JP2017106579A - 電子制御装置および変速システム - Google Patents

Abstract

【課題】自動変速機における誘導性負荷の制御に係り、スイッチング損失に起因する発熱量を抑制することのできる電子制御装置を提供する。【解決手段】この電子制御装置は、ソレノイドに流れる励磁電流を制御するスイッチング素子に、ＰＷＭ信号を入力する駆動部と、駆動部に接続され駆動部から出力されるＰＷＭ信号の周波数を、第１周波数Ｆ１と、第１周波数よりも高い周波数の第２周波数Ｆ２と、に切り替え可能な周波数切替部と、を備える。また、現在の変速状態を検出する変速状態検出部と、現在の変速状態に基づいて次の変速状態を推定する推定部と、を備える。そして、周波数切替部は、次の変速状態の切り替えに伴って有効と無効とが切り替わるソレノイドに対応するスイッチング素子に入力されるＰＷＭ信号の周波数を第２周波数とする。【選択図】図６

Description

誘導性負荷の駆動を制御する電子制御装置、および電子制御装置を備えた変速システムに関する。

ソレノイドは電磁弁などのアクチュエータに広く利用されている。電磁弁では、ソレノイドの励磁電流をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）により制御してスプールを変位させるための電流を生成している。加えて、特許文献１のように、ＰＷＭ信号のパルス周期よりも長いディザ周期で励磁電流を周期的に変化させる。ディザ周期でソレノイドを励磁することによってスプールは常に微振動するので、静止摩擦に起因するヒステリシスを抑制することができる。

特開２０１４−１９７６５５号公報

ＰＷＭ信号の周波数はディザ周波数に較べて大きく、スイッチング損失に起因する発熱の原因となっている。とくに近年では、アクチュエータと、アクチュエータを制御するＥＣＵとを一体化して組み付ける機電一体化が進んでいる。このため、熱的信頼性に対する要求が一層求められている。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、自動変速機における誘導性負荷の制御に係り、スイッチング損失に起因する発熱量を抑制することのできる電子制御装置、および電子制御装置を備えた変速システムを提供することを目的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の変速状態を切り替える自動変速機において、スプール（２４０）の駆動をソレノイド（１２０）の励磁電流により制御する電子制御装置であって、ソレノイドに流れる励磁電流を制御するスイッチング素子（１０）に、ＰＷＭ信号を入力する駆動部（５０）と、駆動部に接続され、駆動部から出力されるＰＷＭ信号の周波数を、少なくとも、第１周波数Ｆ１と、第１周波数よりも高い周波数の第２周波数Ｆ２と、に切り替え可能な周波数切替部（６０）と、現在の変速状態を検出する変速状態検出部（７０）と、現在の変速状態に基づいて次の変速状態を推定する推定部（８０）と、を備え、周波数切替部は、推定される次の変速状態の切り替えに伴って有効と無効とが切り替わるソレノイドに対応するスイッチング素子に入力されるＰＷＭ信号の周波数を第２周波数とすることを特徴としている。

これによれば、有効になると推定されるソレノイドに通電される励磁電流に係るＰＷＭ信号の周波数を第１周波数よりも高い周波数の第２周波数とする。換言すれば、現在の変速状態から次回の変速状態に変化するに際して通電量の変化しないソレノイドに対しては、第１周波数のＰＷＭ信号を入力すればよい。このため、すべてのソレノイドが第２周波数とされたＰＷＭ信号で駆動される態様に較べて、低い周波数（第１周波数）で駆動する時間を増加することができる。したがって、高周波駆動に起因するスイッチング素子の発熱を抑制することができる。

第１実施形態に係る変速システムを含む自動変速機の概略構成を示す図である。 電子制御装置を含む電子回路の詳細構成を示すブロック図である。 変速状態とソレノイドの有効あるいは無効の組み合わせを示す図である。 ソレノイドＡの動作を示すフローチャートである。 ソレノイドＢおよびソレノイドＣの動作を示すフローチャートである。 ソレノイドの励磁電流の変化を示すタイミングチャートである。 第２実施形態および第３実施形態におけるソレノイドＢの励磁電流の変化を示すタイミングチャートである。 第３実施形態に係る電子制御装置を含む電子回路の構成を示すブロック図である。 第４実施形態に係る電子制御装置を含む電子回路の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。

（第１実施形態）
最初に、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る電子制御装置および変速システムの概略構成について説明する。

本実施形態における電子制御装置は例えば自動変速機に適用され、ギア比を制御する変速システムの一部である。図１に示すように、変速システム１０００は、作動油を介してクラッチ３００に作用し、ギア比を自動で制御するようになっている。変速システム１０００は、電子制御装置１２０を含む電子回路１００と、ソレノイド２２０を含む油圧回路２００と、を備えている。なお、図１において、電子制御装置１２０はＥＣＵと表記されており、特許請求の範囲に記載の電子制御装置に相当する。

