JP6129257B2 - ディザ電流給電制御方法及びディザ電流給電制御装置 - Google Patents
ディザ電流給電制御方法及びディザ電流給電制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6129257B2 JP6129257B2 JP2015172616A JP2015172616A JP6129257B2 JP 6129257 B2 JP6129257 B2 JP 6129257B2 JP 2015172616 A JP2015172616 A JP 2015172616A JP 2015172616 A JP2015172616 A JP 2015172616A JP 6129257 B2 JP6129257 B2 JP 6129257B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- dither
- duty
- period
- average
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 53
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 169
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 87
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 81
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 37
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 28
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 27
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 26
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 25
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 12
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 10
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 5
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 33
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/064—Circuit arrangements for actuating electromagnets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
- H01F7/1844—Monitoring or fail-safe circuits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D41/1408—Dithering techniques
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
- G05F1/40—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
- H01F7/1844—Monitoring or fail-safe circuits
- H01F2007/1866—Monitoring or fail-safe circuits with regulation loop
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Description
なお、誘導性電気負荷は、そのインダクタンスLと負荷抵抗Rとの比率である時定数Tx=L/Rによって負荷電流の増減に応答遅れが発生し、ディザ小電流I1からディザ大電流I2への立上り時間と、ディザ大電流I2からディザ小電流I1への立上り時間とが異なると、ディザ大電流I2とディザ小電流I1とのディザ中間電流I0=(I1+I2)/2の値と、ディザ電流の時間積分値をディザ振幅周期Tdで割って得られるディザ平均電流Iaとが異なった値となる。
従って、ディザ中間電流I0に注目しないで、単に目標平均電流Iaaと検出平均電流Iddとを一致させるような負帰還制御が行われている場合には、均質なディザ制御が行えなくなる問題点があることに留意しておく必要がある。
しかし、駆動電流の増減は、特許文献1の図4(b)で示すとおり、なだらかに増減する正弦波となっていて、所定のディザ振幅を得るためにはディザ周期が大きくなり、可動鉄片14(図2参照)が静止摩擦抵抗により固着するおそれがある。
この特許文献2の図4によれば、目標設定手段20は、基本設定部21で基本電流値Ibを決定し、ディザ平均算出部22では被検出励磁電流信号Siからディザ平均電流値Iave2を算出し、減算部23で偏差値ΔI2を算出し、補正部24で基本電流値Ibの比例積分補正値を発生し、ディザ設定部25でディザ電流Idを設定し、加算部26で目標電流値Itを算出している。
なお、特許文献2の図2において、PWM信号生成手段40はPWM信号Spwmを生成して駆動回路に出力し、目標電流ItはPWM信号SpwmのPWM周期の10倍に設定されているディザ周期で周期的に変化する値である。
特許文献2の図3におけるフィードフォワード制御部34(33の誤記)は、ディザ電流の基本波が、特許文献2の図15の三角波となるようにデューティ比Rd/ffを付与するものであって、この三角波に追従してデューティ比Rd/fbによるフィードバック制御を行うためには、三角波は徐々に増減する緩やかな波形となり、所定のディザ振幅を得るためにはディザ周期が大きくなり、スプール942(特許文献2の図1参照)が静止摩擦抵抗により固着するおそれがある。
しかし、電流制御が追従できるように正弦波の周期を大きくすると、可動鉄片14の静止状態が発生して静止摩擦抵抗が発生する問題があるとともに、正弦波の周期を短縮すると電流制御が追従できず、ディザ電流の立上り時間と立下り時間が一致しなくなる問題がある。
また、脈動する指示電流と脈動する検出電流の偏差信号からその変化度合である微分係数を算出することは至難であって、正確な微分制御を行うことは期待できない問題点がある。
しかし、電流制御が追従できるように三角波の周期を大きくすると、スプール942の静止状態が発生して静止摩擦抵抗が発生する問題があるとともに、三角波の周期を短縮すると電流制御が追従できず、ディザ電流の立上り時間と立下り時間が一致しなくなる問題がある。
また、図3におけるPWM平均電流値Iave1の算出方法、及びフィードフォワード制御の方法は一切記載されていないが、高速応答のマイクロプロセッサと高速応答のAD変換器が必要となるものと推定される。
また、この発明の第二の目的は、実験段階で測定された補正パラメータを用いて、予定された目標平均電流が得られることを想定した指示電流を生成し、これに脈動するディザ電流を重畳して、簡易な演算制御回路部を用いて、安定した高精度な通電電流を得ることができるディザ電流給電制御装置を提供することである。
前記目標平均電流Iaaには、前記摺動抵抗によって定まる所定のディザ(Dither)振幅電流ΔIが付加されるディザ電流給電制御方法であって、
前記ディザ振幅電流ΔIは、ディザ振幅周期Tdの中のディザ電流大期間Bにおけるディザ大電流の飽和推定値I2と、ディザ電流小期間A(A=Td−B)におけるディザ小電流の飽和推定値I1との偏差値ΔI=I2−I1として設定され、ディザ中間電流をI0=(I2+I1)/2とすると、(算式1)が成立し、
I2=I0+ΔI/2,I1=I0−ΔI/2・・・・・・・(算式1)
前記通電電流が前記ディザ小電流I1からディザ大電流I2まで増加するための立上り時間をbとし、前記ディザ大電流I2からディザ小電流I1まで減少するための立下り時間をaとしたときの、波形平均電流Iaは(算式2)によって算出される。
Ia=[I2×(B−b)+I1×(A−a)+I0×(b+a)]/Td
=I0+0.5×ΔI[(B−b)−(A−a)]/Td・・・・(算式2)
実験段階において、サンプルとしての前記誘導性電気負荷を、ディザ振幅周期Tdによってディザ大電流I2とディザ小電流I1で通電駆動して、これにより得られる複数段階の前記ディザ中間電流I0に対応した前記立上り時間bと立下り時間aとの応答時間差(a−b)の実験測定データを、計測又は計算機上の模擬実験によって取得し、
製造組立段階において、複数サンプルによる前記実験測定データの平均値に基づいて、算出された「ディザ中間電流I0対平均応答時間差((a−b))」の近似算式、又はデータテーブルを、補正パラメータとして前記演算制御手段となるマイクロプロセッサと協働するプログラムメモリに格納し、
実働段階の第1ステップとして、与えられた目標平均電流Iaaとディザ振幅電流ΔIとを読出し設定し、第2ステップとして、算式(2)の波形平均電流Iaが、与えられた目標平均電流Iaaと合致する関係となる指示電流、及びディザ電流大期間Bとディザ振幅周期Tdとの比率であるディザデューティΓ=B/Tdを算出し、この指示電流を前記ディザ中間電流I0として設定し、第3ステップとして、前記通電電流の検出平均電流Iddと前記目標平均電流Iaa即ち前記波形平均電流Iaとが一致する関係に、前記演算制御手段によって負帰還制御が行われる。
前記比例電磁コイルには、その通電電流を断続制御する駆動用開閉素子と電流検出抵抗とが直列接続されるとともに、前記比例電磁コイルと前記電流検出抵抗との直列回路に対して並列接続される転流回路素子を備え、
前記演算制御回路部は、プログラムメモリ及び演算用RAMメモリと協働するマイクロプロセッサを主体として構成されていて、前記プログラムメモリは電流制御手段となる制御プログラムを包含し、
前記電流制御手段は、圧力対電流変換テーブルによって目標圧力に対応した目標平均電流Iaaを設定する目標平均電流設定手段と、目標とするディザ振幅電流ΔIを設定するディザ振幅電流設定手段と、前記目標平均電流Iaaと前記ディザ振幅電流ΔIと加算したディザ合成電流に基づく指示電流設定手段と、第一補正手段又は第二補正手段とを備えている。
前記ディザ振幅電流設定手段は、ディザ中間電流I0を基準として、目標とする前記ディザ振幅電流ΔIの半分を加算又は減算して得られる指令信号であるディザ大電流I2とディザ小電流I1を、それぞれディザ電流大期間Bとディザ電流小期間Aとなるディザ振幅周期Td=A+Bで繰返して発生し、
前記指示電流設定手段は、前記ディザ振幅電流設定手段によって設定された前記ディザ振幅電流ΔIと、前記合成目標電流Itに基づいて決定される前記ディザ中間電流I0と前記ディザ大電流I2及び前記ディザ小電流I1を決定し、
前記第一補正手段は、前記指示電流設定手段に作用して、前記ディザ中間電流I0と前記ディザ振幅電流ΔIの大きさによって変動する前記通電電流の立上り時間b及び立下り時間aの変動誤差を、実験段階で測定された補正パラメータによって補正して、前記目標平均電流Iaaとは異なる値の指示電流を前記ディザ中間電流I0として設定する指示電流補正手段であり、
前記第二補正手段は、前記ディザ電流振幅設定手段に作用して、前記目標平均電流Iaaと前記ディザ中間電流I0が一致する関係に前記ディザ電流大期間Bと前記ディザ振幅周期Tdとの比率であるディザデューティΓ=B/Tdを設定するディザデューティ補正手段となっている。
従って、予定された目標平均電流が得られることを想定して生成されている指示電流を用いて負帰還制御が行われるので、自動制御における過渡変動誤差の発生が抑制され、その他の要因によって指示電流に対応した検出平均電流に制御誤差が含まれていても、負帰還制御によって自動修正されて、高精度な通電制御を安定して行うことができる効果がある。
従って、予定された目標平均電流が得られることを想定した指示電流は、実験段階で測定された補正パラメータを用いてを生成されているので、自動制御における過渡変動誤差の発生が抑制されて、簡易な演算制御回路部を用いて、安定した高精度な通電電流を得ることができる効果がある。
(1)構成の詳細な説明
以下、この発明の実施の形態1に係る装置の全体回路ブロック図である図1について説明する。
図1において、ディザ電流給電制御装置100Aは、例えば自動車用変速機における変速段選択用の複数の油圧電磁弁に設けられた比例電磁コイル105に対して、ディザ電流を含む励磁電流を供給するものであって、図示しない電源スイッチが閉路されたときに付勢される電源リレーの出力接点102を介して、車載バッテリである外部電源101から電源電圧Vbbが印可されるようになっている。
なお、複数の比例電磁コイル105のそれぞれには、励磁電流対油圧特性の個体バラツキ変動を補正するためのラベル抵抗107が設けられているとともに、変速機内にはその環境温度を代表して油温を測定する温度センサ106が設けられている。
ディザ電流給電制御装置100AはマイクロプロセッサCPUを含む演算制御回路部120Aを主体として構成されていて、この演算制御回路部120Aには定電圧電源110を介して例えばDC5Vの安定化電圧である制御電圧Vccが印可されている。
入力インタフェース回路130は、例えばギアシフトレバーの選択位置に応動するギアシフトセンサ、エンジン回転センサ、車速センサ、アクセルペダルの踏込度合を検出するアクセルポジションセンサなどの図示しない入力センサ群から得られるアナログ又はオンオフ動作の入力信号を演算制御回路部120Aの入力ポートに接続する。
なお、温度センサ106は入力インタフェース回路130を介して温度検出信号TMPを多チャンネルAD変換器124に入力し、ラベル抵抗107は入力インタフェース回路130を介して特性ラベル信号LBLとして多チャンネルAD変換器124に入力されている。
出力インタフェース回路140は、例えば油圧ポンプや前後進選択用油圧電磁弁などの図示しない電気負荷群と演算制御回路部120Aの出力ポートとの間に接続されている。
比例電磁コイル105の下流位置は電流検出抵抗153を介してグランド回路GNDに接続されていて、電流検出抵抗153の両端電圧は増幅器154を介して増幅されて、比例電磁コイル105の通電電流に比例した電圧となる電流検出信号Ifが多チャンネルAD変換器124に入力されている。
転流回路素子152Aは、駆動用開閉素子151と比例電磁コイル105との接続点とグランド回路GNDとの間に接続されていて、駆動用開閉素子151が開路したときに、比例電磁コイル105に流れていた通電電流が、電流検出抵抗153を介して転流するようになっている。
