistance value. The electromagnetic actuator control device according to
請求項3記載の電磁アクチュエータ制御装置によれば、励磁コイルの温度と抵抗の関係により励磁コイルの温度を検出する。 According to the electromagnetic actuator control device of the third aspect, the temperature of the exciting coil is detected from the relationship between the temperature of the exciting coil and the resistance.
請求項4記載の発明によれば、前記第2の一定時間は、該第2の一定時間が経過したとき、想定される全てのエアギャップ及び前記励磁コイルの温度で前記励磁コイルに流れる電流が0になる時間であることを特徴とする請求項1又は2記載の電磁アクチュエータ制御装置が提供される。
According to a fourth aspect of the present invention, the second constant time includes a current flowing through the excitation coil at all assumed air gaps and temperatures of the excitation coil when the second constant time has elapsed. 3. The electromagnetic actuator control device according to
請求項4記載の電磁アクチュエータによれば、第2の一定時間が経過したときには、励磁コイルの電流が0になっているので、電流積分値が大きくなる。 According to the electromagnetic actuator of the fourth aspect, when the second constant time has elapsed, the current of the exciting coil is 0, so that the current integrated value becomes large.
請求項5記載の発明によれば、エアギャップを介して対向するコア及びアーマチュアと、PWM駆動信号に基づいてオン/オフする第1のスイッチ手段、前記第1のスイッチ手段と直列に接続され、前記コア及び前記アーマチュアに磁束を発生させる励磁コイルと、前記励磁コイルと並列に接続され、前記第1のスイッチ手段がオフしたとき、前記励磁コイルの両端に発生する起電力によりオンし、前記第1のスイッチ手段がオンのときオフする第2のスイッチ手段とを有する電磁アクチュエータを含む車両の制御装置であって、前記励磁コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、第1のデューティ比のPWM駆動信号を第1の一定時間、前記第1のスイッチ手段に印加した後に、前記第1のスイッチ手段をオフにするためのPWM駆動信号を前記第1のスイッチ手段に印加する第1の制御手段と、前記第1のスイッチ手段がオフされてから第2の一定時間が経過するまで前記電流検出手段により検出された電流を積分して電流積分値を算出する電流積分値算出手段と、各電流積分値とエアギャップ長の対応関係を記憶するエアギャップ変換マップと、前記エアギャップ変換マップを参照して、前記電流積分値算出手段により算出された電流積分値に対応するエアギャップ長に変換するエアギャップ変換手段と、各エアギャップ長及び各駆動トルクと目標制御電流値との対応関係を記憶する目標制御電流変換マップと、前記目標制御電流変換マップを参照して、車両の走行状態に応じた駆動トルクと前記エアギャップ変換手段により変換されたエアギャップ長に対応する目標制御電流値を算出する目標制御電流値算出手段と、前記電流検出手段が検出した電流が前記目標制御電流値に一致するように、前記PWM駆動信号のデューティ比を制御するPID演算手段とを具備したことを特徴とする車両の制御装置が提供される。 According to the fifth aspect of the present invention, the core and the armature that are opposed via the air gap, the first switch means that is turned on / off based on the PWM drive signal, and the first switch means are connected in series, An exciting coil for generating magnetic flux in the core and the armature, and connected in parallel with the exciting coil, and when the first switch means is turned off, it is turned on by electromotive force generated at both ends of the exciting coil, and the first A control apparatus for a vehicle including an electromagnetic actuator having a second switch means that is turned off when one switch means is on, a current detection means for detecting a current flowing through the exciting coil, and a first duty ratio A PWM drive for turning off the first switch means after applying a PWM drive signal to the first switch means for a first fixed time. A first control means for applying a signal to the first switch means, and integrating the current detected by the current detection means until a second fixed time has elapsed since the first switch means was turned off. Current integrated value calculating means for calculating the current integrated value, an air gap conversion map for storing the correspondence between each current integrated value and the air gap length, and the current integrated value calculating means with reference to the air gap conversion map. An air gap conversion means for converting to an air gap length corresponding to the current integrated value calculated by the above, a target control current conversion map for storing a correspondence relationship between each air gap length and each driving torque and the target control current value, and Referring to the target control current conversion map, the target corresponding to the driving torque according to the running state of the vehicle and the air gap length converted by the air gap converting means A target control current value calculating means for calculating a control current value; and a PID calculating means for controlling the duty ratio of the PWM drive signal so that the current detected by the current detecting means matches the target control current value. There is provided a vehicle control apparatus characterized by the above.
請求項5記載の車両の制御装置によれば、サーチコイルを電磁アクチュエータからなくして、電流積分値に基づいてエアギャップを推定し、このエアギャップ推定値から目標伝達トルクに対応する目標制御電流値を算出する。 According to the vehicle control device of claim 5, the search coil is removed from the electromagnetic actuator, the air gap is estimated based on the current integrated value, and the target control current value corresponding to the target transmission torque is calculated from the air gap estimated value. Is calculated.
請求項1記載の発明によると、電磁アクチュエータからサーチコイルを無くしているので、電磁アクチュエータのコストが低減する。また、巻き数が大きく磁気エネルギーの大きい励磁コイルに流れる電流を積分するので、電流積分値がノイズの影響を受け難く、正確にエアギャップを推定することができる。 According to the first aspect of the invention, since the search coil is eliminated from the electromagnetic actuator, the cost of the electromagnetic actuator is reduced. Further, since the current flowing through the exciting coil having a large number of turns and a large magnetic energy is integrated, the integrated current value is hardly affected by noise, and the air gap can be estimated accurately.