まず油圧回路２００について説明する。油圧回路２００は、図１に示すように、後述するクラッチ３００に含まれる各ギアに供給する作動油の油圧を調整するためのリニアソレノイドバルブ２１０を有している。そして、各リニアソレノイドバルブ２１０は誘導性負荷としてソレノイド２２０を有している。ソレノイド２２０に通電することによりソレノイド２２０まわりに磁場が誘起され、可動鉄心２３０がスライドする。可動鉄心２３０はスプール２４０を付勢して、スプール２４０を任意の位置にスライドさせる。ソレノイド２２０の励磁電流の大きさによって誘導される磁場の大きさが変化する。つまり、励磁電流の大きさに基づいてスプール２４０の位置を決定することができる。スプール２４０には複数の溝が設けられている。作動油はスプール２４０に設けられた溝を流通する。可動鉄心２３０の付勢によりスプール２４０がスライドすると作動油が流通する溝が変更され、これに伴って作動油の流通量が変化する。これにより作動油の油圧が変化する。このように、ソレノイド２２０に所定値以上の励磁電流が流れて有効になると、作動油の油圧が変化して噛み合うギアが変化する。複数のソレノイド２２０うち、有効とされるソレノイド２２０の組み合わせによりギア同士の噛み合わせが決定し、ギア比が決定する。

クラッチ３００は、エンジン４００と駆動輪５００とを仲介しており、トルクおよび回転数を変換してエンジン４００の動力を駆動輪５００に伝達する。クラッチ３００はギアトレーン３１０とトルクコンバータ３２０とを有している。電子制御装置１２０は、油圧回路２００を介して、ギアトレーン３１０を構成する複数のギアの噛み合う組み合わせを制御し、ギア比を変更するようになっている。なお、ギアはメインシャフトおよびカウンターシャフトにそれぞれ複数固定されており、シャフトは供給される作動油の油圧によって位置が変位する。ギアはシャフトの変位に従って位置が変位するようになっている。すなわち、複数のギアについて、それぞれに供給される油圧を個別に制御することによって、ギア比を制御することができる。

次いで電子回路１００について説明する。電子回路１００は、駆動回路１１０と電子制御装置１２０とを有している。駆動回路１１０は電子制御装置１２０より入力される制御信号に基づいてソレノイド２２０に通電する。

駆動回路１１０は、図２に示すように、電源電圧を供給する電圧源ＶＢとソレノイド２２０との間に介在するスイッチング素子１０と、ソレノイド２２０と基準電位となるグランドＧＮＤとの間に介在されソレノイド２２０に流れる電流を検出する電流検出回路２０と、スイッチング素子１０に入力される制御信号をスイッチング素子１０のオンオフが可能な電圧まで昇圧する昇圧回路３０と、ソレノイド２２０のローサイド側からハイサイド側に向かって電流を還流する還流ダイオード４０と、を備えている。なお、ハイサイド側とはソレノイド２２０に対して電圧源ＶＢ側を指し、ローサイド側とはソレノイド２２０に対してグランドＧＮＤ側を指す。

以下、駆動回路１１０の各要素について具体的に説明する。

スイッチング素子１０は、本実施形態では例えばＭＯＳトランジスタであり、ゲート端子に後述の駆動部５０から制御信号としてパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号という）が入力されることによって、ＰＷＭ制御されたドレイン電流がソレノイド２２０に流れるようになっている。

電流検出回路２０はシャント抵抗器２１を有している。電流検出回路２０は、シャント抵抗器２１の両端の電位差とシャント抵抗器２１の抵抗値からオームの法則に基づいて電流値を算出できるようになっている。電流検出回路２０はソレノイド２２０に対してローサイド側に接続されており、ソレノイド２２０に流れる励磁電流はシャント抵抗器２１を経由してグランドＧＮＤに流れる。

昇圧回路３０は、入力電圧を昇圧して出力する一般的に知られた昇圧回路である。昇圧回路３０は、駆動部５０から入力されるＰＷＭ信号を昇圧してスイッチング素子１０がオンするために十分な、ＰＷＭ制御されたゲート電圧を生成する。

還流ダイオード４０は、電流検出回路２０とグランドＧＮＤの間の中点から、ソレノイド２２０とスイッチング素子１０との間の中点に向かって順方向に配置されている。仮に還流ダイオード４０が配置されていない場合、スイッチング素子１０がオンの状態からオフに遷移する場合に、ソレノイド２２０の自己誘導によってソレノイド２２０のハイサイド側の電位が過剰に低下してスイッチング素子１０の両端に意図しない電圧が印加されることがある。還流ダイオード４０はこれを抑制し、スイッチング素子１０のターンオフに際してグランドＧＮＤからソレノイド２２０のハイサイド側へ電流を供給するようになっている。

電子制御装置１２０は、図２に示すように、駆動部５０、周波数切替部６０、変速状態検出部７０、推定部８０および切替判定部９０を有している。

駆動部５０は、ＰＷＭ信号のデューティ比を制御している。具体的には、励磁電流が所定値以上になるようにデューティ比を増大することによって可動鉄心２３０をスライドさせる。すなわち、対応するソレノイド２２０が有効になる。なお、駆動部５０は、後述の周波数切替部６０から指定された周波数でＰＷＭ信号を出力する。

