JP2007282433A - リニアソレノイド駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のリニアソレノイドの駆動装置では、電流モニタのゲイン特性が単一のゲイン設定となっており、どの電流領域においてもリニアに変化するのみで、駆動電流の変化に対してモニタできる変化量は同じであるため、モニタする電流のゲイン特性を電流領域によって変化させるといった制御に対応させることはできなかった。
【解決手段】 リニアソレノイド駆動装置１であって、リニアソレノイド３に流れる電流値を制御するソレノイド駆動手段１１・１２・１３と、前記ソレノイド駆動手段により駆動されるリニアソレノイドに流れる電流値をモニタし、モニタした電流を所定のゲイン特性にて出力して、前記ソレノイド駆動手段にフィードバックする電流モニタ１４とを備えており、前記電流モニタは、該電流モニタのゲイン特性を、前記ソレノイドに流れる電流値の大きさに応じて変化させるゲイン特性切り換え機能部１４１を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フィードバック制御を行う際の駆動電流モニタのゲイン特性を、リニアソレノイドの駆動電流に応じて変化させることができるリニアソレノイド駆動装置に関する。

従来、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ Ｂｒａｋｅ）システムに用いられるリニアソレノイドはＰＷＭ制御による駆動が行われており、該リニアソレノイドの駆動装置においては、例えば、マイクロコンピュータから指定された制御電流目標値に基づいてＰＷＭ信号が生成され、生成されたＰＷＭ信号を用いてリニアソレノイド駆動素子を駆動することで、該リニアソレノイドの駆動が行われている。
この場合、前記制御電流目標値と、実際にリニアソレノイドに流れる駆動電流値とを比較してフィードバック制御が行われている。
フィードバック制御を行う際のリニアソレノイドに流れる駆動電流値は電流モニタにて検出され、該電流モニタからの出力値を用いてフィードバック制御が行われる。
また、この電流モニタのゲイン特性（電流モニタ出力電圧／リニアソレノイドの駆動電流量）は、図１０に示すように、1本の固定的な直線状の特性に設定されている。

このように、制御電流目標値とリニアソレノイドの駆動電流値とを比較してのフィードバック制御を行う場合、前記電流モニタは、そのゲイン特性が温度により変化するため、該電流モニタの温度を検出する温度検出手段を駆動装置に設けて、検出した電流モニタの温度に基づいて、前記電流モニタからの出力値の誤差を補正して、駆動装置によるリニアソレノイドの制御の精度を向上させることが行われている。このように、電流モニタの温度を検出して出力値を補正するように構成したリニアソレノイド駆動装置としては、例えば特許文献１に記載されるものがある。
特開平１０−２２５１７９号公報

前述のような駆動装置のリニアソレノイドの駆動制御においては、リニアソレノイドの駆動電流の領域によっては、電流量を詳細にモニタしたい領域や、粗くモニタするだけで足りる領域といったように、電流領域によって必要な電流制御の精度が異なる場合がある。
例えば、ＥＣＢシステムにおけるブレーキ装置の油圧制御バルブがリニアソレノイドの駆動により開弁した後の駆動電流が大きな領域では、油圧制御を高精度に行う必要があるため、リニアソレノイドの制御は高ゲイン特性に設定した電流モニタにより行うことが好ましい。
一方、前記油圧制御バルブが開弁するまでの間の駆動電流が小さな領域では、油圧制御をある程度荒く行えば足りるため、リニアソレノイドの制御を低ゲイン特性に設定した電流モニタにより行うことが可能である。

しかし、従来の制御装置における電流モニタのゲイン特性は、前述のごとく単一のゲイン設定となっており、どの電流領域においてもリニアに変化するのみで、駆動電流の変化に対してモニタできる変化量は同じであるため、モニタする電流のゲイン特性を電流領域によって変化させるといった制御に対応させることはできなかった。
これは、前述のように、リニアソレノイド駆動装置を、電流モニタの温度を検出して出力値を補正するように構成した場合も同様である。