請求項2記載の発明によると、電流積分値が励磁コイルの温度に依存することから、励磁コイルの温度を検出して、励磁コイルの温度、電流積分値に基づいてエアギャップ長を推定するので、より正確にエアギャップを推定することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the current integrated value depends on the temperature of the exciting coil, the temperature of the exciting coil is detected, and the air gap length is estimated based on the temperature of the exciting coil and the current integrated value. The air gap can be estimated more accurately.
請求項3記載の発明によると、励磁コイルの抵抗値より励磁コイルの温度を検出するので、余分なコストがかかることなく励磁コイルの温度を検出することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the temperature of the exciting coil is detected from the resistance value of the exciting coil, the temperature of the exciting coil can be detected without any extra cost.
請求項4記載の発明によると、第2の一定時間が経過したときには、励磁コイルの電流が0になっているので、電流積分値が大きくなって、エアギャップの違いによる電流積分値の違いが大きくなり、正確にエアギャップを推定することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the second fixed time has elapsed, the current of the exciting coil is 0, so that the current integrated value becomes large, and the difference in the current integrated value due to the difference in the air gap is The air gap can be accurately estimated.
請求項5記載の発明によると、電磁アクチュエータからサーチコイルを無くしているので、電磁アクチュエータのコストが低減する。また、巻き数の大きい磁気エネルギーの大きい励磁コイルに流れる電流を積分するので、電流積分値がノイズの影響を受け難く、精度良くエアギャップを推定できる。これにより、駆動トルクを正確に制御することができる。 According to the invention described in claim 5, since the search coil is eliminated from the electromagnetic actuator, the cost of the electromagnetic actuator is reduced. Further, since the current flowing through the exciting coil having a large number of turns and a large magnetic energy is integrated, the integrated current value is hardly affected by noise, and the air gap can be estimated with high accuracy. As a result, the drive torque can be accurately controlled.
図1は、本発明の磁束検出装置を適用可能なフロントエンジン・フロントドライブ(FF)車ベースの4輪駆動車両の動力伝達装置の概略図を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic diagram of a power transmission device for a four-wheel drive vehicle based on a front engine / front drive (FF) vehicle to which the magnetic flux detection device of the present invention can be applied.
図1に示すように、動力伝達系は、車両前方に配置されたエンジン2の動力がトランスミッション4の出力軸4aから伝達されるフロントデファレンシャル装置6と、このフロントデファレンシャル装置6からの動力がプロペラシャフト8を介して伝達される増速装置(変速装置)10と、増速装置10からの動力が伝達されるリヤデファレンシャル装置12と、車両の走行制御などを行うECU13とを主に含んでいる。
As shown in FIG. 1, the power transmission system includes a front
フロントデファレンシャル装置6は従来周知の構造となっており、トランスミッション4の出力軸4aからの動力をデフケース6a内の複数のギヤ14と出力軸16,18を介して左右の前輪駆動軸20,22に伝達することにより、各前輪が駆動される。
The front
リヤデファレンシャル装置12は、後で説明するように、一対のプラネリギヤセットと、それぞれ多板ブレーキ機構(多板クラッチ機構)の締結を制御する一対の電磁アクチュエータを含んでおり、電磁アクチュエータを制御して左右の後輪駆動軸24,26に動力を伝達することにより、各後輪が駆動される。
As will be described later, the rear
図2は増速装置(変速装置)10と、増速装置10の下流側に配置されたリヤデフンシャル装置12の断面図である。増速装置10はケーシング28中に回転可能に取り付けられた入力シャフト30と、出力シャフト(ハイポイドピニオンシャフト)32を含んでいる。
FIG. 2 is a sectional view of the speed increasing device (transmission device) 10 and the rear
増速装置10は更に、オイルポンプサブアセンブリ34と、プラネタリキャリアサブアセンブリ38と、直結クラッチサブアセンブリ40と、変速ブレーキ42を含んでいる。
The
増速装置10の下流側に設けられたリヤデファレンシャル装置12は、ハイポイドピニオンシャフト32の先端に形成されたハイポイドピニオンギヤ44を有している。
The rear
ハイポイドピニオンギヤ44はハイポイドリングギヤ48と噛み合っており、ハイポイドリングギヤ48からの動力は左右に一対設けられたプラネタリギヤセット50A,50Bのリングギヤに入力される。
The
プラネタリギヤセット50A,50Bのサンギヤは左側後ろ車軸24、右側後ろ車軸26周りに回転可能に取り付けられている。プラネタリギヤセット50A,50Bのプラネタリキャリアは、左側後ろ車軸24、右側後ろ車軸26に固定されている。プラネタリキャリアに担持されたプラネットギヤがサンギヤ及びリングギヤに噛み合っている。
The sun gears of the planetary gear sets 50A and 50B are rotatably mounted around the left
左右のプラネタリギヤセット50A,50Bは、サンギヤのトルクを可変制御するために設けられたブレーキ機構51に連結される。ブレーキ機構51は、湿式多板ブレーキ52と、この多板ブレーキ52を作動する電磁アクチュエータ56を含んでいる。
The left and right planetary gear sets 50A and 50B are coupled to a
湿式多板ブレーキ52のブレーキプレートはケーシング54に固定され、ブレーキディスクはプラネタリギヤセット50A,50Bのサンギヤに固定されている。
The brake plate of the wet
電磁アクチュエータ56は、環状溝を有する磁性材料から成るリング状コア(ヨーク)58と、リング状コア58の環状溝中に挿入された環状の励磁コイル60と、リング状コア58に所定のギャップを持って対向する磁性材料から成るリング状アーマチュア62と、アーマチュア62に連結された環状ピストン64とから構成される。
The
励磁コイル60に励磁電流を流すと、アーマチュア62が励磁コイル60に流れる励磁電流により磁気回路に発生した磁束よりコア58に引き付けられて推力が発生する。この推力により、アーマチュア62と一体に連結されたピストン64が多板ブレーキ52を押し付けることで、ブレーキトルクが発生する。
