JP4922661B2 - Air gap estimation device for electromagnetic actuator - Google Patents

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Description

本発明は、電子制御4輪駆動車両等のトルク伝達機構等で使用される電磁アクチュエータのエアギャップ推定装置に関する。   The present invention relates to an air gap estimation device for an electromagnetic actuator used in a torque transmission mechanism or the like of an electronically controlled four-wheel drive vehicle or the like.

例えば、電子制御4輪駆動車両等のトルク伝達機構等では、左右一対のプラネタリギヤセットと、各プラネタリギヤセットに連結されたサンギヤのトルクを可変制御するための一対のブレーキ機構を含んでいる。各ブレーキ機構は、湿式多板ブレーキと、この多板ブレーキを作動する電磁アクチュエータを含んでいる。   For example, a torque transmission mechanism or the like such as an electronically controlled four-wheel drive vehicle includes a pair of left and right planetary gear sets and a pair of brake mechanisms for variably controlling the torque of a sun gear connected to each planetary gear set. Each brake mechanism includes a wet multi-plate brake and an electromagnetic actuator that operates the multi-plate brake.

電磁アクチュエータは、筒状内部空間に設けられ、磁性体材料から成るコア(ヨーク)と、所定のエアギャップを以ってコアと筒状内部空間の軸方向に対向するように配置された磁性体材料から成るアーマチュアと、コアとアーマチュアとの間の環状空間に挿入された励磁コイルと、アーマチュアに連結されたピストン等から構成される。   The electromagnetic actuator is provided in a cylindrical inner space, and is arranged such that a core (yoke) made of a magnetic material and a core and a cylindrical inner space are opposed to each other with a predetermined air gap in the axial direction. The armature is made of a material, an exciting coil inserted into an annular space between the core and the armature, a piston connected to the armature, and the like.

励磁コイルに電流を印加すると、コアとアーマチュアとエアギャップとから構成される磁気回路に磁路が形成され、コアとアーマチュア間のエアギャップに電磁力が発生する。この電磁力によりアーマチュアがコアに引き付けられて推力が発生する。この推力により、アーマチュアと一体に連結されたピストンが多板ブレーキを押し付け、多板ブレーキに発生する摩擦力によりブレーキトルクが発生する。このブレーキトルクにより多板ブレーキに連結された車軸のトルクが制御される。   When a current is applied to the exciting coil, a magnetic path is formed in the magnetic circuit composed of the core, the armature, and the air gap, and an electromagnetic force is generated in the air gap between the core and the armature. This electromagnetic force attracts the armature to the core to generate thrust. Due to this thrust, the piston integrally connected to the armature presses the multi-plate brake, and brake torque is generated by the frictional force generated in the multi-plate brake. The torque of the axle connected to the multi-plate brake is controlled by this brake torque.

マイクロコンピュータを搭載したECUにより、車両の旋回方向及び操舵力又は操舵角等の走行状態に相当するブレーキトルクを発生するために、左右の電磁ソレノイドに流す目標電流値を算出し、左右の電磁ソレノイドに流す励磁電流がそれぞれの目標電流値に一致するよう制御して、左右の後ろ車軸への出力トルクを可変に制御している。   The ECU equipped with the microcomputer calculates the target current value to be passed through the left and right electromagnetic solenoids in order to generate the braking torque corresponding to the running state such as the turning direction and steering force or steering angle of the vehicle. Is controlled so that the exciting currents flowing through the respective target current values match each other, and the output torque to the left and right rear axles is variably controlled.

励磁コイルに流す励磁電流値を目標電流値に高速に収束させるために、車両の走行状態に相当するブレーキトルクに対応する目標電流値がECUにより算出される。ECUは目標電流値と励磁コイルに流れる実電流との差分に応じて、PWM制御を行い、PWM駆動信号をスイッチング素子の制御端子に供給する。   In order to converge the excitation current value flowing through the excitation coil to the target current value at high speed, a target current value corresponding to the brake torque corresponding to the running state of the vehicle is calculated by the ECU. The ECU performs PWM control according to the difference between the target current value and the actual current flowing through the exciting coil, and supplies the PWM drive signal to the control terminal of the switching element.

スイッチング素子は、バッテリ電源とグラウンド間に励磁コイルと直列に設けられており、制御端子に印加されるPWM駆動信号のハイ/ローに応じてオン/オフし、励磁コイルの電流が制御される。   The switching element is provided in series with the exciting coil between the battery power source and the ground, and is turned on / off according to the high / low of the PWM drive signal applied to the control terminal, thereby controlling the current of the exciting coil.

電流還流用ダイオード(フライホイールダイオード)が励磁コイルと並列に設けられており、スイッチング素子がオフすると、励磁コイルに発生する逆起電力により電流還流用ダイオードがオンし、励磁コイルに還流電流を流して平滑化する。   A current return diode (flywheel diode) is provided in parallel with the excitation coil. When the switching element is turned off, the current return diode is turned on by the counter electromotive force generated in the excitation coil, and a reflux current is passed through the excitation coil. To smooth.

励磁コイルに流れる実電流を検出して、PID演算手段により実電流と目標電流とを比較して、実電流が目標電流値に一致するようPWM制御をする。   The actual current flowing through the exciting coil is detected, the actual current is compared with the target current by the PID calculation means, and PWM control is performed so that the actual current matches the target current value.

このように、励磁コイルの電流値が目標電流値に高速に収束するようスイッチング素子に印加するPWM駆動信号のパルス幅を制御している。   In this way, the pulse width of the PWM drive signal applied to the switching element is controlled so that the current value of the exciting coil converges to the target current value at high speed.

一方、多板ブレーキの摩擦力による磨耗によりコアとアーマチュアとの間のエアギャップが狭くなって変動し、エアギャップが狭くなると推力が増大する。上述のように励磁コイルに電流が流れることにより磁気回路に磁束が発生する。エアギャップにかかる推力は磁束により決まるものなので、磁束検出に基づき推力を正確に制御する必要がある。   On the other hand, the air gap between the core and the armature fluctuates due to wear due to the frictional force of the multi-plate brake, and the thrust increases when the air gap narrows. As described above, when a current flows through the exciting coil, a magnetic flux is generated in the magnetic circuit. Since the thrust applied to the air gap is determined by the magnetic flux, it is necessary to accurately control the thrust based on the magnetic flux detection.

磁束検出に基づき推力を正確に制御するための先行技術文献としての特許文献1がある。特許文献1は、磁束が通る磁路内にサーチコイルを配設し、パルス波形の実電流を励磁コイルに流し、磁気回路の磁路に発生する磁束の変化によるサーチコイルに発生する起電力を測定し、磁束計算を行い、計算結果の磁束、エアギャップ断面積及コア等の透磁率に基づいて、推力を算出することを開示している。
特開2002−303660号公報
There is Patent Document 1 as a prior art document for accurately controlling thrust based on magnetic flux detection. In Patent Document 1, a search coil is disposed in a magnetic path through which a magnetic flux passes, an actual current having a pulse waveform is caused to flow through an exciting coil, and an electromotive force generated in the search coil due to a change in the magnetic flux generated in the magnetic path of the magnetic circuit. It is disclosed that measurement is performed, magnetic flux is calculated, and thrust is calculated based on the magnetic flux of the calculation result, the air gap cross-sectional area, and the permeability of the core and the like.
JP 2002-303660 A

しかしながら、特許文献1では、上述のようにサーチコイルを用いて磁束を検出するものであるため、サーチコイルに係る部品コストが増加する問題がある。また、サーチコイルに発生する起電力は、励磁コイルに対する巻き数が少ないことから、大きな磁気エネルギーを出力することはできない。   However, in Patent Document 1, since the magnetic flux is detected using the search coil as described above, there is a problem that the cost of parts related to the search coil increases. In addition, since the electromotive force generated in the search coil has a small number of turns with respect to the exciting coil, a large magnetic energy cannot be output.