上記課題を解決するリニアソレノイド駆動装置は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載のごとく、リニアソレノイド駆動装置であって、リニアソレノイドに流れる電流値を制御するソレノイド駆動手段と、前記ソレノイド駆動手段により駆動されるソレノイドに流れる電流値をモニタし、モニタした電流を所定のゲイン特性にて出力して、前記ソレノイド駆動手段にフィードバックする電流モニタ手段とを備えており、前記電流モニタ手段は、該電流モニタ手段のゲイン特性を、前記ソレノイドに流れる電流値の大きさに応じて変化させるゲイン特性切り換え機能部を備える。

また、請求項２記載のごとく、前記ゲイン特性切り換え機能部は、前記電流モニタ手段のゲイン特性を、該電流モニタ手段によりモニタされた電流値に基づいて切り換える。

また、請求項３記載のごとく、前記ゲイン特性切り換え機能部は、前記電流モニタ手段のゲイン特性を、リニアソレノイド駆動装置に入力される制御電流目標値に基づいて切り換える。

本発明によれば、リニアソレノイドの駆動制御において、リニアソレノイド駆動電流の領域に応じて、電流量を詳細にモニタすべき領域や、粗くモニタすべき領域があるといったように、必要な電流制御の精度が異なる場合でも、必要な電流制御の精度に応じたゲイン特性を適切な駆動電流領域において得ることが可能となる。
これにより、適切な精度で駆動電流の制御を行うことで、ブレーキ装置の応答性やブレーキフィーリングの向上を図ることができる。
また、電流モニタの出力のダイナミックレンジを有効に使用することができる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

図１に示すリニアソレノイド駆動装置１は、例えばＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ Ｂｒａｋｅ）システムにおけるリニアソレノイド３を駆動するために用いられ、例えば１チップの駆動ＩＣにて構成することが可能となっている。
前記ＥＣＢシステムにおいては、リニアソレノイド駆動装置１がマイクロコンピュータ２から入力される制御電流目標値に基づいてリニアソレノイド３を駆動し、該リニアソレノイド３によりＥＣＢ油圧制御バルブ４を制御して、ブレーキ装置５を作動させるように構成している。

前記リニアソレノイド駆動装置１は、マイクロコンピュータ２から入力された制御電流目標値に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部１１と、ＰＷＭ信号生成部１１からのＰＷＭ信号によりリニアソレノイド３の駆動信号を出力するソレノイド駆動回路１２と、該ソレノイド駆動回路１２からの駆動信号にて動作され、前記リニアソレノイド３を駆動するソレノイド駆動トランジスタ１３とを備えている。

また、リニアソレノイド駆動装置１は、リニアソレノイド３に流れるソレノイド駆動電流を検出し、検出した電流に応じた出力をフィードバックする電流モニタ１４と、該電流モニタ１４の出力値の制御電流目標値に対する誤差を補正する誤差補正部１５とを備えている。

前記電流モニタ１４は、検出した電流を電圧に変換して出力するものであり、所定のゲイン特性（電流モニタ出力電圧／リニアソレノイドの駆動電流量）を有している。
また、前記ＰＷＭ信号生成部１１、ソレノイド駆動回路１２、およびソレノイド駆動トランジスタ１３は、マイクロコンピュータ２からの制御電流目標値および電流モニタ１４からの出力に基づいて、リニアソレノイド３に流れる電流値を制御するソレノイド駆動手段を構成している。

前記電流モニタ１４は、ゲイン特性切り換え機能部１４１を備えており、該ゲイン特性切り換え機能部１４１により、ソレノイド駆動電流に応じて電流モニタ１４のゲイン特性を切り換え可能としている。
そして、電流モニタ１４は、例えば図２に示すようなゲイン特性を備えている。つまり、ソレノイド駆動電流が０からＩａまでの間はある傾きθ１を有する直線状の第１ゲイン特性ｇａを示し、ソレノイド駆動電流がＩａを超えると、傾きθ２（θ２＞θ１）を有する直線状の第２ゲイン特性を示すようなゲイン特性を備えている。この場合、ソレノイド駆動電流がＩａのときに、前記ゲイン特性切り換え機能部１４１により、ゲイン特性が切り換えられている。

