JP2008198850A - ソレノイドの電流制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】制御装置の周囲温度変化があっても安定的にソレノイドの電流制御が可能なソレノイドの電流制御装置及び電流制御方法を提供する。
【解決手段】制御装置の周囲温度変化によるオフセット電圧変化による誤差をなくすために、制御装置が動作している状態でオフセット電圧を算出して、その値により制御を行うことにより、誤差をなくす。そして、ソレノイド電流が０Ａの時のオフセット電圧値をオフセット電圧値とすればよい。ソレノイド電流を０Ａにするためには、ソレノイドに直列に接続されたスイッチングトランジスタをＯＦＦとすればよい。
【選択図】図６

Description

本発明は、ソレノイドの電流を目標電流にフィードバックする電流制御装置、及び方法に関するものである。

従来から、ソレノイドの電流制御装置において、電流制御精度を向上させる方法として、特許文献１に示されるものがある。これは、電流検出回路の回路素子のばらつきを、装置の製造段階で制御装置毎に補正し、その補正値を装置毎に記憶させ、その補正値により電流制御を用い誤差を低減するというものである。

特開平１１−３２７６０２公報

特許文献１による補正値は、製造段階で判明した回路素子のばらつきについて考慮されているが、動作段階における制御装置の周囲温度変化による、制御装置内部の回路特性の温度変化に対しては、十分考慮されていない。従って、動作中の温度変化によって回路特性が製造段階で設定された補正値を用いても適正に補正できない場合がある。そして、制御装置の周囲温度が補正値を記憶させたときの温度から変化し、電流検出回路を構成する回路素子の温度特性により、電流検出回路のオフセット電圧が変化した場合、電流検出値に誤差が発生することになる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、制御装置の周囲温度変化があっても安定的にソレノイドの電流制御が可能なソレノイドの電流制御装置及び電流制御方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明では、制御装置の周囲温度変化によるオフセット電圧変化による誤差をなくすために、制御装置が動作している状態でオフセット電圧を算出して、その値により制御を行うことにより、誤差をなくす。そして、ソレノイド電流が０Ａの時のオフセット電圧値をオフセット電圧値とすればよい。ソレノイド電流を０Ａにするためには、ソレノイドに直列に接続されたスイッチングトランジスタをＯＦＦとすればよい。

即ち、本発明によるソレノイドの電流制御装置は、ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出回路を有し、その検出された電流の電流値を基にソレノイドに直列に接続されたスイッチング素子をデューティー制御する、ソレノイドの電流制御装置であって、スイッチング素子がＯＦＦ状態すなわちデューティー０％の時の電流検出回路の出力を電流ゼロ点として検出し、その検出された出力を用いて電流制御を行う制御部を備えることを特徴とする。そして、次にスイッチング素子がＯＦＦ状態になるまで、検出された電流ゼロ点の出力が電流制御に用いられる。

さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。

本発明によれば、制御装置の周囲温度変化があっても安定的にソレノイドの電流制御が可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。

＜電子制御装置の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る、自動変速機の電子制御装置１（以下ＥＣＵ）の回路概略構成を示すブロック図である。
ＥＣＵ１は、自動車の変速機の制御を行うものであり、クラッチを制御するクラッチソレノイド２、変速機の油圧を制御するライン圧ソレノイド４、変速機の変速比を選択するシフトソレノイドＡ ５、シフトソレノイドＢ ６の動作を、エンジンＥＣＵ１１から送られてくるエンジン状態と各センサから供給された信号に応じて、予めマイコン２１に設定されたプログラムに従って制御する。

マイコン２１は、回転センサ入力回路２４を介してクラッチ回転センサとエンジン回転センサ９からの信号を取り込み、例えばテーブルを参照してクラッチソレノイド２の電流を目標電流に制御することにより、その結合状態を制御する。すなわち、ソレノイド電流を増加させることでクラッチの結合力を増大させる。なお、開放されているクラッチのソレノイドの電流は０Ａとなっている。

＜クラッチソレノイドの駆動回路２７の構成＞
図２は、クラッチソレノイド２の駆動回路２７の詳細な構成を示す図である。図２において、駆動回路２７は、クラッチソレノイド２に直列に接続され、マイコン２１によるＰＷＭによりデューティー制御されるトランジスタ４１と、クラッチソレノイド２の電流を検出するための電流検出抵抗４３と、トランジスタ４１がＯＦＦの時に、ソレノイドの還流電流を流すためのフリーホイールダイオード４２と、電流検出抵抗４３に流れる電流を検出する電流検出回路４４と、を備えている。

