JP2024024280A - Actuator control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータ制御装置に関する。 The present invention relates to an actuator control device.
従来、モータの駆動を制御することでシフトレンジを切り換えるシフトレンジ制御装置が知られている。例えば特許文献1では、目標位置にてモータを停止させた後、遊びの範囲内にてモータの回転位置を戻す戻し制御を行っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, shift range control devices that change shift ranges by controlling the drive of a motor are known. For example, in
特許文献1の戻し制御では、分解能に応じた駆動可能な最小幅ずつステップ的にモータを駆動している。このような制御を行うには、高精度、耐ノイズ性の高いセンサが必要であり、制御を誤り、遊びの範囲を超えて駆動されると、ディテントローラが谷位置から逸脱する虞がある。
In the return control disclosed in
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、応答性を向上可能なアクチュエータ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide an actuator control device that can improve responsiveness.
本発明のアクチュエータ制御装置は、駆動源(40)を有するアクチュエータ(10)と、ディテント部材(21)および係合部材(26)を有するディテント機構(20)と、を備える駆動システム(1)において、アクチュエータを駆動し係合部材を移動させることでディテント機構の切り替えを制御するものである。ディテント部材には、複数の谷部(211、212)および谷部を隔てる山部(215)が形成されている。係合部材は、アクチュエータにより出力軸(15)が駆動されることで谷部間を移動可能である。 An actuator control device of the present invention includes a drive system (1) comprising an actuator (10) having a drive source (40), and a detent mechanism (20) having a detent member (21) and an engagement member (26). , the switching of the detent mechanism is controlled by driving the actuator and moving the engagement member. The detent member is formed with a plurality of valleys (211, 212) and a peak (215) separating the valleys. The engagement member is movable between the troughs by driving the output shaft (15) by an actuator.
アクチュエータ制御装置は、駆動制御部(78)と、制御量演算部(76)と、を備える。駆動制御部は、係合部材が目標谷部に移動するように、駆動源の駆動を制御する。制御量演算部は、係合部材が目標谷部に到達した後、駆動源と出力軸との間の遊びの範囲内で駆動源を逆方向に戻す戻し制御の通電時間および通電量を演算する。 The actuator control device includes a drive control section (78) and a control amount calculation section (76). The drive control unit controls the drive source so that the engagement member moves to the target valley. The control amount calculation unit calculates the energization time and amount of energization for return control to return the drive source in the opposite direction within the range of play between the drive source and the output shaft after the engagement member reaches the target trough. .
制御量演算部は、係合部材が目標谷部に到達した後に駆動源と出力軸との遊びの範囲内において駆動源が空走する空走量を駆動源への給電停止後の電流値を用いて推定し、推定された空走量に基づき、戻し制御の通電時間および通電量を演算する。これにより、応答性を向上することができる。 The control amount calculation unit calculates the idle running amount of the drive source within the range of play between the drive source and the output shaft after the engagement member reaches the target valley, and calculates the current value after the power supply to the drive source is stopped. Based on the estimated idle running amount, the energization time and amount of energization for return control are calculated. Thereby, responsiveness can be improved.
(第1実施形態)
以下、本発明によるアクチュエータ制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第1実施形態を図1~図6に示す。
(First embodiment)
Hereinafter, an actuator control device according to the present invention will be explained based on the drawings. Hereinafter, in a plurality of embodiments, substantially the same configurations are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. A first embodiment is shown in FIGS. 1 to 6.