なお、この実施の形態では転流回路素子152AはNチャネル型の電界効果型トランジスタを逆接続したものとなっていて、このトランジスタが開路しているときには内部寄生ダイオードを介して転流電流が流れ、ゲート回路150Aによってゲート信号が与えられると、内部寄生ダイオードに代わってソース端子からドレーン端子の方向に転流電流が流れるようになっている。
また、複数の比例電磁コイル105のそれぞれに設けられた駆動用開閉素子151の上流位置には、望ましくは点線で図示した共用可変定電圧電源159aと平滑コンデンサ159bを設け、電源電圧Vbbの変動や、環境温度変化による比例電磁コイル105の内部抵抗の変動があっても、駆動用開閉素子151を完全導通させたときに所定の基準電流が供給されるようにしておくとよい。
演算制御回路部120Aと図示しない外部機器との間で接続されたシリアルインタフェース170は、例えば、プログラムツールからプログラムメモリ121に制御プログラムや補正パラメータデータの送信書込みを行ったり、運転中のエンジン制御装置との間で入出力信号の交信が行えるようになっている。
図2において、圧力対電流変換テーブル20aは、プログラムメモリ121のデータメモリ領域に予め格納されていて、適用された比例電磁コイル105の励磁電流対油圧電磁弁の出力圧力との対応関係の標準特性を、電流対圧力の近似算式又はデータテーブルによって示したものである。
誤差補正手段20bは、接続された比例電磁コイル105に対して個別に添付されているラベル抵抗107の抵抗値を特性ラベル信号LBLによって読み出して、その値によって電流対圧力特性の個体バラツキ変動を補正し、例えば電流対圧力に関する複数の標準データの中から、適用された現品に最も近い電流対圧力特性のものを選択するようになっている。
ディザ圧力設定手段22aでは、油圧電磁弁の可動弁に作用する静止摩擦抵抗に打勝つだけのディザ圧力Pdが設定される。
ディザ振幅電流設定手段22bは、ディザ圧力設定手段22aによって設定されたディザ圧力Pdに対応して、圧力対電流変換テーブル20aを参照して得られるディザ振幅電流ΔIを算出するようになっている。
ディザデューティ設定手段23bは、図3で後述するディザ電流大期間Bと、ディザ電流小期間Aに対し、ディザデューティΓ=B/Tdを設定するものであり、この実施の形態ではディザデューティは50%に設定されている。
ここで、検出電流帰還入力手段27aは、図1の増幅器154の出力信号である電流検出信号Ifを、多チャンネルAD変換器124によってデジタル変換して、得られたデジタル値である検出電流Idの現在値を更新格納するようになっている。
デジタルフィルタ27bは、平滑時定数Tfの期間における検出電流Idの移動平均値を検出平均電流Iddとして算出し、平滑時定数Tfはディザ振幅周期Tdよりは大きな値となっている。
比例積分手段28は、目標平均電流設定手段21bによる目標平均電流Iaaと、検出平均電流Iddとの偏差値に対する比例成分と、偏差値の時間積分成分とを含む誤差信号を発生する。
指示電流補正手段24b(第一補正手段)は、後述する補正パラメータに基づいて、合成目標電流Itに対応した指示電流となるディザ中間電流I0を算出するものである。なお、ここでいうディザ大電流I2とディザ小電流I1とディザ中間電流I0とディザ振幅電流ΔIとの関係は(算式1)のとおりとなっている。
I2=I0+ΔI/2、I1=I0−ΔI/2・・・・・・・(算式1)
従って、ΔI=I2−I1、I0=(I2+I1)/2となっていて、ディザ中間電流I0と、ディザ電流波形の平均値である波形平均電流Iaとは必ずしも一致するものではない。
指示電流補正手段24bは、与えられた合成目標電流Itと、波形平均電流Iaとが一致するようなディザ中間電流I0を算出するものである。
なお、基準電流Isは例えば比例電磁コイル105の定格電流であり、例えば20℃の基準温度における比例電磁コイル105の抵抗値を基準抵抗R0とし、PWMデューティγ=1として駆動用開閉素子151を閉路したときに、比例電磁コイル105に印可される電圧が基準電圧V0=Is×R0となっている。
検出温度入力手段25dは、温度センサ106から得られる温度検出信号TMPを多チャンネルAD変換器124によってデジタル変換して現在抵抗補正手段25cに入力し、
現在抵抗補正手段25cは、比例電磁コイル105の温度対抵抗特性の近似算式から、比例電磁コイル105の現在温度における負荷抵抗Rを算出して、PWMデューティγ=τon/τに対して負荷抵抗Rと基準抵抗R0との比率である抵抗補正係数Kr=R/R0を掛け合わせた補正デューティを決定する。
なお、図1における共用可変定電圧電源159aが使用されている場合には、電源電圧補正手段25bと現在抵抗補正手段25cによるPWMデューティγの補正は不要である。
増大デューティ設定手段26bは、検出電流Idが目標とするディザ大電流I2よりも過小であって、指示電流設定手段24aによる指示電流と検出電流Idとの偏差値である偏差電流Ixの絶対値が第一閾値以上であるときに作用して、指令パルス発生手段26aが発生する駆動パルス信号DRVのPWMデューティγ=τon/τを一次的に増大させ、検出電流Idが増大して目標とするディザ大電流I2に接近通過した時点以降はPWMデューティ設定手段25aが指定するPWMデューティγ=τon/τに復帰するようになっている。
なお、1回のディザ振幅周期Tdは、整数倍(例えば10〜20倍)のPWM周期τによって構成されているとともに、比例電磁コイル105のインダクタンスLと負荷抵抗Rとの比率である誘導時定数Tx=L/Rの値は、ディザ振幅周期Tdよりは小さい値であるが、PWM周期τよりは十分大きな値となっている。
以下、図1・図2のとおり構成されたこの発明の実施の形態1に係る装置において、図3から図6で示された特性線図に基づいて、その作用・動作と制御方法を順次詳細に説明する。
まず、図1・図2において、図示しない電源スイッチが閉路されると、電源リレーの出力接点102が閉路して、ディザ電流給電制御装置100Aに電源電圧Vbbが印加される。
その結果、定電圧電源110が例えばDC5Vの安定化電圧である制御電圧Vccを発生して、演算制御回路部120Aを構成するマイクロプロセッサCPUが制御動作を開始する。
マイクロプロセッサCPUは、入力インタフェース回路130から入力される図示しない入力センサ群の動作状態と、不揮発性のプログラムメモリ121に格納された制御プログラムの内容に応動して、出力インタフェース回路140に接続された図示しない電気負荷群に対する負荷駆動指令信号を発生し、電気負荷群の中の特定の電気負荷である複数の比例電磁コイル105に対しては、駆動用開閉素子151を介してオン/オフ制御を行って、その通電電流を制御するようになっている。
指示電流設定手段24aは、ディザ振幅電流設定手段22b及び指示電流補正手段24bと協働して、合成目標電流Itに対応したディザ中間電流I0を決定し、算式1で示されたディザ大電流I2とディザ小電流I1を算出するとともに、PWMデューティ設定手段25aを介して指令パルス発生手段26aに対するPWMデューティγ=τon/τを指令する。
合成目標電流Itは、目標平均電流設定手段21bによる目標平均電流Iaaと、比例積分手段28が発生する誤差信号を代数加算したものであり、比例積分手段28には目標平均電流設定手段21bによる目標平均電流Iaaとデジタルフィルタ27bによる検出平均電流Iddとの偏差信号が入力されている。
これに対し、増幅器154から得られた電流検出信号Ifを単にデジタル変換して得られる検出電流Idは、大小のディザ電流に応じて脈動する通電電流の現在値を示している。
そして、増大デューティ設定手段26bと減少デューティ設定手段26cとは、指示電流設定手段24aが交互に発生する指令信号であるディザ大電流I2及びディザ小電流I1と、検出電流Idとの偏差電流Ixに応動してPWMデューティγを急増・急減させて、速やかに電流変化が達成されるように指令パルス発生手段26aを補助するものとなっている。
従って、高頻度に増減するディザ振幅電流については、直接的には演算制御手段による負帰還制御の対象とならず、その波形平均電流を負帰還制御することによって間接的に反映されるようになっており、所定の増減パターンよって高頻度に変化する通電電流に応答する必要がないので、制御特性が安定し簡易な演算制御手段が適用できるようになっている。
図3(A)で明らかなとおり、ディザ小電流I1からディザ大電流I2への立上り時間は、ディザ大電流I2からディザ小電流I1への立下り時間よりも短時間であり、その結果として波形平均電流Iaはディザ中間電流I0よりも大きな値となっている。
これに対し、図3(B)は、波形平均電流Iaとディザ中間電流I0とが一致するように、ディザ電流大期間Bを短縮した場合の電流波形を示したものである。
なお、波形平均電流Iaとディザ中間電流I0との関係は、図4により詳細に説明する。
期間bの面積=b×(I1+I2)/2=b×I0
期間(B−b)の面積=(B−b)×I2=(B−b)×(I0+ΔI/2)
期間aの面積=a×(I1+I2)/2=a×I0
期間(A−a)の面積=(A−a)×I1=(A−a)×(I0−ΔI/2)
期間Tdの全面積=Td×I0+[(B−b)−(A−a)]×ΔI/2
従って、期間Tdの全面積をディザ振幅周期Tdで割って得られる波形平均電流Iaは(算式2)によって示されることになる。
Ia=I0+0.5×ΔI[(B−b)−(A−a)]/Td・・・・(算式2)
図3(A)は(算式2)の状態を示していて、(B−b)>(A−a)であれば、Ia>I0となることがわかる。
従って、実験測定において、ディザ中間電流I0を指示電流として検出平均電流Iddを測定し、ディザ中間電流I0と検出平均電流Idd(即ち波形平均電流Ia)とが一致するようにディザ電流大期間Bを調整すると、この時点においては(B−b)=(A−a)、A+B=Tdの関係が成立しているので、(算式3a)から(算式3c)が得られることになる。
A=[(Td+(a−b)]/2・・・・・(算式3a)
B=[(Td−(a−b)]/2・・・・・(算式3b)
∴(a−b)=A−B=Td−2×B(=2×A−Td)・・・・(算式3c)
なお、図5において、特性線図500aはディザ振幅電流ΔIを、目標平均電流Iaaの最大値の10%とした場合、特性線図500bはこれを140%とした場合のものとなっている。
このようにして測定された平均応答時間差((a−b))を、実際の運転の中でどのように反映するのかについては第1の補正方法と第2の補正方法とがある。
第1の補正方法は、(算式2)においてB=Aとして、ディザ電流大期間Bとディザ電流小期間Aとを一致させて、ディザデューティΓ=B/Tdを50%に固定した補正であり、この場合の目標平均電流Iaaとなる波形平均電流Iaに対応した指示電流となるディザ中間電流I0の関係は、(算式2a)によって算出される。
Iaa=Ia=I0+0.5×ΔI×((a−b))・・・・・・・(算式2a)
図6は、第1の補正方法による目標電流と指示電流との関係を示す補正特性線図である。
なお、図6において、特性線図600aはディザ振幅電流ΔIを、目標平均電流Iaaの最大値の10%とした場合、特性線図600bはこれを140%とした場合のものとなっている。
A=[(Td+((a−b))]/2・・・・・(算式5a)
B=[(Td−((a−b))]/2・・・・・(算式5b)
これは、後述の実施の形態2において適用されているものである。
いずれの場合も、平均応答時間差((a−b))は、目標平均電流Iaaの実用範囲である最小値から最大値の間の中間値、又は多用される特定の代表目標平均電流に対応した平均応答時間差が適用されるか、或いは、複数段階の目標平均電流Iaaに関する複数の平均応答時間差を用いて補間演算によって算出される平均応答時間差が適用される。
以上の説明で明らかなとおりこの発明の実施の形態1によるディザ電流給電制御方法は、
摺動抵抗を有するアクチェータを駆動する誘導性電気負荷に対し、目標平均電流Iaaと検出平均電流Iddとが一致するように、この目標平均電流Iaaに対応した指示電流の指令信号を発生して通電電流の負帰還制御を行う演算制御手段を備え、
前記目標平均電流Iaaには、前記摺動抵抗によって定まる所定のディザ(Dither)振幅電流ΔIが付加されるディザ電流給電制御方法であって、
前記ディザ振幅電流ΔIは、ディザ振幅周期Tdの中のディザ電流大期間Bにおけるディザ大電流の飽和推定値I2と、ディザ電流小期間A(A=Td−B)におけるディザ小電流の飽和推定値I1との偏差値ΔI=I2−I1として設定され、ディザ中間電流をI0=(I2+I1)/2とすると、前述した(算式1)が成立する。
前記通電電流が前記ディザ小電流I1からディザ大電流I2まで増加するための立上り時間をbとし、前記ディザ大電流I2からディザ小電流I1まで減少するための立下り時間をaとしたときの、波形平均電流Iaは前述した(算式2)によって算出される。
実験段階において、サンプルとしての前記誘導性電気負荷を、ディザ振幅周期Tdによってディザ大電流I2とディザ小電流I1で通電駆動して、これにより得られる複数段階の前記ディザ中間電流I0に対応した前記立上り時間bと立下り時間aとの応答時間差(a−b)の実験測定データを、計測又は計算機上の模擬実験によって取得し、
製造組立段階において、複数サンプルによる前記実験測定データの平均値に基づいて、算出された「ディザ中間電流I0対平均応答時間差((a−b))」の近似算式、又はデータテーブルを、補正パラメータとして前記演算制御手段となるマイクロプロセッサと協働するプログラムメモリに格納し、
実働段階の第1ステップとして、与えられた目標平均電流Iaaとディザ振幅電流ΔIとを読出し設定し、第2ステップとして、算式(2)の波形平均電流Iaが、与えられた目標平均電流Iaaと合致する関係となる指示電流、及びディザ電流大期間Bとディザ振幅周期Tdとの比率であるディザデューティΓ=B/Tdを算出し、この指示電流を前記ディザ中間電流I0として設定し、第3ステップとして、前記通電電流の検出平均電流Iddと前記目標平均電流Iaa即ち前記波形平均電流Iaとが一致する関係に、前記演算制御手段によって負帰還制御が行われる。
A=[(Td+(a−b)]/2・・・・・(算式3a)
B=[(Td−(a−b)]/2・・・・・(算式3b)
前記補正パラメータは、基準電圧と基準温度の環境下で、前記誘導性電気負荷の複数サンプルによって、所定のディザ振幅周期Tdと、前記目標平均電流Iaaに対応して定められている前記ディザ振幅電流ΔIと、複数段階の前記ディザ中間電流I0とによる実験測定を行い、これに対応して実測された前記ディザ電流大期間B00又はディザ電流小期間A00に基づいて、(算式4)によって応答時間差(a−b)を算出し、複数サンプルの平均値を、前記ディザ中間電流I0における平均応答時間差((a−b))であるとした「ディザ中間電流I0対平均応答時間差((a−b))」の近似算式又はデータテーブルである。
(a−b)=Td−2×B00(=2×A00−Td)→平均値((a−b))
・・・(算式4)