また、電流モニタ１４は、図３に示すように、ソレノイド駆動電流が０からＩａまでの間はある傾きθ１を有する直線状の第１ゲイン特性ｇａを示し、ソレノイド駆動電流がＩａを超えると、傾きθ２（θ２＜θ１）を有する直線状の第２ゲイン特性ｇｂを示すようなゲイン特性を備えるように構成することもできる。この場合も同様に、ソレノイド駆動電流がＩａのときに、前記ゲイン特性切り換え機能部１４１により、ゲイン特性が切り換えられている。

ゲイン特性切り換え機能部１４１は、電流モニタ１４のゲイン特性を、例えば該電流モニタ１４によりモニタされたソレノイド駆動電流値に基づいて切り換えている。
具体的には、電流モニタ１４およびゲイン特性切り換え機能部１４１は、図４に示すように構成されている。
電流モニタ１４は、第１シャント抵抗Ｒ１および電流‐電圧変換回路１４ａを備えており、該第１シャント抵抗Ｒ１によりリニアソレノイド３に流れる駆動電流を検出し、検出した駆動電流を電流‐電圧変換回路１４ａにて電圧に変換して出力している。

また、電流モニタ１４のゲイン特性切り換え機能部１４１は、第１シャント抵抗Ｒ１と並列に配置される第２シャント抵抗Ｒ２、電流モニタ１４の出力値と予め設定された閾値とを比較するコンパレータ１４１ａ、該コンパレータ１４１ａの閾値を設定するための閾値設定用電源１４１ｂ、および第２シャント抵抗Ｒ２のオン・オフを切り換える切り換えスイッチＳＷ１を備えており、コンパレータ１４１ａによる電流モニタ１４の出力値と前記閾値との比較結果に基づいて、第２シャント抵抗Ｒ２のオン・オフが切り換えられるように構成されている。

本例の場合、電流モニタ１４の出力値がコンパレータ１４１ａに設定される閾値より小さい場合には切り換えスイッチＳＷ１がオンされ、電流モニタ１４の出力値がコンパレータ１４１ａに設定される閾値以上になった場合には切り換えスイッチＳＷ１がオフされるように構成されている。

このように、第１シャント抵抗Ｒ１と並列に接続される第２シャント抵抗Ｒ２の接続を、コンパレータ１４１ａでの比較結果に応じてオン・オフさせ、電流モニタ１４による駆動電流の検出値を変化させることで、該電流モニタ１４のゲイン特性を切り換えるようにしている。
本例の構成の場合、第２シャント抵抗Ｒ２のオン・オフにより図２に示したようにゲイン特性が変化する。
つまり、コンパレータ１４１ａの閾値が、ソレノイド駆動電流Ｉａに相当する電圧値に設定されており、ソレノイド駆動電流がＩａよりも小さい場合には、第２シャント抵抗Ｒ２がオン状態となって、電流モニタ１４は傾きθ１（θ１＜θ２）を有する第１ゲイン特性ｇａを示し、ソレノイド駆動電流がＩａ以上となった場合には第２シャント抵抗Ｒ２がオフ状態となって、電流モニタ１４は傾きθ２（θ１＜θ２）を有する第２ゲイン特性ｇｂを示すこととなる。
この場合、電流モニタ１４では、ソレノイド駆動電流がゼロのときに、オフセット電圧Ｖｏを出力し、ソレノイド駆動電流がＩａのときにオフセット電圧Ｖａを出力するように構成しており、該オフセット電圧Ｖｏが第１ゲイン特性ｇａの領域におけるオフセット電圧となり、オフセット電圧Ｖａが第２ゲイン特性ｇｂの領域におけるオフセット電圧となっている。
そして、例えば、第１ゲイン特性ｇａの領域から第２ゲイン特性ｇｂの領域へ移行する際に、第２シャント抵抗Ｒ２がオフ状態からオン状態へ切り換わるのと同時に、オフセット電圧がＶｏからＶａへ切り換わるように構成されている。
これにより、電流モニタ１４のゲイン特性は、第１ゲイン特性ｇａの領域から第２ゲイン特性ｇｂの領域へ移行するときにも連続的な波形を示すこととなっている。

