JP3641798B2

JP3641798B2 - 車載用電流制御装置

Info

Publication number: JP3641798B2
Application number: JP2000064426A
Authority: JP
Inventors: 文彦西脇
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: GB0015735D0; JP2001255947A; US6411488B1; GB2360131A; GB2360131B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両に搭載される電磁パウダークラッチや油圧制御用電磁バルブなどの誘導性負荷に対する車載用電流制御装置に関するもので、特に、その制御性と生産性とを向上させるものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、例えば、特許番号第２７３７４４９号に開示されている従来の車載用電流制御装置の構成を示す回路図、図７はその動作を説明する波形図である。図６において、１はエンジン制御情報ＳＥと走行制御情報ＳＤとを入力してＰＷＭ変調器１ａから電流基本パルス幅変調信号Ｓ１を出力するマイクロコンピュータなどからなる演算処理装置、１０はデジタル信号用バッファアンプ１１と、抵抗１２とコンデンサ１３とからなる平滑用フィルタ１４と、アナログバッファアンプ１５とから構成されるＤ／Ａ変換器で、電流基本パルス幅変調信号Ｓ１は、Ｄ／Ａ変換器１０のデジタル信号用バッファアンプ１１に入力されて波形が修正され、平滑用フィルタ１４により高周波成分が除去されてアナログバッファアンプ１５の（＋）入力端子に加えられ、出力端子から電流指令信号Ｉｓが出力されるように構成されている。
【０００３】
２１はコンパレータであり、上記の電流指令信号Ｉｓと後述する電流帰還信号ＩＦとを入力してその偏差により後段のトランジスタにオン／オフ信号を出力する。２２はコンパレータ２１を電源に接続する抵抗、２３は信号変換用トランジスタ、２４は出力トランジスタで、信号変換用トランジスタ２３のベースは直列抵抗２５と対アース間抵抗２６とを介してコンパレータ２１のオン／オフ信号を入力し、コレクタは抵抗２７を介して出力トランジスタ２４のベースに接続され、エミッタは接地されている。出力トランジスタ２４のベースは抵抗２８を介して電源に接続され、また、エミッタも電源に接続され、コンパレータ２１のオン／オフ信号は信号変換用トランジスタ２３をオン／オフさせ、信号変換用トランジスタ２３がオン／オフすることにより出力トランジスタ２４もオン／オフするように構成されている。
【０００４】
出力トランジスタ２４のコレクタは還流ダイオード３１を介してアースに接続されると共に出力端子３２に接続され、出力端子３２ともう一方の出力端子３３との間には負荷としての電磁クラッチ３４の励磁コイル３５がスリップリング３６と３７とを介して接続されており、出力トランジスタ２４のオン／オフと、後述する早切用トランジスタ４１のオンとにより、励磁コイル３５には負荷電流Ｉｃが通電され、出力トランジスタ２４によりこの負荷電流Ｉｃの電流値が制御される。
【０００５】
出力端子３３には早切用トランジスタ４１のコレクタが接続されており、早切用トランジスタ４１のコレクタとベース間には定電圧ダイオード４２が接続され、エミッタは電流検出抵抗４３を介して接地されている。電流検出抵抗４３の両端は、抵抗４４と、抵抗４５と調整抵抗４５ａとの並列回路とを介して電流検出用アンプ４６の（＋）入力端子と（−）入力端子とに接続されると共に、電流検出用アンプ４６の（−）入力端子と出力端子との間には帰還抵抗４７が接続されており、この電流検出用アンプ４６は負荷電流Ｉｃに対応する電流帰還信号ＩＦを出力して上記したコンパレータ２１の（−）入力端子に与えている。
【０００６】
５１と５２とは演算処理装置１からの信号により早切用トランジスタ４１をオン／オフさせるための信号変換トランジスタであり、信号変換トランジスタ５１のベースは直列抵抗５３と対アース間抵抗５４とを介して演算処理装置１からの信号を受け、コレクタは抵抗５５と５６とを介して電源に接続され、また、信号変換トランジスタ５２のベースは抵抗５５と５６との接続点に接続され、エミッタは電源に接続されると共に、コレクタは抵抗５７を介して早切用トランジスタ４１のベースに接続されている。演算処理装置１からの信号は、正電位を出力することにより信号変換トランジスタ５１と５２とがオンして早切用トランジスタ４１をオンさせ、これを０に転移することにより信号変換トランジスタ５１と５２とがオフして早切用トランジスタ４１をオフさせる。