従って、実験段階において立下り時間と立上り時間を直接観測する必要がなく、実験測定において適用されたディザ中間電流と、これに対応して測定された検出平均電流を波形平均電流として用いて、等価的に立下り時間と立上り時間が測定されたことになり、実用目的に合致して高精度に測定することができる特徴がある。
これは、実施の形態2・3についても同様である。
前記第1の補正方法は、(算式2)においてB=Aとして、前記ディザ電流大期間Bと前記ディザ電流小期間Aとを一致させて、前記ディザデューティΓ=B/Tdを50%に固定した補正であり、この場合の目標平均電流Iaaとなる波形平均電流Iaに対応した指示電流となるディザ中間電流I0の関係は、(算式2a)によって算出され、
Iaa=Ia=I0+0.5×ΔI×((a−b))・・・・・・・(算式2a)
前記平均応答時間差((a−b))は、目標平均電流Iaaの実用範囲である最小値から最大値の間の中間値、又は多用される特定の代表目標平均電流に対応した平均応答時間差が適用されるか、或いは、複数段階の目標平均電流Iaaに関する複数の平均応答時間差を用いて補間演算によって算出される平均応答時間差が適用されるようになっている。
従って、(算式2a)による単純な算式を用いて、ディザ中間電流を補正して指示電流とすることによって、ディザ電流の立下り時間と立上り時間が変動しても、与えられた目標平均電流に対応して、適正なディザ中間電流を指示電流として決定し、制御誤差を低減することができる特徴がある。
誘導性電気負荷である比例電磁コイル105への通電電流に応じて、液体圧力を比例制御するアクチェータである比例電磁弁に対し、前記比例電磁コイル105に対する目標平均電流Iaaと検出平均電流Iddとが一致するように、この目標平均電流Iaaに対応した指示電流の指令信号を発生して、通電電流の負帰還制御を行う演算制御回路部120Aを備え、前記目標平均電流Iaaには、前記比例電磁弁の可動弁の摺動抵抗によって定まる所定のディザ(Dither)振幅電流ΔIが付加されるディザ電流給電制御装置であって、
前記比例電磁コイル105には、その通電電流を断続制御する駆動用開閉素子151と電流検出抵抗153とが直列接続されるとともに、前記比例電磁コイル105と前記電流検出抵抗153との直列回路に対して並列接続される転流回路素子152Aを備え、
前記演算制御回路部120Aは、プログラムメモリ121及び演算用RAMメモリ122と協働するマイクロプロセッサCPUを主体として構成されていて、前記プログラムメモリ121は電流制御手段125Aとなる制御プログラムを包含し、
前記電流制御手段125Aは、圧力対電流変換テーブル20aによって目標圧力に対応した目標平均電流Iaaを設定する目標平均電流設定手段21bと、目標とするディザ振幅電流ΔIを設定するディザ振幅電流設定手段22bと、前記目標平均電流Iaaと前記ディザ振幅電流ΔIとを加算したディザ合成電流に基づく指示電流設定手段24aと、第一補正手段24bとを備えている。
前記ディザ振幅電流設定手段22bは、ディザ中間電流I0を基準として、目標とする前記ディザ振幅電流ΔIの半分を加算又は減算して得られる指令信号であるディザ大電流I2とディザ小電流I1を、それぞれディザ電流大期間Bとディザ電流小期間Aとなるディザ振幅周期Td=A+Bで繰返して発生し、
前記指示電流設定手段24aは、前記ディザ振幅電流設定手段22bによって設定された前記ディザ振幅電流ΔIと、前記合成目標電流Itに基づいて決定される前記ディザ中間電流I0と前記ディザ大電流I2及び前記ディザ小電流I1を決定し、
前記第一補正手段24bは、前記指示電流設定手段24aに作用して、前記ディザ中間電流I0と前記ディザ振幅電流ΔIの大きさによって変動する前記通電電流の立上り時間b及び立下り時間aの変動誤差を、実験段階で測定された補正パラメータによって補正して、前記目標平均電流Iaaとは異なる値の指示電流を前記ディザ中間電流I0として設定する指示電流補正手段となっている。
前記PWMデューティ設定手段25aは、前記指示電流設定手段24aによる指示電流に応動して、前記駆動用開閉素子151のオン時間である閉路期間τonと、PWM周期τとの比率であるPWMデューティγ=τon/τを決定し、
前記電流検出抵抗153の両端電圧は、増幅器154を介して前記演算制御回路部120Aに入力されて、そのデジタル変換値に比例する検出電流Idは、デジタルフィルタ27bを介して平滑化されて前記検出平均電流Iddとなり、
前記PWMデューティ設定手段25aは、前記PWMデューティγ=τon/τが、前記ディザ大電流I2及び前記ディザ小電流I1と、基準電流Isとの比率I2/Is、I1/Isと一致するように初期設定し、
前記基準電流Isは、前記比例電磁コイル105の抵抗値が基準抵抗R0であって、前記駆動用開閉素子151を閉路したときの前記比例電磁コイル105に対する印可電圧が基準電圧V0であったときの通電電流V0/R0であり、
前記比例電磁コイル105は、共用可変定電圧電源159aを介して給電され、この共用可変定電圧電源159aの出力電圧は、前記比例電磁コイル105の現在の負荷抵抗Rと基準抵抗R0との抵抗比率(R/R0)に比例した可変電圧Vxとなるように負帰還制御されるか、又はこの抵抗比率を現在の電源電圧Vbbと基準電圧V0との電圧比率(Vbb/V0)で割った値に相当する通電デューティでオン/オフ制御するようになっているか、又は
前記PWMデューティ設定手段25aは更に、前記初期設定デューティγ=τon/τに対して、電源電圧補正手段25bによって現在の電源電圧Vbbと前記基準電圧V0との比率である電圧補正係数Ke=Vbb/V0の逆数を掛けるか、又は、現在抵抗補正手段25cによって算出された前記比例電磁コイル105の現在温度における負荷抵抗Rと前記基準抵抗R0との比率である抵抗補正係数Kr=R/R0を掛け合わせた補正デューティを決定する。
前記比例積分手段28は、前記第一補正手段24bによる前記指示電流設定手段24aの設定誤差、又は前記第二補正手段23cによる前記ディザ振幅電流設定手段22bの設定誤差、又は前記現在電圧補正手段25bと前記現在抵抗補正手段25cのいずれか一方或いは双方による前記PWMデューティ設定手段25aの設定誤差があるときに、前記目標平均電流Iaaと前記検出平均電流Iddとの偏差信号の積分値によって前記合成目標電流Itを増減して、前記目標平均電流Iaaと前記検出平均電流Iddとが一致する関係に負帰還制御を行うものであって、その積分時定数Tiは前記ディザ振幅周期Tdよりも大きくなっている。
これは実施の形態2の場合も同様である。
従って、指示電流補正手段又はディザデューティ補正手段と、現在電圧補正手段又は現在抵抗補正手段を用いて、目標平均電流に相当した通電平均電流が得られるように構成し、制御誤差を比例積分手段によって抑制することによって、電源電圧や負荷抵抗、或いは負荷のインダクタンスの広範囲な変動と、目標平均電流の要求範囲の変動に対応して安定した高精度な負帰還制御を行うことができる特徴がある。
前記増大デューティ設定手段26bは、前記検出電流Idが目標とする前記ディザ大電流I2よりも過小であって、前記偏差電流Ixの絶対値が第一閾値以上であるときに作用して、前記指令パルス発生手段26aが発生する駆動パルス信号DRVのPWMデューティγ=τon/τを一次的に増大させ、前記検出電流Idが増大して目標とする前記ディザ大電流I2に接近通過した時点以降は前記PWMデューティ設定手段25aが指定するPWMデューティγ=τon/τに復帰し、
前記減少デューティ設定手段26cは、前記検出電流Idが目標とする前記ディザ大電流I1よりも過大であって、前記偏差電流Ixの絶対値が第二閾値以上であるときに作用して、前記指令パルス発生手段26aが発生する駆動パルス信号DRVのPWMデューティγ=τon/τを一次的に減少させ、前記検出電流Idが減少して目標とする前記ディザ小電流I1に接近通過した時点以降は、前記PWMデューティ設定手段25aが指定するPWMデューティγ=τon/τに復帰するようになっている。
これは実施の形態2の場合も同様である。
従って、ディザ大電流及びディザ小電流に対する直接の負帰還制御は行われていないが、その増減切換時点において、一時的に通電デューティの補正が行われて制御の応答性が向上する特徴がある。
また、増大デューティ設定手段又は減少デューティ設定手段によれば、比例電磁コイルの通電開始時、及び通電停止時においても速やかに通電電流の増減を行って、目標電流に急接近させたり、急速遮断を行うことができる特徴がある。
前記高速遮断回路は、前記転流回路素子152Aに直列接続された減衰抵抗155aと、この減衰抵抗155aと並列接続され、前記減流所要時間において開路される付加開閉素子155bである。
以上のとおり、この発明の請求項13に関連し、比例電磁コイルの通電遮断時と、ディザ大電流からディザ小電流への切換え移行時の減流所要時間において、転流回路素子に直列接続された減衰抵抗によって転流電流を急速減衰させるようになっている。
従って、ディザ電流の立下り時間を短縮してその変動誤差を低減するとともに、通電電流のオン/オフ制御が行われている常時は、駆動用開閉素子を開路したときに通電電流が転流回路素子に転流することによって電磁エネルギーの放出を抑制して、少ない消費電力によって通電電流の制御を行うことができる特徴がある。
前記指令パルス発生手段26aは、前記クロック信号を計数するリングカウンタ123aであって、計数値1〜Sがオン期間、計数値S+1〜Nがオフ期間となるようにオン期間が連続する集中型のものが使用されている。
これは、実施の形態2も同様である。
以上のとおり、この発明の請求項14に関連し、一つのディザ振幅周期の期間内にn回のPWM周期が介在し、その内のB/τ回はディザ大電流I2に対応したPWMデューティγ2とし、A/τ回(A+B=n×τ)はディザ小電流I1に対応したPWMデューティγ1が設定されるようになっている。
従って、比例電磁コイルの電流上昇特性と下降特性のバラツキによって、目標平均電流と検出平均電流と間で発生する制御誤差の発生を、ディザデューティΓ=B/(A+B)によって補正することができる特徴がある。
(1)構成の詳細な説明
以下、この発明の実施の形態2に係る装置の全体回路ブロック図である図7について、図1のものとの相違点を中心にしてその構成を詳細に説明する。
なお、各図において共通符号は同一又は相当部分を示し、符号末尾の大文字のアルファベット文字によって実施の形態の相違を示している。
まず、図1と図7の主な相違点として、電界効果型トランジスタであった転流回路素子152Aがダイオードである転流回路素子152Bに改変され、高速遮断回路も異なっている。更に、温度センサ106に代わるものとして抵抗検出回路180が使用され、ラベル抵抗107は図示されていない。
図7において、ディザ電流給電制御装置100Bには、図1のものと同様に電源リレーの出力接点102を介して、車載バッテリである外部電源101から電源電圧Vbbが印可され、自動車用変速機内の複数の複数の油圧電磁弁に設けられた比例電磁コイル105が接続されている。
演算制御回路部120Bは、不揮発性のプログラムメモリ121と演算処理用のRAMメモリ122と、リングカウンタ123aと、多チャンネルAD変換器124によって構成され、プログラムメモリ121には後述する電流制御手段125Bとなる制御プログラムと、補正パラメータを格納する不揮発性のデータメモリ領域が設けられている。
入力インタフェース回路130、出力インタフェース回路140、シリアルインタフェース170は、図1と同様に演算制御回路部120Bに接続されている。
比例電磁コイル105の上流位置に接続されている駆動用開閉素子151は、ゲート回路150Bを介して演算制御回路部120Bが発生する駆動パルス信号DRVによってオン/オフ制御されるようになっている。
転流回路素子152Bは、駆動用開閉素子151と比例電磁コイル105との接続点とグランド回路GNDとの間に接続されていて、駆動用開閉素子151が開路したときに、比例電磁コイル105に流れていた通電電流が、電流検出抵抗153を介して転流するようになっている。
なお、この実施の形態では転流回路素子152Bはダイオードであり、通電電流を速やかに減衰させたい場合には、望ましくは点線で図示した転流開閉素子158aを直列接続し、この転流開閉素子158aには電圧制限ダイオード158bを接続しておくとともに、減流所要時間においては転流開閉素子158aを開路し、その両端電圧は電圧制限ダイオード158bによって制限するようにしておくとよい。
抵抗検出回路180は、制御電圧Vccから非駆動中の比例電磁コイル105に対して、サンプリング開閉素子181と、負荷抵抗Rよりも大きな値の抵抗値Rsである直列抵抗182とを介してパルス電流を供給し、このときの比例電磁コイル105に対する印可電圧Vs=Vcc×R/(R+Rs)を増幅して、抵抗検出信号RDSを発生する第二増幅器183によって構成されている。
但し、抵抗値Rsは負荷抵抗Rよりは十分に大きく、印可電圧Vs≒Vcc×R/Rsとなっているとともに、直列抵抗182を介して比例電磁コイル105に流入する電流Vcc/Rsは微小であって、これによって油圧電磁弁が作動することはないようになっている。
まず、図2と図8との相違点は、ディザデューティ補正手段23c(第二補正手段)、指示電流補正手段24bb、抵抗信号入力手段25ddであり、誤差補正手段20bについては省略されているものの、その他の構成要素は全て図2の場合と同じである。
図8において、ディザデューティ補正手段23cは、合成目標電流Itに基づいて、図9で後述するディザ電流大期間Bと、ディザ電流小期間Aに対し、ディザデューティΓ=B/Tdを設定するものであり、この実施の形態では前述した(算式5b)に基づいてディザデューティΓ=B/Tdが設定されている。
(算式5b)は補正パラメータとしてプログラムメモリ121のデータメモリ領域に格納されている。
指示電流補正手段24bbは、指示電流設定手段24aで適用されるディザ中間電流I0として、合成目標電流Itを補正しないでそのまま適用するようになっている。
抵抗信号入力手段25ddは、サンプリング開閉素子181をパルス駆動し、このときの抵抗検出信号RDSを受信して、比例電磁コイル105の現在温度における内部抵抗である負荷抵抗Rを、算式R=Rs×Vs/(Vcc−Vs)≒Rs×Vs/Vccによって算出するようになっている。
以下、図7・図8のとおり構成されたこの発明の実施の形態2に係る装置において、図9・図10で示された特性線図に基づいて、その作用・動作と制御方法を順次詳細に説明する。
まず、図7・図8において、図示しない電源スイッチが閉路されると、電源リレーの出力接点102が閉路して、ディザ電流給電制御装置100Bに電源電圧Vbbが印加される。その結果、定電圧電源110が例えばDC5Vの安定化電圧である制御電圧Vccを発生して、演算制御回路部120Bを構成するマイクロプロセッサCPUが制御動作を開始する。