クラッチソレノイド２の電流は、電流検出抵抗４３の両端の電圧を電流検出回路４４（増幅回路）で増幅され、マイコン２１のＡ／Ｄ変換器に入力される。マイコン２１は、Ａ／Ｄ変換器に入力されたソレノイド電流値と目標電流値の差から、駆動デューティーを計算し（ＰＷＭ制御）、それをトランジスタ４１へ出力する。

図３は、クラッチソレノイド２に流れる電流を目標電流に設定するためのＰＷＭ制御について説明するための図である。図３（ａ）はトランジスタ４１のＯＮとＯＦＦの期間を示し、図３（ｂ）はトランジスタ４１のＯＮ／ＯＦＦによるクラッチソレノイド２の電流の変化を示す。また、図３（ｃ）は、駆動デューティーの変化によるクラッチソレノイド２の電流の変化を示す図である。トランジスタ４１がＯＮの時には、電流はバッテリー１２→トランジスタ４１→クラッチソレノイド２→抵抗４３→グランドと流れ、電流検出抵抗４３に流れる電流は時間が経つにつれて増加する（図３（ｂ）参照）。トランジスタ４１がＯＦＦの時には、クラッチソレノイド２に蓄えられた電流はクラッチソレノイド２→電流検出抵抗４３→フリーホイールダイオード４２→クラッチソレノイド２と流れ、電流検出抵抗43に流れる電流は時間が経つにつれて減少する。よって、トランジスタ４１のＯＮ／ＯＦＦ期間を制御することにより、目標電流（平均電流）を制御することができる。

＜電流検出回路４４の構成＞
図４は、電流検出回路４４の詳細な回路構成を示す図である。図４において、電流検出回路４４は、オペアンプによる差動増幅回路５１とオフセット電圧回路５２を備えている。電流検出抵抗４３の片側は、Ｐ−ＧＮＤ端子６０からハーネス６１を通して、車両のＢｏｄｙ ＧＮＤ６３に接続される。差動増幅回路５１のＧＮＤ電位に対して、Ｐ−ＧＮＤがマイナス側に振れても差動増幅回路５１が正常に動作するように、オフセット電圧５８が差動増幅回路５１に供給される。

また、図５は、電流検出回路（増幅回路）４４の出力特性を示している。図５に示されるように、ソレノイド電流０Ａでの差動増幅回路出力電圧がオフセット電圧となる。ここで、ソレノイド電流Ｉに対する出力電圧Ｖの傾きをｋ、オフセット電圧をＶｏとすると、差動増幅回路５１の出力電圧Ｖは、出力電圧Ｖ＝ｋ・Ｉ＋Ｖｏとなる。よって、出力電圧Ｖから電流Ｉは、Ｉ＝（Ｖ−Ｖｏ）／ｋによって求めることができる。

ここで、オフセット電圧５８は、図４のオフセット電圧回路５２において、基準電圧Ｖｒｅｆ５６を抵抗Ｒ１ ５３、Ｒ２ ５４で分圧することによって得られ、得られたオフセット電圧５８は、オペアンプ５５（バッファー）を介して差動増幅回路５１に入力される。

ＥＣＵ１の周囲温度変化により、基準電圧Ｖｒｅｆ５６とＲ１ ５３、Ｒ２ ５４の抵抗値が変化し、その作用によってオフセット電圧も変化する。このオフセット電圧が変化すると、ソレノイド電流の検出値に誤差が生じることになり、ソレノイド電流の制御が安定的にできなくなってしまう。この状況を、図５を用いて説明する。ＥＣＵ１の周囲温度が、Ｔａ０からＴａ１に変化すると、オフセット電圧は、Ｖｏ（Ｔａ０）から、Ｖｏ（Ｔａ１）に変化したとする。すると、差動増幅回路５１の出力電圧５７もＶｏ（Ｔａ１）−Ｖｏ（Ｔａ１）だけずれることになり、その分が制御電流の誤差となるのである。

そこで、この誤差を低減するためには、ＥＣＵ１の周囲温度がＴａ１となったときには、Ｖｏ（Ｔａ１）をオフセット電圧として制御を行えばよいことが分かる。

Ｖｏ（Ｔａ１）の検出は、トランジスタ４１をＯＦＦとし、ソレノイド電流をゼロとしたとき、差動増幅回路５１の出力電圧５７を測定すればよく、これがオフセット電圧Ｖｏ（Ｔａ１）となる。そして、この値をマイコン２１に記憶させ、次にソレノイド電流がゼロになるまでの間の電流制御用オフセット電圧とすればよい。オフセット電圧Ｖｏが大きいときにはＰＷＭのパルス幅を小さくし、Ｖｏが小さいときにはＰＷＭのパルス幅を大きくするように制御する。