周波数切替部６０は、駆動部５０に対して、出力するＰＷＭ信号の周波数を指示している。周波数切替部６０は、第１周波数Ｆ１と第２周波数Ｆ２の少なくとも２種類の周波数を駆動部５０に対して出力可能にしている。第２周波数Ｆ２は第１周波数Ｆ１より高周波数（Ｆ２＞Ｆ１）である。ＰＷＭ信号の周波数が比較的小さいと、スイッチング素子１０に流れるドレイン電流の周期的変動量が大きくなってしまうため、第２周波数Ｆ２は少なくともドレイン電流が平滑化される程度の高周波に設定される。第１周波数Ｆ１は第２周波数Ｆ２よりも小さく設定される。具体的には、第１周波数Ｆ１はディザ周波数に設定される。従来の自動変速機では、スイッチング素子１０が本実施形態で説明する第２周波数Ｆ２を以って駆動している。これに対して、本実施形態の変速システム１０００における周波数切替部６０は、少なくとも２つの周波数Ｆ１，Ｆ２を以ってスイッチング素子１０を駆動可能とされている。２つの周波数Ｆ１，Ｆ２の選択に係る動作フローは追って説明する。

変速状態検出部７０は現在の変速状態を検出している。本明細書において、変速状態とは、いわゆる１速や２速と呼ばれる状態を指している。変速状態が切り替わるとは、１速が２速に切り替わる、２速が３速に切り替わる、あるいはその逆等を指している。本実施形態における変速状態検出部７０は、ユーザからの指示に基づいて設定される変速状態を検出し取得する。あるいは、電流検出回路２０により検出される電流、すなわちソレノイド２２０に通電される励磁電流の大きさに基づいて変速状態を検出してもよい。換言すれば、変速状態検出部７０は、ソレノイド２２０の有効あるいは無効に基づいて変速状態を検出してもよい。

仮に、この変速システム１０００においては３つの変速状態（１速、２速、３速）をとることが可能であると仮定する。３つの変速状態は、例えば３つのソレノイド２２０、すなわち、ソレノイドＡ、ソレノイドＢ、ソレノイドＣの、有効とされるソレノイド２２０の組み合わせによって実現される。図３に示すように、ソレノイドＡとソレノイドＣが有効であり、ソレノイドＢが無効であれば、変速状態は１速である。また、ソレノイドＣが有効であり、ソレノイドＡとソレノイドＢが無効であれば、変速状態は２速である。また、ソレノイドＢが有効であり、ソレノイドＡとソレノイドＣが無効であれば、変速状態は３速である。

推定部８０は、現在の変速状態に基づいて次回の変速状態を推定している。推定部８０は、例えば現在の変速状態が１速であれば、次回の変速状態は２速であると推定する。そして、ソレノイドＡの通電状態が有効から無効に変化することを予測する。また、例えば現在の変速状態が２速であれば、次回の変速状態は１速または３速であると推定する。そして、ソレノイドＡの通電状態が無効から有効に変化すること、ソレノイドＢが無効から有効に変化すること、ソレノイドＣが有効から無効に変化すること、を予測する。また、例えば現在の変速状態が３速であれば、次回の変速状態は２速であると推定する。そして、ソレノイドＢの通電状態が有効から無効に変化すること、ソレノイドＣが無効から有効に変化すること、を予測する。なお、本実施形態における推定部８０は、車速センサ１３０に接続されている。推定部８０は、例えば現在の変速状態が３速である場合、車速センサ１３０により車両が加速中であると判断したとき変速状態は変化しないと推定し、車両が減速中であると判断したとき変速状態が変化すると推定する。

切替判定部９０は、変速状態の切り替え時において、変速状態の切り替えが完了したか否かを判定している。本実施形態における切替判定部９０は、ソレノイド２２０を流れる励磁電流の平均値に基づいて変速状態の切り替えを判定している。切替判定部９０は、有効／無効が切り替わる対象のソレノイド２２０の励磁電流の平均値が、目標の電流値に到達したことを以って、変速状態の切り替えが完了したと判定する。そして、切替判定部９０は、励磁電流の平均値が目標の電流値に到達したことを以って、切り替えが完了した旨を周波数切替部６０に通達する。

次に、図４〜図６を参照して、電子制御装置１２０の動作フローについて説明する。なお、図４はソレノイドＡのフローチャートであり、図５はソレノイドＢおよびソレノイドＣのフローチャートである。また、図６は、車両が加速している場合のタイミングチャートである。ここでは、車両が加速し、変速状態が１速から２速を経て３速に遷移する場合を例に説明する。