マイクロプロセッサCPUは、入力インタフェース回路130から入力される図示しない入力センサ群の動作状態と、不揮発性のプログラムメモリ121に格納された制御プログラムの内容に応動して、出力インタフェース回路140に接続された図示しない電気負荷群に対する負荷駆動指令信号を発生し、電気負荷群の中の特定の電気負荷である複数の比例電磁コイル105に対しては、駆動用開閉素子151を介してオン/オフ制御を行って、その通電電流を制御するようになっている。
指示電流設定手段24aは、ディザ振幅電流設定手段22b及び指示電流補正手段24bbと協働して、合成目標電流Itに対応したディザ中間電流I0を決定し、算式1で示されたディザ大電流I2とディザ小電流I1を算出するとともに、PWMデューティ設定手段25aを介して指令パルス発生手段26aに対するPWMデューティγ=τon/τを指令する。
指示電流補正手段24bbは、前述したとおり指示電流設定手段24aで適用されるディザ中間電流I0として、合成目標電流Itを補正しないでそのまま適用するようになっている。
合成目標電流Itは、目標平均電流設定手段21bによる目標平均電流Iaaと、比例積分手段28が発生する誤差信号を代数加算したものであり、比例積分手段28には目標平均電流設定手段21bによる目標平均電流Iaaとデジタルフィルタ27bによる検出平均電流Iddとの偏差信号が入力されている。
これに対し、増幅器154から得られた電流検出信号Ifを単にデジタル変換して得られる検出電流Idは、大小のディザ電流に応じて脈動する通電電流の現在値を示している。
そして、増大デューティ設定手段26bと減少デューティ設定手段26cとは、指示電流設定手段24aが交互に発生する指令信号であるディザ大電流I2及びディザ小電流I1と、検出電流Idとの偏差電流Ixに応動してPWMデューティγを急増・急減させて、速やかに電流変化が達成されるように指令パルス発生手段26aを補助するものとなっている。
従って、高頻度に増減するディザ振幅電流については、直接的には演算制御手段による負帰還制御の対象とならず、その波形平均電流を負帰還制御することによって間接的に反映されるようになっており、所定の増減パターンよって高頻度に変化する通電電流に応答する必要がないので、制御特性が安定し簡易な演算制御手段が適用できるようになっている。
図9(A)は、転流回路素子152Bが図7で示すダイオードであって、点線で示された転流開閉素子158aや電圧制限ダイオード158bを持たない場合のものであり、特にディザ電流大期間Bをディザ電流小期間Aよりも小さく設定した場合の電流波形を示している。
図9(A)で明らかなとおり、ディザ小電流I1からディザ大電流I2への立上り時間は、ディザ大電流I2からディザ小電流I1への立下り時間よりも短時間であり、その結果として波形平均電流Iaはディザ中間電流I0よりも小さな値となっている。
これに対し、図9(B)は、ディザ電流大期間Bとディザ電流小期間Aを等しく設定した場合の電流波形を示している。
その結果、図9(A)では、波形平均電流Iaはディザ中間電流I0よりも小さくなり、図9(B)では、波形平均電流Iaはディザ中間電流I0よりも大きくなっている。
なお、波形平均電流Iaとディザ中間電流I0との関係は、図4により説明したとおりである。
図7のもののディザデューティと目標電流の関係を示す補正特性線図である図10において、図10は、前述した第2の補正方法によって、合成目標電流Itとディザ中間電流I0とを一致させるための、ディザデューティΓ=B/Tdの関係を示したものであり、これは(算式5b)によって算出されるものである。
以上の説明で明らかなとおりこの発明の実施の形態2によるディザ電流給電制御方法は、実施の形態1の場合と同様に、誘導性電気負荷への通電電流の波形平均電流が目標平均電流と合致するように指示電流となるディザ中間電流を決定し、この指示電流はディザ中間電流とディザ振幅電流の大きさによって変動する立上り時間及び立下り時間の変動誤差を、予備実験段階で測定された補正パラメータを用いて、実働段階で補正して運転するようになっている。
また、この発明の請求項2に関連して、実験測定段階においては設定されたディザ中間電流と検出平均電流とを一致させるようにディザデューティを調整して、ディザ中間電流に対応した立下り時間と立上り時間の差分値である応答時間差を測定するようになっている。
前記第2の補正方法は、(算式2)においてB−b=A−aとして、目標平均電流Iaaとなる波形平均電流Iaに対応した指示電流となるディザ中間電流I0は相互に一致しており、このディザ中間電流I0に対応して、前記ディザ電流大期間B又は前記ディザ電流小期間Aとは、(算式5b)又は(算式5a)によって算出され、
A=[(Td+((a−b))]/2・・・・・(算式5a)
B=[(Td−((a−b))]/2・・・・・(算式5b)
前記平均応答時間差((a−b))は、目標平均電流Iaaの実用範囲である最小値から最大値の間の中間値、又は多用される特定の代表目標平均電流に対応した平均応答時間差が適用されるか、或いは、複数段階の目標平均電流Iaaに関する複数の平均応答時間差を用いて補間演算によって算出される平均応答時間差が適用されるようになっている。
従って、(算式5b)による単純な算式を用いて、ディザ中間電流は補正しないでディザデューティを補正することによって、ディザ電流の立下り時間と立上り時間が変動しても、与えられた目標平均電流に対応して、適正なディザ中間電流を指示電流として決定し、制御誤差を低減することができる特徴がある。
そして、実施の形態1における第一補正手段24bに代わって第二補正手段23cが適用され、前記第二補正手段23cは、前記ディザ電流振幅設定手段22bに作用して、前記目標平均電流Iaaと前記ディザ中間電流I0が一致する関係に前記ディザ電流大期間Bと前記ディザ振幅周期Tdとの比率であるディザデューティΓ=B/Tdを設定するディザデューティ補正手段となっている。
前記抵抗検出回路180は、安定化された制御電圧Vccから非駆動中の前記比例電磁コイル105に対して、サンプリング開閉素子181と、前記負荷抵抗Rよりも大きな値の抵抗値Rsである直列抵抗182とを介してパルス電流を供給し、このときの前記比例電磁コイル105に対する印可電圧Vs=Vcc×R/(R+Rs)を増幅して、抵抗検出信号RDSを発生する第二増幅器183によって構成され、
前記演算制御回路部120Bは、前記サンプリング開閉素子181をパルス駆動し、このときの前記抵抗検出信号RDSを受信して、前記比例電磁コイル105の現在温度における内部抵抗である前記負荷抵抗Rを、
算式R=Rs×Vs/(Vcc−Vs)≒Rs×Vs/Vccによって算出し、
前記比例電磁コイル105は、その負荷抵抗Rの値によって出力電圧が補正される共用可変定電圧電源を介して給電されるか、又は前記駆動用開閉素子151の通電デューティを、前記負荷抵抗Rの値によって補正するPWMデューティ設定手段25aを備えている。
従って、この微小で短時間のパルス電流によって比例電磁コイルが誤作動することがなく、比例電磁コイルのインダクタンスLと直列抵抗の抵抗値Rsとの比率である測定時定数が小さいので短時間のパルス電流によって比例電磁コイルに対する飽和電圧を測定することができる特徴がある。
なお、通電駆動中の比例電磁コイルは自己発熱によって更に温度上昇していることになるので、判定結果はこれを見込んだものとしておく必要があり、これは油温センサを設けた場合も同様であるが、少なくとも極低温から極高温まで変動する環境温度のもとで、ほぼ正確に現在抵抗を測定することができるとともに、油温センサを用いる場合に比べて信号配線の本数を削減することができる特徴がある。
これは、実施の形態3も同様である。
前記高速遮断回路は、前記転流回路素子152Bに対して直列接続された転流開閉素子158aであり、
前記転流開閉素子158aには電圧制限ダイオード158bが接続されているとともに、前記減流所要時間においては開路されて、その両端電圧は前記電圧制限ダイオード158bによって制限されるようになっている。
以上のとおり、この発明の請求項13に関連し、比例電磁コイルの通電遮断時と、ディザ大電流からディザ小電流への切換え移行時の減流所要時間において、転流回路素子に直列接続された転流開閉素子によって転流電流を急速減衰させるようになっている。
従って、ディザ電流の立下り時間を短縮してその変動誤差を低減するとともに、通電電流のオン/オフ制御が行われている常時は、駆動用開閉素子を開路したときに通電電流が転流回路素子に転流することによって電磁エネルギーの放出を抑制して、少ない消費電力によって通電電流の制御を行うことができる特徴がある。
(1)構成の詳細な説明
以下、この発明の実施の形態3に係る装置の全体回路ブロック図である図11について、図1のものとの相違点を中心にしてその構成を詳細に説明する。
なお、各図において共通符号は同一又は相当部分を示し、符号末尾の大文字のアルファベット文字によって実施の形態の相違を示している。
まず、図1と図11の根本的な相違点として、図11では演算制御回路部120Cとゲート回路150Cとの間に負帰還制御回路160が設けられ、この負帰還制御回路160は演算制御回路部120Cが発生する指令パルス信号PLSを平滑して、この平滑電圧に比例した通電電流となるように駆動用開閉素子151を開閉制御するようになっている。
また、図1と図11の主な相違点として、電界効果型トランジスタであった転流回路素子152Aがダイオードである転流回路素子152Cに改変され、高速遮断は省略されている。
但し、転流回路の構成を識別するために図示しない回路基板に対してジャンパー156が接続されている。
更に、温度センサ106に代わるものとして抵抗検出回路180が使用され、ラベル抵抗107は図示されておらず、リングカウンタ123aに代わるリングレジスタ123bが設けられている。
ディザ電流給電制御装置100CはマイクロプロセッサCPUを含む演算制御回路部120Cを主体として構成されていて、この演算制御回路部120Cには定電圧電源110を介して例えばDC5Vの安定化電圧である制御電圧Vccが印可されている。
演算制御回路部120Cは、不揮発性のプログラムメモリ121と演算処理用のRAMメモリ122と、リングレジスタ123bと、多チャンネルAD変換器124によって構成され、プログラムメモリ121には後述する電流制御手段125Cとなる制御プログラムと可変電圧指令手段25ccとなる制御プログラムと、補正パラメータを格納する不揮発性のデータメモリ領域が設けられている。
入力インタフェース回路130、出力インタフェース回路140、シリアルインタフェース170は、図1と同様に演算制御回路部120Cに接続されている。
比例電磁コイル105の上流位置に接続されている駆動用開閉素子151は、ゲート回路150Cを介して負帰還制御回路160が発生する通電指令信号によってオン/オフ制御されるようになっている。
転流回路素子152Cは、駆動用開閉素子151と比例電磁コイル105との接続点とグランド回路GNDとの間に接続されていて、駆動用開閉素子151が開路したときに、比例電磁コイル105に流れていた通電電流が、電流検出抵抗153を介して転流するようになっている。
なお、この実施の形態では転流回路素子152Cがダイオードであることを、ジャンパー156によって識別できるようになっている。
駆動用開閉素子151の上流位置には、望ましい形態として共用可変定電圧電源159aと平滑コンデンサ159bが接続されていて、電源電圧Vbbの変動や、環境温度変化による比例電磁コイル105の内部抵抗の変動があっても、駆動用開閉素子151を完全導通させたときに所定の基準電流が供給されるようになっている。
但し、抵抗値Rsは負荷抵抗Rよりは十分に大きく、印可電圧Vs≒Vcc×R/Rsとなっているとともに、直列抵抗182を介して比例電磁コイル105に流入する電流Vcc/Rsは微小であって、これによって油圧電磁弁が作動することはないようになっている。
そして、共用可変定電圧電源159aは抵抗検出信号RDSに応動する可変電圧指令手段25ccによって、出力電圧が補正されるようになっている。
まず、図2と図12との相違点は、ディザ振幅電流設定手段22bb、ディザデューティ補正手段23cc(第3補正手段)、PWMデューティ設定手段25aa、指令パルス発生手段26aaであり、現在電圧補正手段25b、現在抵抗補正手段25c、検出温度入力手段25dは設けられておらず、誤差補正手段20bについては省略されているものの、その他の構成要素は全て図2の場合と同じである。
図12において、ディザ振幅電流設定手段22bbは、負帰還制御回路160に対して上昇開始指令パルスUPと下降開始指令パルスDNを発生し、上昇開始指令パルスUPは、比例電磁コイル105に対する通電開始時、又はディザ振幅電流設定手段22bbが、ディザ小電流I1からディザ大電流I2に切換った時点において、所定時間幅又は可変時間幅の第一パルス信号を発生し、下降開始指令パルスDNは、比例電磁コイル105に対する通電停止時、又はディザ振幅電流設定手段22bbが、ディザ大電流I2からディザ小電流I1に切換った時点において、所定時間幅又は可変時間幅の第二パルス信号を発生し、負帰還制御回路160は、第一パルス信号又は第二パルス信号に応動して、比較制御回路161に入力されているアナログ指令信号Atを一次的に急増又は急減させるようになっている。
PWMデューティ設定手段25aaは、指令パルス発生手段26aaが発生する指令パルス信号PLSのPWMデューティγ=τon/τを決定し、PWMデューティγ=τon/τは、指示電流設定手段24aによる指示電流であるディザ大電流I2とディザ小電流I1とに対応して、目標平均電流Iaaの最大値Iamaxとの比率であるγ2=I2/Iamax、又はγ1=I1/Iamaxとなるようにオン時間である閉路期間τonが決定される。
指令パルス発生手段26aaが発生するパルス信号のPWMデューティγは、PWM周期τの期間内でN回のクロック信号を計数し、この内のS回がオン指令であったときにPWMデューティγ=S/Nとなるものであって、N回のクロック信号を一単位とするPWM周期τは、ディザ振幅周期Tdの期間内にn回発生し、ディザデューティΓ=B/Tdの最小調整単位はTd/nとなっている。
指令パルス発生手段26aaは、S回のオンタイミングが、N回のクロック信号の中に分散配置されたリングレジスタ123bによる第二手段が適用されている。
以下、図11・図12のとおり構成されたこの発明の実施の形態3に係る装置において、図13で示された特性線図と、図14で示されたデータマップに基づいて、その作用・動作と制御方法を順次詳細に説明する。
まず、図11・図12において、図示しない電源スイッチが閉路されると、電源リレーの出力接点102が閉路して、ディザ電流給電制御装置100Cに電源電圧Vbbが印加される。
その結果、定電圧電源110が例えばDC5Vの安定化電圧である制御電圧Vccを発生して、演算制御回路部120Cを構成するマイクロプロセッサCPUが制御動作を開始する。
