JP2013065744A - リニアソレノイドの電流制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リニアソレノイドの電流制御において、電流制御ＩＣ自体に周囲条件（温度や電源電圧）に合わせてデューティを補正する機能がなくても、周囲条件の変化時の電流変化を最小限に抑えるように制御を行う。
【解決手段】電流制御ＩＣへの指示電流値を温度や電圧等の周囲条件に応じて補正することで、適切なデューティを電流制御ＩＣが出力するようにする。また、電流制御ＩＣ不感帯を避けつつ、可能な限り電流制御ＩＣ駆動タイミングに近いタイミングで、指示電流値を算出することにより、最新の電源電圧を基に指示電流値を算出することができ、より的確な補正が行える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リニアソレノイドの電流制御装置に係り、特に、自動的に電流フィードバック制御を実行する電流制御ＩＣを用いたリニアソレノイドの電流制御装置に関する。

近年のハイブリッド車や電気自動車の開発に伴い、変速機に要求される機能が多機能化している。それらの多機能化に対応するためには、多くの回路を一つの制御基板上に実装する必要がある。変速機に関わる制御の一つに変速機の油圧をコントロールするための、リニアソレノイドの電流制御がある。リニアソレノイドの電流制御においても、電流検出回路を含め、各機能に要する回路は可能な限り実装面積が小さいことが望ましい。それに対して、リニアソレノイドの電流検出回路及び電流フィードバック機能等を一つのパッケージとした電流制御ＩＣが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電流制御ＩＣを用いることにより、リニアソレノイドの電流検出回路及び電流フィードバック回路等を別々に制御基板に実装する必要がないため、それらの機能に必要な回路の実装面積を縮小することができる。

国際公開第２００２／０８６９１９号

しかしながら、特許文献１に記載の電流制御ＩＣにおいては、電源電圧変動が発生した際に電源電圧の変動量に応じて出力デューティを補正する処理について述べられていない。特許文献１に記載の電流制御ＩＣは電源電圧変動が起きた際、電源電圧の変化を検知して補正動作を行うのでは無く、リニアソレノイドの電流が変化したのを検知してから元の電流に戻すための補正動作を始める。そのため、従来、ソフトウェアによる電流制御で広く用いられている電源電圧の変動量に基づいてフィードフォワード的にデューティを補正する方法に比べ、補正のタイミングが遅くなってしまう。電源電圧がステップ状に変化した際は、その影響が顕著に現れ、電流は大きく変動してしまう。また、リニアソレノイドの温度に応じて出力デューティを補正する処理についても述べられていない。リニアソレノイドの内部抵抗は温度に応じて変化するため、同じ量の電源電圧変動であっても、温度により電流の応答は変わってくる。特に高温側ではリニアソレノイドの時定数が大きいため、電流応答が遅くなる。そのため、電源電圧変動発生直後に電流制御ＩＣが検出するリニアソレノイド電流と電流制御ＩＣに指示されている電流の差分が小さくなり、補正量が小さくなるので、補正量が足りずにリニアソレノイドの電流は大きく変化してしまう。

特に当該リニアソレノイドの電流制御装置により制御されるリニアソレノイドが、変速機の制御に用いられる場合、電源電圧変動によるリニアソレノイドの電流変化が大きいと、変速ショックなど変速性能の悪化につながる。そのため、変速機に用いられるリニアソレノイドの電流制御においては、電源電圧の変動による電流変化は可能な限り抑制することが望ましい。

本発明の目的は、電流制御ＩＣ自体に温度や電源電圧によりデューティを補正する機能が無くても、温度や電源電圧変動等を加味してリニアソレノイドの指示電流を算出することにより、温度や電源電圧に変化が生じた場合でもリニアソレノイドの電流変動を最小限に抑制することが可能な電流制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、リニアソレノイドの出力電流値を検出し、前記リニアソレノイドの指示電流値と前記出力電流値の差と帰還率（フィードバックゲイン）に基づいて前記リニアソレノイドへの入力ＰＷＭパルスのデューティを計算して電流フィードバック制御を実行する電流制御ＩＣを持つリニアソレノイドの電流制御装置であって、前記リニアソレノイドの目標出力電流値と、前記リニアソレノイドの温度と、電源電圧から前記電流制御ＩＣの現在デューティを推定し、前記電源電圧の変化量に応じて補正に必要なデューティの増減量を求め、前記電流制御ＩＣの次回制御タイミングにおける目標デューティを算出し、前記電流制御ＩＣが前記目標デューティを出力するような補正後指示電流値を前記電流制御ＩＣに与えるようにしたものである。