図1に示すように、電動アクチュエータ10は、パークロックシステム1に適用される。パークロックシステム1は、電動アクチュエータ10、ディテント機構20、および、パーキングロック機構30を備える。電動アクチュエータ10は、回転式であって、例えばブラシ付きDCモータ等のモータ40および減速ギア機構等から構成される。電動アクチュエータ10は、出力軸15を回転させることで、ディテント機構20を駆動する。
As shown in FIG. 1, an
ディテント機構20は、ディテントプレート21、および、ディテントスプリング25等を有し、電動アクチュエータ10から出力された回転駆動力を、パーキングロック機構30へ伝達する。
The
ディテントプレート21は、出力軸15に固定され、電動アクチュエータ10により駆動される。ディテントプレート21のディテントスプリング25側には、2つの谷部211、212、および、谷部211、212を隔てる山部215が設けられる。
The
付勢部材であるディテントスプリング25は、弾性変形可能な板状部材であり、先端にディテントローラ26が設けられる。ディテントスプリング25は、ディテントローラ26をディテントプレート21の回動中心側に付勢する。
The
ディテントプレート21に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング25が弾性変形し、ディテントローラ26が谷部211、212間を移動する。ディテントローラ26が谷部211、212のいずれかに嵌まり込むことで、ディテントプレート21の揺動が規制され、パーキングロック機構30の状態が固定される。
When a predetermined rotational force or more is applied to the
パーキングロック機構30は、パーキングロッド31、円錐体32、パーキングレバー33、軸部34、および、パーキングギア35を有する。パーキングロッド31は、略L字形状に形成され、一端311側がディテントプレート21に固定される。パーキングロッド31の他端312側には、円錐体32が設けられる。円錐体32は、他端312側にいくほど縮径するように形成される。ディテントローラ26がPレンジに対応する谷部211に嵌まり込む方向にディテントプレート21が回転すると、円錐体32が矢印Pの方向に移動する。
The
パーキングレバー33は、円錐体32の円錐面と当接し、軸部34を中心に揺動可能に設けられる。パーキングレバー33のパーキングギア35側には、パーキングギア35と噛み合い可能な凸部331が設けられる。ディテントプレート21の回転により、円錐体32が矢印P方向に移動すると、パーキングレバー33が押し上げられ、凸部331とパーキングギア35とが噛み合う。一方、円錐体32が矢印notP方向に移動すると、凸部331とパーキングギア35との噛み合いが解除される。
The
パーキングギア35は、図示しないドライブシャフトと接続しており、パーキングレバー33の凸部331と噛み合い可能に設けられる。パーキングギア35と凸部331とが噛み合うと、ドライブシャフトの回転が規制される。シフトレンジがP以外のレンジであるnotPレンジのとき、パーキングギア35はパーキングレバー33によりロックされず、ドライブシャフトの回転は、パーキングロック機構30により妨げられない。また、シフトレンジがPレンジのとき、パーキングギア35はパーキングレバー33によってロックされ、ドライブシャフトの回転が規制される。
The
以下適宜、Pレンジのときにディテントローラ26が嵌まり込む谷部211を「P谷」、notPレンジのときにディテントローラ26が嵌まり込む谷部212を「notP谷」、谷部211、212の谷底を「最底部」とする。
Hereinafter, the
図2に示すように、制御装置60は、駆動回路61、および、制御部70等を有する。駆動回路61は、図示しない駆動素子を有する。制御部70は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないCPU、ROM、RAM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部50における各処理は、ROM等の実体的なメモリ装置(すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体)に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
As shown in FIG. 2, the
制御部70は、要求シフトレンジを取得して目標レンジを設定し、ディテントローラ26が目標レンジに応じた谷部211、212に位置するように、電動アクチュエータ10の駆動を制御する。制御部70は、機能ブロックとして、信号取得部71、回転演算部72、温度演算部74、位置判定部75、制御量演算部76、および、駆動制御部78等を有する。信号取得部71は、出力軸センサ55からの位置検出信号、電流センサ56からの電流信号、および、温度センサ57からの温度信号等を含むセンサ信号を取得する。また、信号取得部71は、図示しない上位ECU等からの要求シフトレンジに係る信号を取得する。
The
回転演算部72は、出力軸センサ55の検出値に基づき、出力軸角度θs、および、出力軸角速度ωを演算する。出力軸センサ55は、出力軸15の回転を直接的に検出するものに限らず、例えば出力軸15と接続されるシャフトやモータ軸と出力軸との間に設けられる減速機構を構成するギア等の回転を検出し、適宜ギア比等で換算するようにしてもよい。
The
電流演算部73は、電流センサ56の検出値に基づき、モータ40に通電される電流であるモータ電流の電流値Iを演算する。温度演算部74は、温度センサ57の検出値に基づき、アクチュエータ温度pを演算する。位置判定部75は、ディテント機構20におけるディテントローラ26の位置を判定する。
The
制御量演算部76は、ディテントローラ26が目標谷部に到達した後のモータ40の空走量を推定し、ガタ詰め制御におけるガタ詰め時間Xgおよびガタ詰めデューティDgを制御量として空走量に基づいて演算する。ガタ詰め制御の詳細は後述する。駆動制御部78は、駆動回路61の駆動素子のオンオフ作動を制御することで、モータ40の駆動を制御する。
The control
図3(a)および図3(b)は、モータ40と出力軸15との遊びを模式的に示しており、紙面左右方向を回転方向とみなし、ディテントローラ26が谷部211、212を移動する様子を表している。なお、実際には、出力軸15と一体に回転するディテントプレート21が回転することで、ディテントローラ26が谷部211、212間を移動する。図3(a)および図3(b)では、モータ等の動作を一点鎖線の矢印で示した。
3(a) and 3(b) schematically show the play between the