マイクロプロセッサCPUは、入力インタフェース回路130から入力される図示しない入力センサ群の動作状態と、不揮発性のプログラムメモリ121に格納された制御プログラムの内容に応動して、出力インタフェース回路140に接続された図示しない電気負荷群に対する負荷駆動指令信号を発生し、電気負荷群の中の特定の電気負荷である複数の比例電磁コイル105に対しては、駆動用開閉素子151を介してオン/オフ制御を行って、その通電電流を制御するようになっている。
指示電流設定手段24aは、ディザ振幅電流設定手段22bb及び指示電流補正手段24bと協働して、合成目標電流Itに対応したディザ中間電流I0を決定し、算式1で示されたディザ大電流I2とディザ小電流I1を算出するとともに、PWMデューティ設定手段25aaを介して指令パルス発生手段26aaに対するPWMデューティγ=τon/τを指令する。
指示電流補正手段24bは、前述した補正パラメータに基づいて、合成目標電流Itに対応した指示電流となるディザ中間電流I0を算出するものである。
合成目標電流Itは、目標平均電流設定手段21bによる目標平均電流Iaaと、比例積分手段28が発生する誤差信号を代数加算したものであり、比例積分手段28には目標平均電流設定手段21bによる目標平均電流Iaaとデジタルフィルタ27bによる検出平均電流Iddとの偏差信号が入力されている。
デジタルフィルタ27bの平滑時定数Tfは、ディザ振幅周期Tdよりも大きくて、検出平均電流Iddは脈動するディザ電流の波形平均電流Iaに相当するものとなっている。
Iaa=Ia=I0+0.5×ΔI×((a1−b1))・・・・・・(算式2aa)
即ち、第一製品に関する(算式2)の値と、第二製品に関する(算式2)の値を等しくするためには(算式6)の関係が必要である。
(B1−b1)−(A1−a1)=(B2−b2)−(A2−a2)・・・(算式6)
ここで、A1=B1=Td/2、A2+B2=Tdとすることによって(算式6a)と(算式6b)が得られる。
A2=[Td+(a2−b2)−(a1−b1)]/2・・・・(算式6a)
B2=[Td−(a2−b2)+(a1−b1)]/2・・・・(算式6b)
複数サンプルの平均値である平均応答時間差((a1−b1))と、その平均差分値((a2−b2)−(a1−b1))とは、目標平均電流Iaaの実用範囲である最小値から最大値の間の中間値又は多用される特定の代表目標平均電流に対応した平均応答時間差が適用されるか、或いは、複数段階の目標平均電流Iaaに関する複数の平均応答時間差を用いて補間演算によって算出される平均応答時間差が適用される。
図11のもののディザデューティと目標電流の関係を示す実験特性線図である図13において、特性線図1300は第一製品のディザデューティΓ1=B1/Td=50%を示し、特性線図1301は(算式6b)による第二製品のディザデューティΓ2=B2/Tdを示している。
例えば、ON回数S=6であれば、図14の6段目に示すように1回の論理「1」に続いて3回の論理「0」を続け、これを6回繰返すことによって6回の論理「1」は均等に分散されている。
しかし、ON回数をS=7回にする場合であれば、図14の7段目に示すように、1回の論理「1」に続いて2回の論理「0」又は3回の論理「0」を交互に変更することによって論理「1」の配分と論理「0」の配分とが均等に分散されている。
なお、図14のデータマップにおいて論理「1」の回数Sが12回を越える場合には、(N−S)回の論理「0」を均等配分するようになっていて、例えば11段目の分布で論理を反転したものが13段目の分布と合致している。
まず、通電デューティが50%以下であってN/S=γの値が整数である時には1回のON指令に続いて(γ−1)回のOFF指令を発生し、再び1回のON指令に続いて(γ−1)回のOFF指令を発生するON/OFFパターンを反復する。
例えばN=24、S=6の場合であればγ=N/S=4であるから1回のON指令に続いてγ−1=3回のOFF指令を発生し、再び再び1回のON指令に続いて3回のOFF指令を発生するON/OFFパターンを反復すればよい。
通電デューティが50%以下であってN/Sの商がγ、剰余がδある時には1回のON指令に続いて(γ−1)回のOFF指令又はγ回のOFF指令を発生し、再び1回のON指令に続いて(γ−1)回のOFF指令又はγ回のOFF指令を発生するON/OFFパターンを反復し、S回の反復動作の中でγ回のOFF指令を発生するのはδ回とする。
なお、リングレジスタに格納されたデータは、クロック信号によって循環移動し、終端位置のフラグビットの出力が指令信号PLSとなっている。また、オン/オフデューティを1%単位で設定するためには、各リングレジスタのリング長さは100ビット以上のものが必要である。
例えば、転流回路の構成は図1の転流回路素子152A(電界効果型トランジスタ)、又はこれに減衰抵抗155aと付加開閉素子155bを設けたもの、或いは図7の転流回路素子152B(ダイオード)、又はこれに転流開閉素子158aと電圧制限ダイオード158bを設けたものの4通りのものを示したが、その識別は図11で示された2個のジャンパー156の接続状態で識別するか、プログラムメモリ121に格納された機種コードによって識別されるようになっている。
また、比例電磁コイル105の現在抵抗を検出するためには、図1の温度センサ106を使用するか、図7・図11の抵抗検出回路180のどれかを用いればよい。
また、抵抗検出回路としては、駆動用開閉素子151によって通電制御中の比例電磁コイル105に対する印可電圧と、電流検出抵抗153による検出電流を用いて算出することも可能である。
以上の説明では、共用可変定電圧電源159aは外部電源101からの降圧形式のものとして説明したが、外部電源101が車載バッテリである場合には、共用可変定電圧電源159aは昇圧回路を内蔵することによって、電源電圧の異常低下と高温・高抵抗状態における比例電磁コイルへの給電能力を高めることができるようになるとともに、比例電磁コイル105の定格電流を小さくして、駆動用開閉素子151の消費電力を抑制することができる。
以上の説明で明らかなとおりこの発明の実施の形態3によるディザ電流給電制御方法は、実施の形態1の場合と同様に、誘導性電気負荷への通電電流の波形平均電流が目標平均電流と合致するように指示電流となるディザ中間電流を決定し、この指示電流はディザ中間電流とディザ振幅電流の大きさによって変動する立上り時間及び立下り時間の変動誤差を、予備実験段階で測定された補正パラメータを用いて、実働段階で補正して運転するようになっている。
また、この発明の請求項2に関連して、実験測定段階においては設定されたディザ中間電流と検出平均電流とを一致させるようにディザデューティを調整して、ディザ中間電流に対応した立下り時間と立上り時間の差分値である応答時間差を測定するようになっている。
前記第1の補正方法は、(算式2)においてB=Aとして、前記ディザ電流大期間Bと前記ディザ電流小期間Aとを一致させて、前記ディザデューティΓ=B/Tdを50%に固定した補正であり、この場合の目標平均電流Iaaとなる波形平均電流Iaに対応した指示電流となるディザ中間電流I0の関係は、(算式2a)によって算出され、
Iaa=Ia=I0+0.5×ΔI×((a−b))・・・・・・・(算式2a)
前記第3の補正方法は、前記応答時間差(a1−b1)である第一製品と、前記応答時間差(a2−b2)であって、(a2−b2)>(a1−b1)である第二製品とに対して、(算式2aa)による共通のディザ中間電流I0が適用できるように、前記第二製品のディザデューティΓ2=B2/Tdを第一製品のディザデューティΓ1=B1/Td=0.5よりも小さく設定しておくものであり、
Iaa=Ia=I0+0.5×ΔI×((a1−b1))・・・・・・(算式2aa)
前記第一製品に関する(算式2)の値と、前記第二製品に関する(算式2)の値を等しくするためには(算式6)の関係が必要である。
(B1−b1)−(A1−a1)=(B2−b2)−(A2−a2)・・・(算式6)
A2=[Td+(a2−b2)−(a1−b1)]/2・・・・(算式6a)
B2=[Td−(a2−b2)+(a1−b1)]/2・・・・(算式6b)
応答時間差の差分値(a2−b2)−(a1−b1)を補正パラメータとして、第二製品のディザデューティΓ2=B2/Tdが決定され、
前記複数サンプルの平均値である平均応答時間差((a1−b1))と、その平均差分値((a2−b2)−(a1−b1))とは、目標平均電流Iaaの実用範囲である最小値から最大値の間の中間値又は多用される特定の代表目標平均電流に対応した平均応答時間差が適用されるか、或いは、複数段階の目標平均電流Iaaに関する複数の平均応答時間差を用いて補間演算によって算出される平均応答時間差が適用されるようになっている。
従って、(算式2aa)又は(算式6b)による単純な算式を用いて、ディザ中間電流を補正して指示電流とし、製品間の相違はディザデューティを補正することによって調整し、ディザ電流の立下り時間と立上り時間が変動しても、与えられた目標平均電流に対応して、適正なディザ中間電流を指示電流として決定し、制御誤差を低減することができる特徴がある。
前記共用可変定電圧電源159aは、その出力電圧が前記比例電磁コイル105の基準電流Isと、現在温度における前記比例電磁コイル105の内部抵抗である負荷抵抗Rとの積である可変電圧Vx=Is×Rとなるように負帰還制御されるか、又は前記外部電源101の現在電圧である電源電圧Vbbと前記可変電圧Vxとの比率である電源デューティΓv=Vx/Vbbによってオン/オフ比率が調整され、
前記基準電流Isは、前記比例電磁コイル105の抵抗値が基準抵抗R0であって、前記駆動用開閉素子151を閉路したときの前記比例電磁コイル105に対する印可電圧が基準電圧V0であったときの通電電流V0/R0であり、複数の前記比例電磁コイル105の基準抵抗R0と基準電流Isとが相違していても、基準電圧V0は共通の固定値となっており、
前記可変電圧は、算式Vx=V0×(R/R0)で示されるとともに、前記電源デューティは、算式Γv=(Is×R)/Vbb=(R/R0)/(Vbb/V0)で示されて、複数の前記比例電磁コイル105は共通の温度環境と共通の外部電源101で使用されていることによって、抵抗比(R/R0)と電圧比(Vbb/V0)は共通しており、前記可変電圧Vx又は前記電源デューティΓvは、複数の前記比例電磁コイル105に対して共通して適用されるようになっている。
これは、実施の形態1・2でも同様である。
従って、比例電磁コイルに対する印可電圧が、電源電圧の変動と、温度変化による内部抵抗の変動に対応して可変調整されているので、電流制御手段は基準電流に対する比率を指定することによって所望の通電電流を得ることができる特徴がある。
また、共用可変定電圧電源は複数の比例電磁コイルに対して共用されて経済的であるとともに、複数の比例電磁コイルの全てが同時全通電されることがないので、消費電力も抑制される特徴がある。
前記電流検出抵抗153の両端電圧は、増幅器154を介して前記演算制御回路部120Cに入力されて、そのデジタル変換値に比例する検出電流Idは、デジタルフィルタ27bを介して平滑化されて前記検出平均電流Iddとなり、
前記ディザ振幅電流設定手段22bbにおける前記ディザ振幅周期Tdは、前記比例電磁コイル105のインダクタンスLと現在温度における負荷抵抗Rとの比率である誘導時定数Tx=L/Rよりは大きく、前記PWM周期τは前記誘導時定数Txよりは小さく、前記デジタルフィルタ27bによる平滑時定数Tfは前記ディザ振幅周期Tdよりも大きく(Tf>Td>Tx>τ)なっている。
前記第一及び第二平滑回路160a・160bの平滑時定数は、前記PWM周期τよりも大きくて、前記誘導時定数Txよりも小さな値であり、
前記比例積分手段28は、前記第一補正手段24bによる前記指示電流設定手段24aの設定誤差、又は前記第三補正手段23ccによる前記ディザ振幅電流設定手段22bbの設定誤差と、前記負帰還制御回路160の電流制御誤差があるときに、前記目標平均電流Iaaと前記検出平均電流Iddとの偏差信号の積分値によって前記合成目標電流Itを増減して、前記目標平均電流Iaaと前記検出平均電流Iddとが一致する関係に負帰還制御を行うものであって、その積分時定数Tiは前記ディザ振幅周期Tdよりも大きくなっている。
従って、比例電磁コイルに対する電流制御は負帰還制御回路によって行われるので、
演算制御回路部の制御負担が軽減されるとともに、指示電流補正手段又はディザデューティ補正手段と、二重の負帰還制御とによって、電源電圧や負荷抵抗、或いは負荷のインダクタンスの広範囲な変動と、目標平均電流の要求範囲の変動に対応して安定した高精度な負帰還制御を行うことができる特徴がある。
前記上昇開始指令パルスUPは、前記比例電磁コイル105に対する通電開始時、又は前記ディザ振幅電流設定手段22bbが、前記ディザ小電流I1から前記ディザ大電流I2に切換った時点において、所定時間幅又は可変時間幅の第一パルス信号を発生し、
前記下降開始指令パルスDNは、前記比例電磁コイル105に対する通電停止時、又は前記ディザ振幅電流設定手段22bbが、前記ディザ大電流I2から前記ディザ小電流I1に切換った時点において、所定時間幅又は可変時間幅の第二パルス信号を発生し、
前記負帰還制御回路160は、前記第一パルス信号又は第二パルス信号に応動して、前記比較制御回路161に入力されている前記アナログ指令信号Atを一次的に急増又は急減させるようになっている。
従って、脈動するアナログ合成目標電流と脈動するアナログ検出電流との偏差電流の急増/急減を検出する微分回路に依存せずに、指令発生源である演算制御回路部側からの急増/急減予告信号によって、安定した急増/急減制御を行うことができる特徴がある。
前記指令パルス発生手段26aaは、S回のオンタイミングが、N回のクロック信号の中に分散配置されたリングレジスタ123bによる第二手段が使用されている。
従って、比例電磁コイルの電流上昇特性と下降特性のバラツキによって、目標平均電流と検出平均電流と間で発生する制御誤差の発生を、ディザデューティΓ=B/(A+B)によって補正することができる特徴がある。
前記ディザ電流大期間Bにおいては、前記第2のリングレジスタ123bに格納されているビットパターンによって順次前記指令パルスPLSがオン/オフ状態となり、
前記ディザ電流小期間Aにおいては、前記第1のリングレジスタ123bに格納されているビットパターンによって順次前記指令パルスPLSがオン/オフ状態となり、
前記PWMデューティγに対応した前記ビットパターンはデータマップとして前記プログラムメモリ121に格納されていて、
前記第1のリングレジスタ123bには、前記ディザ電流大期間Bにおいて、前記ディザ小電流I1に適した前記データマップが読出し格納され、
前記第2のリングレジスタ123bには、前記ディザ電流小期間Aにおいて、前記ディザ大電流I2に適した前記データマップが読出し格納され、
前記PWMデューティγが50%以下であって、N/S=qの値が整数である時には1回のオン指令に続いて(q−1)回のオフ指令を発生し、再び1回のオン指令に続いて(q−1)回のオフ指令を発生する前記ビットパターンを反復し、