また、前記コンパレータ１４１ａは、電流モニタ１４の出力値がコンパレータ１４１ａに設定される閾値より小さい場合に切り換えスイッチＳＷ１がオフされ、電流モニタ１４の出力値がコンパレータ１４１ａに設定される閾値以上になった場合に切り換えスイッチＳＷ１がオンされるように構成することもできる。
この場合は、電流モニタ１４は図３に示したようなゲイン特性を有することとなり、ソレノイド駆動電流がＩａよりも小さい場合には、第２シャント抵抗Ｒ２がオフ状態となって、電流モニタ１４は傾きθ１（θ１＞θ２）を有する第１ゲイン特性ｇａを示し、ソレノイド駆動電流がＩａ以上となった場合には第２シャント抵抗Ｒ２がオン状態となって、電流モニタ１４は傾きθ２（θ１＞θ２）を有する第２ゲイン特性ｇｂを示すこととなる。
この場合においても、電流モニタ１４では、第１ゲイン特性ｇａの領域と第２ゲイン特性ｇｂの領域との間を移行する際に、第２シャント抵抗Ｒ２のオン・オフ切り換えに伴って、オフセット電圧Ｖｏとオフセット電圧Ｖａとが切り換わるように構成されている。
これにより、電流モニタ１４のゲイン特性は、第１ゲイン特性ｇａの領域と第２ゲイン特性ｇｂの領域との間を移行するときにも連続的な波形を示すこととなっている。

このように、電流モニタ１４のゲイン特性を、ソレノイド駆動電流値に基づいて切り換えるように構成することで、リニアソレノイド３の駆動制御において、リニアソレノイド駆動電流の領域に応じて、電流量を詳細にモニタすべき領域や、粗くモニタすべき領域があるといったように、必要な電流制御の精度が異なる場合でも、必要な電流制御の精度に応じたゲイン特性を適切な駆動電流領域において得ることが可能となる。
また、適切な精度で駆動電流の制御を行うことで、ブレーキ装置５の応答性やブレーキフィーリングの向上を図ることができる。

さらに、電流モニタ１４のゲイン特性を切り換えるように構成することで、電流モニタ１４の出力のダイナミックレンジを有効に使用することができる。
つまり、図５に示すように、リニアソレノイド３の駆動電流を詳細にモニタするときには傾きが大きなゲイン特性ｇ１に設定する必要があるが、傾きが大きなゲイン特性ｇ１に設定した場合にモニタできる駆動電流範囲（電流モニタ１４の出力がＶｍａｘとなるまでの範囲）は、駆動電流がＩ０〜Ｉ１の範囲となる。
これに対し、傾きが小さなゲイン特性ｇ２に設定した場合にモニタできる駆動電流範囲は、駆動電流がＩ０〜Ｉ２（Ｉ１＜Ｉ２）の範囲となるため、傾きが大きなゲイン特性ｇ１に設定した場合の駆動電流範囲は、傾きが小さなゲイン特性ｇ２に設定した場合よりも狭くなる。
従って、例えば電流量を詳細にモニタすべき領域が、ソレノイド駆動電流のある一部の領域のみである場合、電流量を詳細にモニタすべき領域のみを傾きが大きなゲイン特性に設定し、他の領域は傾きが小さなゲイン特性に設定することで、全ての領域を傾きが大きなゲイン特性に設定した場合に比べてモニタできる駆動電流範囲を広くすることができ、電流モニタ１４の出力のダイナミックレンジを有効に使用することが可能となる。

