JP5561754B2 - ソレノイドの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ソレノイドの通電を制御する装置に関する。

特許文献１では、ソレノイドの通電を制御する場合、電源電圧変動により実動作量が変位してしまうため、制御電流値（例えばパルス幅）を、電源電圧検出値の基準値に対する変動分で補正する処理を行っている。

特開平１１−１７１４９９号

しかしながら、このような制御電流値の補正では、一般に、電源電圧の検出周期は前記制御電流値がソレノイドへ出力されるフィードバック制御周期と合わせて行われるため、電源電圧が変動してから該変動に対応した補正処理がなされるまでの遅れがあり、電源電圧の急変を生じた場合、補正の遅れによって制御電流値に影響を生じる場合があった。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、電源電圧変動に対するソレノイド制御補正の応答性を高めたソレノイドの制御装置を提供することを目的とする。
このため本発明は、ソレノイドを通電制御する制御装置において、以下のように構成される。

ソレノイドを通電制御する所定の制御周期で制御電流値を設定する制御電流値設定手段と、
前記制御周期より短く設定した検出周期で電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、
前記制御電流値の設定中に電源電圧の変動を検出したときは、該変動した電源電圧の検出値を用いて、該設定中の制御電流値を補正処理する制御電流値補正手段と、
前記補正処理された制御電流値に応じた駆動信号を出力して前記ソレノイドを駆動する駆動回路と、
を含んで構成した。

電源電圧の変動に応じた制御電流値の補正処理を応答よく行って制御精度を高めることができる。これにより、例えば、車両の自動変速機の油圧制御系に介装される電磁制御弁（リニアソレノイド）に適用した場合、電圧変動に対して制御電流値を応答よく補正することにより、変速位置を適正タイミングで切り換えることができ、変速ショックを抑制することができる。

本発明の実施形態に係るリニアソレノイドの制御装置の制御ブロック図である。 第１の実施形態における制御時の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。 第２の実施形態における制御時の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。

図１は、本発明に係るソレノイド制御装置のブロック図を示す。
リニアソレノイド１は、例えば、エンジンまたはエンジン及び電動機を走行駆動源とする車両に搭載される自動変速機の油圧制御によって変速位置を切り換える制御装置において、油圧制御系に介装される電磁制御弁に用いられる。

前記リニアソレノイド１は、パワートランジスタ等で構成される駆動素子２に接続される。
駆動素子２は、後述するようにリニアソレノイド１へ制御油圧に応じた駆動電流を出力して、リニアソレノイド１を駆動する。また、該リニアソレノイド１へ出力される駆動電流はモニタされ、第１Ａ／Ｄ変換器３によってＡ／Ｄ変換され、実電流値Ｉｒとしてフィードバック制御部４へ出力される。

フィードバック制御部４は、リニアソレノイド１への目標電流値Ｉａと、前記実電流値Ｉｒとに基づいて、ＰＩ又はＰＩＤ制御など任意のフィードバック制御により、制御電流値Ｉｃの基本値Ｉｃｂを設定する。

前記制御電流値Ｉｃの基本値Ｉｃｂを、リニアソレノイド１を駆動する電源の電圧変動に応じて補正する。すなわち、電源であるバッテリ５の電圧Ｖｂは、第２Ａ／Ｄ変換器６でＡ／Ｄ変換され、ソレノイド特性電圧補正部７へ出力される。

ここで、本発明に係る構成として、前記基本値Ｉｃｂを補正するために、バッテリ電圧ＶｂをＡ／Ｄ変換する周期、すなわち検出周期を、基本値Ｉｃｂを設定するフィードバック制御周期より短い値（＞０）に設定する。

前記ソレノイド特性電圧補正部７は、バッテリ電圧Ｖｂの変動に応じて基本値Ｉｃｂを補正し、補正して設定した最終的な制御電流値Ｉｃ（デューティ値）を前記駆動素子２へ出力する。

図２は、上記制御電流値Ｉｃを、バッテリ電圧Ｖｂの変動に応じて補正処理する第１の実施形態のタイムチャートを示す。
前記フィードバック制御部４で演算される制御電流値の基本値Ｉｃｂは、所定の制御周期、例えば５ｍｓ毎に更新される。

バッテリ電圧Ｖｂは、所定の検出周期、例えば、１ｍｓ毎に更新される。
前記リニアソレノイド１へ出力される駆動信号、すなわち制御電流値Ｉｃの信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号のパルス幅（デューティ値）で設定され、所定の駆動周期、例えば、３．３ｍｓ毎に出力される。

本実施形態では、リニアソレノイド１へ出力される駆動信号の駆動周期毎に、最新に読み込んだ基本値Ｉｃｂを、同じく最新のバッテリ電圧Ｖｂで補正して設定した制御電流値Ｉｃを、設定する。