＜時刻ｔ１以前＞
図６に示す時刻ｔ１以前における車両は、変速状態が１速で加速中である。

ソレノイドＡは、図４に示す動作フローに従って周波数が制御される。図４に示すように、最初にステップＳ１０１が実行される。ステップＳ１０１は、変速状態検出部７０が車両の変速状態を検出するステップである。その後、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２は、推定部８０が変速状態を判定するステップであり、変速状態が１速であればＹＥＳ判定となる。ＮＯ判定であればステップＳ１０５に進む。時刻ｔ１以前の変速状態は１速であるからステップＳ１０２はＹＥＳ判定となりステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３は、推定部８０が、車両が加速中か否かを判定するステップである。加速中であればステップＳ１０３はＹＥＳ判定となり、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８は、周波数切替部６０が駆動部５０に対してＰＷＭ信号の周波数を第２周波数Ｆ２に設定するように指示するステップである。これにより、駆動部５０は第２周波数Ｆ２のＰＷＭ信号をスイッチング素子１０に対して出力する。結果、図６に示すように、第１周波数Ｆ１および第２周波数Ｆ２のうち高周波数である第２周波数Ｆ２を以ってソレノイドＡに通電される。図３に示すとおり、加速中において、ソレノイドＡは有効から無効に遷移する可能性がある。ステップＳ１０１、ステップＳ１０２、ステップＳ１０３、ステップＳ１０８の一連の動作は、変速状態検出部７０が変速状態を検出し（Ｓ１０１）、推定部８０がソレノイドＡの有効から無効への切り替え可能性を推定し（Ｓ１０２，Ｓ１０３）、周波数切替部６０が、駆動部５０が出力すべきＰＷＭ信号の周波数を決定する（Ｓ１０８）、一連の動作である。つまり、推定される次の変速状態の切り替え（１速→２速）に伴って、有効と無効とが切り替わるソレノイドＡに対応するスイッチング素子１０に入力されるＰＷＭ信号の周波数を第２周波数Ｆ２とする動作である。

一方、ソレノイドＢは、図５に示す動作フローに従って周波数が制御される。図５に示すように、最初にステップＳ２０１が実行される。ステップＳ２０１は、変速状態検出部７０が車両の変速状態を検出するステップである。その後、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２は、推定部８０が変速状態を判定するステップであり、変速状態が１速であればＹＥＳ判定となる。ＮＯ判定であればステップＳ２０３に進む。時刻ｔ１以前の変速状態は１速であるからステップＳ２０２はＹＥＳ判定となりステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８は、周波数切替部６０が駆動部５０に対してＰＷＭ信号の周波数を第１周波数Ｆ１に設定するように指示するステップである。これにより、駆動部５０は第１周波数Ｆ１のＰＷＭ信号をスイッチング素子１０に対して出力する。結果、図６に示すように、第１周波数Ｆ１および第２周波数Ｆ２のうち低周波数である第１周波数Ｆ１を以ってソレノイドＢに通電される。図３に示すとおり、加速中であっても減速中であっても、ソレノイドＢは有効と無効との切り替え可能性はない。ステップＳ２０１、ステップＳ２０２、ステップＳ２０８の一連の動作は、変速状態検出部７０が変速状態を検出し（Ｓ２０１）、推定部８０がソレノイドＢの有効から無効への切り替え可能性を推定し（Ｓ２０２）、周波数切替部６０が、駆動部５０が出力すべきＰＷＭ信号の周波数を決定する（Ｓ２０３）、一連の動作である。つまり、推定される次の変速状態の切り替え（１速→２速）に伴って、有効と無効とが切り替わらないソレノイドＢに対応するスイッチング素子１０に入力されるＰＷＭ信号の周波数を第１周波数Ｆ１とする動作である。

また、ソレノイドＣは、ソレノイドＢと同様に、図５に示す動作フローに従って周波数が制御される。具体的には、ソレノイドＣはソレノイドＢに対して、励磁電流の大小、すなわち有効と無効とが逆転した関係になっていることを除き、ソレノイドＢと同様の動作が実行される。よって、推定される次の変速状態の切り替え（１速→２速）に伴って、有効と無効とが切り替わらないソレノイドＣに対応するスイッチング素子１０に入力されるＰＷＭ信号の周波数を第１周波数Ｆ１とする。

＜時刻ｔ１〜時刻ｔ３＞
図６に示す時刻ｔ１〜時刻ｔ３における車両は、変速状態が２速で加速中である。

ソレノイドＡは、図４に示すステップＳ１０１を経て、ステップＳ１０２においてＮＯ判定となる。そしてステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５は、推定部８０が変速状態を判定するステップであり、変速状態が２速であればＹＥＳ判定となる。時刻ｔ１〜時刻ｔ３の変速状態は２速であるからステップＳ１０５はＹＥＳ判定となりステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６は、ステップＳ１０３と同様に、車両が加速中か否かを判定するステップである。加速中であればステップＳ１０６はＹＥＳ判定となり、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７は、切替判定部９０が変速状態の切り替え完了を判定するステップである。本実施形態における切替判定部９０は、有効／無効が切り替わる対象のソレノイド２２０の励磁電流の平均値が、目標の電流値に到達したことを以って、変速状態の切り替えが完了したと判定する。図６に示すように、時刻ｔ１〜時刻ｔ２では、ソレノイドＡの励磁電流が減少する過渡状態にあり、励磁電流はソレノイド２２０が無効とされるべき目標電流よりも大きい。したがって、時刻ｔ１〜時刻ｔ２において変速状態の切り替えは未完了であり、ステップＳ１０７はＮＯ判定となる。一方で、時刻ｔ２〜時刻ｔ３では、ソレノイドＡの励磁電流は収束しており、ソレノイド２２０が無効とされるべき目標電流に達している。したがって、時刻ｔ２〜時刻ｔ３において変速状態の切り替えは完了しており、ステップＳ１０７はＹＥＳ判定となる。以上のように、変速状態の切り替えが未完了の時刻ｔ１〜時刻ｔ２ではステップＳ１１２に進み、周波数切替部６０が駆動部５０に対してＰＷＭ信号の周波数を第２周波数Ｆ２に設定するように指示する。そして、図６に示すように、駆動部５０は第２周波数Ｆ２のＰＷＭ信号をスイッチング素子１０に対して出力する。一方、変速状態の切り替えが完了した時刻ｔ２〜時刻ｔ３ではステップＳ１１１に進み、周波数切替部６０が駆動部５０に対してＰＷＭ信号の周波数を第１周波数Ｆ１に設定するように指示する。そして、図６に示すように、駆動部５０は第１周波数Ｆ１のＰＷＭ信号をスイッチング素子１０に対して出力する。