本実施形態では、モータ40と出力軸15との間に減速機構が設けられており、モータ軸と出力軸との間の遊びの合計をガタ幅Gwとする。図3(a)に示すように、モータ40駆動前の時刻x10において、モータ軸はガタ幅Gw内の何れかの箇所に位置している。モータ40をnotP方向に駆動し、時刻x11にて駆動方向に遊びが詰まると、出力軸15が駆動され、ディテントローラ26が山部215の頂点に向かって駆動される。以下、遊びを詰めることを、適宜「ガタ詰め」とする。
In this embodiment, a speed reduction mechanism is provided between the
ディテントローラ26が山部215を乗り越えると、負荷トルクが反転し、ディテントスプリング25のスプリング力にて出力軸15が先行してディテントローラ26が谷部212側へ移動する。時刻x13にてディテントローラ26が谷部212の最底部に到達し、モータ40が停止する時刻x15までの間、モータ軸はガタ幅Gwの内部で回転する。以下、ディテントローラ26が目標谷部の最底部に到達してからのガタ内での移動量をガタ内移動量θgとする。
When the
時刻x15の状態のままで切替処理を終了した場合、次回、notPレンジからPレンジへの切り替えを行うとき、Pレンジ方向に遊びが詰まった状態から駆動を開始する場合と比較し、ガタ内移動量θgを戻す分、切り替えに時間を要する。そこで本実施形態では、停止制御が終了した時刻x15から、ガタ内移動量θgに応じてモータ40を切替時とは逆方向に駆動するガタ詰め制御を行うことで、ディテントローラ26が谷から逸脱しない範囲内にて、ある程度のガタを詰めておく(図3(b)参照)。なお図3(a)および図3(b)では、図6の時刻と対応させて記載した。
If you end the switching process with the state at time x15, the next time you switch from the not P range to the P range, there will be less movement within the backlash compared to when you start driving from a state where there is play in the P range direction. Switching takes time to restore the amount θg. Therefore, in this embodiment, from time x15 when the stop control ends, the
本実施形態の切替処理を図4および図5のフローチャートに基づいて説明する。図4等の処理は、制御部70にて所定の周期で実行される。以下、ステップS101等の「ステップ」を省略し、単に記号「S」と記す。
The switching process of this embodiment will be explained based on the flowcharts of FIGS. 4 and 5. The processes shown in FIG. 4 and the like are executed by the
S101では、制御部70は、駆動モードがスタンバイモードか否か判断する。駆動モードがスタンバイモードでないと判断された場合(S101:NO)、S105へ移行する。駆動モードがスタンバイモードであると判断された場合(S101:YES)、S102へ移行する。
In S101, the
S102では、制御部70は、目標レンジが切り替わったか否か判断する。目標レンジが切り替わっていないと判断された場合(S102:NO)、スタンバイモードを継続する。目標レンジが切り替わったと判断された場合(S102:YES)、S103へ移行する。S103では、制御部70は、駆動モードを切替モードとする。S104では、駆動制御部78は、モータ40への通電をオンにし、モータ40を駆動する。このとき、デューティが駆動デューティDdとなるように制御する。
In S102, the
S105では、制御部70は、駆動モードが切替モードか否か判断する。駆動モードが切替モードでないと判断された場合(S105:NO)、S109へ移行する。駆動モードが切替モードであると判断された場合(S105:YES)、S106へ移行する。
In S105, the
S106では、位置判定部75は、谷位置判定フラグFvjがオンか否か判断する。谷位置判定フラグFvjは、出力軸センサ55の検出値に基づき、ディテントローラ26が目標谷部の最底部に到達し、到達判定時間Xjが経過するとオンされる。出力軸センサ55の検出値が目標値に到達してからの経過時間は、谷位置判定カウンタにより計時される。谷位置判定フラグFvjがオフであると判断された場合(S106:NO)、デューティDdでのモータ40の駆動を継続する。谷位置判定フラグFvjがオンであると判断された場合(S106:YES)、S107へ移行する。
In S106, the
S107では、制御部70は、駆動モードを停止モードとする。S108では、駆動制御部78は、モータ40への通電をオフにする。停止モードでは、逆起電力を還流させることでブレーキ力を発生させる。ここで、「通電オフ」とは、図示しないバッテリ側からモータ40側への電力供給を停止することを意味している。
In S107, the
図5に示すように、駆動モードが切替モードでないと判断された場合(S105:NO)に移行するS109では、制御部70は、駆動モードが停止モードか否か判断する。駆動モードが停止モードでないと判断された場合(S109:NO)、S115へ移行する。駆動モードが停止モードであると判断された場合(S109:YES)、S110へ移行する。
As shown in FIG. 5, in S109 when it is determined that the drive mode is not the switching mode (S105: NO), the
S110では、制御部70は、停止モード移行から停止判定時間Xoffが経過したか否か判断する。停止判定時間Xoffが経過したと判断された場合(S110:YES)、S112へ移行する。停止判定時間Xoffが経過していないと判断された場合(S110:NO)、停止モード移行からの経過時間を計時する停止制御カウンタをインクリメントし、S111へ移行する。
In S110, the
S111では、制御量演算部76は、停止制御中の空走量θoffを演算する(式(1-1))。式中のRは回路抵抗、Keはトルク定数、Δxは処理周期である。また、添え字の(i)は今回値、(i-1)は前回値を意味する。
In S111, the control
θoff(i)=θoff(i-1)+(I(i)×R/Ke)×Δx ・・・(1-1) θoff (i) = θoff (i-1) + (I (i) × R/Ke) × Δx ... (1-1)
停止判定時間Xoffが経過したと判断された場合(S110:YES)に移行するS112では、制御部70は、駆動モードをガタ詰めモードとし、停止制御カウンタをリセットする。