＜クラッチソレノイドの電流検出の具体的動作＞
図６は、クラッチソレノイド２の電流検出方法を説明するためのフローチャートです。まず、クラッチ電流検出回路のオフセット電圧値を学習する動作が実行される（図６（ａ）参照）。
変速は、結合しているクラッチを一旦開放し、シフト動作により変速機のギア比を変更し、再びクラッチを結合させる。開放時は、クラッチソレノイド２に直列につながるトランジスタ４１をＯＦＦ（Ｓ１）し、クラッチソレノイド電流をゼロとする（Ｓ２）。そして、そのときの差動増幅回路５１の出力電圧５７を検出して、それをオフセット電圧値としてＲＡＭに記憶させる（Ｓ３）。

次に、クラッチを結合する場合（図６（ｂ）参照）、電流検出方法は、クラッチソレノイド電流検出回路出力電圧Ｖ１をＡ／Ｄ変換する（Ｓ４）。そして、Ｓ３で記憶させたＶｏを使って、ソレノイド電流Ｉ＝（Ｖ１−Ｖｏ）・ｋを計算する（Ｓ５）。

この方法により、電流検出回路のオフセット電圧は、制御装置動作中の値を制御に使うことが可能となり、周囲温度変化による誤差を小さくできる。

＜まとめ＞
以上のように、本実施形態は、ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出回路を有し、その検出された電流の電流値を基にソレノイドに直列に接続されたスイッチング素子をデューティー制御する、ソレノイドの電流制御装置に関するものである。そして、スイッチング素子がＯＦＦ状態の時の電流検出回路の出力（オフセット電圧）を電流ゼロ点として検出し、その検出されたオフセット電圧を用いて電流制御を行うようにしている。これにより、制御装置が動作中のときに求めたオフセット電圧値を制御に使用出来るため、制御装置の温度により変化するオフセット電圧値の誤差を小さくでき、電流制御精度向上の効果がある。

また、上記検出されたオフセット電圧は、次にスイッチング素子がＯＦＦ状態になるまで、電流制御に用いられる。このように、電流制御に用いるオフセット電圧値を逐次更新するようにしているので、制御装置の温度による変化するオフセット電圧値の誤差を小さくすることができる。
なお、このような制御方法は、動作中にＯＦＦ状態になるソレノイドに適用されるのが望ましく、例えばクラッチソレノイドの電流制御に用いるのが好適である。

自動変速機の電子制御装置（ＥＣＵ）のブロック図である。 ソレノイド駆動回路２７のブロック図である。 クラッチソレノイド２に流れる電流を目標電流に設定するためのＰＷＭ制御について説明するための図である。 ソレノイド駆動回路２７の電流検出回路４４の回路図である。 電流検出回路のソレノイド電流−出力電圧特性である。 電流検出処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 自動変速機の電子制御装置（ＥＣＵ）
２ クラッチソレノイド
１２ バッテリー
２１ マイコン
２７ クラッチソレノイド駆動回路
４１ トランジスタ
４２ フリーホイールダイオード
４３ 電流検出抵抗
４４ 増幅回路
５１ 差動増幅回路
５２ オフセット電圧回路
５３、５４ 抵抗器
５５ オペアンプ
５６ 基準電圧

Claims (6)

1. ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出回路を有し、その検出された電流の電流値を基にソレノイドに直列に接続されたスイッチング素子をデューティー制御する、ソレノイドの電流制御装置であって、
   前記スイッチング素子がＯＦＦ状態の時の前記電流検出回路の出力を電流ゼロ点として検出し、その検出された出力を用いて電流制御を行う制御部を備えることを特徴とするソレノイドの電流制御装置。
2. 前記制御部は、次に前記スイッチング素子がＯＦＦ状態になるまで、前記検出された電流ゼロ点の出力を電流制御に用いることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドの電流制御装置。
3. 前記ソレノイドはクラッチソレノイドであることを特徴とする請求項１又は２に記載のソレノイドの電流制御装置。
4. 電流検出回路によってソレノイドに流れる電流を検出し、その検出された電流の電流値を基にソレノイドに直列に接続されたスイッチング素子をデューティー制御する、ソレノイドの電流制御方法であって、
   前記スイッチング素子がＯＦＦ状態の時の前記電流検出回路の出力を電流ゼロ点として検出し、その検出された出力を用いて電流制御を行うことを特徴とするソレノイドの電流制御方法。
5. 次に前記スイッチング素子がＯＦＦ状態になるまで、前記検出された電流ゼロ点の出力を電流制御に用いることを特徴とする請求項４に記載のソレノイドの電流制御方法。
6. 前記ソレノイドはクラッチソレノイドであることを特徴とする請求項４又は５に記載のソレノイドの電流制御方法。

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