前記PWMデューティγが50%以下であってN/Sの商がq、剰余がrある時には1回のオン指令に続いて(q−1)回のオフ指令又はq回のオフ指令を発生し、再び1回のオン指令に続いて(q−1)回のオフ指令又はq回のオフ指令を発生する前記ビットパターンを反復し、S回の反復動作の中でq回のオフ指令を発生するのはr回とし、
前記PWMデューティγが50%を超過するときは、PWMデューティが50%以下であった場合の前記ビットパターンのオンとオフを反転した補数パターンに基づいて、N回の中でS回のオフ指令を発生することによってPWMデューティ(N−S)/Nを達成するようになっている。
従って、例えば10回の中で連続する2回をオン指令として続く8回をオフ指令とするよりは、5回の中で1回をオン指令とし、続く4回をオフ指令とてこれを繰り返した方が、指令信号を平均化したときの脈動が抑制され、或いは、10回の中で連続する5回をオン指令とし、続く5回をオフ指令とするよりは、オン指令とオフ指令を交互に1回づつ繰返した方が有利であり、指令信号の脈動を抑制して電流制御精度を向上させることができる特徴がある。
また、マイクロプロセッサはオン/オフ指令の分散化のために複雑な演算をする必要がなく、予め設定されたデータマップを用いて手軽に分散指令信号を発生して、負荷電流の脈動を抑制することができる特徴がある。
Claims (15)
- 摺動抵抗を有するアクチェータを駆動する誘導性電気負荷に対し、目標平均電流Iaaと検出平均電流Iddとが一致するように、この目標平均電流Iaaに対応した指示電流の指令信号を発生して通電電流の負帰還制御を行う演算制御手段を備え、
前記目標平均電流Iaaには、前記摺動抵抗によって定まる所定のディザ(Dither)振幅電流ΔIが付加されるディザ電流給電制御方法であって、
前記ディザ振幅電流ΔIは、ディザ振幅周期Tdの中のディザ電流大期間Bにおけるディザ大電流の飽和推定値I2と、ディザ電流小期間A(A=Td−B)におけるディザ小電流の飽和推定値I1との偏差値ΔI=I2−I1として設定され、ディザ中間電流をI0=(I2+I1)/2とすると、(算式1)が成立し、
I2=I0+ΔI/2、I1=I0−ΔI/2・・・・・・・(算式1)
前記通電電流が前記ディザ小電流I1からディザ大電流I2まで増加するための立上り時間をbとし、前記ディザ大電流I2からディザ小電流I1まで減少するための立下り時間をaとしたときの、波形平均電流Iaは(算式2)によって算出され、
Ia=[I2×(B−b)+I1×(A−a)+I0×(b+a)]/Td
=I0+0.5×ΔI[(B−b)−(A−a)]/Td・・・・(算式2)
前記波形平均電流Iaは、前記ディザ振幅周期Tdの間の前記通電電流の時間積分値を前記ディザ振幅周期Tdで割った値であって、この波形平均電流Iaが前記目標平均電流Iaaと合致するようになるディザ中間電流I0を算出して、このディザ中間電流I0は前記目標平均電流Iaaを得るための前記指示電流となり、
実験段階において、サンプルとしての前記誘導性電気負荷を、ディザ振幅周期Tdによってディザ大電流I2とディザ小電流I1で通電駆動して、これにより得られる複数段階の前記ディザ中間電流I0に対応した前記立上り時間bと立下り時間aとの応答時間差(a−b)の実験測定データを、計測又は計算機上の模擬実験によって取得し、
製造組立段階において、複数サンプルによる前記実験測定データの平均値に基づいて、算出された「ディザ中間電流I0対平均応答時間差((a−b))」の近似算式、又はデータテーブルを、補正パラメータとして前記演算制御手段となるマイクロプロセッサと協働するプログラムメモリに格納し、
実働段階の第1ステップとして、与えられた目標平均電流Iaaとディザ振幅電流ΔIとを読出し設定し、第2ステップとして、算式(2)の波形平均電流Iaが、与えられた目標平均電流Iaaと合致する関係となる指示電流、及びディザ電流大期間Bとディザ振幅周期Tdとの比率であるディザデューティΓ=B/Tdを算出し、この指示電流を前記ディザ中間電流I0として設定し、第3ステップとして、前記通電電流の検出平均電流Iddと前記目標平均電流Iaa即ち前記波形平均電流Iaとが一致する関係に、前記演算制御手段によって負帰還制御が行われる
ことを特徴とするディザ電流給電制御方法。 - 前記実験測定データは、前記ディザ振幅周期Td=A+Bを一定とし、所定の前記ディザ中間電流I0において、前記ディザデューティΓ=B/Tdを調整しながら、前記検出平均電流Iddと、前記ディザ中間電流I0とが一致する時点の前記ディザ電流大期間B又は前記ディザ電流小期間Aが測定され、前記ディザ中間電流I0と前記検出平均電流Idd、即ち波形平均電流Iaとが一致するということは、(算式2)における前記ディザ電流大期間Bと前記立上り時間bとの差分値(B−b)と、前記ディザ電流小期間Aと前記立下り時間aとの差分値(A−a)が等しくなって、前記ディザ中間電流I0と前記波形平均電流Iaとが一致していることを意味していて、よって、(算式3a)又は(算式3b)が成立し、
A=[(Td+(a−b)]/2・・・・・(算式3a)
B=[(Td−(a−b)]/2・・・・・(算式3b)
前記補正パラメータは、基準電圧と基準温度の環境下で、前記誘導性電気負荷の複数サンプルによって、所定のディザ振幅周期Tdと、前記目標平均電流Iaaに対応して定められている前記ディザ振幅電流ΔIと、複数段階の前記ディザ中間電流I0とによる実験測定を行い、これに対応して実測された前記ディザ電流大期間B00又はディザ電流小期間A00に基づいて、(算式4)によって応答時間差(a−b)を算出し、複数サンプルの平均値を、前記ディザ中間電流I0における平均応答時間差((a−b))であるとした「ディザ中間電流I0対平均応答時間差((a−b))」の近似算式又はデータテーブルである
(a−b)=Td−2×B00(=2×A00−Td)→平均値((a−b))
・・・(算式4)
ことを特徴とする請求項1に記載のディザ電流給電制御方法。 - 前記実働段階において、第1の補正方法又は第2の補正方法のいずれかが適用され、
前記第1の補正方法は、(算式2)においてB=Aとして、前記ディザ電流大期間Bと前記ディザ電流小期間Aとを一致させて、前記ディザデューティΓ=B/Tdを50%に固定した補正であり、この場合の目標平均電流Iaaとなる波形平均電流Iaに対応した指示電流となるディザ中間電流I0の関係は、(算式2a)によって算出され、
Iaa=Ia=I0+0.5×ΔI×((a−b))・・・・・・・(算式2a)
前記第2の補正方法は、(算式2)においてB−b=A−aとして、目標平均電流Iaaとなる波形平均電流Iaに対応した指示電流となるディザ中間電流I0は相互に一致しており、このディザ中間電流I0に対応して、前記ディザ電流大期間B又は前記ディザ電流小期間Aとは、(算式5b)又は(算式5a)によって算出され、
A=[(Td+((a−b))]/2・・・・・(算式5a)
B=[(Td−((a−b))]/2・・・・・(算式5b)
前記平均応答時間差((a−b))は、目標平均電流Iaaの実用範囲である最小値から最大値の間の中間値、又は多用される特定の代表目標平均電流に対応した平均応答時間差が適用されるか、或いは、複数段階の目標平均電流Iaaに関する複数の平均応答時間差を用いて補間演算によって算出される平均応答時間差が適用される
ことを特徴とする請求項2に記載のディザ電流給電制御方法。 - 前記実働段階において、第1の補正方法及び第3の補正方法の双方が適用され、
前記第1の補正方法は、(算式2)においてB=Aとして、前記ディザ電流大期間Bと前記ディザ電流小期間Aとを一致させて、前記ディザデューティΓ=B/Tdを50%に固定した補正であり、この場合の目標平均電流Iaaとなる波形平均電流Iaに対応した指示電流となるディザ中間電流I0の関係は、(算式2a)によって算出され、
Iaa=Ia=I0+0.5×ΔI×((a−b))・・・・・・・(算式2a)
前記第3の補正方法は、前記応答時間差(a1−b1)である第一製品と、前記応答時間差(a2−b2)であって、(a2−b2)>(a1−b1)である第二製品とに対して、(算式2aa)による共通のディザ中間電流I0が適用できるように、前記第二製品のディザデューティΓ2=B2/Tdを第一製品のディザデューティΓ1=B1/Td=0.5よりも小さく設定しておくものであり、
Iaa=Ia=I0+0.5×ΔI×((a1−b1))・・・・・(算式2aa)
前記第一製品に関する(算式2)の値と、前記第二製品に関する(算式2)の値を等しくするためには(算式6)の関係が必要であり、
(B1−b1)−(A1−a1)=(B2−b2)−(A2−a2)・・(算式6)
ここで、A1=B1=Td/2、A2+B2=Tdとすることによって(算式6a)と(算式6b)が得られ、
A2=[Td+(a2−b2)−(a1−b1)]/2・・・・(算式6a)
B2=[Td−(a2−b2)+(a1−b1)]/2・・・・(算式6b)
応答時間差の差分値(a2−b2)−(a1−b1)を補正パラメータとして、第二製品のディザデューティΓ2=B2/Tdが決定され、
前記複数サンプルの平均値である平均応答時間差((a1−b1))と、その平均差分値((a2−b2)−(a1−b1))とは、目標平均電流Iaaの実用範囲である最小値から最大値の間の中間値又は多用される特定の代表目標平均電流に対応した平均応答時間差が適用されるか、或いは、複数段階の目標平均電流Iaaに関する複数の平均応答時間差を用いて補間演算によって算出される平均応答時間差が適用される
ことを特徴とする請求項2に記載のディザ電流給電制御方法。 - 誘導性電気負荷である比例電磁コイルへの通電電流に応じて、液体圧力を比例制御するアクチェータである比例電磁弁に対し、前記比例電磁コイルに対する目標平均電流Iaaと検出平均電流Iddとが一致するように、この目標平均電流Iaaに対応した指示電流の指令信号を発生して、通電電流の負帰還制御を行う演算制御回路部を備え、前記目標平均電流Iaaには、前記比例電磁弁の可動弁の摺動抵抗によって定まる所定のディザ(Dither)振幅電流ΔIが付加されるディザ電流給電制御装置であって、
前記比例電磁コイルには、その通電電流を断続制御する駆動用開閉素子と電流検出抵抗とが直列接続されるとともに、前記比例電磁コイルと前記電流検出抵抗との直列回路に対して並列接続される転流回路素子を備え、
前記演算制御回路部は、プログラムメモリ及び演算用RAMメモリと協働するマイクロプロセッサを主体として構成されていて、前記プログラムメモリは電流制御手段となる制御プログラムを包含し、
前記電流制御手段は、圧力対電流変換テーブルによって目標圧力に対応した目標平均電流Iaaを設定する目標平均電流設定手段と、目標とするディザ振幅電流ΔIを設定するディザ振幅電流設定手段と、前記目標平均電流Iaaと前記ディザ振幅電流ΔIと加算したディザ合成電流に基づく指示電流設定手段と、第一補正手段又は第二補正手段とを備え、
前記目標平均電流設定手段が発生する前記目標平均電流Iaaと、前記検出平均電流Iddとの偏差値は、比例積分手段を介して前記目標平均電流Iaaに代数加算されて合成目標電流Itとなり、
前記ディザ振幅電流設定手段は、ディザ中間電流I0を基準として、目標とする前記ディザ振幅電流ΔIの半分を加算又は減算して得られる指令信号であるディザ大電流I2とディザ小電流I1を、それぞれディザ電流大期間Bとディザ電流小期間Aとなるディザ振幅周期Td=A+Bで繰返して発生し、
前記指示電流設定手段は、前記ディザ振幅電流設定手段によって設定された前記ディザ振幅電流ΔIと、前記合成目標電流Itに基づいて決定される前記ディザ中間電流I0とに基づいて、前記ディザ大電流I2及び前記ディザ小電流I1を決定し、
前記第一補正手段は、前記指示電流設定手段に作用して、前記ディザ中間電流I0と前記ディザ振幅電流ΔIの大きさによって変動する前記通電電流の立上り時間b及び立下り時間aの変動誤差を、実験段階で測定された補正パラメータによって補正して、前記目標平均電流Iaaとは異なる値の指示電流を前記ディザ中間電流I0として設定する指示電流補正手段であり、
前記第二補正手段は、前記ディザ電流振幅設定手段に作用して、前記目標平均電流Iaaと前記ディザ中間電流I0が一致する関係に前記ディザ電流大期間Bと前記ディザ振幅周期Tdとの比率であるディザデューティΓ=B/Tdを設定するディザデューティ補正手段である
ことを特徴とするディザ電流給電制御装置。 - 前記転流回路素子は、順方向電圧降下が大きな接合型ダイオードである第一製品であるか、又は電界効果型トランジスタを逆導通して電圧降下と発熱を抑制した等価ダイオードである第二製品となっており、その機種区分は回路基板に設けられたジャンパーの有無、又は前記プログラムメモリに格納されている機種コードによって判別されるとともに、前記指示電流設定手段に対して作用する指示電流補正手段である前記第一補正手段に加えて、第三補正手段が併用され、
前記第三補正手段は、前記ディザ電流振幅設定手段に作用して、前記応答時間差(a1−b1)である第一製品と、前記応答時間差(a2−b2)であって、(a2−b2)>(a1−b1)である第二製品とに対して、共通のディザ中間電流I0が適用できるように、前記第二製品のディザデューティΓ2=B2/Tdを第一製品のディザデューティΓ1=B1/Td=0.5よりも小さく設定しておくディザデューティ補正手段である
ことを特徴とする請求項5に記載のディザ電流給電制御装置。 - 前記比例電磁コイルは、自動車用変速機における変速段選択用の複数の油圧電磁弁のそれぞれに設けられ、この複数の比例電磁コイルはそれぞれが前記駆動用開閉素子と電流検出抵抗と転流回路素子を備えるとともに、車載バッテリである外部電源と、複数の前記駆動用開閉素子との間には、共用可変定電圧電源が設けられ、
前記共用可変定電圧電源は、その出力電圧が前記比例電磁コイルの基準電流Isと、現在温度における前記比例電磁コイルの内部抵抗である負荷抵抗Rとの積である可変電圧Vx=Is×Rとなるように負帰還制御されるか、又は前記外部電源の現在電圧である電源電圧Vbbと前記可変電圧Vxとの比率である電源デューティΓv=Vx/Vbbによってオン/オフ比率が調整され、
前記基準電流Isは、前記比例電磁コイルの抵抗値が基準抵抗R0であって、前記駆動用開閉素子を閉路したときの前記比例電磁コイルに対する印可電圧が基準電圧V0であったときの通電電流V0/R0であり、複数の前記比例電磁コイルの基準抵抗R0と基準電流Isとが相違していても、基準電圧V0は共通の固定値となっており、
前記可変電圧は、算式Vx=V0×(R/R0)で示されるとともに、前記電源デューティは、算式Γv=(Is×R)/Vbb=(R/R0)/(Vbb/V0)で示されて、複数の前記比例電磁コイルは共通の温度環境と共通の外部電源で使用されていることによって、抵抗比(R/R0)と電圧比(Vbb/V0)は共通しており、前記可変電圧Vx又は前記電源デューティΓvは、複数の前記比例電磁コイルに対して共通して適用される