これにより、サーチコイルに発生する起電力は、車両内で使用される無線機や携帯電話機からの電波によるスパイクノイズの影響を受けてばらつく。サーチコイル出力起電力を積分すると、起電力中のスパイクノイズ値なども積分されるので、積分値から計算された磁束の値が大きく変化し、推力の推定値に大きな誤差を生じるという問題点があった。   As a result, the electromotive force generated in the search coil varies due to the influence of spike noise caused by radio waves from a radio or mobile phone used in the vehicle. When the search coil output electromotive force is integrated, the spike noise value etc. in the electromotive force are also integrated, so that the magnetic flux value calculated from the integrated value changes greatly, resulting in a large error in the estimated thrust value. there were.

また、励磁コイル内での磁束の形成には、磁束回路を構成するヨークとアーマチュアの形状のバラツキによるバラツキがある。更に、エアギャップ長が変化すると、磁気回路のエアギャップに係る磁気抵抗が変化して磁気回路の磁束形成も大きく変化し、サーチコイルを磁束検出のための最適なレイアウトとすることができないという問題点があった。   In addition, the formation of magnetic flux in the exciting coil has variations due to variations in the shapes of the yoke and the armature constituting the magnetic flux circuit. Furthermore, when the air gap length changes, the magnetic resistance related to the air gap of the magnetic circuit changes and the magnetic flux formation of the magnetic circuit also changes greatly, and the search coil cannot be made the optimal layout for magnetic flux detection. There was a point.

このように、磁気回路の磁束を算出することにより、推力を推定する方法では、推定誤差が大きくなるという問題点があった。   As described above, the method of estimating the thrust by calculating the magnetic flux of the magnetic circuit has a problem that the estimation error becomes large.

一方、上述したような電磁アクチュエータにおいて、励磁コイルに流す励磁電流が同一であればエアギャップが小さくなるほど推力は大きくなるという関係にある。よって、コアとアーマチュアとの間のエアギャップが推定できれば、このエアギャップの大きさに応じて励磁電流を制御することにより、所望の推力を得ることができる。   On the other hand, in the electromagnetic actuator as described above, there is a relationship that the thrust increases as the air gap decreases if the excitation currents flowing through the excitation coils are the same. Therefore, if the air gap between the core and the armature can be estimated, a desired thrust can be obtained by controlling the excitation current according to the size of the air gap.

よって、本発明の目的は、簡単な構成でコアとアーマチュアとの間のエアギャップを推定可能な電磁アクチュエータのエアギャップ推定装置を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide an air gap estimation device for an electromagnetic actuator capable of estimating an air gap between a core and an armature with a simple configuration.

請求項1記載の発明によると、励磁コイルを有するコアと、エアギャップを介して該コアと対向するように配置されたアーマチュアとを有する電磁アクチュエータのエアギャップ推定装置であって、車両の停止状態を検出する車両停止状態検出手段と、前記車両停止状態検出手段により車両の停止状態を検出した際に、前記励磁コイルに所定の直流定電圧を印加する定電圧印加手段と、前記定電圧印加手段で前記励磁コイルに前記直流定電圧を印加した際に、前記励磁コイルの立ち上がり電流又は立ち下がり電流が規定値になるまでの立ち上がり時間又は立ち下がり時間に基づき前記励磁コイルの時定数を計測する時定数計測手段と、前記時定数と前記励磁コイルの抵抗から該励磁コイルのインダクタンスを算出するインダクタンス算出手段と、前記インダクタンス算出手段で算出したインダクタンスに基づいて、エアギャップを推定するエアギャップ推定手段と、を具備したことを特徴とする電磁アクチュエータのエアギャップ推定装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an air gap estimation device for an electromagnetic actuator having a core having an exciting coil and an armature disposed so as to face the core via an air gap. Vehicle stop state detecting means for detecting the vehicle, a constant voltage applying means for applying a predetermined DC constant voltage to the exciting coil when the vehicle stop state is detected by the vehicle stop state detecting means, and the constant voltage applying means When measuring the time constant of the exciting coil based on the rising time or the falling time until the rising current or falling current of the exciting coil reaches a specified value when the DC constant voltage is applied to the exciting coil in Constant measuring means, and inductance calculating means for calculating the inductance of the exciting coil from the time constant and the resistance of the exciting coil , Based on the inductance calculated by the inductance calculation means, an air gap estimation apparatus of the electromagnetic actuator, characterized by comprising an air gap estimation means for estimating an air gap, is provided.

請求項2記載の発明によると、励磁コイルを有するコアと、エアギャップを介して該コアと対向するように配置されたアーマチュアとを有し、前記励磁コイルに通電することにより電磁ブレーキを締結する電磁アクチュエータのエアギャップ推定装置であって、前記電磁ブレーキの非締結時を検出する非締結時検出手段と、前記非締結時検出手段で前記電磁ブレーキの非締結時を検出した際に、前記励磁コイルに所定の直流定電圧を印加する定電圧印加手段と、前記定電圧印加手段で前記励磁コイルに前記直流定電圧を印加した際に、前記励磁コイルの立ち上がり電流又は立ち下がり電流が規定値になるまでの立ち上がり時間又は立ち下がり時間に基づき前記励磁コイルの時定数を計測する時定数計測手段と、前記時定数と前記励磁コイルの抵抗から該励磁コイルのインダクタンスを算出するインダクタンス算出手段と、前記インダクタンス算出手段で算出したインダクタンスに基づいて、エアギャップを推定するエアギャップ推定手段と、を具備したことを特徴とする電磁アクチュエータのエアギャップ推定装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the electromagnetic brake is fastened by energizing the excitation coil, and having the core having the excitation coil and the armature arranged to face the core through the air gap. An air gap estimation device for an electromagnetic actuator, wherein the excitation is detected when the non-engagement detection means for detecting the non-engagement of the electromagnetic brake and the non-engagement detection means detects the non-engagement time of the electromagnetic brake. a constant voltage applying means for applying a predetermined DC constant voltage to the coil, the upon applying the direct current constant voltage to the exciting coil at a constant voltage applying means, the rising current or falling current in the exciting coil specified value a constant measuring means when measuring a time constant of the exciting coil based on the rise time or the fall time until, with the time constant of the exciting coil Inductance calculation means for calculating the inductance of the exciting coil from the resistance, and air gap estimation means for estimating an air gap based on the inductance calculated by the inductance calculation means A gap estimation device is provided.

請求項3記載の発明によると、請求項1又は2記載の発明において、励磁コイルの温度を検出する温度検出手段と、励磁コイルの温度に基づいてインダクタンスを補正するインダクタンス補正手段を更に具備した電磁アクチュエータのエアギャップ推定装置が提供される。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the electromagnetic detection apparatus further comprises temperature detecting means for detecting the temperature of the exciting coil, and inductance correcting means for correcting the inductance based on the temperature of the exciting coil. An air gap estimation device for an actuator is provided.

請求項1記載の発明によると、励磁コイルに発生する磁束に基づいてエアギャップを推定しなくて良いので、電磁アクチュエータからサーチコイルを無くすことができ、電磁アクチュエータのコストを低減可能である。   According to the first aspect of the present invention, since it is not necessary to estimate the air gap based on the magnetic flux generated in the exciting coil, the search coil can be eliminated from the electromagnetic actuator, and the cost of the electromagnetic actuator can be reduced.