When an exciting current is passed through the
これにより、プラネタリギヤセット50A,50Bのサンギヤはそれぞれケーシング54に対して固定され、ハイポイドピニオンシャフト32の駆動力はプラネタリギヤセット50A,50Bのリングギヤ、プラネットギヤ、プラネットキャリアを介して左右の後ろ車軸24,26に伝達される。
As a result, the sun gears of the planetary gear sets 50A and 50B are fixed to the
このように、励磁コイル60に流す励磁電流を制御することにより、入力シャフト30の駆動力を直結状態で或いは増速装置10で増速して、左右の後ろ車軸24,26に任意に分配することができ、最適な旋回制御を実現することができる。
In this way, by controlling the exciting current flowing through the
図3は、図2中の電磁アクチュエータ56の励磁コイル60に流れる励磁電流を制御するための励磁コイル60及び周辺回路図である。電磁ソレノイド70は、図3に示すように、スイッチ手段(第1のスイッチ手段)80と、フライホイールダイオード(第2のスイッチ手段)82と、励磁コイル60を有する。
FIG. 3 is an
第1のスイッチ手段80は、バッテリ電源90から励磁コイル60への電流の供給のオン/オフをするためのスイッチであり、制御電極に印加されるPWM駆動信号のハイレベル/ローレベルに応じて、オン/オフする、例えば、Nチャネル型FET(以下、FETと略す)で構成する。
The first switch means 80 is a switch for turning on / off the supply of current from the
FET80と励磁コイル60は、バッテリ電源90とグラウンド間に直列に接続されている。例えば、FET80は、ドレインが所定の正電圧、例えば12Vのバッテリ電源90に接続され、ソースが励磁コイル60の一端(以下、第1端)に接続されている。ゲートには、PWM駆動信号が印加される。
The
フライホイールダイオード82は、励磁コイル60と並列に接続されている。例えば、ダイオード82は、アノードがグラウンドに接続され、カソードが励磁コイル60の第1端に接続されている。
The
フライホイールダイオード82は、FET80がオフすると励磁コイル60の両端に発生する逆起電力により順バイアスされてオンして、図3に示すように、励磁コイル60に還流電流aを流す。フライホイールダイオード82は、FET80がオンすると、逆バイアスされてオフする。
When the
一定のクロック周期に対するPWM駆動信号のハイレベルの時間の割合をディーティ比と呼ぶ。PWM駆動信号がハイレベルのとき、FET80がオンして、励磁コイル60に励磁電流が流れ、デューティ比%に相当する励磁電流が増加する。また、PWM駆動信号がローレベルのとき、FET80がオフし、励磁コイル60の両端に逆起電力が発生して、還流電流aが流れる。一方、デューティ比が0になると、還流電流aが0になるまで減少する。
The ratio of the high level time of the PWM drive signal to a certain clock cycle is called the duty ratio. When the PWM drive signal is at a high level, the
励磁コイル60は、第1端がFET80のソースに接続され、他端(以下、第2端)が後述する電流検出手段122に設けられた抵抗260を介してグラウンドに接続されている。バッテリ電源90よりFET80、励磁コイル60及び抵抗260を介してグラウンドへ電流が流れる。このように、電磁アクチュエータ56からはサーチコイルが無くなっている。
The
ECU13は、旋回方向、舵角、スロットル開度及び車速等の車両の走行状態に応じたトルク配分のための制御等を行う。ECU13は電磁アクチュエータ56が発生するブレーキトルクが走行状態に応じて最適なものとなるように電磁アクチュエータ56を制御する電磁アクチュエータ制御手段100として機能するプログラムを実行する。
The
図4は本発明の実施形態による電磁アクチュエータ制御手段100の機能ブロック図である。図4に示すように、電磁アクチュエータ制御手段100は、エアギャップ長推定手段110と、目標伝達トルク算出手段112と、目標制御電流値算出手段114と、PID演算手段116と、選択手段118と、PWM駆動信号生成手段120と、電流検出手段122を有する。 FIG. 4 is a functional block diagram of the electromagnetic actuator control means 100 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the electromagnetic actuator control means 100 includes an air gap length estimation means 110, a target transmission torque calculation means 112, a target control current value calculation means 114, a PID calculation means 116, a selection means 118, PWM drive signal generation means 120 and current detection means 122 are provided.
図5は、還流電流とエアギャップの関係を示す図であり、励磁コイル60の温度が一定であるときの各エアギャップでの還流電流を示している。ここでは、一例として、エアギャップ長AG1,AG2,AG3(AG1>AG2>AG3)での還流電流が示されている。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the return current and the air gap, and shows the return current in each air gap when the temperature of the
図5に示すように、エアギャップが小さくなるにつれて、磁気回路の磁気抵抗が小さくなって、形成される磁束が大きくなる。そのため、励磁コイル60の両端に発生する逆起電力も大きくなって、還流電流が大きくなり、また、還流電流が0になるまでの時間が長くなり、その結果、FET80がオフしてから還流電流が0になるまでの還流電流の積分値(電流積分値)が増加する。
As shown in FIG. 5, as the air gap becomes smaller, the magnetic resistance of the magnetic circuit becomes smaller and the formed magnetic flux becomes larger. Therefore, the back electromotive force generated at both ends of the
例えば、各エアギャップAGi(i=1,2,3)について、PWM駆動信号がローレベルになった時刻、例えば、所定のデューティのパルスがローレベルになった時刻t0から還流電流が0になる時刻t1,t2,t3までの時間(ti−t0)(i=1,2,3)が(t1−t0)<(t2−t0)<(t3−t0)となり、その電流積分値Si(i=1,2,3)がS1<S2<S3となる。これにより、エアギャップと電流積分値は1対1の関係があることが分かる。 For example, for each air gap AGi (i = 1, 2, 3), the return current becomes 0 from the time when the PWM drive signal becomes low level, for example, from time t0 when a pulse with a predetermined duty becomes low level. The time (ti-t0) (i = 1, 2, 3) until time t1, t2, t3 becomes (t1-t0) <(t2-t0) <(t3-t0), and the current integrated value Si (i = 1, 2, 3) is S1 <S2 <S3. Thereby, it turns out that there is a one-to-one relationship between the air gap and the current integration value.