一方、ソレノイドＢは、図５に示すステップＳ２０１を経て、ステップＳ２０２においてＮＯ判定となる。そしてステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３は、推定部８０が変速状態を判定するステップであり、変速状態が２速であればＹＥＳ判定となる。時刻ｔ１〜時刻ｔ３の変速状態は２速であるからステップＳ２０３はＹＥＳ判定となりステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４は、推定部８０が、車両が加速中か否かを判定するステップである。加速中であればステップＳ２０４はＹＥＳ判定となり、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９は、周波数切替部６０が駆動部５０に対してＰＷＭ信号の周波数を第２周波数Ｆ２に設定するように指示するステップである。これにより、駆動部５０は第２周波数Ｆ２のＰＷＭ信号をスイッチング素子１０に対して出力する。結果、図６に示すように、第１周波数Ｆ１および第２周波数Ｆ２のうち高周波数である第２周波数Ｆ２を以ってソレノイドＢに通電される。図３に示すとおり、加速中において、ソレノイドＢは無効から有効に遷移する可能性がある。ステップＳ２０１、ステップＳ２０２、ステップＳ２０３、ステップＳ２０４、ステップＳ２０９の一連の動作は、変速状態検出部７０が変速状態を検出し（Ｓ２０１）、推定部８０がソレノイドＢの無効から有効への切り替え可能性を推定し（Ｓ２０２，Ｓ２０３，Ｓ２０４）、周波数切替部６０が、駆動部５０が出力すべきＰＷＭ信号の周波数を決定する（Ｓ２０９）、一連の動作である。つまり、推定される次の変速状態の切り替え（２速→３速）に伴って、有効と無効とが切り替わるソレノイドＢに対応するスイッチング素子１０に入力されるＰＷＭ信号の周波数を第２周波数Ｆ２とする動作である。

また、ソレノイドＣは、ソレノイドＢに対して、励磁電流の大小、すなわち有効と無効とが逆転した関係になっていることを除き、ソレノイドＢと同様の動作が実行される。よって、推定される次の変速状態の切り替え（２速→３速）に伴って、有効と無効とが切り替わるソレノイドＣに対応するスイッチング素子１０に入力されるＰＷＭ信号の周波数を第２周波数Ｆ２とする。

＜時刻ｔ３以降＞
図６に示す時刻ｔ３における車両は、変速状態が３速で加速中である。

ソレノイドＡは、図４に示すステップＳ１０１を経て、ステップＳ１０２およびステップＳ１０５においてＮＯ判定となる。そしてステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４は、周波数切替部６０が駆動部５０に対してＰＷＭ信号の周波数を第１周波数Ｆ１に設定するように指示するステップである。これにより、駆動部５０は第１周波数Ｆ１のＰＷＭ信号をスイッチング素子１０に対して出力する。結果、図６に示すように、第１周波数Ｆ１および第２周波数Ｆ２のうち低周波数である第１周波数Ｆ１を以ってソレノイドＡに通電される。図３に示すとおり、加速中であっても減速中であっても、ソレノイドＡは有効と無効との切り替え可能性はない。ステップＳ１０１、ステップＳ１０２、ステップＳ１０５、ステップＳ１１４の一連の動作は、変速状態検出部７０が変速状態を検出し（Ｓ１０１）、推定部８０がソレノイドＡの有効／無効の切り替え可能性を推定し（Ｓ１０２，Ｓ１０５）、周波数切替部６０が、駆動部５０が出力すべきＰＷＭ信号の周波数を決定する（Ｓ１１４）、一連の動作である。つまり、推定される次の変速状態の切り替え（３速→２速）に伴って、有効と無効とが切り替わらないソレノイドＡに対応するスイッチング素子１０に入力されるＰＷＭ信号の周波数を第１周波数Ｆ１とする動作である。