また、本例の場合は、電流モニタ１４のゲイン特性を切り換える切り換え点（図２、図３におけるソレノイド駆動電流Ｉａ）を１点だけ設定しているが、これに限るものではなく、複数のポイントにおいてゲイン特性を切り換えるように構成することもできる。
なお、前記閾値設定用電源１４１ｂは、電流モニタ１４に内蔵したもの、および該電流モニタ１４に外付けされたものの何れをも用いることができる。

なお、本例では、第１シャント抵抗Ｒ１と第２シャント抵抗Ｒ２とを並列に接続した例について説明したが、図６に示すように、第１シャント抵抗Ｒ１と第２シャント抵抗Ｒ２とを直列に接続して、第２シャント抵抗Ｒ２側に設けた切り換えスイッチＳＷ１をオンオフ操作することでも、同様の効果を得ることが可能である。
つまり、図２に示すようなゲイン特性を得る場合には、ソレノイド駆動電流がＩａよりも小さいときに、切り換えスイッチＳＷ１をオンして電流モニタ１４が傾きθ１（θ１＜θ２）を有する第１ゲイン特性ｇａを示し、ソレノイド駆動電流がＩａ以上となったときに、切り換えスイッチＳＷ１をオフして電流モニタ１４が傾きθ２（θ１＜θ２）を有する第２ゲイン特性ｇｂを示すように構成することができる。
逆に、図３に示すようなゲイン特性を得る場合には、ソレノイド駆動電流がＩａよりも小さいときに、切り換えスイッチＳＷ１をオフして電流モニタ１４が傾きθ１（θ１＞θ２）を有する第１ゲイン特性ｇａを示し、ソレノイド駆動電流がＩａ以上となったときに、切り換えスイッチＳＷ１をオンして電流モニタ１４が傾きθ２（θ１＞θ２）を有する第２ゲイン特性ｇｂを示すように構成することができる。

また、図４に示した例では、コンパレータ１４１ａに電流モニタ１４の出力値を入力するように構成していたが、図７、図８に示すように、マイクロコンピュータ２からの制御電流目標値をコンパレータ１４１ａに入力して、この制御電流目標値の大きさに基づいて切り換えスイッチＳＷ１のオン・オフ切り換えを行うように構成することもできる。

また、電流モニタ１４は、次のように構成することもできる。
図９に示すように、本例における電流モニタ１４は第１ゲイン設定用抵抗Ｒ３を備えており、該第１ゲイン設定用抵抗Ｒ３に、例えばセンスＭＯＳ等にて構成される比例電流形成回路１０により形成された、リニアソレノイド３の駆動電流に比例した電流を入力することで、リニアソレノイド駆動電流をモニタするように構成しており、電流が入力されることにより第１ゲイン設定用抵抗Ｒ３に発生した電圧を、電流モニタ１４の出力としている。

また、電流モニタ１４のゲイン特性切り換え機能部１４１は、第１ゲイン設定用抵抗Ｒ３と並列に配置される第２ゲイン設定用抵抗Ｒ４、電流モニタ１４の出力値と予め設定された閾値とを比較するコンパレータ１４１ａ、該コンパレータ１４１ａの閾値を設定するための閾値設定用電源１４１ｂ、および第２ゲイン設定用抵抗Ｒ４のオン・オフを切り換える切り換えスイッチＳＷ２備えており、コンパレータ１４１ａによる電流モニタ１４の出力値と前記閾値との比較結果に基づいて、第２ゲイン設定用抵抗Ｒ４のオン・オフが切り換えられるように構成されている。
本例の場合、電流モニタ１４の出力値がコンパレータ１４１ａに設定される閾値より小さい場合には切り換えスイッチＳＷ１がオンされ、電流モニタ１４の出力値がコンパレータ１４１ａに設定される閾値以上になった場合には切り換えスイッチＳＷ１がオフされるように構成されている。