In S112, which is proceeded to when it is determined that the stop determination time Xoff has elapsed (S110: YES), the
S113では、制御量演算部76は、ガタ詰め時間Xgを演算する(式(2-1))。S114では、制御量演算部76は、ガタ詰めデューティDgを演算する(式(3-1))。ここでは、ガタ詰め時間Xgおよびガタ詰めデューティDgを空走量θoffの一次関数としているが、二次以上の関数やマップを用いて演算してもよい。また、式中のa1、b1等は、単に一次関数における傾きと切片を意味しており、式ごとに任意の値に設定可能である。
In S113, the control
Xg=a1×θoff+b1 ・・・(2-1)
Dg=a2×θoff+b2 ・・・(3-1)
Xg=a1×θoff+b1...(2-1)
Dg=a2×θoff+b2 (3-1)
また、空走量θoff、ガタ詰めデューティDgおよびガタ詰め時間Xgの少なくとも一部を、アクチュエータ温度pの関数として演算してもよい(式(1-2)、(2-2)、(3-2))。なお、式中の(p)は、パラメータがアクチュエータ温度(p)の関数であることを意味する。 In addition, at least a part of the free running amount θoff, the backlash reduction duty Dg, and the backlash reduction time Xg may be calculated as a function of the actuator temperature p (Equations (1-2), (2-2), (3- 2)). Note that (p) in the formula means that the parameter is a function of the actuator temperature (p).
θoff(i)=θoff(i-1)
+(I(i)×R(p)/Ke(p))×Δx ・・・(1-2)
Xg=a1(p)×θoff+b1(p) ・・・(2-2)
Dg=a2(p)×θoff+b2(p) ・・・(3-2)
θoff (i) = θoff (i-1)
+ (I (i) × R (p) / Ke (p)) × Δx ... (1-2)
Xg=a1(p)×θoff+b1(p)...(2-2)
Dg=a2(p)×θoff+b2(p)...(3-2)
本実施形態では、回路抵抗Rおよびトルク定数Keを温度補正することで、高精度に出力軸角速度ωを演算可能であるので、空走量θjを適切に演算することができる。また、アクチュエータ温度pが高い場合、モータ40の動き出しに必要なトルクは小さく、アクチュエータ温度pが低い場合、モータ40の動き出しに必要なトルクは大きい。そのため、アクチュエータ温度pに応じてガタ詰め時間Xgおよびガタ詰めデューティDgを可変とし、アクチュエータ温度pが低い場合、温度が高い場合よりもガタ詰め時間Xgおよびガタ詰めデューティDgを大きくすることで、温度によるガタ詰め性能のばらつきを低減することができる。なお、ガタ詰め時間Xgまたはガタ詰めデューティDgの一方を温度に応じて可変となるように演算し、他方の演算にはパラメータとしてアクチュエータ温度pを用いなくてもよい。
In the present embodiment, by temperature-correcting the circuit resistance R and the torque constant Ke, it is possible to calculate the output shaft angular velocity ω with high accuracy, and therefore it is possible to appropriately calculate the idle running amount θj. Furthermore, when the actuator temperature p is high, the torque required to start the
駆動モードが停止モードでないと判断された場合(S109:NO)に移行するS115では、制御部70は、駆動モードがガタ詰めモードか否か判断する。駆動モードがガタ詰めモードでないと判断された場合(S115:NO)、S116以降の処理をスキップする。駆動モードがガタ詰めモードであると判断された場合(S115:YES)、S116へ移行する。
In S115, which is proceeded to when it is determined that the drive mode is not the stop mode (S109: NO), the
S116では、制御部70は、ガタ詰め制御開始からガタ詰め時間Xgが経過したか否か判断する。ガタ詰め時間Xgが経過していないと判断された場合(S116:NO)、S117へ移行する。ガタ詰め時間Xgが経過したと判断された場合(S115:YES)、S118へ移行する。
In S116, the
S117では、駆動制御部78は、モータ40への通電をオンにし、モータ40を切替時とは逆方向に駆動する。このとき、デューティがガタ詰めデューティDgとなるように制御する。また、ガタ詰め制御開始からの経過時間を計時するガタ詰め制御カウンタをインクリメントする。
In S117, the
S118では、制御部70は、駆動モードをスタンバイモードとし、ガタ詰め制御カウンタをリセットする。S119では、駆動制御部78は、モータ40への通電をオフにする。
In S118, the
本実施形態の切替処理を図6のタイムチャートに基づいて説明する。図6では、共通時間軸を横軸とし、上段から、要求シフトレンジ、回転角度、谷位置判定フラグFvj、谷位置判定カウンタ、出力軸角速度、モータ電流の電流値I、デューティ、駆動モードを示す。 The switching process of this embodiment will be explained based on the time chart of FIG. 6. In FIG. 6, the common time axis is set as the horizontal axis, and from the top, the required shift range, rotation angle, valley position determination flag Fvj, valley position determination counter, output shaft angular velocity, current value I of motor current, duty, and drive mode are shown. .