本発明によれば、電流制御ＩＣ自体に温度や電源電圧によりデューティを補正する機能がなくても、電流制御ＩＣへの指示電流値を温度や電源電圧等の周囲条件に応じて補正することにより、周囲条件の変化によるリニアソレノイドの電流変化を最小限に抑えるように制御することができる。

本発明の一実施形態によるリニアソレノイドの電流制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による指示電流の送信タイミングを示すチャートである。

以下、実施例について説明する。

以下、図１を用いて、本実施形態によるリニアソレノイドの電流制御装置の動作について説明する。
電流制御装置１は演算手段２と電流制御ＩＣ１３から構成されており、演算手段２は、例えばマイクロコンピュータなどを用いることができる。ＡＤ変換手段３は、アナログで入力される電源電圧の値をデジタル値に変換する。電源電圧積算手段４は、ＡＤ変換手段３で変換した電源電圧の積算値を算出し、電源電圧平均値算出手段５へと渡す。電源電圧平均値算出手段５は、電源電圧積算手段４で算出した積算値から電流制御ＩＣ１３の駆動周期と同じ時間分の平均値を算出する。電源電圧の平均値を算出することで、指示電流値を算出する周期よりも速い周期の電源電圧変動であっても、電源電圧が変化したことを検知することができ、それを補正するような指示電流値を算出することができる。

電流−デューティ変換手段６は、リニアソレノイドの目標出力電流を受け取り、基準温度と基準電源電圧における目標出力電流相当の基準デューティを算出する。電流とデューティの変換係数は実測等から求めることができる。温度補正手段７は温度検出手段１２の出力値を基に予め実測から求めた温度補正係数を用いて温度補正係数を算出する。現在デューティ推定手段９は、基準デューティを温度補正係数と、電源電圧平均値記憶手段８に記憶されている電源電圧平均値前回値と基準電圧の比で補正して、電流制御ＩＣ１３が現在出力している現在デューティの推定値を算出する。
現在デューティ＝基準デューティ×温度補正係数×基準電圧／電源電圧平均値前回値

目標デューティ算出手段１０は、現在デューティを電源電圧の変動分、つまり、電源電圧平均値前回値と電源電圧平均値の比で補正して、電流制御ＩＣ１３の次回駆動タイミングにおける目標デューティを算出する。
目標デューティ＝現在デューティ×電源電圧平均値前回値／電源電圧平均値

指示電流算出手段１１は、デューティ算出手段１４の出力が目標デューティ算出手段１０で求めた目標デューティになるような指示電流値を算出し、指示電流値に応じた帰還率と共に電流制御ＩＣ１３に送信する。電流制御ＩＣ１３に指示電流を送信するタイミングは、例えば、図２のような送信タイミングにすることで、電流制御ＩＣ１３の駆動タイミング直前で指示電流値を算出することができ、より的確な補正が行える。

デューティ算出手段１４は、指示電流算出手段１１から送られてくる補正後指示電流値と帰還率、そしてリニアソレノイド電流検出手段１６によって検出したソレノイド電流を基にデューティを算出する。ＰＷＭパルス出力手段１５は算出されたデューティを基にＰＷＭパルスを生成して、リニアソレノイド１７に印加することで、リニアソレノイドを駆動している。

図２は、本実施形態によるリニアソレノイドの電流制御装置における、指示電流の送信タイミングを示す図である。
電流制御ＩＣ１３は常に一定の周期で駆動されているので、指示電流値の送信も電流制御ＩＣ１３の駆動タイミングより最小待機時間分だけずらした状態で、電流制御ＩＣ１３の駆動周期と同じ周期で実行する。電流制御ＩＣ１３は自身の駆動周期の最後の一定時間で、リニアソレノイド電流の算出、及び次回駆動タイミングにおけるデューティの算出を行うため、その間、外部からの電流指示は受け付けることができない。この様に、電流制御ＩＣ１３には不感帯が存在し、指示電流値の送信がこの不感帯にかかってしまうと、指示電流値が次の電流制御ＩＣ１３の駆動タイミングに反映されなくなってしまい、正しい補正が行えない。そのため、電流制御ＩＣ１３への指示電流値の送信は電流制御ＩＣ不感帯の前に完了する必要がある。指示電流送信タイミングから実際に電流制御ＩＣ１３に指示電流値が送信されるまでに要する時間は、優先度の高い他の制御の処理と、指示電流値の算出処理に要する合計時間である。よって、優先度の高い他の制御の処理時間、指示電流算出処理時間、及び電流制御ＩＣ不感帯の時間の合計時間を最小待機時間として設定している。そうすることにより、仮に優先度の高い処理によって、指示電流算出処理の実行が待たされたとしても、電流制御ＩＣ不感帯の前に確実に指示電流値を電流制御ＩＣ１３に送信することができる。また、可能な限り電流制御ＩＣ１３の駆動タイミングに近いタイミングで指示電流値の算出が行われるので、より最新の電源電圧を基に指示電流が算出されることになり、電源電圧の変動に対して的確な補正を行うことができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、電源電圧平均値を基に指示電流値を算出しているが、電流制御ＩＣ１３の駆動周期が電源電圧変動に対して十分速い場合は、直接、ＡＤ変換後の電源電圧値を基に指示電流値を求めても良い。また、優先度の高い処理と指示電流算出処理と電流制御ＩＣ不感帯の時間の合計時間を最小待機時間として設定しているが、電流制御ＩＣ１３への指示電流送信が遅らされる要因が他に存在する場合には、それらの要因を最小待機時間に含める必要がある。