【０００７】
このように構成された従来の車載用電流制御装置において、演算処理装置１にエンジン制御情報ＳＥと走行制御情報ＳＤとが入力されると、演算処理装置１は両者の情報から電流指令値を演算し、この電流指令値をＰＷＭ変調器１ａによりＰＷＭ変調して電流基本パルス幅変調信号Ｓ１を出力する。この電流基本パルス幅変調信号Ｓ１は、図７の（ａ）に示すような電流指令値に比例した変調率を持つ矩形波信号であるが、電圧値が回路内部の電圧降下のために０から電源電圧のＶ５に至る理想波形にはならないので、デジタル信号用バッファアンプ１１により図５の（ｂ）に示す理想波形のパルス幅変調信号Ｓ２に変換する。
【０００８】
このパルス幅変調信号Ｓ２は平滑用フィルタ１４にて高周波分が除去され、直流的な信号に変換されてアナログバッファアンプ１５に加えられ、アナログバッファアンプ１５は図７の（ｃ）に示すような電流指令信号Ｉｓを出力してコンパレータ２１の（＋）端子に加える。コンパレータ２１の（−）端子には電流検出用アンプ４６から電流帰還信号ＩＦが加えられるのでこの両者が比較され、両者の差に応じてコンパレータ２１の出力端子からはパルス幅変調された信号が出力され、この信号の変調率に応じて信号変換用トランジスタ２３と出力トランジスタ２４とがオン／オフ制御され、電磁クラッチ３４の励磁コイル３５に流れる負荷電流Ｉｃの電流値を制御する。
【０００９】
また、電磁クラッチ３４を動作させるときには演算処理装置１から信号変換トランジスタ５１に与えられる信号は正電位となっているため、信号変換トランジスタ５１と５２とはオン状態になっており、従って、早切用トランジスタ４１もオン状態になっている。出力トランジスタ２４が制御する負荷電流Ｉｃは電磁クラッチ３４の励磁コイル３５に通電され、この電流は電流検出抵抗４３に流れて両端に電流値に比例した電位差を生じ、この電位差が抵抗４４と、抵抗４５と調整抵抗４５ａとの並列回路とを介して電流検出用アンプ４６に加えられ、帰還抵抗４７と、抵抗４４と、抵抗４５と調整抵抗４５ａとの並列回路との各抵抗値により決まる電流帰還信号ＩＦがコンパレータ２１に出力される。
【００１０】
このようにして電磁クラッチ３４の励磁コイル３５には電流指令値に制御された電流Ｉｃが通電されて動作状態となり、また、演算処理装置１から信号変換トランジスタ５１に与える信号を０に転移することにより、信号変換トランジスタ５１と５２、および、早切用トランジスタ４１がオフとなって励磁コイル３５に流れる電流は遮断され、電磁クラッチ３４は解放されて動作を終了する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車載用電流制御装置は以上のように構成され動作するが、電磁クラッチ３４の励磁コイル３５に流れる電流Ｉｃを制御するのはコンパレータ２１から出力されるパルス幅変調信号の変調率であり、この変調率は電流指令信号Ｉｓと電流帰還信号ＩＦとで決まり、電流帰還信号ＩＦは帰還抵抗４７と、抵抗４４と、抵抗４５との各抵抗値により決まるものである。しかし、各抵抗には抵抗値のバラツキがあり、電流検出用アンプ４６にも特性のバラツキがあるため、生産工程において調整抵抗４５ａを交換することにより、各部品のバラツキを吸収して電流検出用アンプ４６の増幅率を調整することが不可欠であった。この調整作業は生産工程の流れを妨げることになり、生産効率の向上を阻害すると共に、調整抵抗４５ａの段階的な抵抗値による調整は負荷電流Ｉｃも段階的な調整となり、制御性に一定の限界をもたらすものであった。
【００１２】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、負荷に供給する電流の調整作業を容易とし、調整抵抗を廃止して生産効率を高めると共に、制御性を向上することが可能な車載用電流制御装置を得ることを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる車載用電流制御装置は、エンジン制御情報と走行制御情報とから電流指令値を演算して電流基本パルス幅変調信号を出力すると共に、電流調整情報から電流調整パルス幅変調信号を出力する演算処理装置と、電流基本パルス幅変調信号を電流調整パルス幅変調信号により変調して電流指令パルス幅変調信号を生成する電流調整器と、この電流指令パルス幅変調信号の高周波分を除去して電流指令信号に変換する平滑用フィルタと、この電流指令信号と電流帰還信号とを比較して偏差に応じた信号を出力するコンパレータと、このコンパレータの出力により負荷に対する電流値を制御する出力トランジスタと、この負荷電流を検出して電流帰還信号を生成する電流検出手段とを備え、前記電流指令信号の値を前記電流調整パルス幅変調信号の変調率により調整するようにしたものである。