回転角度について、出力軸センサ55の検出値に基づく出力軸角度θsを実線、モータ40の挙動に応じたモータ角度θmを二点鎖線で示し、ギア比換算によりスケールを揃えている。また、ディテントローラ26が谷部211の最底部にあるときのモータ角度を「P谷」、谷部212の最底部にあるときのモータ角度を「notP谷」とした。図8も同様である。また、デューティは、PWM制御における電圧印加時間の比率であり、通電方向に応じて正負を定義する。
Regarding the rotation angle, the output shaft angle θs based on the detected value of the
時刻x10にて、目標シフトレンジがPレンジからnotPレンジに切り替わると、駆動モードがスタンバイモードから切替モードに変更され、駆動デューティDdにてモータ40が駆動され、ガタが進行方向に詰まった時刻x11にて、出力軸15の駆動が開始される。時刻x12にて、ディテントローラ26が山部215を乗り越えると、トルクが逆向きとなり、ガタが反対側に一気に詰まるため、出力軸角度θsが急峻に変化する。
At time x10, when the target shift range is switched from P range to notP range, the drive mode is changed from standby mode to switching mode,
時刻x13にて、ディテントローラ26が谷部212の最底部に到達すると、谷位置判定カウンタがインクリメントされる。時刻x14にて、谷位置判定フラグFvjがオンされると、モータ40への通電をオフにし、停止制御を行う。停止制御中は、逆起電力に応じた電流がモータ40に流れる。
At time x13, when the
本実施形態では、停止制御中の電流値Iを用いて、停止制御中の空走量θoffを演算する。停止制御完了タイミングである時刻x15にて演算される空走量θoffを、式(4)に示す。また、空走量θoffに基づき、ガタ詰めデューティDgおよびガタ詰め時間Xgが演算される。 In this embodiment, the idle running amount θoff during stop control is calculated using the current value I during stop control. Equation (4) shows the idle running amount θoff calculated at time x15, which is the stop control completion timing. Furthermore, the backlash reduction duty Dg and backlash reduction time Xg are calculated based on the idle running amount θoff.
時刻x15にて停止制御が終了すると、レンジ切替方向とは反対方向に通電するガタ詰め制御を行う。ガタ詰め制御は、デューティをガタ詰めデューティDgとし、ガタ詰め時間Xgの間実施される。時刻x15からガタ詰め時間Xgが経過した時刻x16にて、ガタ詰め制御を終了し、駆動モードをスタンバイモードとし、モータ40への通電をオフにする。
When the stop control ends at time x15, backlash reduction control is performed to energize in the opposite direction to the range switching direction. The backlash reduction control is performed for a backlash reduction time Xg with a backlash reduction duty Dg. At time x16, when the play reduction time Xg has elapsed from time x15, the play reduction control is ended, the drive mode is set to standby mode, and the power to the
本実施形態では、停止制御中の電流値Iを用いて空走量θoffを推定し、空走量θoffに基づいてガタ詰めデューティDgおよびガタ詰め時間Xgを演算している。換言すると、本実施形態では、空走量θoffの推定に出力軸センサ55の検出値を用いていない。したがって、出力軸センサ55の検出精度が要求されない。また、空走量θoffを推定し、空走量θoffに応じてガタ詰め制御を行うことで、ガタ幅Gwの範囲内にて、モータ軸を次回切替時の進行方向側にある程度寄せておくことができ、応答性を向上可能である。
In this embodiment, the idle running amount θoff is estimated using the current value I during stop control, and the looseness reduction duty Dg and the looseness reduction time Xg are calculated based on the idle running amount θoff. In other words, in this embodiment, the detected value of the
以上説明したように、制御装置60は、モータ40を有する電動アクチュエータ10、ディテントプレート21およびディテントローラ26を有するディテント機構20と、を備えるパークロックシステム1において、電動アクチュエータ10を駆動しディテントローラ26を移動させることでディテント機構20の切り替えを制御する。ディテントプレート21は、複数の谷部211、212および谷部211、212を隔てる山部が形成されている。ディテントローラ26は、電動アクチュエータ10により出力軸15が駆動されることで谷部211、212間を移動可能である。
As described above, in the