例えば、図示のように、制御周期ｂで演算した基本値Ｉｃｂ(b)を、検出周期ｋで検出したバッテリ電圧Ｖｂ(k)で補正した制御電流値Ｉｃ(bk)を設定（出力）し、該設定中にバッテリ電圧Ｖｂが変動（低下）した場合について説明する。

前記制御電流値Ｉｃ(bk)設定中には補正は行われないが、次回の駆動周期で、その直前の同じく制御周期ｂで演算した基本値Ｉｃｂ(b)を、検出周期ｌで検出されたバッテリ電圧Ｖｂ(l)に基づいて補正した制御電流値Ｉｃ(bl)が設定される。

なお、ある駆動周期での制御電流値Ｉｃの設定終了後、次の駆動周期での制御電流値Ｉｃの設定が開始されるまでの間でバッテリ電圧Ｖｂが変動した場合も、上記同様、次回の駆動周期で制御電流値Ｉｃの最新のバッテリ電圧Ｖｂの検出値に基づく補正処理が行われる。

バッテリ電圧Ｖｂによる補正方法としては、例えば、制御電流値Ｉｃの基本値Ｉｃｂを、基準のバッテリ電圧Ｖｂ０に対して設定し、補正後の制御電流値Ｉｃを、次式にしたがって補正する。

Ｉｃ＝Ｉｃｂ×Ｖｂ０／Ｖｂ・・・(1)
リニアソレノイド１への印加電圧（バッテリ電圧Ｖｂ）と通電デューティ値（制御電流値Ｉｃ）の積、すなわち、リニアソレノイド１への電力供給量が一定に維持されるように補正することで、バッテリ電圧の変動に対するリニアソレノイド１の通電電流の変化を抑制できる。

ただし、補正方式は上記式(1)に限らず、例えば、電圧の変動に対して同一の電流が得られるように実験、シミュレーション等でより高精度に得られた補正量を用いて補正する構成とすることもできる。

本実施形態では、同図に点線で示した従来例と比較すると、従来例では、フィードバック制御周期に合わせてバッテリ電圧による補正が、該電圧の変動発生時から２回目の駆動周期で実行されるため、本実施形態の方が１周期分早く補正を実行できる。これにより、電圧変動による制御変動を速やかに回避でき、例えば、リニアソレノイド１を上述したような自動変速機の変速位置を切り換える油圧制御系に介装される電磁制御弁に用いた場合は、電圧変動に対して速やかな制御電流値の補正が行われ、これにより、変速位置を適正なタイミングで切り換えることができ、変速ショックを抑制できる。

なお、バッテリ電圧Ｖｂが変動する例としては、車両のヘッドライトやパワーウィンドウ等の電気負荷が操作されたような場合がある。また、駆動電圧に上限値を設定すれば、電圧の上昇変化は抑制されるが、電圧が低下した場合に限らず上昇したような場合も本発明を適用できる。

図３は、上記制御電流値Ｉｃを、バッテリ電圧Ｖｂの変動に応じて補正処理する第２の実施形態のタイムチャートを示す。
本実施形態は、制御電流値Ｉｃの設定（出力）中にバッテリ電圧Ｖｂの変動があった場合には、当該設定中に制御電流値Ｉｃをバッテリ電圧Ｖｂの変動に応じて補正処理するものである。

例えば、図３で制御電流値Ｉｃの設定中にバッテリ電圧Ｖｂの変動があったときは、該変動したバッテリ電圧Ｖｂを検出したときに、再度基本値Ｉｃｂを読み込み、該基本値Ｉｃｂを前記変動した電圧Ｖｂで補正して制御電流値Ｉｃ’を算出しなおし、当該出力中の制御電流値Ｉｃとの偏差分Δ（＝Ｉｃ’−Ｉｃ）だけ、パルス幅を増大補正する。なお、増大補正したパルス幅の値がデューティで１００％を超えるときは、１００％で制限される。

このようにすれば、より応答よくバッテリ電圧Ｖｂの変動に応じた制御電流値Ｉｃの補正を行うことができ、リニアソレノイド１への通電量の変動を抑制できる。したがって、上記変速制御に用いる場合は、より速やかに制御電流値Ｉｃを補正できることにより、変速位置をより正確に目標タイミングで切り換えることができ、変速ショックをより低減できる。

なお、本実施形態では、バッテリ電圧Ｖｂの変動があった場合（所定値以上の変動を検出したとき）補正を行うが、電圧Ｖｂ検出毎に制御電流値Ｉｃの補正演算を行い、電圧変動があったときに、補正値が変化して出力中に制御電流値Ｉｃが補正されるように構成することも可能である。ただし、いずれの方式も、第１実施形態に比較すると、演算負荷が増大するので、演算負荷の小さい方を選択するとよい。