図6は、還流電流と励磁コイル60の温度の関係を示す図であり、エアギャップが一定であるとき、励磁コイル60の各温度での還流電流を示している。ここでは、励磁コイル60の温度の低い場合と、励磁コイル60の温度が高い場合での還流電流が示されている。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the return current and the temperature of the
図6に示すように、励磁コイル60の温度が低くなると、励磁コイル60の抵抗が小さくなって多く電流が流れ、逆に、励磁コイル60の温度が高くなると、励磁コイル60の抵抗が大きくなってより少ない電流が流れる。これにより、電流積分値が励磁コイル60の温度に依存することが分かる。
As shown in FIG. 6, when the temperature of the
よって、励磁コイル60の温度及び電流積分値が既知となると、その励磁コイル60におけるエアギャップ長を推定することができる。即ち、予め実験により励磁コイル60の各温度にて、各エアギャップでの電流積分値を取得しておき、既知となった励磁コイル60の温度で既知となった電流積分値に一致するエアギャップ長を求めることによりエアギャップ長を推定することができる。
Therefore, when the temperature and current integration value of the
エアギャップ長推定手段110は、励磁コイル60の温度と電流積分値によりエアギャップ長を推定する手段である。
The air gap length estimation means 110 is a means for estimating the air gap length from the temperature of the
図7は図4中のエアギャップ長推定手段110の機能ブロック図である。図7に示すように、エアギャップ長推定手段110は、主制御手段150と、抵抗検出手段152と、電流積分値算出手段154と、エアギャップ長算出手段156と、記憶手段158を有する。
FIG. 7 is a functional block diagram of the air gap length estimation means 110 in FIG. As shown in FIG. 7, the air gap
主制御手段150はエアギャップ長推定のために以下の制御を行う。 The main control means 150 performs the following control for estimating the air gap length.
(1)車両の走行状態に応じて、現在、エアギャップ推定の実施が可能であるか否かを判断する。エアギャップ推定の実施が可能である場合とは、車両の走行状態より、電磁アクチュエータ56の制御が必要でないと判断される場合である。
(1) It is determined whether or not the air gap estimation is currently possible according to the traveling state of the vehicle. The case where the air gap estimation is possible is a case where it is determined that the control of the
(2)エアギャップ推定が実施可能であれば、励磁コイル60の温度を検出するための抵抗を算出するための制御、即ち、デューティ比(第2のデューティ比)一定のPWM駆動信号がFET80に印加されるように制御を行い、当該PWM駆動信号により励磁電流が安定した後、例えば、当該PWM駆動信号の出力が開始されてから一定時間(第3の一定時間)経過した後に、抵抗検出手段152に抵抗検出の指示をする。
(2) If the air gap estimation is feasible, control for calculating the resistance for detecting the temperature of the
このとき、デューティ比が大きいと、励磁電流が大きくなり電磁アクチュエータ56に大きなブレーキトルクが発生し、車が走行しているときに間違えて作動すると危険であるので小さい値が良い。また、デューティ比が小さ過ぎると、例えば、5%以下では、励磁電流値とデューティ比に直線性がなくなるので使用することができない。そこで、本実施形態では、一例として、デューティ値を25%としている。
At this time, if the duty ratio is large, the excitation current becomes large, and a large brake torque is generated in the
(3)抵抗検出手段152が温度の検出を終了すると、電流積分値算出のための制御を行ってから、即ち、後述するように、PWM駆動信号のレベルをローレベルとし、電流積分値算出手段154に電流積分値の算出の指示をする。 (3) When the resistance detection unit 152 finishes detecting the temperature, after performing control for calculating the current integral value, that is, as described later, the level of the PWM drive signal is set to the low level, and the current integral value calculation unit Instruct 154 to calculate the current integral value.
(4)電流積分手段154が電流積分値の算出を終了すると、エアギャップ長算出手段156にエアギャップ長の算出を指示する。
(4) When the
尚、主制御手段150は、電流積分値が抵抗検出とは独立して算出されるように制御しても良い。即ち、抵抗検出のためのPWM駆動信号と同じ又は異なるデューティ比(第1のデューティ比)のPWM駆動信号を一定時間(第1の時間)出力するよう制御を行った後、抵抗検出手段152への抵抗検出の指示をスキップして、電流積分値の算出を行うように制御しても良い。 The main control means 150 may be controlled so that the current integrated value is calculated independently of the resistance detection. That is, control is performed so that a PWM drive signal having the same or different duty ratio (first duty ratio) as that of the PWM drive signal for resistance detection is output for a certain time (first time), and then to the resistance detection means 152. It is also possible to control so as to calculate the current integral value by skipping the resistance detection instruction.