このように、第１ゲイン設定用抵抗Ｒ３と並列に接続される第２ゲイン設定用抵抗Ｒ４の接続を、コンパレータ１４１ａでの比較結果に応じてオン・オフさせ、電流モニタ１４による駆動電流の検出値を変化させることで、該電流モニタ１４のゲイン特性を切り換えるようにしている。
本例の場合も、図４に示した構成の場合と同様に、第２ゲイン設定用抵抗Ｒ４のオン・オフにより図２または図３に示したようにゲイン特性を変化させることができる。
この場合においても、電流モニタ１４では、第１ゲイン特性ｇａの領域と第２ゲイン特性ｇｂの領域との間を移行する際に、第２ゲイン設定用抵抗Ｒ４のオン・オフ切り換えに伴って、オフセット電圧Ｖｏとオフセット電圧Ｖａとが切り換わるように構成されている。
これにより、電流モニタ１４のゲイン特性は、第１ゲイン特性ｇａの領域と第２ゲイン特性ｇｂの領域との間を移行するときにも連続的な波形を示すこととなっている。
なお、前記閾値設定用電源１４１ｂ、第１ゲイン設定用抵抗Ｒ３、および第２ゲイン設定用抵抗Ｒ４は、電流モニタ１４に内蔵したもの、および該電流モニタ１４に外付けされたものの何れをも用いることができる。

また、本例の場合も、図４に示した電流モニタ１４の場合と同様に、コンパレータ１４１ａに電流モニタ１４の出力値を入力するように構成するだけでなく、マイクロコンピュータ２からの制御電流目標値をコンパレータ１４１ａに入力して、この制御電流目標値の大きさに基づいて切り換えスイッチＳＷ１のオン・オフ切り換えを行うように構成することもできる。

リニアソレノイド駆動装置を示すブロック図である。 切り換え点にて特性が切り換えられた電流モニタ１４のゲイン特性の第１例を示す図である。 切り換え点にて特性が切り換えられた電流モニタ１４のゲイン特性の第２例を示す図である。 リニアソレノイド駆動電流に基づいてゲイン特性を切り換える電流モニタの具体的構成の第１例を示す回路図である。 ゲイン特性の傾きによりモニタできる駆動電流範囲が異なることを示す図である。 電流モニタにおいて、直列に接続した第１シャント抵抗と第２シャント抵抗と示す回路図である。 制御電流目標値に基づいて電流モニタのゲイン特性を切り換えるように構成したリニアソレノイド駆動装置を示すブロック図である。 図７に示すリニアソレノイド駆動装置における電流モニタの具体的構成を示す回路図である。 リニアソレノイド駆動電流に基づいてゲイン特性を切り換える電流モニタの具体的構成の第２例を示す回路図である。 従来のリニアソレノイド駆動装置における電流モニタのゲイン特性を示す図である。

符号の説明

１ リニアソレノイド駆動装置
２ マイクロコンピュータ
３ リニアソレノイド
６ 外付け素子
１１ ＰＷＭ信号生成部
１２ ソレノイド駆動回路
１３ ソレノイド駆動トランジスタ
１４ 電流モニタ
１５ 誤差補正部
１４１ ゲイン特性切り換え機能部

Claims (3)

1. リニアソレノイド駆動装置であって、
   ソレノイドに流れる電流値を制御するソレノイド駆動手段と、
   前記ソレノイド駆動手段により駆動されるソレノイドに流れる電流値をモニタし、モニタした電流を所定のゲイン特性にて出力して、前記ソレノイド駆動手段にフィードバックする電流モニタ手段とを備えており、
   前記電流モニタ手段は、該電流モニタ手段のゲイン特性を、前記ソレノイドに流れる電流値の大きさに応じて変化させるゲイン特性切り換え機能部を備える、
   ことを特徴とするリニアソレノイド駆動装置。
2. 前記ゲイン特性切り換え機能部は、前記電流モニタ手段のゲイン特性を、該電流モニタ手段によりモニタされた電流値に基づいて切り換える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のリニアソレノイド駆動装置。
3. 前記ゲイン特性切り換え機能部は、前記電流モニタ手段のゲイン特性を、リニアソレノイド駆動装置に入力される制御電流目標値に基づいて切り換える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のリニアソレノイド駆動装置。
   
   
   
   

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