また、車両の停止状態を検出した際に、励磁コイルに所定の直流定電圧を印加し、該励磁コイルの立ち上がり電流又は立ち下がり電流が規定値になるまでの立ち上がり時間又は立ち下がり時間に基づき該励磁コイルの時定数を計測することにより電磁アクチュエータのエアギャップ推定を行い、この推定したエアギャップを、その後の車両走行状態における電磁アクチュエータの制御に役立てることができるので、電磁アクチュエータからサーチコイルを無くすという簡単な構成でありながら、車両走行状態における電磁アクチュエータ駆動時において、ソレノイドのPWMデューティ駆動における電流の立ち上がり特性を改善することができる、という優れた効果を奏する。加えて、車両の停止状態を検出した際に、励磁コイルに所定の直流定電圧を印加し、該励磁コイルの立ち上がり電流又は立ち下がり電流が規定値になるまでの立ち上がり時間又は立ち下がり時間に基づき該励磁コイルの時定数を計測することにより電磁アクチュエータのエアギャップ推定を少なくとも1回だけ行えばよいので、処理回路に負担をかけることなく、電磁アクチュエータのエアギャップ推定を行うことができ、かつ、安定した状態で正確な時定数計測を行うことができる、という優れた効果を奏する。更に、車両停止状態でエアギャップの推定を行うので、電磁ブレーキは非締結状態となり、エアギャップ推定のために励磁コイルに直流定電圧を印加してたとえ電磁ブレーキが締結されても、車両停止状態であるため、安定してエアギャップの推定を行うことができる。
In addition, when a stop state of the vehicle is detected, a predetermined DC constant voltage is applied to the excitation coil, and based on the rise time or fall time until the rise current or fall current of the excitation coil reaches a specified value. The air gap of the electromagnetic actuator is estimated by measuring the time constant of the excitation coil, and this estimated air gap can be used for the control of the electromagnetic actuator in the subsequent driving state of the vehicle, eliminating the search coil from the electromagnetic actuator. In spite of this simple configuration, there is an excellent effect that it is possible to improve the current rising characteristic in the PWM duty drive of the solenoid when the electromagnetic actuator is driven in the vehicle running state. In addition, when a stop state of the vehicle is detected, a predetermined DC constant voltage is applied to the excitation coil, and based on the rise time or fall time until the rise current or fall current of the excitation coil reaches a specified value. Since the air gap of the electromagnetic actuator need only be estimated at least once by measuring the time constant of the exciting coil, the air gap of the electromagnetic actuator can be estimated without imposing a burden on the processing circuit, and It has an excellent effect that accurate time constant measurement can be performed in a stable state. Furthermore, since the air gap is estimated when the vehicle is stopped, the electromagnetic brake is not engaged, and even if the DC brake is applied to apply the DC constant voltage to the excitation coil to estimate the air gap, the vehicle is stopped. Therefore, the air gap can be estimated stably.

請求項2記載の発明によると、電磁ブレーキの非締結時にエアギャップの推定を行うことができ、請求項1と同様な効果を達成することができる。電磁ブレーキ非締結時は車両停止状態と車両走行状態を含む場合があるが、車両走行状態の電磁ブレーキ非締結時にエアギャップの推定を行う場合には、励磁コイルに印加する定電圧として電磁ブレーキが締結しない程度の低い定電圧を印加する必要がある。   According to the invention described in claim 2, the air gap can be estimated when the electromagnetic brake is not engaged, and the same effect as in claim 1 can be achieved. When the electromagnetic brake is not engaged, it may include the vehicle stop state and the vehicle running state. However, when estimating the air gap when the electromagnetic brake is not engaged in the vehicle running state, the electromagnetic brake is applied as a constant voltage applied to the excitation coil. It is necessary to apply a constant voltage that is low enough not to be fastened.

請求項3記載の発明によると、励磁コイルの温度に基づいてインダクタンスを補正しているので、正確なエアギャップの推定が可能である。   According to the third aspect of the present invention, since the inductance is corrected based on the temperature of the exciting coil, it is possible to accurately estimate the air gap.

図1は、本発明の磁束検出装置又はエアギャップ推定装置を適用可能なフロントエンジン・フロントドライブ(FF)車ベースの4輪駆動車両の動力伝達装置の概略構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a power transmission device for a four-wheel drive vehicle based on a front engine / front drive (FF) vehicle to which the magnetic flux detection device or the air gap estimation device of the present invention can be applied.

図1に示すように、動力伝達系は、車両前方に配置されたエンジン2の動力がトランスミッション4の出力軸4aから伝達されるフロントデファレンシャル装置6と、このフロントデファレンシャル装置6からの動力がプロペラシャフト8を介して伝達される増速装置(変速装置)10と、増速装置10からの動力が伝達されるリヤデファレンシャル装置12と、車両の走行制御などを行うECU13とを主に含んでいる。   As shown in FIG. 1, the power transmission system includes a front differential device 6 in which power from an engine 2 disposed in front of the vehicle is transmitted from an output shaft 4a of a transmission 4, and power from the front differential device 6 is propeller shaft. 8 mainly includes a speed increasing device (transmission device) 10 transmitted through 8, a rear differential device 12 to which power from the speed increasing device 10 is transmitted, and an ECU 13 for performing vehicle running control and the like.

フロントデファレンシャル装置6は従来周知の構造となっており、トランスミッション4の出力軸4aからの動力をデフケース6a内の複数のギヤ14と出力軸16,18を介して左右の前輪駆動軸20,22に伝達することにより、各前輪が駆動される。   The front differential device 6 has a conventionally known structure, and the power from the output shaft 4a of the transmission 4 is transmitted to the left and right front wheel drive shafts 20 and 22 via the plurality of gears 14 and the output shafts 16 and 18 in the differential case 6a. By transmitting, each front wheel is driven.

リヤデファレンシャル装置12は、後で説明するように、一対のプラネリギヤセットと、それぞれ多板ブレーキ機構(多板クラッチ機構)の締結を制御する一対の電磁アクチュエータを含んでおり、電磁アクチュエータを制御して左右の後輪駆動軸24,26に動力を伝達することにより、各後輪が駆動される。   As will be described later, the rear differential device 12 includes a pair of planetary gear sets and a pair of electromagnetic actuators for controlling the fastening of a multi-plate brake mechanism (multi-plate clutch mechanism), and controls the electromagnetic actuator. By transmitting power to the left and right rear wheel drive shafts 24 and 26, the rear wheels are driven.

図2は増速装置(変速装置)10と、増速装置10の下流側に配置されたリヤデフンシャル装置12の断面図である。増速装置10はケーシング28中に回転可能に取り付けられた入力シャフト30と、出力シャフト(ハイポイドピニオンシャフト)32を含んでいる。   FIG. 2 is a sectional view of the speed increasing device (transmission device) 10 and the rear differential device 12 disposed on the downstream side of the speed increasing device 10. The speed increasing device 10 includes an input shaft 30 rotatably mounted in a casing 28 and an output shaft (hypoid pinion shaft) 32.

増速装置10は更に、オイルポンプサブアセンブリ34と、プラネタリキャリアサブアセンブリ38と、直結クラッチサブアセンブリ40と、変速ブレーキ42を含んでいる。   The speed increasing device 10 further includes an oil pump subassembly 34, a planetary carrier subassembly 38, a direct coupling clutch subassembly 40, and a speed change brake 42.

増速装置10の下流側に設けられたリヤデファレンシャル装置12は、ハイポイドピニオンシャフト32の先端に形成されたハイポイドピニオンギヤ44を有している。   The rear differential device 12 provided on the downstream side of the speed increasing device 10 has a hypoid pinion gear 44 formed at the tip of the hypoid pinion shaft 32.

ハイポイドピニオンギヤ44はハイポイドリングギヤ48と噛み合っており、ハイポイドリングギヤ48からの動力は左右に一対設けられたプラネタリギヤセット50A,50Bのリングギヤに入力される。   The hypoid pinion gear 44 meshes with the hypoid ring gear 48, and the power from the hypoid ring gear 48 is input to the ring gears of the planetary gear sets 50A and 50B provided on the left and right.