図8は抵抗検出を示すタイムチャートである。抵抗検出手段152は、主制御手段150より抵抗検出の指示を受けると、励磁コイル60に流れる励磁電流から励磁コイル60の抵抗を算出する。
FIG. 8 is a time chart showing resistance detection. When the resistance detection unit 152 receives a resistance detection instruction from the
図8に示すように、FET80のゲートにデューティ比25%のPWM駆動パルスを印加され、所定時間Trが経過すると、励磁電流は安定する。このとき、バッテリ電源90の電源電圧VB、励磁コイル60の両端に印加される電圧VC、PWM駆動信号のデューティ比D=(25%)とすると、電圧VCは次式(1)により推定される。
As shown in FIG. 8, when a PWM drive pulse with a duty ratio of 25% is applied to the gate of the
電圧VC=VB×D/100 ・・・ (1)
尚、ここでは、励磁コイル60の抵抗値に比べて、励磁電流に係る他の抵抗、例えば、FET80のオン抵抗等が十分小さいものとしている。
Voltage VC = VB × D / 100 (1)
Here, it is assumed that other resistances related to the excitation current, such as the on-resistance of the
これより、励磁コイル60の抵抗Rは、次式(2)により求められる。
From this, the resistance R of the
抵抗R=電圧VC/励磁電流I ・・・ (2)
励磁電流は安定した後もPWM駆動信号により平均値を中心に上下に変動することから、式(2)中の励磁電流値Iは、図8に示すように、後述する電流検出手段122により励磁電流が平均化されたものである。
Resistance R = Voltage VC / Excitation current I (2)
Even after the excitation current is stabilized, the excitation current value I in the equation (2) fluctuates up and down around the average value due to the PWM drive signal. As shown in FIG. The current is averaged.
電流積分値算出手段154は、主制御手段150より電流積分値算出の指示を受けると、電流検出手段122より検出された還流電流を一定時間積分して、記憶手段158に電流積分値を記憶する。 When the current integrated value calculating means 154 receives an instruction for calculating the current integrated value from the main control means 150, the current integrated value calculating means 154 integrates the return current detected by the current detecting means 122 for a certain period of time, and stores the current integrated value in the storage means 158. .
図9は、電流積分値算出を示すタイムチャートである。エアギャップ(AGi(i=1,2,3))毎に、還流電流が0になるまでの時間が異なることから、図9に示すように、一定時間(第2の一定時間)は、想定される全てのエアギャップ及び温度で還流電流が0になる時間Tsとしている。 FIG. 9 is a time chart showing calculation of the current integral value. Since the time until the return current becomes 0 differs for each air gap (AGi (i = 1, 2, 3)), as shown in FIG. 9, the fixed time (second fixed time) is assumed. The time Ts when the return current becomes 0 at all air gaps and temperatures.
尚、時刻t0はPWM駆動信号がローレベルとなった時刻であり、時刻t1はTs=(t1−t0)となる時刻である。これにより、第2の一定時間Tsが経過したときには、還流電流が0になっていることから、電流積分値が大きくなる。 Time t0 is the time when the PWM drive signal becomes low level, and time t1 is the time when Ts = (t1−t0). As a result, when the second constant time Ts has elapsed, since the return current is 0, the current integrated value is increased.
また、時刻t0での励磁電流は、上述したように、抵抗測定時のPWM駆動信号によるものでなくてもよい。また、積分する電流値は、本実施形態のように電流検出手段122により平均化されたものでもよく、平均化される前の電流値でも良い。
Further, as described above, the excitation current at time t0 may not be based on the PWM drive signal at the time of resistance measurement. The current value to be integrated may be averaged by the
エアギャップ長算出手段156は、温度変換マップ200と、温度変換手段202と、エアギャップ変換マップ204と、エアギャップ変換手段206を有する。
The air gap
図10は温度と抵抗の関係を示す図であり、横軸に励磁コイル60の抵抗R、縦軸に励磁コイル60の温度を示す。図10に示すように、温度が高くなるにつれて、例えば、上述した抵抗検出と同じ条件における抵抗Rが大きくなる。温度変換マップ200には、電磁アクチュエータ56の実験により、任意のエアギャップ長において、励磁コイル60の各温度で測定した励磁コイル60の励磁電流を式(1),(2)に適用して算出した抵抗値と温度の対応関係が予め記憶されている。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between temperature and resistance, with the horizontal axis representing the resistance R of the
温度変換手段202は、抵抗検出手段152より検出された励磁コイル60の抵抗Rより、温度変換マップ200を検索して、該当する温度に変換して、この温度を記憶手段158に記憶する。抵抗検出手段152と、温度変換マップ200と、温度変換手段202により励磁コイル60の温度を検出する温度検出手段を構成する。
The
尚、温度検出手段は、励磁電流から温度を検出するのではなく、冷却のために電磁ブレーキに供給されているオイル温度を検出することにより、このオイル温度が励磁コイル60の温度に略一致すると推定し、オイル温度を励磁コイル60の温度としても良い。
The temperature detecting means does not detect the temperature from the exciting current but detects the oil temperature supplied to the electromagnetic brake for cooling, so that the oil temperature substantially coincides with the temperature of the
エアギャップ変換マップ204には、電流積分値と温度の組み合わせに対して、該当するエアギャップ長が予め記憶されている。エアギャップ変換マップ204は、電磁アクチュエータ56の実験により、各エアギャップを形成し、例えば、電磁アクチュエータ56のコア58とアーマチュア62との間にエアギャップに相当する厚さの環状シムを挟みエアギャップを形成し、励磁コイル60を各温度にし、上述した電流積分算出の場合と同条件、即ち、デューティ比(第1のデューティ比)一定のPWM駆動信号を一定時間(第1の一定時間)FET80に印加した後に第2の一定時間電流積分して電流積分値を算出することにより作成する。
In the air
エアギャップ変換手段206は、記憶手段158に記憶されている温度及び電流積分値から、エアギャップ変換マップ204を参照して、温度及び電流積分値の組み合わせに対応するエアギャップ長を求め、記憶手段158に記憶する。
The air gap conversion means 206 obtains the air gap length corresponding to the combination of the temperature and current integral values from the temperature and current integral values stored in the storage means 158 with reference to the air