【００１４】
また、この発明に係わる車載用電流制御装置は、上記において、前記電流基本パルス幅変調信号と電流指令信号とは一次関数的関係にあり、上記一次関数の傾斜が前記電流調整パルス幅変調信号の変調率により変化する関係にあるようにしたものである。
また、前記電流調整器は、前記電流調整パルス幅変調信号をベースに、前記電流基本パルス幅変調信号をコレクタにそれぞれ入力し、コレクタに電流指令パルス幅変調信号を出力する電流調整用トランジスタにより構成されたものである。
また、前記演算処理装置に前記電流調整情報を記憶する揮発性あるいは不揮発性の記憶手段を設けるようにしたものである。
さらに、電流値制御対象の負荷を電磁パウダクラッチあるいは油圧制御用電磁バルブとしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図４は、この発明の実施の形態１の車載用電流制御装置を説明するためのもので、図１は車載用電流制御装置の構成を示す回路図、図２は動作説明用の波形図、図３と図４とは動作説明用の特性図であり、上記従来例と同一機能部分には同一符号が付与されている。図１において、１はエンジン制御情報ＳＥと走行制御情報ＳＤと電流調整情報ＳＡとを入力するマイクロコンピュータなどからなる演算処理装置で、エンジン制御情報ＳＥと走行制御情報ＳＤとから電流基本パルス幅変調信号Ｓ１を出力する第一のＰＷＭ変調器１ａと、電流調整情報ＳＡから電流調整パルス幅変調信号Ｔｄを出力する第二のＰＷＭ変調器１ｂとを備えている。
【００１６】
１０はＤ／Ａ変換器、６０は電流調整器であり、Ｄ／Ａ変換器１０は電流基本パルス幅変調信号Ｓ１を入力するデジタル信号用バッファアンプ１１と、抵抗１２とコンデンサ１３とからなる平滑用フィルタ１４と、アナログバッファアンプ１５とから構成され、電流調整器６０は電流調整パルス幅変調信号Ｔｄを入力する電流調整用トランジスタ６１と抵抗６２とから構成されている。そして、デジタル信号用バッファアンプ１１の出力であるパルス幅変調信号Ｓ２は抵抗６２を介して電流調整用トランジスタ６１のコレクタに供給され、電流調整用トランジスタ６１によりさらに変調されて平滑用フィルタ１４に与えられ、高周波分が除去されてアナログバッファアンプ１５の（＋）端子に加えられ、アナログバッファアンプ１５から電流指令信号Ｉｓとして出力される。
【００１７】
２１はアナログバッファアンプ１５の出力する電流指令信号Ｉｓと後述する電流帰還信号ＩＦとを入力するコンパレータ、２２はコンパレータ２１を電源に接続する抵抗、２３は信号変換用トランジスタ、２４は出力トランジスタ、２５は信号変換用トランジスタ２３のベースに直列接続された抵抗、２６は信号変換用トランジスタ２３のベースとアース間に接続された抵抗、２７は信号変換用トランジスタ２３のコレクタと出力トランジスタ２４のベース間に接続された抵抗、２８は出力トランジスタ２４のベースを電源に接続する抵抗であり、コンパレータ２１から出力トランジスタ２４までの回路構成と動作とは上記の従来例と同一である。すなわち、コンパレータ２１が出力するオン／オフ信号は信号変換用トランジスタ２３をオン／オフさせ、信号変換用トランジスタ２３がオン／オフすることにより出力トランジスタ２４もオン／オフする。
【００１８】
また、３１は出力トランジスタ２４のコレクタに接続された還流ダイオード、３２と３３とは出力端子、３４は励磁コイル３５がスリップリング３６と３７との間に接続された電磁クラッチ、４１は出力端子３３に接続された早切用トランジスタ、４２は早切用トランジスタ４１のコレクタとベース間に接続された定電圧ダイオード、５１と５２とは演算処理装置１からの信号により早切用トランジスタ４１をオン／オフさせる信号変換トランジスタ、５３は信号変換トランジスタ５１のベースに直列接続された抵抗、５４は信号変換トランジスタ５１のベースとアース間を接続する抵抗、５５は信号変換トランジスタ５１のコレクタと信号変換トランジスタ５２のベースとの間を接続する抵抗、５６は信号変換トランジスタ５２のベースを電源に接続する抵抗、５７は信号変換トランジスタ５２のコレクタを早切用トランジスタ４１のベースに接続する抵抗であり、これらの構成も上記の従来例と同一である。