プラネタリギヤセット50A,50Bのサンギヤは左側後ろ車軸24、右側後ろ車軸26周りに回転可能に取り付けられている。プラネタリギヤセット50A,50Bのプラネタリキャリアは、左側後ろ車軸24、右側後ろ車軸26に固定されている。プラネタリキャリアに担持されたプラネットギヤがサンギヤ及びリングギヤに噛み合っている。   The sun gears of the planetary gear sets 50A and 50B are rotatably mounted around the left rear axle 24 and the right rear axle 26. The planetary carriers of the planetary gear sets 50A and 50B are fixed to the left rear axle 24 and the right rear axle 26. A planet gear carried on the planetary carrier meshes with the sun gear and the ring gear.

左右のプラネタリギヤセット50A,50Bは、サンギヤのトルクを可変制御するために設けられた電磁ブレーキ機構51に連結される。電磁ブレーキ機構51は、湿式多板ブレーキ52と、この多板ブレーキ52を作動する電磁アクチュエータ56を含んでいる。   The left and right planetary gear sets 50A and 50B are connected to an electromagnetic brake mechanism 51 provided for variably controlling the torque of the sun gear. The electromagnetic brake mechanism 51 includes a wet multi-plate brake 52 and an electromagnetic actuator 56 that operates the multi-plate brake 52.

湿式多板ブレーキ52のブレーキプレートはケーシング54に固定され、ブレーキディスクはプラネタリギヤセット50A,50Bのサンギヤに固定されている。   The brake plate of the wet multi-plate brake 52 is fixed to the casing 54, and the brake disc is fixed to the sun gears of the planetary gear sets 50A and 50B.

電磁アクチュエータ56は、環状溝を有する磁性材料から成るリング状コア(ヨーク)58と、リング状コア58の環状溝中に挿入された環状の励磁コイル60と、リング状コア58に所定のギャップを持って対向する磁性材料から成るリング状アーマチュア62と、アーマチュア62に連結された環状ピストン64とから構成される。   The electromagnetic actuator 56 has a ring-shaped core (yoke) 58 made of a magnetic material having an annular groove, an annular excitation coil 60 inserted into the annular groove of the ring-shaped core 58, and a predetermined gap in the ring-shaped core 58. A ring-shaped armature 62 made of a magnetic material facing each other and an annular piston 64 connected to the armature 62 are configured.

励磁コイル60に励磁電流を流すと、アーマチュア62が励磁コイル60に流れる励磁電流により磁気回路に発生した磁束によりコア58に引き付けられて推力が発生する。この推力により、アーマチュア62と一体に連結されたピストン64が多板ブレーキ52を押し付けることで、ブレーキトルクが発生する。   When an exciting current is passed through the exciting coil 60, the armature 62 is attracted to the core 58 by the magnetic flux generated in the magnetic circuit by the exciting current flowing through the exciting coil 60, and thrust is generated. Due to this thrust, the piston 64 integrally connected to the armature 62 presses the multi-plate brake 52, thereby generating a brake torque.

これにより、プラネタリギヤセット50A,50Bのサンギヤはそれぞれケーシング54に対して固定され、ハイポイドピニオンシャフト32の駆動力はプラネタリギヤセット50A,50Bのリングギヤ、プラネットギヤ、プラネットキャリアを介して左右の後ろ車軸24,26に伝達される。   As a result, the sun gears of the planetary gear sets 50A and 50B are fixed to the casing 54, respectively, and the driving force of the hypoid pinion shaft 32 passes through the ring gear, planet gear, and planet carrier of the planetary gear sets 50A and 50B. 26.

このように、励磁コイル60に流す励磁電流を制御することにより、入力シャフト30の駆動力を直結状態で或いは増速装置10で増速して、左右の後ろ車軸24,26に任意に分配することができ、最適な旋回制御を実現することができる。   In this way, by controlling the exciting current flowing through the exciting coil 60, the driving force of the input shaft 30 is increased in the directly connected state or with the speed increasing device 10, and is arbitrarily distributed to the left and right rear axles 24, 26. And optimal turning control can be realized.

上述したように、同一の推力を得るためには、エアギャップが大きくなればなる程大きな励磁電流が必要である。よって、適当な方法でエアギャップを推定できれば、必要とする推力を発生する励磁電流の大きさがわかることになる。   As described above, in order to obtain the same thrust, a larger excitation current is required as the air gap becomes larger. Therefore, if the air gap can be estimated by an appropriate method, the magnitude of the excitation current that generates the required thrust can be known.

以下、図3乃至図13を参照して、本発明実施形態の電磁アクチュエータのエアギャップ推定装置について説明する。本発明では、励磁コイルに定電圧を印加し、電流立ち上がり時間或いは立ち下がり時間と励磁コイル抵抗値に基づいて、励磁コイルのインダクタンスを算出し、コアとアーマチュアとの間のエアギャップを推測する。   Hereinafter, an air gap estimation device for an electromagnetic actuator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 13. In the present invention, a constant voltage is applied to the exciting coil, the inductance of the exciting coil is calculated based on the current rising time or falling time and the exciting coil resistance value, and the air gap between the core and the armature is estimated.

図3のRL直列回路において、電圧をE、コイルの抵抗をR、コイルのインダクタンスをLとすると、電流iは、
i=E/R(1−e−(R/L)t
=I(1−e−t/τ
ここで、I=E/R,L/R=τ(時定数)である。
In the RL series circuit of FIG. 3, when the voltage is E, the coil resistance is R, and the coil inductance is L, the current i is
i = E / R (1-e- (R / L) t )
= I (1-e- t / τ )
Here, I = E / R, L / R = τ (time constant).

図4はコイルに定電圧を印加した時の電流立ち上がり時のタイムチャート、図5は電流立ち下がり時のタイムチャートである。   FIG. 4 is a time chart when the current rises when a constant voltage is applied to the coil, and FIG. 5 is a time chart when the current falls.

図4において、原点における接線の傾きは、
|di/dt|t=0=E/Rτ,|di´/dt|t=0=1/τ
上記原理によって、インダクタンスLは下記のように計算する。
In FIG. 4, the slope of the tangent at the origin is
| Di / dt | t = 0 = E / Rτ, | di ′ / dt | t = 0 = 1 / τ
According to the above principle, the inductance L is calculated as follows.

t=0でスイッチをオンすると、i=E/R(1−exp(−R/L*t))であるから、
L=R*時定数=R*(電流値がE/R*0.632に立ち上がるまでの所要時間)
次に、図6乃至図10のフローチャートを参照して、本発明実施形態のエアギャップ推定方法について説明する。まず、図6のステップS10で検出条件をチェックする。この検出条件の詳細は図7のフローチャートに示されている。
When the switch is turned on at t = 0, i = E / R (1-exp (−R / L * t)).
L = R * time constant = R * (the time required for the current value to rise to E / R * 0.632)
Next, an air gap estimation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the flowcharts of FIGS. First, the detection condition is checked in step S10 of FIG. Details of this detection condition are shown in the flowchart of FIG.

図7のステップS30において、インダクタンスの検出が完了したか否かを判定し、完了していない場合にはステップS31へ進んで車速が0であるか否かを判定する。   In step S30 of FIG. 7, it is determined whether or not the detection of inductance has been completed. If it has not been completed, the process proceeds to step S31 to determine whether or not the vehicle speed is zero.

ステップS31で車速が0、即ち車両が停止状態にあると判定された場合には、ステップS32へ進んで時定数の計測時に印加する定電圧の電圧値が指定範囲内であるか否かを判定する。ここで、車両停止状態では電磁ブレーキ機構51は非締結状態となっており、車輪回転速度は0であり、好ましくはギヤ位置はP又はNに入れられている。   If it is determined in step S31 that the vehicle speed is 0, that is, the vehicle is in a stopped state, the process proceeds to step S32 to determine whether or not the voltage value of the constant voltage applied when measuring the time constant is within the specified range. To do. Here, when the vehicle is stopped, the electromagnetic brake mechanism 51 is in a non-engaged state, the wheel rotation speed is 0, and the gear position is preferably set to P or N.