図4中の目標伝達トルク算出手段112は、旋回方向、図示しない操舵角センサより出力される操舵角、図示しないスロットル開度センサより出力されるスロットル開度及び図示しない車速センサ等より出力される車両の走行状態に応じて、左右の後輪車軸24,26に分配する目標伝達トルクを算出する。
4 is output from a turning direction, a steering angle output from a steering angle sensor (not shown), a throttle opening output from a throttle opening sensor (not shown), a vehicle speed sensor (not shown), and the like. A target transmission torque to be distributed to the left and right
図11は目標制御電流値算出手段114の機能ブロック図である。図11に示すように、目標制御電流値算出手段114は、目標制御電流変換マップ250と、目標制御電流変換手段252を有する。目標制御電流変換マップ250には、各目標伝達トルク及び各エアギャップの組み合わせに対して、対応する目標制御電流値が予め記憶されている。このマップ250は、電磁アクチュエータ56の実験により、各エアギャップでの目標制御電流値に対する推力によるブレーキトルク(目標伝達トルク)を求めることにより作成する。
FIG. 11 is a functional block diagram of the target control current value calculation means 114. As shown in FIG. 11, the target control current
目標制御電流変換手段252は、記憶手段158に記憶されているエアギャップ長及び目標伝達トルク算出手段112により算出された目標伝達トルクの組み合わせから、目標制御電流変換マップ250を参照して、対応する目標制御電流値に変換する。
The target control
図4中のPID演算手段116は、電流検出手段122により検出された実電流値が目標電流値に収束するようにPWM駆動信号のデューティ比を決定する。即ち、電流検出手段122により検出された実電流と目標電流値との差分に応じて、目標値が実電流よりも大であれば、実電流が増加するよう、目標値が実電流よりも小であれば、実電流が減少するよう、目標値が実電流と一致すれば、実電流が維持されるようにデューティ比を決定する。 4 determines the duty ratio of the PWM drive signal so that the actual current value detected by the current detection means 122 converges to the target current value. That is, according to the difference between the actual current detected by the current detection means 122 and the target current value, if the target value is larger than the actual current, the target value is smaller than the actual current so that the actual current increases. If so, the duty ratio is determined so that the actual current is maintained if the target value matches the actual current so that the actual current decreases.
選択手段118は、エアギャップ長推定手段110及びPID演算手段116より出力されたデューティ比のいずれか一方の有効なデューティ比を選択して、PWM駆動信号生成手段120に出力する。
The
PWM駆動信号生成手段120は、選択手段118より出力されるデューティ比のPWM駆動信号を電磁ソレノイド70に出力する。
The PWM drive
電流検出手段122は、図3に示すように、抵抗260、オペアンプ262、平均化手段264及びA/D変換器266を有する。抵抗260は一端が励磁コイル60及びオペアンプ262のマイナス端子に接続され、他端が接地されオペアンプ262のプラス端子に接続されている。
As illustrated in FIG. 3, the
オペアンプ262は、抵抗260の両端の電圧を算出することにより、励磁コイル60に流れた電流値を検出する。平均化手段264は、オペアンプ262より出力された電流値(アナログ)を、例えば、CRフィルタにより平均化する。A/D変換器266は一定のサンプリング周期で平均化手段264より出力されるアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換する。
The
図12は駆動トルク制御方法を示すフローチャートである。図13は図12中の抵抗推定のフローチャートである。図14は図12中の電流積分のフローチャートである。図15は図12中のエアギャップ推定のフローチャートである。図16は図12中の通常制御のフローチャートである。以下、これらの図面を参照して、駆動トルク制御方法の説明をする。 FIG. 12 is a flowchart showing a driving torque control method. FIG. 13 is a flowchart of resistance estimation in FIG. FIG. 14 is a flowchart of current integration in FIG. FIG. 15 is a flowchart of air gap estimation in FIG. FIG. 16 is a flowchart of the normal control in FIG. Hereinafter, the drive torque control method will be described with reference to these drawings.
図12中のステップS2において、主制御手段150は、車両の走行状態に基づいて、通常制御が必要であるか否かを判定する。通常制御が必要でなければ、ステップS4に進む。通常制御が必要ならば、ステップS20に進む。 In step S2 in FIG. 12, the main control means 150 determines whether or not normal control is necessary based on the running state of the vehicle. If normal control is not required, the process proceeds to step S4. If normal control is necessary, the process proceeds to step S20.
ステップS4において、抵抗推定が終了しているか否かを判定する。抵抗推定が終了していなければ、ステップS6に進む。抵抗推定が終了していれば、ステップS8に進む。 In step S4, it is determined whether or not the resistance estimation is finished. If the resistance estimation is not completed, the process proceeds to step S6. If the resistance estimation has been completed, the process proceeds to step S8.
ステップS6において、図13に示す抵抗推定を行う。図13中のステップS50において、主制御手段150は、図8に示すように抵抗検出用のデューティ比25%のPWM駆動信号を選択手段118及びPWM駆動信号生成手段120を通して、FET80に印加する。
In step S6, resistance estimation shown in FIG. 13 is performed. In step S50 in FIG. 13, the main control means 150 applies a PWM drive signal with a resistance detection duty ratio of 25% to the
ステップS52において、主制御手段150は、抵抗推定のためのPWM駆動信号の出力が開始されてから一定時間Trが経過したか否かを判定する。一定時間Trが経過したならば、ステップS54に進む。一定時間経過していなければ、ステップS52を繰り返し実行する。 In step S52, the main control means 150 determines whether or not a predetermined time Tr has elapsed since the output of the PWM drive signal for resistance estimation was started. If the predetermined time Tr has elapsed, the process proceeds to step S54. If the predetermined time has not elapsed, step S52 is repeatedly executed.