一方、ソレノイドＢは、図５に示すステップＳ２０１を経て、ステップＳ２０２およびステップＳ２０３においてＮＯ判定となる。そしてステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６は、ステップＳ１０６と同様に、車両が加速中か否かを判定するステップである。加速中であればステップＳ２０６はＹＥＳ判定となり、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７は、切替判定部９０が変速状態の切り替え完了を判定するステップである。図６に示すように、時刻ｔ３〜時刻ｔ４では、ソレノイドＢの励磁電流が増加する過渡状態にあり、励磁電流はソレノイド２２０が有効とされるべき目標電流よりも小さい。したがって、時刻ｔ３〜時刻ｔ４において変速状態の切り替えは未完了であり、ステップＳ２０７はＮＯ判定となる。一方で、時刻ｔ４以降では、ソレノイドＢの励磁電流は収束しており、ソレノイド２２０が有効とされるべき目標電流に達している。したがって、時刻ｔ４以降において変速状態の切り替えは完了しており、ステップＳ２０７はＹＥＳ判定となる。以上のように、変速状態の切り替えが未完了の時刻ｔ３〜時刻ｔ４ではステップＳ２１３に進み、周波数切替部６０が駆動部５０に対してＰＷＭ信号の周波数を第２周波数Ｆ２に設定するように指示する。そして、図６に示すように、駆動部５０は第２周波数Ｆ２のＰＷＭ信号をスイッチング素子１０に対して出力する。一方、変速状態の切り替えが完了した時刻ｔ４以降ではステップＳ２１２に進み、周波数切替部６０が駆動部５０に対してＰＷＭ信号の周波数を第１周波数Ｆ１に設定するように指示する。そして、図６に示すように、駆動部５０は第１周波数Ｆ１のＰＷＭ信号をスイッチング素子１０に対して出力する。

また、ソレノイドＣは、ソレノイドＢに対して、励磁電流の大小、すなわち有効と無効とが逆転した関係になっていることを除き、ソレノイドＢと同様の動作が実行される。よって、変速状態の切り替えが未完了の時刻ｔ３〜時刻ｔ４では、駆動部５０が第２周波数Ｆ２のＰＷＭ信号を出力し、変速状態の切り替えが完了している時刻ｔ４以降では、駆動部５０が第１周波数Ｆ１のＰＷＭ信号を出力する。

＜減速中の動作＞
上記の動作は、車両が加速中の場合において、ソレノイド２２０に流れる励磁電流の周波数の変化について図６を参照して説明したものである。車両が減速中の場合には、推定される次の変速状態が、加速中の場合とは異なる。

例えばソレノイドＡについて、車両が１速の状態で減速していると、推定部８０は、図４に示すステップＳ１０３においてＮＯ判定とする。このような場合にはステップＳ１０４に進む。変速状態の切り替えが完了していない場合には２速から１速に切り替わった直後であることが考えられ、駆動部５０はソレノイドＡを第２周波数Ｆ２で駆動する（ステップＳ１１０）。一方、変速状態の切り替えが完了している場合には、駆動部５０はソレノイドＡを第１周波数Ｆ１で駆動する（ステップＳ１０９）。

また、例えばソレノイドＡについて、車両が２速の状態で減速していると、推定部８０は、図４に示すステップＳ１０６においてＮＯ判定とする。このような場合には、ステップＳ１１３に進む。この場合、変速状態が２速から１速に変化すると推定され、ソレノイドＡが無効から有効に切り替わる可能性がある。ステップ１１３において、駆動部５０はソレノイドＡを第２周波数Ｆ２で駆動する。

一方、ソレノイドＢおよびソレノイドＣについて、車両が２速の状態で減速していると、推定部８０は、図５に示すステップＳ２０４においてＮＯ判定とする。このような場合にはステップＳ２０５に進む。変速状態の切り替えが完了していない場合には３速から２速に切り替わった直後であることが考えられ、駆動部５０はソレノイドＢおよびソレノイドＣを第２周波数Ｆ２で駆動する（ステップＳ２１１）。一方、変速状態の切り替えが完了している場合には、駆動部５０はソレノイドＢおよびソレノイドＣを第１周波数Ｆ１で駆動する（ステップＳ２１０）。

また、例えばソレノイドＢおよびソレノイドＣについて、車両が３速の状態で減速していると、推定部８０は、図５に示すステップＳ２０６においてＮＯ判定とする。このような場合には、ステップＳ２１４に進む。この場合、変速状態が３速から２速に変化すると推定され、ソレノイドＢおよびソレノイドＣの無効／有効が切り替わる可能性がある。ステップ２１４において、駆動部５０はソレノイドＢおよびソレノイドＣを第２周波数Ｆ２で駆動する。

次に、図６を参照して、本実施形態に係る電子制御装置１２０および電子制御装置１２０を備えた変速システム１０００の作用効果について説明する。

従来の自動変速機においては、可動鉄心２３０およびスプール２４０の応答性を確保するために、常に第２周波数Ｆ２に相当する周波数でスイッチング素子１０を駆動させていた。これに対して、本実施形態における電子制御装置１２０は、図６に示すように、ソレノイド２２０に流すべき電流を制御するスイッチング素子１０の駆動周波数として、第１周波数Ｆ１と第２周波数Ｆ２とを混在させる。換言すれば、従来第２周波数Ｆ２で駆動していた一部の期間を、第２周波数Ｆ２よりも低周波数の第１周波数Ｆ１で駆動する。これにより、スイッチング素子１０における発熱量を、従来に較べて小さくすることができる。