制御装置60は、駆動制御部78と、制御量演算部76と、を備える。駆動制御部78は、ディテントローラ26が目標谷部に移動するように、モータ40の駆動を制御する。制御量演算部76は、ディテントローラ26が目標谷部に到達した後、モータ40と出力軸15との間の遊びの範囲内でモータ40を逆方向に戻すガタ詰め制御の通電時間および通電量を演算する。
The
制御量演算部76は、ディテントローラ26が目標谷部に到達した後にモータ40と出力軸15との遊びの範囲内においてモータ40が空走する空走量を、モータ40への給電停止後の電流値Iを用いて推定する。また、制御量演算部76は、推定された空走量に基づき、ガタ詰め制御におけるガタ詰め時間Xgおよびガタ詰めデューティDgを制御量として演算する。
The control
これにより、今回駆動方向とは逆方向、すなわち次回進行方向側へガタ詰めをすることで、応答性を向上させることができる。また、通電オフ後の電流値Iから空走量θoffを推定して制御量を演算することで、モータ軸の回転角を検出する回転角センサの値を用いることなく、適切にガタ詰め制御を行うことができる。 Thereby, responsiveness can be improved by reducing the play in the direction opposite to the current driving direction, that is, in the next traveling direction. In addition, by calculating the control amount by estimating the idle running amount θoff from the current value I after the energization is turned off, the backlash reduction control can be performed appropriately without using the value of the rotation angle sensor that detects the rotation angle of the motor shaft. It can be carried out.
制御量演算部76は、電動アクチュエータ10の温度を用いて空走量を推定する。空走量の推定演算に用いる抵抗値やトルク定数を温度補正することで、より高精度に空走量を推定することができる。
The control
ガタ詰め時間Xgおよびガタ詰めデューティDgの少なくとも一方は、アクチュエータ温度pに応じて可変である。これにより、アクチュエータ温度pに応じ、適切にガタ詰め制御を行うことができる。 At least one of the backlash reduction time Xg and the backlash reduction duty Dg is variable depending on the actuator temperature p. Thereby, backlash reduction control can be performed appropriately according to the actuator temperature p.
(第2実施形態)
第2実施形態を図7および図8に示す。本実施形態の切替処理を図7のフローチャートに基づいて説明する。S201~S206の処理は、図4中のS101~S106の処理と同様である。S206では、谷位置判定フラグFvjがオフであると判断された場合(S206:NO)、S207へ移行し、谷位置判定フラグFvjがオンであると判断された場合(S206:YES)、S209へ移行する。
(Second embodiment)
A second embodiment is shown in FIGS. 7 and 8. The switching process of this embodiment will be explained based on the flowchart of FIG. The processing from S201 to S206 is similar to the processing from S101 to S106 in FIG. In S206, if it is determined that the valley position determination flag Fvj is off (S206: NO), the process proceeds to S207, and if it is determined that the valley position determination flag Fvj is on (S206: YES), the process proceeds to S209. Transition.
S207では、出力軸角速度ωが安定しているか否か判断する。ここでは、出力軸角速度ωの変化量が所定値以下の状態が所定時間に亘って継続している場合、出力軸角速度ωが安定していると判定する。出力軸角速度ωが安定していないと判断された場合(S207:NO)、S208の処理をスキップする。出力軸角速度ωが安定していると判断された場合(S207:YES)、S208へ移行する。 In S207, it is determined whether the output shaft angular velocity ω is stable. Here, if the amount of change in the output shaft angular velocity ω continues to be less than or equal to a predetermined value for a predetermined period of time, it is determined that the output shaft angular velocity ω is stable. If it is determined that the output shaft angular velocity ω is not stable (S207: NO), the process of S208 is skipped. If it is determined that the output shaft angular velocity ω is stable (S207: YES), the process moves to S208.