ステップS54において、抵抗検出手段152は、電流検出手段122より出力される平均化された励磁電流を読み出す。このとき、一定時間Trが経過していることにより、励磁電流が安定し、その平均値Iが一定電流値となっている。
In step S <b> 54, the resistance detection unit 152 reads the averaged excitation current output from the
ステップS56において、抵抗検出手段152は、バッテリ電源90のバッテリ電圧VBを取得する。ステップS58において、抵抗検出手段152は、式(1),(2)にVB、抵抗計算デューティD(25%)、励磁電流Iを代入して、励磁コイル60の抵抗Rを算出して、図12中のステップS8に進む。
In step S <b> 56, the resistance detection unit 152 acquires the battery voltage VB of the
ステップS8において、主制御手段150は、電流積分終了しているか否かを判定する。電流積分終了していなければ、ステップS10に進む。電流積分が終了していれば、ステップS12に進む。ステップS10において、図14中のステップS100に進む。 In step S8, the main control means 150 determines whether or not the current integration has been completed. If current integration has not ended, the process proceeds to step S10. If the current integration has been completed, the process proceeds to step S12. In step S10, the process proceeds to step S100 in FIG.
ステップS100において、主制御手段150は、励磁コイル60の電流Iが0か否かを判定する。励磁コイル60の電流Iが0であれば、抵抗検出とは独立して電流積分を行うので、ステップS102に進む。励磁コイル60の電流Iが0でなければ、抵抗検出直後の電流積分なので、ステップS106に進む。
In step S100, the main control means 150 determines whether or not the current I of the
ステップS102において、主制御手段150は、図9に示すように電流積分値算出用のPWM駆動信号をFET80に印加するよう制御する。ステップS104において、主制御手段150は、励磁電流Iが安定するために一定時間(第1の一定時間)が経過したか否かを判定する。一定時間が経過したならば、ステップS106に進む。一定時間が経過していなければ、ステップS104をループする。
In step S102, the main control means 150 controls to apply the PWM drive signal for calculating the current integral value to the
ステップS106において、電流積分値算出手段154は、電流積分値の格納領域に初期値0を格納する。ステップS108において、電流積分値算出手段154は、積分開始してから一定時間(第2の一定時間)Ts経過したか否かを判定する。
In step S106, the current integrated value calculation means 154 stores the initial value 0 in the current integrated value storage area. In step S108, the current integration
一定時間Tsが経過していなければ、ステップS110に進む。一定時間Tsが経過したならば、終了して、ステップS14に戻る。ステップS110において、電流積分値算出手段154は、例えば、電流検出手段122により出力される電流、サンプリング周期及び電流積分値の格納領域に格納されている積分値から現在の時刻までの電流積分をした後、ステップS108に進む。
If the predetermined time Ts has not elapsed, the process proceeds to step S110. If the fixed time Ts has elapsed, the process ends and returns to step S14. In step S110, the current integration
ステップS14において、図15に示すエアギップ推定を行う。図15中のステップS150において、温度変換手段202は、ステップS6で算出された抵抗値から、温度変換マップ200を参照して、対応する温度を算出する。 In step S14, air gap estimation shown in FIG. 15 is performed. In step S150 in FIG. 15, the temperature conversion means 202 calculates a corresponding temperature by referring to the temperature conversion map 200 from the resistance value calculated in step S6.
ステップS152において、エアギャップ変換手段206は、ステップS10で算出された電流積分値及びステップS150で算出された温度から、エアギャップ変換マップ204を参照して、対応するエアギャップ長を算出する。
In step S152, the air gap conversion means 206 calculates a corresponding air gap length from the current integrated value calculated in step S10 and the temperature calculated in step S150 with reference to the air
ステップS20において、図16に示す制御電流の算出を行う。図16中のステップS200において、目標伝達トルク算出手段112は、車両の走行状態に応じて、左右の後輪車軸24,26に分配する目標伝達トルクを算出する。そして、目標制御電流値算出手段114中の目標制御電流変換手段252は、ステップS14で算出されたエアギャップ長及び目標伝達トルク算出手段112により算出された目標伝達トルクから、目標制御電流値算出手段114中の目標制御電流変換マップ250を参照して、目標制御電流を算出する。PID演算手段116は、電流検出手段122より検出された励磁電流が目標制御電流に一致するようにPWM制御する。これにより、目標伝達トルクが発生する。
In step S20, the control current shown in FIG. 16 is calculated. In step S200 in FIG. 16, the target transmission torque calculating means 112 calculates the target transmission torque to be distributed to the left and right
以上説明したように、本実施形態によれば、電磁ソレノイド70からサーチコイルを無くしているので、サーチコイル及びサーチコイルの起電力を検出する回路等が不要となり、電磁アクチュエータ56のコストが低減する。
As described above, according to the present embodiment, since the search coil is eliminated from the
また、巻き数が大きく、磁気エネルギーの大きな励磁コイル60に流れる電流を積分するので、電流積分値がノイズの影響を受け難く、正確にエアギャップを推定できる。
Further, since the current flowing through the
また、電流積分値が励磁コイル60の温度に依存することから、励磁コイルの温度を検出して、励磁コイル60の温度、電流積分値に基づいてエアギャップ長を推定するので、より正確にエアギャップを推定できる。
Further, since the current integration value depends on the temperature of the
また、励磁コイル60の抵抗値より励磁コイル60の温度を検出するので、余分なコストがかかることなく励磁コイルの温度を検出することができる。更に、電流積分値は、想定される温度及びエアギャップに対して、0になった時刻まで電流積分を行うので、電流積分値が大きくなり、より正確にエアギャップを推定することができる。
Moreover, since the temperature of the
10 増速装置(変速装置)
12 リヤデファレンシャル装置
24,26 後ろ車軸
30 入力シャフト
32 出力シャフト
50A,50B プラネタリギヤセット
51 ブレーキ機構
52 湿式多板ブレーキ
56 電磁アクチュエータ
58 コア(ヨーク)
60 励磁コイル
62 アーマチュア
70 電磁ソレノイド
80 第1のスイッチ手段
82 第2のスイッチ手段
100 電磁アクチュエータ制御手段
110 エアギャップ長推定手段
114 目標制御電流値算出手段
116 PID演算手段
122 電流検出手段
10 Speed increaser (transmission)
12
60
Claims (5)
前記励磁コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
第1のデューティ比のPWM駆動信号を第1の一定時間、前記第1のスイッチ手段に印加した後に、前記第1のスイッチ手段をオフにするためのPWM駆動信号を前記第1のスイッチ手段に印加する第1の制御手段と、
前記第1のスイッチ手段がオフされてから第2の一定時間が経過するまで前記電流検出手段により検出された電流を積分して電流積分値を算出する電流積分値算出手段と、