【００１９】
早切用トランジスタ４１のエミッタは電流検出抵抗４３を介して接地されており、電流検出抵抗４３の両端は抵抗４４と抵抗４５とを介して電流検出用アンプ４６の（＋）入力端子と（−）入力端子とに接続されると共に、電流検出用アンプ４６の（−）入力端子と出力端子との間には帰還抵抗４７が接続されており、これらが電流検出手段を構成して、電流検出用アンプ４６が電磁クラッチ３４の励磁コイル３５を流れる電流Ｉｃに応じた電流帰還信号ＩＦを出力し、上記したコンパレータ２１の（−）入力端子に与えるように構成されている。
【００２０】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１の車載用電流制御装置において、演算処理装置１にエンジン制御情報ＳＥと走行制御情報ＳＤと電流調整情報ＳＡとが入力されると、演算処理装置１はエンジン制御情報ＳＥと走行制御情報ＳＤとから電流指令値を演算し、第一のＰＷＭ変調器１ａがこれをＰＷＭ変調して電流基本パルス幅変調信号Ｓ１を出力すると共に、電流調整情報ＳＡから電流調整信号を演算し、第二のＰＷＭ変調器１ｂがＰＷＭ変調して電流調整パルス幅変調信号Ｔｄを出力する。
【００２１】
この電流基本パルス幅変調信号Ｓ１は図２の（ａ）に示すような電流指令値に比例した変調率を持つ矩形波信号であり、従来例と同様に、電圧値が回路内部の電圧降下のために０から電源電圧のＶ５に至る理想波形にはならないので、デジタル信号用バッファアンプ１１により図２の（ｂ）に示す理想波形のパルス幅変調信号Ｓ２に変換して電流調整用トランジスタ６１のコレクタに供給される。電流調整パルス幅変調信号Ｔｄは、図２の（ｃ）に示すような電流調整情報に基づいた変調率を持つパルス幅変調信号であり、この信号は電流調整用トランジスタ６１のベースに与えられ、電流調整用トランジスタ６１をこの信号に基づいてオン／オフさせる。
【００２２】
この結果、電流指令用のパルス幅変調信号Ｓ２は電流調整用トランジスタ６１のオン／オフにより電流調整パルス幅変調信号Ｔｄに変調され、図２の（ｄ）に示す電流指令パルス幅変調信号Ｓ３となって平滑用フィルタ１４に与えられ、高周波分が除去されて直流的な信号に変換されてアナログバッファアンプ１５に加えられ、増幅されて図２の（ｅ）に示すような電流指令信号Ｉｓとなってコンパレータ２１の（＋）端子に加えられる。コンパレータ２１の（−）端子には電流検出用アンプ４６から電流帰還信号ＩＦが加えられるのでこの両者が比較され、両者の差に応じてコンパレータ２１の出力端子からパルス幅変調された信号が出力され、この信号の変調率に応じて信号変換用トランジスタ２３と出力トランジスタ２４とがオン／オフ制御され、電磁クラッチ３４の励磁コイル３５に流れる電流Ｉｃが制御される。
【００２３】
ここで、電流基本パルス幅変調信号Ｓ１の変調率は図３に示すように、例えば電流指令値の最大値を１Ａとした場合には、この最大値で変調率が１００％になるようにして、０から１００％まで一次関数的に変調率と電流指令値との関係が設定される。また、電流基本パルス幅変調信号Ｓ１の変調率に対する電流指令信号Ｉｓの信号電圧の関係は当然一次関数的になるが、図４に示すように、電流調整パルス幅変調信号Ｔｄの変調率により傾斜が変化することになる。すなわち、電流調整パルス幅変調信号Ｔｄの変調率が０％のときには電流基本パルス幅変調信号Ｓ１が１００％の変調率で電流指令信号Ｉｓの信号電圧は電源電圧の５Ｖになるが、電流調整パルス幅変調信号Ｔｄの変調率の増大と共に電流指令信号Ｉｓの信号電圧値は低下する。
【００２４】
このように、この発明の実施の形態１の車載用電流制御装置によれば、電流指令信号Ｉｓの値を電流調整パルス幅変調信号Ｔｄの変調率により調整できるようにしたので、構成部品のバラツキによる電流帰還信号ＩＦのバラツキを、電流調整パルス幅変調信号Ｔｄの変調率を制御することにより、電流指令信号Ｉｓの値を変えて補正することができ、生産工程での調整抵抗の交換作業と調整抵抗が不要となり、電流調整情報ＳＡをリニアに変えることにより、容易に、また、高精度に負荷電流Ｉｃの調整ができることになる。なお、以上の説明では車載用電流制御装置の負荷を電磁クラッチ３４として説明したが、電磁クラッチ３４はパウダークラッチであり、また、電磁クラッチ以外にも油圧制御用の電磁バルブなどの誘導負荷に適用することができる。