S208では、制御部70は、出力軸角速度ωが安定している領域である安定領域における出力軸角速度ωを駆動中角速度ωdとして記憶する。駆動中角速度ωdは、ディテントローラ26の山越え時等、出力軸角度θsが急変する領域以外であれば、いずれのタイミングにおける値としてもよいが、可及的モータ停止直前の値とすることが好ましい。例えばディテントローラ26の山越え前の出力軸角度θsの変曲点直前の値、または、ディテントローラ26の谷底到達により出力軸角度θsが停滞する直前の値とする。また、複数の検出値を用いた平均値等の演算値を駆動中角速度ωdとしてもよい。
In S208, the
S209およびS210の処理は、図4中のS107およびS108の処理と同様である。S211では、制御量演算部76は、谷位置検出中の空走量θjを演算する(式(5))。式中のXjは、到達判定時間である。
The processes in S209 and S210 are similar to the processes in S107 and S108 in FIG. In S211, the control
θj=ωd×Xj ・・・(5) θj=ωd×Xj...(5)
S205にて否定判断されて移行する後半部分は、ガタ詰め時間Xgおよびガタ詰めデューティDgの演算が異なる点を除き、図5と同様であるので説明を省略する。本実施形態では、ガタ詰め時間Xgおよびガタ詰めデューティDgは、谷位置検出中の空走量θjおよび停止制御中の空走量θoffに基づいて演算される(式(6-1)、(7-1))。また、ガタ詰めデューティDgおよびガタ詰め時間Xgの少なくとも一方を、アクチュエータ温度pの関数として演算してもよい(式(6-2)、(7-2))。 The latter half of the transition after a negative determination in S205 is the same as that in FIG. 5, except that the calculations of the backlash reduction time Xg and backlash reduction duty Dg are different, so the explanation will be omitted. In this embodiment, the looseness reduction time Xg and the looseness reduction duty Dg are calculated based on the free running amount θj during valley position detection and the free running amount θoff during stop control (Equations (6-1), (7) -1)). Furthermore, at least one of the backlash reduction duty Dg and the backlash reduction time Xg may be calculated as a function of the actuator temperature p (Equations (6-2) and (7-2)).
Xg=a1×(θj+θoff)+b1 ・・・(6-1)
Dg=a2×(θj+θoff)+b2 ・・・(7-1)
Xg=a1×(θj+θoff)+b1...(6-1)
Dg=a2×(θj+θoff)+b2...(7-1)
Xg=a1(p)×(θj+θoff)+b1(p) ・・・(6-2)
Dg=a2(p)×(θj+θoff)+b2(p) ・・・(7-2)
Xg=a1(p)×(θj+θoff)+b1(p)...(6-2)
Dg=a2(p)×(θj+θoff)+b2(p)...(7-2)
本実施形態の切替処理を図8のタイムチャートに基づいて説明する。時刻x20~時刻x22の処理は、図6中のx10~x12の処理と同様である。また本実施形態では、時刻x21~時刻x22の間にて、出力軸角速度ωが安定している領域にて駆動中角速度ωdを記憶しておく。 The switching process of this embodiment will be explained based on the time chart of FIG. 8. The processing from time x20 to time x22 is similar to the processing from x10 to x12 in FIG. Further, in this embodiment, the driving angular velocity ωd is stored in a region where the output shaft angular velocity ω is stable between time x21 and time x22.
時刻x23にて、ディテントローラ26が谷部212の最底部に到達すると、谷位置判定カウンタがインクリメントされ、到達判定時間Xjが経過した時刻x24にて、谷位置判定フラグFvjがオンされると、モータ40への通電をオフにし、停止制御を行う。また、谷位置判定中における出力軸角速度ωを駆動中角速度ωdとみなし、駆動中角速度ωdおよび到達判定時間Xjに基づき、谷位置検出中の空走量θjを演算する。
When the
時刻x24~時刻x25に実施される停止制御中の処理は第1実施形態と同様である。時刻x25にて停止制御が終了すると、空走量θj、θoffに基づき、ガタ詰め時間Xgおよびガタ詰めデューティDgを演算する。ガタ詰め制御以降の処理は、第1実施形態と同様である。 The processing during the stop control performed from time x24 to time x25 is the same as in the first embodiment. When the stop control ends at time x25, a backlash reduction time Xg and a backlash reduction duty Dg are calculated based on the idle running amounts θj and θoff. The processing after the backlash reduction control is the same as in the first embodiment.