また、フィードバック制御周期が一定（例えば５．０ｍｓ）の場合には、バッテリ電圧の検出周期（＞０）を該一定の制御周期より小さくすればよいが、フィードバック制御周期を可変に設定した場合には、該可変に設定した制御周期よりバッテリ電圧の検出周期を小さく設定することで、バッテリ電圧変動に対して同様の効果が得られる。なお、フィードバック制御周期の可変設定あるいはバッテリ電圧検出の可変設定を、目標電流又はバッテリ電圧の少なくとも一方に応じて行うようにしてもよい。

ところで、例えば上述のような車両の変速制御などに適用する場合、エンジンの高回転時は、バッテリ電圧が安定し、電気負荷による電圧変動が小さくなる。そこで、演算負荷軽減のため、エンジン回転速度が所定値以下の低回転時のみ、バッテリ電圧に応じた制御電流値（基本値）の補正を行うようにしてもよい。あるいは、エンジンの高回転時は、バッテリ電圧検出周期を低回転時より長くするようにしてもよい。

この他の演算負荷軽減策として、同じく車両の変速制御などに適用する場合、ヘッドライトやパワーウィンドウ等の電気負荷のスイッチＯＮ検出時など、所定以上の電気負荷ＯＮ状態を検出したときにバッテリ電圧の検出周期（＞０）を短くするような構成としてもよい。

さらに、上記のような電気負荷が操作される状況を車両走行状態等から予測したときに、バッテリ電圧の検出周期（＞０）を短くするような構成としてもよい。
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のソレノイドの制御装置において、
前記ソレノイドは、車両に搭載された自動変速機における変速位置切換制御に用いられる。

このようにすれば、電源電圧の変動に対して速やかな制御電流値の補正が行われ、これにより、変速位置を適正なタイミングで切り換えることができ、変速ショックを抑制できる。変速ショックを低減できる。

（ロ）請求項１〜請求項３、又は（イ）のいずれか１つに記載のソレノイドの制御装置において、
前記制御電流値の設定は、制御電流値相当のパルス幅を有するパルス幅変調信号の出力によって行う。

このようにすれば、電源電圧変動に応じた補正を容易に行える。
（ハ）請求項１〜請求項３、（イ）又は（ロ）のいずれか１つに記載のソレノイドの制御装置において、
前記制御周期が可変であり、前記電源電圧の検出周期を、制御電流値の設定周期に基づいて設定する。

このようにすれば、制御周期が変更された場合でも、該変更に伴って電源電圧の検出周期を制御周期より短く設定することができる。
(ニ) 請求項１〜請求項３、（イ）〜（ハ）のいずれか１つに記載のソレノイドの制御装置において、
ソレノイドは、エンジン駆動車両に設けられ、前記制御電流値の補正処理をエンジン回転速度が所定値以下のときのみ実行し、又は、エンジン回転速度が所定値以下のときは所定値を超えるときより短い周期で実行する。

このようにすれば、電源電圧が電気負荷投入時などに変動しやすいエンジンの低回転時のみ電源電圧検出値に基づく制御電流値の補正を行うか、又は、電源電圧の検出周期を短くすることにより、電圧検出の演算負荷を低減できる。

（ホ）請求項１〜請求項３、（イ）〜（ニ）のいずれか１つに記載のソレノイドの制御装置において、
前記電源電圧の検出周期を、該電源電圧が変動する状態を予測したときに、該予測がされないときより小さくする。

このようにすれば、必要時のみ電源電圧が検出されるので、演算負荷を低減できる。
（ヘ）請求項１〜請求項３、（イ）〜（ホ）のいずれか１つに記載のソレノイドの制御装置において、
前記電源電圧の検出周期を、該電源電圧に接続された電機負荷が所定値以上のときは、該所定値未満のときより小さくする。

このようにすれば、電機負荷が所定値以上の電源電圧変動による影響が大きいときに、電源電圧の検出周期を短くすることにより、演算負荷を低減できる。

１…リニアソレノイド、２…駆動素子、３…第１Ａ／Ｄ変換器、４…フィードバック制御部、５…バッテリ、６…第２Ａ／Ｄ変換器、７…ソレノイド特性電圧補正部

Claims (1)

1. ソレノイドの制御装置であって、
   ソレノイドを通電制御する所定の制御周期で制御電流値を設定する制御電流値設定手段と、
   前記制御周期より短く設定した検出周期で電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、
   前記制御電流値の設定中に電源電圧の変動を検出したときは、該変動した電源電圧の検出値を用いて、該設定中の制御電流値を補正処理する制御電流値補正手段と、
   前記補正処理された制御電流値に応じた駆動信号を出力して前記ソレノイドを駆動する駆動回路と、
   を含んで構成したことを特徴とするソレノイドの制御装置。

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