【００２５】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２の車載用電流制御装置の構成を示す回路図であり、この実施の形態は、実施の形態１に対し、演算処理装置１に揮発性の記憶部１ｃ、あるいは、不揮発性の記憶部１ｄを設けるようにしたものである。このように構成することにより、電流調整情報を揮発性の記憶部１ｃに記憶させ、演算処理装置１のマイクロコンピュータのバックアップ機能を利用して電流調整情報を記憶させることが可能になり、また、電流調整情報を不揮発性の記憶部１ｄに書き込んでおくことによりマイクロコンピュータの電源がオフされても記憶させておくことが可能になるものである。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明の車載用電流制御装置によれば、電流指令信号の値 Is を電流調整パルス幅変調信号の変調率により調整することができるようになるため、電流帰還信号 IF とは無関係に特性のバラツキを吸収することが可能になり、より精度の高い電流制御を行うことができると共に、前記演算処理装置の記憶手段に前記電流調整情報を予め書き込むことが可能なため、生産性と制御性とに優れた車載用電流制御装置を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の車載用電流制御装置の構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１の車載用電流制御装置の動作説明用波形図である。
【図３】この発明の実施の形態１の車載用電流制御装置の動作説明用特性図である。
【図４】この発明の実施の形態１の車載用電流制御装置の動作説明用特性図である。
【図５】この発明の実施の形態１の車載用電流制御装置の構成を示す回路図である。
【図６】従来の車載用電流制御装置の構成を示す回路図である。
【図７】従来の車載用電流制御装置の動作説明用波形図である。
【符号の説明】
１演算処理装置、１ａ、１ｂＰＷＭ変調器、１ｃ、揮発性の記憶手段、
１ｄ不揮発性の記憶手段、１０Ｄ／Ａ変換器、
１１、１５バッファアンプ、１４平滑用用フィルタ、
２１コンパレータ、２３、５１、５２信号変換用トランジスタ、
２４出力トランジスタ、３１還流ダイオード、
３２、３３出力端子、３４電磁クラッチ、
４１早切用トランジスタ、４３電流検出抵抗、
４６電流検出用アンプ、４７帰還抵抗、６０電流調整器、
６１電流調整用トランジスタ。

Claims

エンジン制御情報と走行制御情報とから電流指令値を演算して電流基本パルス幅変調信号を出力すると共に、電流調整情報から電流調整パルス幅変調信号を出力する演算処理装置、前記電流基本パルス幅変調信号を前記電流調整パルス幅変調信号により変調して電流指令パルス幅変調信号を生成する電流調整器、この電流指令パルス幅変調信号の高周波分を除去して電流指令信号に変換する平滑用フィルタ、この電流指令信号と電流帰還信号とを比較して偏差に応じた信号を出力するコンパレータ、このコンパレータの出力により負荷に対する電流値を制御する出力トランジスタ、この負荷電流を検出して前記電流帰還信号を生成する電流検出手段を備え、前記電流指令信号の値を前記電流調整パルス幅変調信号の変調率により調整するようにしたことを特徴とする車載用電流制御装置。
前記電流基本パルス幅変調信号と電流指令信号とは一次関数的関係にあり、上記一次関数の傾斜が前記電流調整パルス幅変調信号の変調率により変化する関係にあることを特徴とする請求項１に記載の車載用電流制御装置。
前記電流調整器は、前記電流調整パルス幅変調信号をベースに、前記電流基本パルス幅変調信号をコレクタにそれぞれ入力し、コレクタに電流指令パルス幅変調信号を出力する電流調整用トランジスタにより構成されたことを特徴とする請求項１に記載の車載用電流制御装置。
前記演算処理装置に前記電流調整情報を記憶する揮発性あるいは不揮発性の記憶手段が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の車載用電流制御装置。
電流値制御対象の負荷が電磁パウダクラッチあるいは油圧制御用電磁バルブであることを特徴とする請求項１に記載の車載用電流制御装置。