本実施形態によれば、電流制御ＩＣ自体に温度や電源電圧によりデューティを補正する機能がなくても、電流制御ＩＣへの指示電流を温度や電源電圧等の周囲条件に応じて補正することにより、周囲条件の変化によるリニアソレノイドの電流変化を最小限に抑えるように制御することができる。

１ 電流制御装置
２ 演算手段
３ ＡＤ変換手段
４ 電源電圧積算手段
５ 電源電圧平均値算出手段
６ 電流−デューティ変換手段
７ 温度補正手段
８ 電源電圧平均値記憶手段
９ 現在デューティ推定手段
１０ 目標デューティ算出手段
１１ 指示電流算出手段
１２ 温度検出手段
１３ 電流制御ＩＣ
１４ デューティ算出手段
１５ ＰＷＭパルス出力手段
１６ リニアソレノイド電流検出手段
１７ リニアソレノイド

Claims (6)

1. リニアソレノイドの出力電流値を検出し、前記リニアソレノイドの指示電流値と前記出力電流値の差と帰還率（フィードバックゲイン）に基づいて前記リニアソレノイドへの入力ＰＷＭパルスのデューティを計算して電流フィードバック制御を実行する電流制御ＩＣを持つリニアソレノイドの電流制御装置であって、
   前記リニアソレノイドの目標出力電流値と、前記リニアソレノイドの温度と、電源電圧から前記電流制御ＩＣの現在デューティを推定し、前記電源電圧の変化量に応じて補正に必要なデューティの増減量を求め、前記電流制御ＩＣの次回制御タイミングにおける目標デューティを算出し、前記電流制御ＩＣが前記目標デューティを出力するような補正後指示電流値を前記電流制御ＩＣに与えることを特徴とするリニアソレノイドの電流制御装置。
2. 請求項１に記載のリニアソレノイドの電流制御装置において、
   前記補正後指示電流値の算出タイミングで、前記補正後指示電流値の算出タイミングを始点とし、前記電流制御ＩＣのＰＷＭ周期一周期遡った時間分の前記電源電圧の平均値と、一周期前の前記補正後指示電流値の算出タイミングで算出した前記電源電圧の平均値との比を、前記電源電圧の変化量として算出することを特徴とするリニアソレノイドの電流制御装置。
3. 請求項１に記載のリニアソレノイドの電流制御装置において、
   前記リニアソレノイドの温度が所定の基準温度より高い場合には前記現在デューティが大きくなるように補正し、前記リニアソレノイドの温度が前記基準温度より低い場合には前記現在デューティが小さくなるように補正することを特徴とするリニアソレノイドの電流制御装置。
4. 請求項１に記載のリニアソレノイドの電流制御装置において、
   前記電源電圧平均値が所定の基準電圧より高い場合には前記現在デューティが小さくなるように補正し、前記電源電圧平均値が前記基準電圧より低い場合には前記現在デューティが大きくなるように補正することを特徴とするリニアソレノイドの電流制御装置。
5. 請求項１に記載のリニアソレノイドの電流制御装置において、
   前記電源電圧平均値が前記電源電圧平均値の前回値より高い場合には前記目標デューティが小さくなるように補正し、前記電源電圧平均値が前記電源電圧平均値の前回値より低い場合には前記目標デューティが大きくなるように補正することを特徴とするリニアソレノイドの電流制御装置。
6. 請求項１に記載の電流制御装置において、
   前記電流制御ＩＣが駆動するタイミングから、前記補正後指示電流値の算出に必要な所定の一定時間遡ったタイミングで、前記補正後指示電流値の算出処理が開始することを特徴とするリニアソレノイドの電流制御装置。