さらに、第２周波数Ｆ２で駆動させる時間を間引きつつも、ソレノイド２２０の状態が有効と無効とで切り替わると推定される場合には、切り替わる前の変速状態において、駆動周波数を第２周波数Ｆ２に設定する。具体的には、図６の時刻ｔ１以前のソレノイドＡ、および、時刻ｔ１〜時刻ｔ３のソレノイドＢ，Ｃがこの動作に相当する。このため、可動鉄心２３０およびスプール２４０の応答性も確保することができる。すなわち、可動鉄心２３０およびスプール２４０の応答性を損なうことなく、スイッチング素子１０の発熱量を低減することができる。

また、変速状態の切り替えに伴う励磁電流の過渡期間において、少なくとも変速状態の切り替えが完了するまでは、ソレノイド２２０が第２周波数Ｆ２で駆動される。換言すれば、可動鉄心２３０およびスプール２４０が次の変速状態に対応する位置にスライドするまではソレノイド２２０が第２周波数Ｆ２で駆動される。具体的には、図６の時刻ｔ１〜時刻ｔ２のソレノイドＡ、および、時刻ｔ３〜時刻ｔ４のソレノイドＢ，Ｃがこの動作に相当する。これによれば、励磁電流の過渡期間において第１周波数Ｆ１で駆動する態様に較べて、可動鉄心２３０およびスプール２４０の応答性を向上することができる。

（第２実施形態）
第１周波数Ｆ１で駆動中の期間において、変速状態に依らず、間欠的に第２周波数Ｆ２で駆動するようにすることが好ましい。図７は、第１実施形態と同様に、車両が加速して変速状態が１速から３速に遷移するときの、ソレノイドＢにおける励磁電流の変化を示した図である。本実施形態における電子制御装置１２０は、図７に示すように、第１周波数Ｆ１で駆動中の期間において、変速状態に依存することなく、第２周波数Ｆ２の間欠動作を実施する。具体的には、時刻ｔ１以前および時刻ｔ４以降の、ソレノイドＢが第１周波数Ｆ１で駆動中の期間において、間欠的に第２周波数Ｆ２で駆動される。図７では、ソレノイドＢを代表的に図示したが、ソレノイドＡやソレノイドＣについても同様である。

これによれば、可動鉄心２３０に噛み込む虞のある塵や埃などの異物を、ディザ電流に則った摺動により除去することができる。

（第３実施形態）
第１実施形態では、切替判定部９０が変速状態の切り替えの完了を判定する手段として、ソレノイド２２０を流れる励磁電流の平均値に基づいて判定する例を示した。これに対して、本実施形態では、図８に示すように、切替判定部９０に、対応する油圧回路２００における油圧を検出する油圧センサ１４０、メインシャフトの回転数を検出するメインシャフト回転数センサ１５０、およびカウンターシャフトの回転数を検出するカウンターシャフト回転数センサ１６０が接続されている。

図７に示すように、油圧、メインシャフトの回転数、およびカウンターシャフトの回転数は、変速状態に依存する。

例えば、変速状態が２速から３速に遷移する場合において、油圧センサ１４０により検出される油圧が、所定の閾値油圧以上になることを以って、切替判定部９０が、変速状態の切り替えが完了したと判定しても良い。

また、変速状態が２速から３速に遷移する場合において、メインシャフト回転数センサ１５０により検出される回転数と、カウンターシャフト回転数センサ１６０により検出される回転数とにより算出されるギア比に基づいて、切替判定部９０が、変速状態の切り替えが完了したと判定しても良い。なお、メインシャフトおよびカウンターシャフトの回転数に基づいて変速状態の切り替えの完了を判定する手段は、クラッチの係合およびリリースを確実に判定できるため好ましい。

（第４実施形態）
本実施形態における変速システム１０００は、第１実施形態の構成要素に加えて、図９に示すように、駆動回路１１０に温度検出部１１を備えている。温度検出部１１はスイッチング素子１０の近傍に設置されていることが好ましい。

本実施形態における周波数切替部６０は、温度検出部１１により検出される温度、すなわちスイッチング素子１０の温度が所定の閾値以下となる条件においては、常に第２周波数Ｆ２を以ってソレノイド２２０に通電するよう駆動部５０に指示を出力する。換言すれば、スイッチング素子１０の温度が所定の閾値より高い条件においては、第１〜第３実施形態にて説明したような、第１周波数Ｆ１と第２周波数Ｆ２の混在した駆動を行う。

スイッチング素子１０の温度が所定の閾値より高い条件とは、スイッチング素子１０の温度上昇に留意する必要のある状況であり、第１周波数Ｆ１と第２周波数Ｆ２の混在した駆動を行うことにより、常に第２周波数Ｆ２で駆動する従来の形態に較べて発熱量を抑制することができる。