本実施形態では、制御量演算部76は、モータ40を停止させる停止制御中の電流値Iを用いて推定される空走量θoff、および、ディテントローラ26が目標谷部に到達してから給電停止までの到達判定時間Xjにおける空走量θjから、空走量を推定する。本実施形態では、空走量θjは、出力軸角速度ωおよび到達判定時間Xjを用いて推定される。これにより、空走量をより精度よく推定することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。
In the present embodiment, the control
実施形態では、パークロックシステム1が「駆動システム」、電動アクチュエータ10が「アクチュエータ」、モータ40が「駆動源」、ディテントプレート21が「ディテント部材」、ディテントローラ26が「係合部材」、制御装置60が「アクチュエータ制御装置」に対応する。
In the embodiment, the
また、ガタ詰め制御が「戻し制御」、ガタ詰め時間Xgが「戻し制御における通電時間」、ガタ詰めデューティDgが「戻し制御における通電量」、空走量θoffが「停止制御中空走量」、空走量θjが「到達判定中空走量」に対応する。また、PレンジからnotPレンジへ切り替えるときの目標谷部は谷部212であり、notPレンジからPレンジへ切り替えるときの目標谷部は谷部211である。
In addition, backlash reduction control is "return control", play reduction time Xg is "energization time in return control", play reduction duty Dg is "energization amount in return control", idle running amount θoff is "stop control hollow running amount", The idle running amount θj corresponds to the "reaching determination hollow running amount". Further, the target valley when switching from the P range to the notP range is the
(他の実施形態)
上記実施形態では、駆動源は、ブラシ付きDCモータである。他の実施形態では、駆動源は、ブラシ付きDCモータ以外のモータであってもよいし、ソレノイド等であってもよい。上記実施形態では電動アクチュエータは回転式であるが、他の実施形態では直動式のものであってもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiments, the drive source is a brushed DC motor. In other embodiments, the drive source may be a motor other than a brushed DC motor, a solenoid, or the like. In the above embodiments, the electric actuator is of a rotary type, but in other embodiments, it may be of a direct type.
上記実施形態では、電動アクチュエータはパークロックシステムに適用される。他の実施形態では、電動アクチュエータをパークロックシステム以外の車載システム、または、車載以外の駆動システムに適用してもよい。 In the above embodiments, the electric actuator is applied to a park lock system. In other embodiments, the electric actuator may be applied to in-vehicle systems other than the park lock system or drive systems other than the in-vehicle system.
本発明の特徴は、例えば「前記戻し制御における前記通電時間および前記通電量の少なくとも一方は、前記アクチュエータの温度に応じて可変である請求項1~3のいずれか一項に記載のアクチュエータ制御装置。」としてもよい。
A feature of the present invention is, for example, the actuator control device according to any one of
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。 The control unit and the method described in the present disclosure are implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. may be done. Alternatively, the controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by a processor configured with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be implemented using a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be implemented by one or more dedicated computers configured. The computer program may also be stored as instructions executed by a computer on a computer-readable non-transitory tangible storage medium. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
1・・・パークロックシステム(駆動システム)
10・・・電動アクチュエータ(アクチュエータ)
15・・・出力軸
20・・・ディテント機構 21・・・ディテントプレート(ディテント部材)
221、222・・・谷部 215・・・山部
26・・・ディテントローラ(係合部材)
40・・・モータ(駆動源) 55・・・出力軸センサ
60・・・制御装置(アクチュエータ制御装置)
76・・・制御量演算部 78・・・駆動制御部
1...Park lock system (drive system)
10...Electric actuator (actuator)
15...
221, 222...
40... Motor (drive source) 55...
76... Controlled
Claims (4)
複数の谷部(211、212)および前記谷部を隔てる山部(215)が形成されているディテント部材(21)、および、前記アクチュエータにより出力軸(15)が駆動されることで前記谷部間を移動可能である係合部材(26)を有するディテント機構(20)と、
を備える駆動システム(1)において、前記アクチュエータを駆動し前記係合部材を移動させることで前記ディテント機構の切り替えを制御するアクチュエータ制御装置であって、
前記係合部材が目標谷部に移動するように前記駆動源の駆動を制御する駆動制御部(78)と、
前記係合部材が前記目標谷部に到達した後、前記駆動源と前記出力軸との間の遊びの範囲内で前記駆動源を逆方向に戻す戻し制御の通電時間および通電量を演算する制御量演算部(76)と、
を備え、
前記制御量演算部は、前記係合部材が前記目標谷部に到達した後に前記駆動源と前記出力軸との遊びの範囲内において前記駆動源が空走する空走量を前記駆動源への給電停止後の電流値を用いて推定し、推定された前記空走量に基づき、前記戻し制御の通電時間および通電量を演算するアクチュエータ制御装置。 an actuator (10) having a drive source (40);
A detent member (21) in which a plurality of troughs (211, 212) and a peak (215) separating the troughs are formed, and the trough is driven by the actuator to drive the output shaft (15). a detent mechanism (20) having an engagement member (26) movable between;
An actuator control device that controls switching of the detent mechanism by driving the actuator and moving the engagement member, comprising:
a drive control unit (78) that controls driving of the drive source so that the engagement member moves to the target trough;
After the engagement member reaches the target trough, the control calculates the energization time and the amount of energization for a return control that returns the drive source in the opposite direction within the range of play between the drive source and the output shaft. a quantity calculation section (76);
Equipped with
The control amount calculation unit calculates, to the drive source, an idle running amount of the drive source within the range of play between the drive source and the output shaft after the engagement member reaches the target trough. An actuator control device that estimates using a current value after power supply is stopped and calculates an energization time and an energization amount for the return control based on the estimated idle running amount.
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