ことを特徴とする請求項5に記載のディザ電流給電制御装置。 - 前記演算制御回路部は、PWMデューティ設定手段で決定された開閉デューティに基づいて、指令パルス発生手段が駆動パルス信号DRVを発生し、ゲート回路を介して前記駆動用開閉素子を直接オン/オフ制御し、
前記PWMデューティ設定手段は、前記指示電流設定手段による指示電流に応動して、前記駆動用開閉素子のオン時間である閉路期間τonと、PWM周期τとの比率であるPWMデューティγ=τon/τを決定し、
前記電流検出抵抗の両端電圧は、増幅器を介して前記演算制御回路部に入力されて、そのデジタル変換値に比例する検出電流Idは、デジタルフィルタを介して平滑化されて前記検出平均電流Iddとなり、
前記PWMデューティ設定手段は、前記PWMデューティγ=τon/τが、前記ディザ大電流I2及び前記ディザ小電流I1と、基準電流Isとの比率I2/Is、I1/Isと一致するように初期設定し、
前記基準電流Isは、前記比例電磁コイルの抵抗値が基準抵抗R0であって、前記駆動用開閉素子を閉路したときの前記比例電磁コイルに対する印可電圧が基準電圧V0であったときの通電電流V0/R0であり、
前記比例電磁コイルは、共用可変定電圧電源を介して給電され、この共用可変定電圧電源の出力電圧は、比例電磁コイルの現在の負荷抵抗Rと基準抵抗R0との抵抗比率(R/R0)に比例した可変電圧Vxとなるように負帰還制御されるか、又はこの抵抗比率を現在の電源電圧Vbbと基準電圧V0との電圧比率(Vbb/V0)で割った値に相当する通電デューティでオン/オフ制御するようになっているか、又は
前記PWMデューティ設定手段は更に、前記初期設定デューティγ=τon/τに対して、電源電圧補正手段によって現在の電源電圧Vbbと前記基準電圧V0との比率である電圧補正係数Ke=Vbb/V0の逆数を掛けるか、又は、現在抵抗補正手段によって算出された前記比例電磁コイルの現在温度における負荷抵抗Rと前記基準抵抗R0との比率である抵抗補正係数Kr=R/R0を掛け合わせた補正デューティを決定し、
前記ディザ振幅電流設定手段における前記ディザ振幅周期Tdは、前記比例電磁コイルのインダクタンスLと前記負荷抵抗Rとの比率である誘導時定数Tx=L/Rよりは大きく、前記PWM周期τは前記誘導時定数Txよりは小さく、前記デジタルフィルタによる平滑時定数Tfは前記ディザ振幅周期Tdよりも大きく(Tf>Td>Tx>τ)なっていて、
前記比例積分手段は、前記第一補正手段による前記指示電流設定手段の設定誤差、又は前記第二補正手段或いは前記第三補正手段による前記ディザ振幅電流設定手段の設定誤差、又は前記現在電圧補正手段と前記現在抵抗補正手段のいずれか一方或いは双方による前記PWMデューティ設定手段の設定誤差があるときに、前記目標平均電流Iaaと前記検出平均電流Iddとの偏差信号の積分値によって前記合成目標電流Itを増減して、前記目標平均電流Iaaと前記検出平均電流Iddとが一致する関係に負帰還制御を行うものであって、その積分時定数Tiは前記ディザ振幅周期Tdよりも大きい
ことを特徴とする請求項5から7までのいずれか1項に記載のディザ電流給電制御装置。 - 前記演算制御回路部は更に、前記指示電流設定手段が交互に発生する指令信号であるディザ大電流I2及びディザ小電流I1と、前記検出電流Idとの偏差電流Ixに応動する増大デューティ設定手段又は減少デューティ設定手段の少なくとも一方を備え、
前記増大デューティ設定手段は、前記検出電流Idが目標とする前記ディザ大電流I2よりも過小であって、前記偏差電流Ixの絶対値が第一閾値以上であるときに作用して、前記指令パルス発生手段が発生する駆動パルス信号DRVのPWMデューティγ=τon/τを一次的に増大させ、前記検出電流Idが増大して目標とする前記ディザ大電流I2に接近通過した時点以降は前記PWMデューティ設定手段が指定するPWMデューティγ=τon/τに復帰し、
前記減少デューティ設定手段は、前記検出電流Idが目標とする前記ディザ大電流I1よりも過大であって、前記偏差電流Ixの絶対値が第二閾値以上であるときに作用して、前記指令パルス発生手段が発生する駆動パルス信号DRVのPWMデューティγ=τon/τを一次的に減少させ、前記検出電流Idが減少して目標とする前記ディザ小電流I1に接近通過した時点以降は、前記PWMデューティ設定手段が指定するPWMデューティγ=τon/τに復帰する
ことを特徴とする請求項8に記載のディザ電流給電制御装置。 - 前記演算制御回路部は、PWMデューティ設定手段で決定された開閉デューティに基づいて、指令パルス発生手段が指令パルス信号PLSを発生し、負帰還制御回路とゲート回路を介して前記駆動用開閉素子を間接的にオン/オフ制御し、
前記PWMデューティ設定手段は、前記指令パルス信号PLSがPWM周期τでオン/オフするPWMデューティγ=τon/τを決定し、前記PWMデューティγ=τon/τは、前記指示電流設定手段による指示電流であるディザ大電流I2とディザ小電流I1とに対応して、前記目標平均電流Iaaの最大値Iamaxとの比率であるγ2=I2/Iamax、又はγ1=I1/Iamaxとなるようにオン時間である閉路期間τonが決定され、
前記電流検出抵抗の両端電圧は、増幅器を介して前記演算制御回路部に入力されて、そのデジタル変換値に比例する検出電流Idは、デジタルフィルタを介して平滑化されて前記検出平均電流Iddとなり、
前記ディザ振幅電流設定手段における前記ディザ振幅周期Tdは、前記比例電磁コイルのインダクタンスLと現在温度における負荷抵抗Rとの比率である誘導時定数Tx=L/Rよりは大きく、前記PWM周期τは前記誘導時定数Txよりは小さく、前記デジタルフィルタによる平滑時定数Tfは前記ディザ振幅周期Tdよりも大きく(Tf>Td>Tx>τ)なっていて、
前記負帰還制御回路は、前記指令パルス信号PLSを第一平滑回路によって平滑して得られるアナログ指令信号Atと、前記増幅器の出力電圧を第二平滑回路で平滑して得られる電流検出信号Adとを比較制御回路で比較して、前記電源電圧Vbbの変動及び前記負荷抵抗Rの変動の有無にかかわらず、前記ディザ大電流I2と前記ディザ小電流I1に対応して、前記検出電流が一致する関係に前記駆動用開閉素子を開閉して負帰還制御するとともに、
前記第一及び第二平滑回路の平滑時定数は、前記PWM周期τよりも大きくて、前記誘導時定数Txよりも小さな値であり、
前記比例積分手段は、前記第一補正手段による前記指示電流設定手段の設定誤差、又は前記第二補正手段或いは前記第三補正手段による前記ディザ振幅電流設定手段の設定誤差と、前記負帰還制御回路の電流制御誤差があるときに、前記目標平均電流Iaaと前記検出平均電流Iddとの偏差信号の積分値によって前記合成目標電流Itを増減して、前記目標平均電流Iaaと前記検出平均電流Iddとが一致する関係に負帰還制御を行うものであって、その積分時定数Tiは前記ディザ振幅周期Tdよりも大きい
ことを特徴とする請求項5から7までのいずれか1項に記載のディザ電流給電制御装置。 - 前記ディザ振幅電流設定手段は、前記負帰還制御回路に対して上昇開始指令パルスUPと下降開始指令パルスDNを発生し、
前記上昇開始指令パルスUPは、前記比例電磁コイルに対する通電開始時、又は前記ディザ振幅電流設定手段が、前記ディザ小電流I1から前記ディザ大電流I2に切換った時点において、所定時間幅又は可変時間幅の第一パルス信号を発生し、
前記下降開始指令パルスDNは、前記比例電磁コイルに対する通電停止時、又は前記ディザ振幅電流設定手段が、前記ディザ大電流I2から前記ディザ小電流I1に切換った時点において、所定時間幅又は可変時間幅の第二パルス信号を発生し、
前記負帰還制御回路は、前記第一パルス信号又は第二パルス信号に応動して、前記比較制御回路に入力されている前記アナログ指令信号Atを一次的に急増又は急減させる
ことを特徴とする請求項10に記載のディザ電流給電制御装置。 - 前記比例電磁コイルは、自動車用変速機における変速段選択用の複数の油圧電磁弁のそれぞれに設けられ、この複数の比例電磁コイルはそれぞれが前記駆動用開閉素子を備えるとともに、一方が給電されているときに他方は給電されていない状態が存在する少なくとも一対の前記比例電磁コイルに接続された抵抗検出回路を備え、
前記抵抗検出回路は、安定化された制御電圧Vccから非駆動中の前記比例電磁コイルに対して、サンプリング開閉素子と、前記負荷抵抗Rよりも大きな値の抵抗値Rsである直列抵抗とを介してパルス電流を供給し、このときの前記比例電磁コイルに対する印可電圧Vs=Vcc×R/(R+Rs)を増幅して、抵抗検出信号RDSを発生する第二増幅器によって構成され、
前記演算制御回路部は、前記サンプリング開閉素子をパルス駆動し、このときの前記抵抗検出信号RDSを受信して、前記比例電磁コイルの現在温度における内部抵抗である前記負荷抵抗Rを、算式R=Rs×Vs/(Vcc−Vs)≒Rs×Vs/Vccによって算出し、
前記比例電磁コイルは、その負荷抵抗Rの値によって出力電圧が補正される共用可変定電圧電源を介して給電されるか、又は前記駆動用開閉素子の通電デューティを、前記負荷抵抗Rの値によって補正するPWMデューティ設定手段を備えている
ことを特徴とする請求項5から11までのいずれか1項に記載のディザ電流給電制御装置。 - 前記比例電磁コイルに並列接続される転流回路は、前記比例電磁コイルの通電遮断時と、前記ディザ大電流I2から前記ディザ小電流I1への切換え移行時の減流所要時間において有効となる高速遮断回路を備え、
前記高速遮断回路は、前記転流回路素子に直列接続された減衰抵抗と、この減衰抵抗と並列接続され、前記減流所要時間において開路される付加開閉素子であるか、又は前記転流回路素子に対して直列接続され転流開閉素子であり、
前記転流開閉素子には電圧制限ダイオードが接続されているとともに、前記減流所要時間においては開路されて、その両端電圧は前記電圧制限ダイオードによって制限されるようになっている
ことを特徴とする請求項5から11までのいずれか1項に記載のディザ電流給電制御装置。 - 前記指令パルス発生手段が発生するパルス信号のPWMデューティγは、PWM周期τの期間内でN回のクロック信号を計数し、この内のS回がオン指令であったときにPWMデューティγ=S/Nとなるものであって、前記N回のクロック信号を一単位とする前記PWM周期τは、前記ディザ振幅周期Tdの期間内にn回発生し、前記ディザデューティΓ=B/Tdの最小調整単位はTd/nとなり、
前記指令パルス発生手段は、前記クロック信号を計数するリングカウンタであって、計数値1〜Sがオン期間、計数値S+1〜Nがオフ期間となるようにオン期間が連続する集中型のものを第一手段とし、S回のオンタイミングが、N回のクロック信号の中に分散配置されたリングレジスタによるものを第二手段として、前記第一手段又は前記第二手段のいずれかが選択使用される
ことを特徴とする請求項5から11までのいずれか1項に記載のディザ電流給電制御装置。 - 前記指令パルス発生手段は、第1及び第2のリングレジスタを備え、
前記ディザ電流大期間Bにおいては、前記第2のリングレジスタに格納されているビットパターンによって順次前記指令パルスPLSがオン/オフ状態となり、
前記ディザ電流小期間Aにおいては、前記第1のリングレジスタに格納されているビットパターンによって順次前記指令パルスPLSがオン/オフ状態となり、
前記PWMデューティγに対応した前記ビットパターンはデータマップとして前記プログラムメモリに格納されていて、
前記第1のリングレジスタには、前記ディザ電流大期間Bにおいて、前記ディザ小電流I1に適した前記データマップが読出し格納され、
前記第2のリングレジスタには、前記ディザ電流小期間Aにおいて、前記ディザ大電流I2に適した前記データマップが読出し格納され、
前記PWMデューティγが50%以下であって、N/S=qの値が整数である時には1回のオン指令に続いて(q−1)回のオフ指令を発生し、再び1回のオン指令に続いて(q−1)回のオフ指令を発生する前記ビットパターンを反復し、
前記PWMデューティγが50%以下であってN/Sの商がq、剰余がrある時には1回のオン指令に続いて(q−1)回のオフ指令又はq回のオフ指令を発生し、再び1回のオン指令に続いて(q−1)回のオフ指令又はq回のオフ指令を発生する前記ビットパターンを反復し、S回の反復動作の中でq回のオフ指令を発生するのはr回とし、
前記PWMデューティγが50%を超過するときは、PWMデューティが50%以下であった場合の前記ビットパターンのオンとオフを反転した補数パターンに基づいて、N回の中でS回のオフ指令を発生することによってPWMデューティ(N−S)/Nを達成するようになっている
ことを特徴とする請求項14に記載のディザ電流給電制御装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015172616A JP6129257B2 (ja) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | ディザ電流給電制御方法及びディザ電流給電制御装置 |
US15/041,205 US10079087B2 (en) | 2015-09-02 | 2016-02-11 | Dither current power supply control method and dither current power supply control apparatus |
DE102016107489.6A DE102016107489B4 (de) | 2015-09-02 | 2016-04-22 | Dither-Strom-Energieversorgung-Steuerungsverfahren und Dither-Strom-Energieversorgung-Steuerungsapparat |
CN201610283832.8A CN106487245B (zh) | 2015-09-02 | 2016-04-29 | 颤振电流供电控制方法及颤振电流供电控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015172616A JP6129257B2 (ja) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | ディザ電流給電制御方法及びディザ電流給電制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017050706A JP2017050706A (ja) | 2017-03-09 |
JP6129257B2 true JP6129257B2 (ja) | 2017-05-17 |
Family
ID=58010714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015172616A Active JP6129257B2 (ja) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | ディザ電流給電制御方法及びディザ電流給電制御装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10079087B2 (ja) |