一方、スイッチング素子１０の温度が所定の閾値以下の条件とは、熱的に余裕のある状況であり、常に同一の第２周波数Ｆ２で駆動することにより、周波数切替部６０の、周波数の切り替えに係る処理負荷を軽減することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

上記した各実施形態では、変速状態として１速〜３速を有する変速システム１０００について説明したが、これは一例であって、変速状態の数は３段階に限定されるものではない。また、変速状態を実現するソレノイド２２０の有効／無効の組み合わせも、図３に示す組み合わせに限定されるものではない。

また、上記した各実施形態では、変速状態の切り替えが完了するまでの間、第２周波数Ｆ２での駆動を継続する例を示したが、変速状態切り替え後の第２周波数Ｆ２での駆動は必須ではない。例えば、第１実施形態のソレノイドＡにおいて、図６に示す時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間の過渡期間は、必ずしも第２周波数Ｆ２で駆動しなくてもよく、第１周波数Ｆ１で駆動してもよい。すなわち、切替判定部９０は必ずしも備えていなくても良い。ただし、過渡期間を第２周波数Ｆ２で駆動することにより、可動鉄心２３０やスプール２４０が確実にスライドを完了するまで、変速状態の切り替えに対する応答性を維持することができ、静止摩擦に起因するヒステリシスを抑制することができる。

１０…スイッチング素子，２０…電流検出回路，５０…駆動部，６０…周波数切替部，７０…変速状態検出部，８０…推定部，９０…切替判定部，１００…電子回路，１１０…駆動回路，１２０…電子制御装置，１０００…変速システム

Claims (8)

1. 複数の変速状態を切り替える自動変速機において、スプール（２４０）の駆動をソレノイド（２２０）の励磁電流により制御する電子制御装置であって、
   前記ソレノイドに流れる前記励磁電流を制御するスイッチング素子（１０）に、ＰＷＭ信号を入力する駆動部（５０）と、
   前記駆動部に接続され、前記駆動部から出力される前記ＰＷＭ信号の周波数を、少なくとも、第１周波数Ｆ１と、前記第１周波数よりも高い周波数の第２周波数Ｆ２と、に切り替え可能な周波数切替部（６０）と、
   現在の前記変速状態を検出する変速状態検出部（７０）と、
   現在の前記変速状態に基づいて次の前記変速状態を推定する推定部（８０）と、を備え、
   前記周波数切替部は、推定される次の前記変速状態の切り替えに伴って、有効と無効とが切り替わる前記ソレノイドに対応する前記スイッチング素子に入力される前記ＰＷＭ信号の周波数を第２周波数とする電子制御装置。
2. 前記周波数切替部は、前記変速状態によらず、前記第１周波数と前記第２周波数とを間欠的に切り替える請求項１に記載の電子制御装置。
3. さらに、前記変速状態の切り替えの完了を判定する切替判定部（９０）を備え、
   前記変速状態の切り替えに伴う前記励磁電流の過渡期間において、前記周波数切替部は、少なくとも前記変速状態の切り替えが完了するまで、前記第２周波数の状態を継続する請求項１または請求項２に記載の電子制御装置。
4. 前記切替判定部は、前記ソレノイドに流れる前記励磁電流の平均値に基づいて前記変速状態の切り替えの完了を判定する請求項３に記載の電子制御装置。
5. 前記切替判定部は、前記自動変速機の油圧に基づいて前記変速状態の切り替えの完了を判定する請求項３に記載の電子制御装置。
6. 前記切替判定部は、前記自動変速機のメインシャフトの回転数とカウンターシャフトの回転数とに基づいて前記変速状態の切り替えの完了を判定する請求項３に記載の電子制御装置。
7. さらに、前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部（１１）を備え、
   前記駆動部は、前記スイッチング素子の温度が所定の閾値以下となる条件においては常に前記第２周波数を以って前記ソレノイドに通電する請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子制御装置。
8. 複数の変速状態を切り替える変速システムであって、
   ソレノイド（２２０）と、前記ソレノイドの励磁電流により生じる磁界によって移動して油圧を変化させるスプール（２４０）とを有する油圧回路（２００）と、
   前記ソレノイドに流れる前記励磁電流を制御するスイッチング素子（１０）と、前記スイッチング素子に入力するＰＷＭ信号を生成する電子制御装置（１２０）と、を有する電子回路（１００）と、を備え、
   前記電子制御装置は、
   前記スイッチング素子に、ＰＷＭ信号を入力する駆動部（５０）と、
   前記駆動部に接続され、前記駆動部から出力される前記ＰＷＭ信号の周波数を、少なくとも、第１周波数Ｆ１と、前記第１周波数よりも高い周波数の第２周波数Ｆ２と、に切り替え可能な周波数切替部（６０）と、
   現在の前記変速状態を検出する変速状態検出部（７０）と、
   現在の前記変速状態に基づいて次の前記変速状態を推定する推定部（８０）と、を備え、
   前記周波数切替部は、推定される次の前記変速状態の切り替えに伴って有効と無効とが切り替わる前記ソレノイドに対応する前記スイッチング素子に入力される前記ＰＷＭ信号の周波数を第２周波数とする変速システム。

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