各電流積分値とエアギャップ長の対応関係を記憶するエアギャップ変換マップと、
前記エアギャップ変換マップを参照して、前記電流積分値算出手段により算出された電流積分値に対応するエアギャップ長に変換するエアギャップ変換手段と、
を具備したことを特徴とする電磁アクチュエータ制御装置。 A core and an armature that face each other through an air gap, a first switch unit that is turned on / off based on a PWM drive signal, and a first switch unit that are connected in series to generate magnetic flux in the core and the armature An excitation coil that is connected in parallel with the excitation coil, and is turned on by an electromotive force generated at both ends of the excitation coil when the first switch means is turned off, and is turned off when the first switch means is turned on. An electromagnetic actuator control device for controlling an electromagnetic actuator having a second switch means,
Current detecting means for detecting a current flowing in the exciting coil;
After a PWM drive signal having a first duty ratio is applied to the first switch means for a first fixed time, a PWM drive signal for turning off the first switch means is applied to the first switch means. First control means to apply,
Current integrated value calculating means for calculating a current integrated value by integrating the current detected by the current detecting means until a second fixed time elapses after the first switch means is turned off;
An air gap conversion map that stores the correspondence between each current integral value and the air gap length;
Referring to the air gap conversion map, air gap conversion means for converting into an air gap length corresponding to the current integrated value calculated by the current integrated value calculation means;
An electromagnetic actuator control device comprising:
前記励磁コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
第1のデューティ比のPWM駆動信号を第1の一定時間、前記第1のスイッチ手段に印加した後に、前記第1のスイッチ手段をオフにするためのPWM駆動信号を前記第1のスイッチ手段に印加する第1の制御手段と、
前記第1のスイッチ手段がオフされてから第2の一定時間が経過するまで前記電流検出手段により検出された電流を積分して電流積分値を算出する電流積分値算出手段と、
各電流積分値とエアギャップ長の対応関係を記憶するエアギャップ変換マップと、
前記エアギャップ変換マップを参照して、前記電流積分値算出手段により算出された電流積分値に対応するエアギャップ長に変換するエアギャップ変換手段と、
各エアギャップ長及び各駆動トルクと目標制御電流値との対応関係を記憶する目標制御電流変換マップと、
前記目標制御電流変換マップを参照して、車両の走行状態に応じた駆動トルクと前記エアギャップ変換手段により変換されたエアギャップ長に対応する目標制御電流値を算出する目標制御電流値算出手段と、
前記電流検出手段が検出した電流が前記目標制御電流値に一致するように、前記PWM駆動信号のデューティ比を制御するPID演算手段と、
を具備したことを特徴とする車両の制御装置。 A core and an armature that face each other through an air gap, a first switch unit that is turned on / off based on a PWM drive signal, and the first switch unit are connected in series to generate a magnetic flux in the core and the armature An excitation coil that is connected in parallel with the excitation coil, and is turned on by an electromotive force generated at both ends of the excitation coil when the first switch means is turned off, and is turned off when the first switch means is turned on. A control apparatus for a vehicle including an electromagnetic actuator having a second switch means,
Current detecting means for detecting a current flowing in the exciting coil;
After a PWM drive signal having a first duty ratio is applied to the first switch means for a first fixed time, a PWM drive signal for turning off the first switch means is applied to the first switch means. First control means to apply,
Current integrated value calculating means for calculating a current integrated value by integrating the current detected by the current detecting means until a second fixed time elapses after the first switch means is turned off;
An air gap conversion map that stores the correspondence between each current integral value and the air gap length;
Referring to the air gap conversion map, air gap conversion means for converting into an air gap length corresponding to the current integrated value calculated by the current integrated value calculation means;
A target control current conversion map for storing a correspondence relationship between each air gap length and each driving torque and a target control current value;
A target control current value calculating means for calculating a target control current value corresponding to the driving torque according to the running state of the vehicle and the air gap length converted by the air gap converting means with reference to the target control current conversion map; ,
PID calculation means for controlling the duty ratio of the PWM drive signal so that the current detected by the current detection means matches the target control current value;
A vehicle control apparatus comprising:
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