電圧値が指定範囲内であると判定された場合には、ステップS33へ進んでブレーキがオン状態か否かを判定する。ここでブレーキをチェックしているのは、車両が完全な停止状態で励磁コイルのインダクタンスを検出したいからである。   If it is determined that the voltage value is within the specified range, the process proceeds to step S33 to determine whether or not the brake is on. The reason for checking the brake is that it is desired to detect the inductance of the exciting coil when the vehicle is completely stopped.

ステップS33でブレーキオン状態と判定された場合には、ステップS34へ進んでエンジン回転数が一定値以上か否かを判定する。エンジン回転数が一定値以上の場合に、インダクタンスの検出が可能となる(ステップS35)。   If it is determined in step S33 that the brake is on, the process proceeds to step S34 to determine whether the engine speed is equal to or greater than a certain value. When the engine speed is greater than or equal to a certain value, the inductance can be detected (step S35).

ステップS30が肯定判定の場合及びステップS31〜S34が否定判定の場合には、本処理を終了する。   If step S30 is affirmative and steps S31 to S34 are negative, this process ends.

図8を参照すると、他の実施形態の検出条件のフローチャートが示されている。まず、ステップS40でインダクタンスの検出が完了したか否かを判定し、完了していない場合にはステップS41へ進んで電磁ブレーキ機構51が非締結か否かを判定する。   Referring to FIG. 8, a flowchart of detection conditions of another embodiment is shown. First, it is determined whether or not the detection of inductance is completed in step S40. If not completed, the process proceeds to step S41 to determine whether or not the electromagnetic brake mechanism 51 is not engaged.

電磁ブレーキ機構51が非締結時には、電磁ブレーキ機構51を締結して駆動力配分を行っていない状態であり、車両停止状態及びFF駆動モード状態を含んでいる。   When the electromagnetic brake mechanism 51 is not engaged, the electromagnetic brake mechanism 51 is engaged and drive force distribution is not performed, and includes a vehicle stop state and an FF drive mode state.

ステップS41で電磁ブレーキ機構51が非締結状態と判定された場合には、ステップS42へ進んで時定数の計測時に印加する定電圧の電圧値が指定範囲内であるか否かを判定する。   If it is determined in step S41 that the electromagnetic brake mechanism 51 is in the non-engaged state, the process proceeds to step S42 to determine whether or not the voltage value of the constant voltage applied when measuring the time constant is within the specified range.

ここで注意すべきは、FF駆動状態でエアギャップの推定を行う場合には、励磁コイルに定電圧を印加しても電磁ブレーキ機構51が締結されないような低い定電圧を選択する必要があることである。   It should be noted here that when the air gap is estimated in the FF drive state, it is necessary to select a low constant voltage that does not engage the electromagnetic brake mechanism 51 even when a constant voltage is applied to the exciting coil. It is.

ステップS42で電圧値が指定範囲内であると判定された場合には、ステップS43へ進んでエンジン回転数が一定値以上か否かを判定する。エンジン回転数が一定値以上の場合に、インダクタンスの検出が可能となる(ステップS44)。ステップS40が肯定判定の場合及びステップS41〜S43が否定判定の場合には、本処理を終了する。   If it is determined in step S42 that the voltage value is within the specified range, the process proceeds to step S43 to determine whether or not the engine speed is equal to or greater than a certain value. When the engine speed is equal to or greater than a certain value, the inductance can be detected (step S44). If step S40 is affirmative and steps S41 to S43 are negative, this process ends.

このように検出条件のチェックが終了したならば、図6のステップS11で励磁コイルのインダクタンスを検出する。このインダクタンスの検出ステップは図9のフローチャートに示されている。   When the detection condition check is completed in this way, the inductance of the exciting coil is detected in step S11 of FIG. This inductance detection step is shown in the flowchart of FIG.

図9のインダクタンスの検出方法は、電流立ち上がり時間でインダクタンスを算出する方法である。まず、ステップS50で通常の駆動力制御時に励磁コイル60に流している電流を停止する。   The inductance detection method of FIG. 9 is a method of calculating the inductance with the current rise time. First, in step S50, the current flowing through the exciting coil 60 during normal driving force control is stopped.

次いで、ステップS51へ進んで励磁コイル60に定電圧を印加し、電流値が規定値、すなわち最大電流値の0.632倍になるまでの時間(時定数)を計算する(ステップS52)。   Next, the process proceeds to step S51, where a constant voltage is applied to the exciting coil 60, and a time (time constant) until the current value becomes a specified value, that is, 0.632 times the maximum current value, is calculated (step S52).

次いで、ステップS53へ進んでL=Rτより、励磁コイル60の抵抗値と時定数τから励磁コイル60のインダクタンスLを算出する。   Next, the process proceeds to step S53, and the inductance L of the exciting coil 60 is calculated from the resistance value of the exciting coil 60 and the time constant τ from L = Rτ.

図6のステップS11でインダクタンスの検出が終了したら、ステップS12へ進んで励磁コイル60の抵抗値から推測した温度と湿式多板ブレーキ52の油温を比較する。   When the detection of the inductance is completed in step S11 of FIG. 6, the process proceeds to step S12, and the temperature estimated from the resistance value of the exciting coil 60 is compared with the oil temperature of the wet multi-plate brake 52.

一般的に、銅線を巻回したコイルの抵抗と温度とは図11に示すような比例関係にある。よって、励磁コイル60の抵抗を測定することにより、励磁コイルの温度を検出することができる。   In general, the resistance and temperature of a coil wound with a copper wire are in a proportional relationship as shown in FIG. Therefore, the temperature of the exciting coil can be detected by measuring the resistance of the exciting coil 60.

次いで、ステップS13で抵抗値から推測した励磁コイル60の温度と油温との差分が所定の閾値、例えば50℃、を超えたか否かを判定する。閾値を超えたと判定された場合には、エアギャップの検出に適している環境下と言えないので本処理を終了する。   Next, it is determined whether or not the difference between the temperature of the exciting coil 60 estimated from the resistance value and the oil temperature exceeds a predetermined threshold, for example, 50 ° C. in step S13. If it is determined that the threshold value has been exceeded, it cannot be said that the environment is suitable for air gap detection, and thus this processing is terminated.

ステップS13で閾値を越えていないと判定された場合には、ステップS14へ進んでステップS11で検出したインダクタンスの値が妥当か否かを判定する。即ち、図10のインダクタンス妥当性判断フローチャートでインダクタンスの妥当性を判断する。   If it is determined in step S13 that the threshold value has not been exceeded, the process proceeds to step S14 to determine whether the inductance value detected in step S11 is appropriate. That is, the validity of the inductance is determined by the inductance validity determination flowchart of FIG.

図10のステップS60でインダクタンスの上限をチェックし、ステップS61で上限値を上回るか否かを判定し、上回ると判定された場合にはステップS65へ進んでこのインダクタンスの値を放棄し、故障カウンタをインクルメントする。   In step S60 of FIG. 10, the upper limit of the inductance is checked. In step S61, it is determined whether or not the upper limit value is exceeded. If it is determined that the upper limit value is exceeded, the process proceeds to step S65 and the inductance value is discarded. Increment.

ステップS61で上限値を上回らないと判定された場合には、ステップS62でインダクタンスの下限値をチェックし、ステップS63でインダクタンスの下限値を下回るか否かを判定する。   If it is determined in step S61 that the value does not exceed the upper limit value, the lower limit value of the inductance is checked in step S62, and it is determined whether or not the lower limit value of the inductance is lower in step S63.

下限値を下回ると判定された場合には、ステップS65でこのインダクタンスの値を放棄し、故障カウンタをインクルメントする。下限値を下回らないと判定された場合には、ステップS64でこのインダクタンスの値を妥当と判断する。   If it is determined that the value is below the lower limit value, the inductance value is abandoned in step S65, and the failure counter is incremented. If it is determined that the value does not fall below the lower limit value, it is determined that the inductance value is appropriate in step S64.

図6のステップS14でインダクタンスの値が妥当と判断された場合には、ステップS15へ進んでコイル周囲温度、即ち湿式多板ブレーキ52の油温及び励磁コイル60の抵抗値から励磁コイル60の温度を推定し、ステップS11で検出したインダクタンス値を温度補正する。   If it is determined in step S14 in FIG. 6 that the inductance value is appropriate, the process proceeds to step S15, and the temperature of the exciting coil 60 is determined from the coil ambient temperature, that is, the oil temperature of the wet multi-plate brake 52 and the resistance value of the exciting coil 60. And the inductance value detected in step S11 is temperature-corrected.

具体的には、励磁コイル60のインダクタンスは温度及び励磁電流により変化するため、実験により温度及び励磁電流を変化させて図12に示すようなテーブルを作成する。図12において、直線Aは励磁電流が1アンペア(A)の時の、直線Bは3アンペア(A)の時の、直線Cは5アンペア(A)の時の、励磁コイル60の温度とインダクタンスの関係を示している。   Specifically, since the inductance of the exciting coil 60 varies with temperature and exciting current, a table as shown in FIG. 12 is created by varying the temperature and exciting current through experiments. In FIG. 12, the straight line A is the temperature and inductance of the exciting coil 60 when the exciting current is 1 ampere (A), the straight line B is 3 amperes (A), and the straight line C is 5 amperes (A). Shows the relationship.

よって、励磁コイル60のインダクタンス検出時の励磁電流を1アンペア(A)とすれば、直線Aに基づいて励磁コイル60の温度からインダクタンスを検出することができる。   Therefore, if the exciting current at the time of detecting the inductance of the exciting coil 60 is 1 ampere (A), the inductance can be detected from the temperature of the exciting coil 60 based on the straight line A.

このように温度補正後のインダクタンスの検出が終了すると、図13に示すインダクタンス−エアギャップテーブルからエアギャップを推定することができる。   When the detection of the inductance after temperature correction is thus completed, the air gap can be estimated from the inductance-air gap table shown in FIG.

次いで、ステップS16へ進んで検出したインダクタンスで励磁コイル60の電流応答性を調整し、ステップS17で検出したエアギャップから励磁コイル60の電流制御量を調整する。尚、ステップS17の詳細については後述する。   Next, the process proceeds to step S16, the current response of the exciting coil 60 is adjusted by the detected inductance, and the current control amount of the exciting coil 60 is adjusted from the air gap detected in step S17. Details of step S17 will be described later.

ステップS14でインダクタンス値が妥当でないと判定された場合には、ステップS18へ進んでこのインダクタンス値を放棄し、故障カウンタをインクルメントする。このステップS18は図10のステップS65と同一ステップである。   If it is determined in step S14 that the inductance value is not valid, the process proceeds to step S18 to abandon this inductance value and increment the failure counter. This step S18 is the same step as step S65 of FIG.

ステップS19では、故障カウンタが閾値を上回るか否かを判定し、上回ると判定された場合には、ステップS20へ進んでカーナビゲーションシステム又はインパネのメータ等にアラーム信号を表示する。   In step S19, it is determined whether or not the failure counter exceeds a threshold value. If it is determined that the counter exceeds the threshold value, the process proceeds to step S20 to display an alarm signal on a car navigation system or an instrument panel meter.

次に、図14〜図17を参照して、本発明のエアギャップ推定方法で推定したエアギャップから励磁コイル60に流す励磁電流を制御する方法について説明する。   Next, with reference to FIGS. 14 to 17, a method for controlling the excitation current flowing through the excitation coil 60 from the air gap estimated by the air gap estimation method of the present invention will be described.

図14は、図2中の電磁アクチュエータ56の励磁コイル60に流れる励磁電流を制御するための励磁コイル60及び周辺回路図である。電磁ソレノイド70は、図14に示すように、スイッチ手段(第1のスイッチ手段)80と、フライホイールダイオード(第2のスイッチ手段)82と、励磁コイル60を有する。   FIG. 14 is an excitation coil 60 and peripheral circuit diagram for controlling the excitation current flowing in the excitation coil 60 of the electromagnetic actuator 56 in FIG. As shown in FIG. 14, the electromagnetic solenoid 70 includes a switch means (first switch means) 80, a flywheel diode (second switch means) 82, and an exciting coil 60.

第1のスイッチ手段80は、バッテリ電源90から励磁コイル60への電流の供給のオン/オフをするためのスイッチであり、制御電極に印加されるPWM駆動信号のハイレベル/ローレベルに応じて、オン/オフする、例えば、Nチャネル型FET(以下、FETと略す)で構成する。   The first switch means 80 is a switch for turning on / off the supply of current from the battery power supply 90 to the exciting coil 60, and according to the high level / low level of the PWM drive signal applied to the control electrode. On / off, for example, an N-channel FET (hereinafter abbreviated as FET).

FET80と励磁コイル60は、バッテリ電源90とグラウンド間に直列に接続されている。例えば、FET80は、ドレインが所定の正電圧、例えば12Vのバッテリ電源90に接続され、ソースが励磁コイル60の一端(以下、第1端)に接続されている。ゲートには、PWM駆動信号が印加される。   The FET 80 and the exciting coil 60 are connected in series between the battery power supply 90 and the ground. For example, the FET 80 has a drain connected to a battery power supply 90 having a predetermined positive voltage, for example, 12V, and a source connected to one end (hereinafter referred to as a first end) of the exciting coil 60. A PWM drive signal is applied to the gate.

フライホイールダイオード82は、励磁コイル60と並列に接続されている。例えば、ダイオード82は、アノードがグラウンドに接続され、カソードが励磁コイル60の第1端に接続されている。   The flywheel diode 82 is connected in parallel with the exciting coil 60. For example, the diode 82 has an anode connected to the ground and a cathode connected to the first end of the exciting coil 60.

フライホイールダイオード82は、FET80がオフすると励磁コイル60の両端に発生する逆起電力により順バイアスされてオンして、図14に示すように、励磁コイル60に還流電流aを流す。フライホイールダイオード82は、FET80がオンすると、逆バイアスされてオフする。   When the FET 80 is turned off, the flywheel diode 82 is forward-biased by the back electromotive force generated at both ends of the exciting coil 60 and is turned on to flow a reflux current a through the exciting coil 60 as shown in FIG. The flywheel diode 82 is reverse biased and turned off when the FET 80 is turned on.

一定のクロック周期に対するPWM駆動信号のハイレベルの時間の割合をディーティ比と呼ぶ。PWM駆動信号がハイレベルのとき、FET80がオンして、励磁コイル60に励磁電流が流れ、デューティ比%に相当する励磁電流が増加する。   The ratio of the high level time of the PWM drive signal to a certain clock cycle is called the duty ratio. When the PWM drive signal is at a high level, the FET 80 is turned on, an exciting current flows through the exciting coil 60, and the exciting current corresponding to the duty ratio% increases.

また、PWM駆動信号がローレベルのとき、FET80がオフし、励磁コイル60の両端に逆起電力が発生して、還流電流aが流れる。一方、デューティ比が0になると、還流電流aが0になるまで減少する。   Further, when the PWM drive signal is at a low level, the FET 80 is turned off, back electromotive force is generated at both ends of the exciting coil 60, and the return current a flows. On the other hand, when the duty ratio becomes 0, it decreases until the return current a becomes 0.

励磁コイル60は、第1端がFET80のソースに接続され、他端(以下、第2端)が後述する電流検出手段122に設けられた抵抗260を介してグラウンドに接続されている。バッテリ電源90よりFET80、励磁コイル60及び抵抗260を介してグラウンドへ電流が流れる。このように、電磁アクチュエータ56からはサーチコイルが無くなっている。   The exciting coil 60 has a first end connected to the source of the FET 80 and the other end (hereinafter referred to as a second end) connected to the ground via a resistor 260 provided in a current detecting means 122 described later. A current flows from the battery power supply 90 to the ground through the FET 80, the exciting coil 60 and the resistor 260. Thus, the search coil is eliminated from the electromagnetic actuator 56.

ECU13は、旋回方向、舵角、スロットル開度及び車速等の車両の走行状態に応じたトルク配分のための制御等を行う。ECU13は電磁アクチュエータ56が発生するブレーキトルクが走行状態に応じて最適なものとなるように電磁アクチュエータ56を制御する電磁アクチュエータ制御手段100として機能するプログラムを実行する。   The ECU 13 performs control for torque distribution according to the traveling state of the vehicle such as the turning direction, the steering angle, the throttle opening degree, and the vehicle speed. The ECU 13 executes a program that functions as the electromagnetic actuator control means 100 that controls the electromagnetic actuator 56 so that the brake torque generated by the electromagnetic actuator 56 is optimized in accordance with the traveling state.

図15は本発明の実施形態による電磁アクチュエータ制御手段100の機能ブロック図である。図15に示すように、電磁アクチュエータ制御手段100は、本発明によるエアギャップ長推定手段110と、目標伝達トルク算出手段112と、目標制御電流値算出手段114と、PID演算手段116と、選択手段118と、PWM駆動信号生成手段120と、電流検出手段122を有する。   FIG. 15 is a functional block diagram of the electromagnetic actuator control means 100 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 15, the electromagnetic actuator control means 100 includes an air gap length estimation means 110, a target transmission torque calculation means 112, a target control current value calculation means 114, a PID calculation means 116, and a selection means according to the present invention. 118, PWM drive signal generation means 120, and current detection means 122.

図15中の目標伝達トルク算出手段112は、旋回方向、図示しない操舵角センサより出力される操舵角、図示しないスロットル開度センサより出力されるスロットル開度及び図示しない車速センサ等より出力される車両の走行状態に応じて、左右の後輪車軸24,26に分配する目標伝達トルクを算出する。   The target transmission torque calculation means 112 in FIG. 15 is output from a turning direction, a steering angle output from a steering angle sensor (not shown), a throttle opening output from a throttle opening sensor (not shown), a vehicle speed sensor (not shown), and the like. A target transmission torque to be distributed to the left and right rear wheel axles 24 and 26 is calculated according to the running state of the vehicle.

図16は目標制御電流値算出手段114の機能ブロック図である。図16に示すように、目標制御電流値算出手段114は、目標制御電流変換マップ250と、目標制御電流変換手段252を有する。   FIG. 16 is a functional block diagram of the target control current value calculation means 114. As shown in FIG. 16, the target control current value calculation unit 114 includes a target control current conversion map 250 and a target control current conversion unit 252.

目標制御電流変換マップ250には、各目標伝達トルク及び各エアギャップの組み合わせに対して、対応する目標制御電流値が予め記憶されている。このマップ250は、電磁アクチュエータ56の実験により、各エアギャップでの目標制御電流値に対する推力によるブレーキトルク(目標伝達トルク)を求めることにより作成する。   In the target control current conversion map 250, target control current values corresponding to combinations of target transmission torques and air gaps are stored in advance. This map 250 is created by obtaining the brake torque (target transmission torque) by the thrust with respect to the target control current value in each air gap by the experiment of the electromagnetic actuator 56.

目標制御電流変換手段252は、図示しない記憶手段に記憶されているエアギャップ長及び目標伝達トルク算出手段112により算出された目標伝達トルクの組み合わせから、目標制御電流変換マップ250を参照して、対応する目標制御電流値に変換する。   The target control current conversion means 252 responds by referring to the target control current conversion map 250 from the combination of the air gap length stored in the storage means (not shown) and the target transmission torque calculated by the target transmission torque calculation means 112. The target control current value is converted.

図15中のPID演算手段116は、電流検出手段122により検出された実電流値が目標電流値に収束するようにPWM駆動信号のデューティ比を決定する。即ち、電流検出手段122により検出された実電流と目標電流値との差分に応じて、目標値が実電流よりも大であれば、実電流が増加するよう、目標値が実電流よりも小であれば、実電流が減少するよう、目標値が実電流と一致すれば、実電流が維持されるようにデューティ比を決定する。   The PID calculation means 116 in FIG. 15 determines the duty ratio of the PWM drive signal so that the actual current value detected by the current detection means 122 converges to the target current value. That is, according to the difference between the actual current detected by the current detection means 122 and the target current value, if the target value is larger than the actual current, the target value is smaller than the actual current so that the actual current increases. If so, the duty ratio is determined so that the actual current is maintained if the target value matches the actual current so that the actual current decreases.

選択手段118は、エアギャップ長推定手段110及びPID演算手段116より出力されたデューティ比のいずれか一方の有効なデューティ比を選択して、PWM駆動信号生成手段120に出力する。   The selection unit 118 selects one of the effective duty ratios output from the air gap length estimation unit 110 and the PID calculation unit 116 and outputs the selected duty ratio to the PWM drive signal generation unit 120.

PWM駆動信号生成手段120は、選択手段118より出力されるデューティ比のPWM駆動信号を電磁ソレノイド70に出力する。   The PWM drive signal generation unit 120 outputs the PWM drive signal with the duty ratio output from the selection unit 118 to the electromagnetic solenoid 70.

電流検出手段122は、図14に示すように、抵抗260、オペアンプ262、平均化手段264及びA/D変換器266を有する。抵抗260は一端が励磁コイル60及びオペアンプ262のマイナス端子に接続され、他端が接地されオペアンプ262のプラス端子に接続されている。   As illustrated in FIG. 14, the current detection unit 122 includes a resistor 260, an operational amplifier 262, an averaging unit 264, and an A / D converter 266. One end of the resistor 260 is connected to the exciting coil 60 and the negative terminal of the operational amplifier 262, and the other end is grounded and connected to the positive terminal of the operational amplifier 262.

オペアンプ262は、抵抗260の両端の電圧を算出することにより、励磁コイル60に流れた電流値を検出する。平均化手段264は、オペアンプ262より出力された電流値(アナログ)を、例えば、CRフィルタにより平均化する。A/D変換器266は一定のサンプリング周期で平均化手段264より出力されるアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換する。   The operational amplifier 262 detects the value of the current flowing through the exciting coil 60 by calculating the voltage across the resistor 260. The averaging means 264 averages the current value (analog) output from the operational amplifier 262 using, for example, a CR filter. The A / D converter 266 converts the analog voltage value output from the averaging means 264 into a digital voltage value at a constant sampling period.

電磁アクチュエータ56の通常制御においては、まず、目標伝達トルク算出手段112で車両の走行状態に応じて左右の後輪車軸24,26に分配する目標伝達トルクを算出する。   In the normal control of the electromagnetic actuator 56, first, the target transmission torque to be distributed to the left and right rear axles 24, 26 is calculated by the target transmission torque calculation means 112 in accordance with the traveling state of the vehicle.

そして、目標制御電流値算出手段114中の目標制御電流変換手段252は、本発明方法により推定されたエアギャップ及び目標伝達トルク算出手段112により算出された目標伝達トルクから、図17のステップS70で示すように、目標制御電流値算出手段114中の目標制御電流変換マップ250を参照して、目標制御電流を算出する。   Then, the target control current conversion means 252 in the target control current value calculation means 114 calculates the air gap estimated by the method of the present invention and the target transmission torque calculated by the target transmission torque calculation means 112 in step S70 of FIG. As shown, the target control current is calculated with reference to the target control current conversion map 250 in the target control current value calculation means 114.

PID演算手段116は、電流検出手段122により検出された励磁電流が目標制御電流に一致するようにPWM制御する。これにより、目標伝達トルクが発生し、車両の後輪車軸24,26を駆動することができる。   The PID calculation unit 116 performs PWM control so that the excitation current detected by the current detection unit 122 matches the target control current. Thereby, a target transmission torque is generated and the rear wheel axles 24 and 26 of the vehicle can be driven.

以上を説明したように、本発明実施形態によれば温度に応じた励磁コイル60のインダクタンスを算出し、このインダクタンスに基づいてエアギャップを推定して、エアギャップに応じて励磁コイル60に流す目標制御電流値を制御しているので、電磁ソレノイド70からサーチコイルを無くすことができ、サーチコイル及びサーチコイルの起電力を検出する回路等が不要となり、電磁アクチュエータ56のコストの削減を図ることができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, the inductance of the exciting coil 60 corresponding to the temperature is calculated, the air gap is estimated based on this inductance, and the target that flows through the exciting coil 60 according to the air gap is calculated. Since the control current value is controlled, the search coil can be eliminated from the electromagnetic solenoid 70, the search coil and the circuit for detecting the electromotive force of the search coil are unnecessary, and the cost of the electromagnetic actuator 56 can be reduced. it can.

4輪駆動車両の動力伝達系を示す概略図である。It is the schematic which shows the power transmission system of a four-wheel drive vehicle. 増速装置(変速装置)及びリヤデファレンシャル装置の断面図である。It is sectional drawing of a speed increasing apparatus (transmission apparatus) and a rear differential apparatus. RL直列回路を示す図である。It is a figure which shows RL series circuit. 電流立ち上がり時のタイムチャートである。It is a time chart at the time of electric current rise. 電流立ち下がり時のタイムチャートである。It is a time chart at the time of electric current fall. 本発明実施形態に係るエアギャップを推定するフローチャートである。It is a flowchart which estimates the air gap which concerns on this invention embodiment. インダクタンスの検出条件をチェックするフローチャートである。It is a flowchart which checks the detection conditions of an inductance. インダクタンスの他の検出条件をチェックするフローチャートである。It is a flowchart which checks the other detection conditions of an inductance. 電流立ち上がり時のインダクタンスの検出を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detection of the inductance at the time of an electric current rise. インダクタンスの妥当性判断のフローチャートである。It is a flowchart of the validity judgment of an inductance. 励磁コイルの温度と抵抗との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature of an exciting coil, and resistance. 励磁コイルの温度とインダクタンスとの関係を示すテーブルである。It is a table which shows the relationship between the temperature of an exciting coil, and an inductance. 励磁コイルのインダクタンスとエアギャップとの関係を示すテーブルである。It is a table which shows the relationship between the inductance of an exciting coil, and an air gap. 電磁ソレノイド及び周辺回路を示す図である。It is a figure which shows an electromagnetic solenoid and a peripheral circuit. 電磁アクチュエータ制御手段の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an electromagnetic actuator control means. 図15中の目標制御電流値算出手段の機能ブロック図である。FIG. 16 is a functional block diagram of a target control current value calculation unit in FIG. 15. 電磁アクチュエータの通常制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the normal control of an electromagnetic actuator.

符号の説明Explanation of symbols

10 増速装置(変速装置)
12 リヤデファレンシャル装置
24,26 後ろ車軸
30 入力シャフト
32 出力シャフト
50A,50B プラネタリギヤセット
51 電磁ブレーキ機構
52 湿式多板ブレーキ
56 電磁アクチュエータ
58 コア(ヨーク)
60 励磁コイル
62 アーマチュア
70 電磁ソレノイド
10 Speed increaser (transmission)
12 Rear differential devices 24, 26 Rear axle 30 Input shaft 32 Output shaft 50A, 50B Planetary gear set 51 Electromagnetic brake mechanism 52 Wet multi-plate brake 56 Electromagnetic actuator 58 Core (yoke)
60 Exciting coil 62 Armature 70 Electromagnetic solenoid

Claims (3)

励磁コイルを有するコアと、エアギャップを介して該コアと対向するように配置されたアーマチュアとを有する電磁アクチュエータのエアギャップ推定装置であって、
車両の停止状態を検出する車両停止状態検出手段と、
前記車両停止状態検出手段により車両の停止状態を検出した際に、前記励磁コイルに所定の直流定電圧を印加する定電圧印加手段と、
前記定電圧印加手段で前記励磁コイルに前記直流定電圧を印加した際に、前記励磁コイルの立ち上がり電流又は立ち下がり電流が規定値になるまでの立ち上がり時間又は立ち下がり時間に基づき前記励磁コイルの時定数を計測する時定数計測手段と、
前記時定数と前記励磁コイルの抵抗から該励磁コイルのインダクタンスを算出するインダクタンス算出手段と、
前記インダクタンス算出手段で算出したインダクタンスに基づいて、エアギャップを推定するエアギャップ推定手段と、
を具備したことを特徴とする電磁アクチュエータのエアギャップ推定装置。
An air gap estimation device for an electromagnetic actuator having a core having an exciting coil and an armature disposed so as to face the core via an air gap,
Vehicle stop state detecting means for detecting the stop state of the vehicle;
A constant voltage applying means for applying a predetermined DC constant voltage to the exciting coil when the vehicle stop state is detected by the vehicle stop state detecting means;
When the DC constant voltage is applied to the excitation coil by the constant voltage applying means, the excitation coil is activated based on the rise time or fall time until the rise current or fall current of the excitation coil reaches a specified value. A time constant measuring means for measuring a constant;
Inductance calculating means for calculating the inductance of the exciting coil from the time constant and the resistance of the exciting coil;
An air gap estimating means for estimating an air gap based on the inductance calculated by the inductance calculating means;
An air gap estimation device for an electromagnetic actuator, comprising:
励磁コイルを有するコアと、エアギャップを介して該コアと対向するように配置されたアーマチュアとを有し、前記励磁コイルに通電することにより電磁ブレーキを締結する電磁アクチュエータのエアギャップ推定装置であって、
前記電磁ブレーキの非締結時を検出する非締結時検出手段と、
前記非締結時検出手段で前記電磁ブレーキの非締結時を検出した際に、前記励磁コイルに所定の直流定電圧を印加する定電圧印加手段と、
前記定電圧印加手段で前記励磁コイルに前記直流定電圧を印加した際に、前記励磁コイルの立ち上がり電流又は立ち下がり電流が規定値になるまでの立ち上がり時間又は立ち下がり時間に基づき前記励磁コイルの時定数を計測する時定数計測手段と、
前記時定数と前記励磁コイルの抵抗から該励磁コイルのインダクタンスを算出するインダクタンス算出手段と、
前記インダクタンス算出手段で算出したインダクタンスに基づいて、エアギャップを推定するエアギャップ推定手段と、
を具備したことを特徴とする電磁アクチュエータのエアギャップ推定装置。
An air gap estimation device for an electromagnetic actuator having a core having an excitation coil and an armature disposed so as to face the core via an air gap and fastening an electromagnetic brake by energizing the excitation coil. And
Non-engagement detecting means for detecting non-engagement of the electromagnetic brake;
A constant voltage applying means for applying a predetermined DC constant voltage to the exciting coil when the non-engagement detecting means detects the non-engagement time of the electromagnetic brake;
When the DC constant voltage is applied to the excitation coil by the constant voltage applying means, the excitation coil is activated based on the rise time or fall time until the rise current or fall current of the excitation coil reaches a specified value. A time constant measuring means for measuring a constant;
Inductance calculating means for calculating the inductance of the exciting coil from the time constant and the resistance of the exciting coil;
An air gap estimating means for estimating an air gap based on the inductance calculated by the inductance calculating means;
An air gap estimation device for an electromagnetic actuator, comprising:
前記励磁コイルの温度を検出する温度検出手段と、
励磁コイルの温度に応じて、前記インダクタンスを補正するインダクタンス補正手段を更に具備したことを特徴とする請求項1又は2記載の電磁アクチュエータのエアギャップ推定装置。
Temperature detecting means for detecting the temperature of the exciting coil;
3. The air gap estimation device for an electromagnetic actuator according to claim 1, further comprising inductance correction means for correcting the inductance according to the temperature of the exciting coil.
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