JP (1) | JP6129257B2 (ja) |
CN (1) | CN106487245B (ja) |
DE (1) | DE102016107489B4 (ja) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6129257B2 (ja) * | 2015-09-02 | 2017-05-17 | 三菱電機株式会社 | ディザ電流給電制御方法及びディザ電流給電制御装置 |
DE102016205312A1 (de) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Zf Friedrichshafen Ag | Stromsteuerung mit einem Dithersignal |
KR20180085165A (ko) * | 2017-01-18 | 2018-07-26 | 삼성전자주식회사 | 배터리 관리 방법 및 장치 |
DE102017210607A1 (de) * | 2017-06-23 | 2018-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines mittels einer Spule bewegbaren Teils und Magnetventil |
CN107559489B (zh) * | 2017-10-20 | 2019-07-19 | 海盐星创电子有限公司 | 一种燃气表阀门动作功能的检测方法 |
JP2019091868A (ja) * | 2017-11-17 | 2019-06-13 | Kyb株式会社 | 制御装置および鉄道車両用制振装置 |
CN111684695B (zh) * | 2018-02-16 | 2023-09-29 | 三菱电机株式会社 | 电力变换器的控制装置 |
CN110296256A (zh) * | 2018-03-21 | 2019-10-01 | 大陆汽车投资(上海)有限公司 | 用于控制电磁阀的装置和方法 |
KR102589033B1 (ko) * | 2018-07-17 | 2023-10-17 | 현대자동차주식회사 | 모터 구동을 위한 인버터 제어 장치 및 방법 |
CN109150165A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-01-04 | 宁波兴为汽车电子有限公司 | 一种车用电压调节电路及其运作方法 |
US11087911B2 (en) * | 2018-10-31 | 2021-08-10 | Hamilton Sundstrand Corporation | Autonomous mode change circuit for solenoid drivers |
CN109861668B (zh) * | 2019-01-25 | 2023-03-21 | 西安微电子技术研究所 | 一种高可靠性按钮指令脉冲电路 |
CN112015093B (zh) * | 2019-05-31 | 2022-02-11 | 广东美的制冷设备有限公司 | 驱动控制方法、装置、家电设备和计算机可读存储介质 |
CN111043389A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-21 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种电磁阀的控制方法、控制装置及车辆 |
JP7287328B2 (ja) * | 2020-03-31 | 2023-06-06 | トヨタ自動車株式会社 | リニアソレノイドバルブの制御装置 |
CN111965401B (zh) * | 2020-06-05 | 2023-03-24 | 嘉兴行适安车联网信息科技有限公司 | 一种模拟车辆启动电源的方法 |
KR102367502B1 (ko) * | 2020-06-29 | 2022-02-24 | 비테스코 테크놀로지스 게엠베하 | 디더 전류 진폭 제어 장치 및 방법, 이를 포함하는 자동 변속 제어 장치 |
US11515794B2 (en) * | 2020-07-09 | 2022-11-29 | Infineon Technologies Austria Ag | Current estimation in a power supply |
DE102020127539A1 (de) * | 2020-10-20 | 2022-04-21 | Faurecia Autositze Gmbh | Verfahren zur Ansteuerung eines Fahrzeugsitz-Ventils |
CN112445165B (zh) * | 2020-11-06 | 2022-03-15 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 一种比例电磁阀控制方法及控制系统 |
JP7468324B2 (ja) * | 2020-12-08 | 2024-04-16 | トヨタ自動車株式会社 | リニアソレノイドバルブの制御装置 |
CN112803926B (zh) * | 2021-01-19 | 2022-06-10 | 北谷电子有限公司 | 一种比例电磁阀的驱动方法 |
JP7492654B2 (ja) * | 2021-05-11 | 2024-05-29 | 日立Astemo株式会社 | 燃料噴射制御装置 |
CN114857333B (zh) * | 2022-04-29 | 2023-08-04 | 宁波赛福汽车制动有限公司 | 线圈的电流控制方法、装置及电路 |
CN114884170B (zh) * | 2022-05-26 | 2024-03-22 | 惠州市盛微电子有限公司 | 基于pwm的恒流方法、恒流装置、电池管理系统 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5079498A (en) * | 1991-03-26 | 1992-01-07 | Vickers Systems Limited | Digital pulse-width-modulation generator for current control |
EP0733196A1 (en) * | 1993-11-29 | 1996-09-25 | Honeywell Inc. | Modular laser gyro |
FR2734394A1 (fr) * | 1995-05-17 | 1996-11-22 | Caterpillar Inc | Commande d'amplitude de tremblement |
US7154326B2 (en) * | 2005-04-18 | 2006-12-26 | Visteon Global Technologies, Inc. | Dither amplitude correction for constant current drivers |
US20080099705A1 (en) * | 2006-10-25 | 2008-05-01 | Enfield Technologies, Llc | Retaining element for a mechanical component |
WO2008108214A1 (ja) * | 2007-03-01 | 2008-09-12 | Yanmar Co., Ltd. | 電子制御ガバナ |
JP5004844B2 (ja) | 2007-05-25 | 2012-08-22 | ニチコン株式会社 | アルミニウム電解コンデンサ用陽極箔の製造方法 |
JP4169780B1 (ja) * | 2007-10-03 | 2008-10-22 | 東フロコーポレーション株式会社 | 比例電磁弁の制御方法及び制御装置 |
JP5362241B2 (ja) * | 2008-03-24 | 2013-12-11 | 株式会社小松製作所 | 比例電磁弁の駆動装置 |
DE102012112841B4 (de) | 2012-12-21 | 2023-11-30 | Hilite Germany Gmbh | Steuerungsverfahren und Steuervorrichtung für einen Elektromagneten |
JP5761580B2 (ja) * | 2013-03-06 | 2015-08-12 | 株式会社デンソー | 電流制御装置および電流制御プログラム |
JP5619253B1 (ja) * | 2013-10-15 | 2014-11-05 | 三菱電機株式会社 | 誘導性負荷の給電制御装置 |
CN104653758B (zh) * | 2013-11-22 | 2017-03-15 | 上海汽车集团股份有限公司 | 一种车用液压系统电磁阀的控制方法 |
JP6129257B2 (ja) * | 2015-09-02 | 2017-05-17 | 三菱電機株式会社 | ディザ電流給電制御方法及びディザ電流給電制御装置 |
DE102016205312A1 (de) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Zf Friedrichshafen Ag | Stromsteuerung mit einem Dithersignal |
JP6632488B2 (ja) * | 2016-07-20 | 2020-01-22 | 株式会社デンソーテン | 制御装置およびad変換制御方法 |
-
2015
- 2015-09-02 JP JP2015172616A patent/JP6129257B2/ja active Active
-
2016
- 2016-02-11 US US15/041,205 patent/US10079087B2/en active Active
- 2016-04-22 DE DE102016107489.6A patent/DE102016107489B4/de active Active
- 2016-04-29 CN CN201610283832.8A patent/CN106487245B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106487245A (zh) | 2017-03-08 |
DE102016107489A1 (de) | 2017-03-02 |
JP2017050706A (ja) | 2017-03-09 |
US20170062110A1 (en) | 2017-03-02 |
US10079087B2 (en) | 2018-09-18 |
CN106487245B (zh) | 2019-04-26 |
DE102016107489B4 (de) | 2023-11-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6129257B2 (ja) | ディザ電流給電制御方法及びディザ電流給電制御装置 | |
JP7004585B2 (ja) | 半導体装置、負荷駆動システムおよびインダクタ電流の電流検出方法 | |
US8629663B2 (en) | Systems for integrated switch-mode DC-DC converters for power supplies | |
CN105723599B (zh) | 局部绝热转换 | |
KR20160056912A (ko) | 전하 펌프 시간 제어 | |
JP6055099B2 (ja) | 誘導性の消費機器を通って流れる電流の電流強度を調整する方法、及び、対応する回路構成 | |
CN105759114A (zh) | 开关电压调节器输入功率估计 | |
WO2017027792A1 (en) | Method and apparatus for solenoid position measurement and control | |
JP6546754B2 (ja) | 制御装置および制御方法 | |
CN101688495A (zh) | 用于适配调节流量调节阀的电阻值的方法 | |
Oliveri et al. | A piecewise-affine inductance model for inductors working in nonlinear region | |
JP5381333B2 (ja) | ソレノイド駆動弁の開度制御装置 | |
KR20140024225A (ko) | 전기 부하 장치의 출력 제어 또는 전압 제어 방법 및 그 장치 | |
JP5516350B2 (ja) | 負荷駆動回路 | |
JP2010258146A (ja) | ソレノイド電流制御装置およびソレノイド電流制御方法 | |
JP6137969B2 (ja) | 電流検出回路、電流制御装置 | |
Jaafar et al. | Nonlinear sliding mode observer and control of high order DC-DC converters | |
JP2013045897A (ja) | ソレノイドの電流制御装置 | |
JP6273933B2 (ja) | ソレノイド電流制御装置及びソレノイド電流制御方法 | |
JP6022018B1 (ja) | ディザ電流給電制御装置 | |
US10432089B2 (en) | Method for optimizing the operation of a digital controller provided in a control loop for a step-up converter, a control loop, and a computer program product | |
Reinertz | A comparative study on dither signals and their parameterisation | |
JP2015040569A (ja) | バルブポジショナ | |
JPH1039902A (ja) | 電流制御装置 | |
JP6344070B2 (ja) | ソレノイド制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161206 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170314 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170411 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6129257 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |