JP6273933B2 - ソレノイド電流制御装置及びソレノイド電流制御方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ソレノイド電流制御装置及びソレノイド電流制御方法に関する。

例えば、自動車における電磁弁の開閉やアクチュエータの駆動に、ソレノイドが用いられる。このようなソレノイドに流される電流は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によって制御される。当該ＰＷＭ制御によって、例えば、ソレノイドアクチュエータの出力が制御される。

ソレノイドは、例えば温度変化によって抵抗値が変動する。このため、ソレノイドに印加される電圧が一定であったとしても、ソレノイドに流れる電流が変化することがある。ソレノイドに流れる電流が変化すると、例えばソレノイドアクチュエータの出力も変化する。このため、例えばソレノイドに流れる駆動電流を検出して、当該駆動電流の値を目標値に近づけるフィードバック制御が行われる。

特開平５−２２２９９３号公報

ソレノイドの駆動電流のフィードバック制御には、ソレノイドに流れる駆動電流の平均値が用いられる。当該平均値は、駆動電流の検出値から算出される。算出される平均値の精度が向上することで、一般的に、フィードバック制御の精度も向上する。

ソレノイドに流れる駆動電流は、実際の負荷及び駆動回路による遅れから、一次遅れ特性で上昇及び低下する。このため、例えば駆動電流のオン及びオフの時点における検出値から平均値を算出する場合、平均値の精度が低くなるおそれがある。

駆動電流の１周期当たりの検出回数を多くすることで、算出される平均値の精度は高くなる。しかし、高頻度の電流検出を行うことによる高い演算負荷は、用いられるコントローラの高性能化を招き、ソレノイド駆動回路の製造コストを増大させるおそれがある。

本発明の実施形態に係るソレノイド電流制御装置は、例えば、検出部と、平均電流値推定部とを備える。前記検出部は、パルス幅変調制御されるソレノイドに流れる駆動電流を検出するものであって、前記駆動電流が低下するときの当該駆動電流の検出値である第１のサンプリング電流値及び第２のサンプリング電流値を検出する。前記平均電流値推定部は、前記第１のサンプリング電流値及び前記第２のサンプリング電流値から時定数を算出し、前記時定数と前記駆動電流のデューティとからゲインを算出し、前記ゲインと前記第２のサンプリング電流値よりも先に検出された前記第１のサンプリング電流値とから前記駆動電流の平均電流値を推定する。これにより、例えば、温度変化や製造ばらつきの影響による駆動回路−負荷の特性ばらつきが発生しても、精度良く平均電流値を推定することができる。さらに、１周期あたり二点のサンプリング電流値を検出すれば平均電流値を算出できるため、ソレノイド電流制御装置の演算負荷を低減することができ、安価なソレノイド電流制御装置で平均電流値を求めることができる。

上記ソレノイド電流制御装置において、例えば、前記平均電流値推定部は、前記ゲインと前記デューティとの関係を示す一次式を用いて、前記時定数と前記デューティとから前記ゲインを算出する。よって、例えば、ゲインが簡易な計算によって算出される。したがって、ソレノイド電流制御装置の演算負荷を低減することができ、安価なソレノイド電流制御装置で平均電流値を求めることができる。

上記ソレノイド電流制御装置において、例えば、前記平均電流値推定部は、前記ゲイン及び前記デューティの一次式の特性値と、前記時定数と、の関係を示す一次式を用いて、前記時定数と前記デューティとから前記ゲインを算出する。よって、例えば、ゲインが簡易な計算によって算出される。したがって、ソレノイド電流制御装置の演算負荷を低減することができ、安価なソレノイド電流制御装置で平均電流値を求めることができる。

上記ソレノイド電流制御装置は、例えば、複数の前記ソレノイドを制御する。前記検出部は、それぞれの前記ソレノイドに流れる前記駆動電流から第１のサンプリング電流値及び第２のサンプリング電流値を、タイミングをずらして検出する。よって、例えば、単一の検出部によって、複数のソレノイドの駆動電流から第１及び第２のサンプリング電流値をそれぞれ検出することができる。したがって、ソレノイド電流制御装置を簡易な構成にすることができる。

上記ソレノイド電流制御装置において、例えば、前記検出部は、前記第１のサンプリング電流値を、前記駆動電流が最大になった時点で検出する。よって、例えば、さらに簡易な計算によってゲインを算出できる。これにより、ソレノイド電流制御装置の演算負荷を低減することができ、安価なソレノイド電流制御装置で平均電流値を求めることができる。

上記ソレノイド電流制御装置は、例えば、前記平均電流値と、前記駆動電流の目標値である目標電流値と、の差に基づいて、前記駆動電流を制御する駆動部をさらに備える。よって、例えば、駆動電流の制御の精度が向上し、ソレノイドの出力を制御しやすくなる。

本発明の実施形態に係るソレノイド電流制御方法は、例えば、パルス幅変調制御されるソレノイドに流れる駆動電流が低下するときの、当該駆動電流の検出値である第１のサンプリング電流値及び第２のサンプリング電流値を検出し、前記第１のサンプリング電流値と前記第２のサンプリング電流値とから、時定数を算出し、前記時定数と、前記駆動電流のデューティと、からゲインを算出し、前記ゲインと、前記第２のサンプリング電流値よりも先に検出された前記第１のサンプリング電流値と、から平均電流値を推定する。これにより、例えば、温度変化や製造ばらつきの影響による駆動回路−負荷の特性ばらつきが発生しても、精度良く平均電流値を推定することができる。さらに、１周期あたり二点のサンプリング電流値を検出すれば平均電流値を算出できるため、ソレノイド電流制御装置の演算負荷を低減することができ、安価なソレノイド電流制御装置で平均電流値を求めることができる。

図１は、第１の実施形態のアクチュエータ駆動システムの回路構成を示す図である。 図２は、マイコンの機能ブロック図である。 図３は、リニアソレノイドに流れる駆動電流の電流値と電圧値とを示すグラフである。 図４は、リニアソレノイドに流れる駆動電流の波形を示すグラフである。 図５は、平均電流値演算処理の手順を示すフローチャートである。 図６は、電流特性項Ｋｘと時定数パラメータとの関係を示すグラフである。 図７は、電流特性項Ｋｙと時定数パラメータとの関係を示すグラフである。 図８は、ゲインとデューティとの関係を示すグラフである。 図９は、第２の実施形態のアクチュエータ駆動システムの回路構成を示す図である。 図１０は、リニアソレノイドに流れる駆動電流の波形を示すグラフである。

以下に、第１の実施の形態について、図１乃至図８を参照して説明する。なお、実施形態に係る構成要素や、当該要素の説明について、複数の表現を併記することがある。当該構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされることは妨げられない。さらに、複数の表現が記載されない構成要素及び説明について、他の表現がされることは妨げられない。

図１は、アクチュエータ駆動システム１０の回路構成を概略的に示す図である。アクチュエータ駆動システム１０は、ソレノイド電流制御装置の一例である。図１に示すように、アクチュエータ駆動システム１０は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する）１１と、アクチュエータ駆動部１２と、ソレノイドアクチュエータ（以下、アクチュエータと称する）１３と、バッテリ１４と、を有する。マイコン１１は、平均電流値推定部の一例である。アクチュエータ駆動部１２は、駆動部の一例である。

マイコン１１は、例えば、サスペンションを制御するために設けられる。なお、マイコン１１は、例えばエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）のような、種々の制御を行う装置又は部分であっても良い。マイコン１１は、アクチュエータ駆動部１２に指令信号を出力することで、アクチュエータ１３の制御を行う。

マイコン１１は、例えば、ＣＰＵのような制御装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような記憶装置とを有する。マイコン１１は、例えば、前記ＣＰＵが前記ＲＯＭに記憶された各種プログラムを読み出して実行することで、以下に説明するアクチュエータ駆動部１２の制御のような種々の動作を実行する。なお、当該プログラムは、ＨＤＤのような記憶装置やＣＤのような情報記録媒体に記憶されても良い。

アクチュエータ駆動部１２は、駆動ＩＣ２１と、電流検出抵抗器２２と、電流フィードバック回路２３と、トランジスタ２４と、ゲート駆動回路２５と、を有する。アクチュエータ１３は、リニアソレノイド２７を有する。電流フィードバック回路２３は、検出部の一例である。リニアソレノイド２７は、ソレノイドの一例である。

駆動ＩＣ２１は、バッテリ１４からリニアソレノイド２７の一方の端子への電流を通電および遮断可能なスイッチを有する。駆動ＩＣ２１は、例えば、マイコン１１から入力される指令信号に基づき、当該スイッチをオン／オフする。

電流検出抵抗器２２は、駆動ＩＣ２１とリニアソレノイド２７の前記一方の端子との間に位置する。言い換えると、電流検出抵抗器２２は、リニアソレノイド２７の上流側に設けられる。なお、電流検出抵抗器２２は、リニアソレノイド２７の下流側に設けられても良い。リニアソレノイド２７と電流検出抵抗器２２とは、直列に接続される。

電流フィードバック回路２３は、電流検出抵抗器２２の両端に生じる電位差を検出し、電位差の検出値をアナログ−デジタル変換して当該電位差の検出値を得る。なお、上述のように電流検出抵抗器２２がリニアソレノイド２７の下流側に設けられた場合も同様に、電流フィードバック回路２３は、電流検出抵抗器２２の両端に生じる電位差を検出する。電流フィードバック回路２３は、当該電位差の検出値と、電流検出抵抗器２２の抵抗値とに基づき、リニアソレノイド２７に流れる駆動電流の電流値を算出する。すなわち、電流フィードバック回路２３は、リニアソレノイド２７に流れる駆動電流を検出する。電流フィードバック回路２３は、当該駆動電流の検出値に係る信号を、マイコン１１に出力する。

トランジスタ２４は、ドレイン端子がリニアソレノイド２７の他方の端部に接続され、ソース端子が接地（グラウンド）されたスイッチング素子である。当該ドレイン端子が接続されるリニアソレノイド２７の下流側の端子は、ダイオード２９を介してリニアソレノイド２７の上流側の端子に接続される。

ゲート駆動回路２５は、トランジスタ２４のゲート端子に接続される。ゲート駆動回路２５は、アクチュエータ１３が目標の出力を得るように、マイコン１１から入力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に基づいてトランジスタ２４を駆動し、リニアソレノイド２７に流れる駆動電流を制御する。すなわち、リニアソレノイド２７は、ＰＷＭ制御される。

図２は、マイコン１１の機能ブロック図である。なお、図２は、説明の都合上、マイコン１１の他、電流フィードバック回路２３及びゲート駆動回路２５も示す。図２に示すマイコン１１内の各構成は、マイコン１１内の前記ＣＰＵ（不図示）が、前記ＲＯＭ（不図示）内に格納されたアクチュエータ制御プログラムを実行することで実現される。

図２に示されるように、マイコン１１は、上記アクチュエータ制御プログラムを実行することで、時定数算出部３１と、電流特性項算出部３２と、ゲイン算出部３３と、平均電流値算出部３４と、目標電流算出部３５と、減算部３６と、デューティ算出部３７と、を実現する。

マイコン１１は、前記アクチュエータ制御プログラムを用いて、電流フィードバック回路２３が検出した駆動電流の電流値から平均電流値Ｉａｖｅを算出し、当該平均電流値Ｉａｖｅに基づいてアクチュエータ駆動部１２を制御する。マイコン１１は、まず、電流フィードバック回路２３が検出する駆動電流から、駆動電流の検出値である第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１と第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ２とを取得する。

以下に、第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１及び第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ２について説明する。図３は、リニアソレノイド２７に流れる駆動電流の電流値と、リニアソレノイド２７に印加される電圧値を概略的に示すグラフである。図３の上方のグラフは、リニアソレノイド２７に流れる駆動電流の電流値を示す。当該グラフにおける縦軸は電流値［Ａ］であり、横軸は時間［秒］である。図３の下方のグラフは、リニアソレノイド２７に印加される電圧を示す。当該グラフにおける縦軸は電圧［Ｖ］であり、横軸は時間［秒］である。上方のグラフの横軸（時間）と下方のグラフの横軸（時間）とは、対応関係にある。

図３に示すように、リニアソレノイド２７に流れる駆動電流の電流値は、１周期において、指数関数的に電圧及び抵抗によって導き出される値（電源電圧Ｖ／回路抵抗Ｒ）に向かって上昇し、スイッチオフ時に１周期における最大値Ｉｍａｘへ到達した後、指数関数的に０Ａに向かって低下する、一次遅れ特性を示す。当該一次遅れ特性は、アクチュエータ１３における実際の負荷や、アクチュエータ駆動システム１０に設けられた電流検出抵抗器２２及びリニアソレノイド２７のような種々の要因によって生じる。

図４は、リニアソレノイド２７に流れる駆動電流の電流値の１周期分の波形を示すグラフである。図４における縦軸は電流値［Ａ］であり、横軸は時間［秒］である。図４は、後述する時定数パラメータＰｔ（時定数）が異なる二つの駆動電流の波形を示す。図４は、一方の駆動電流の波形（時定数小）を実線で示し、他方の駆動電流の波形（時定数大）を破線で示す。

電流フィードバック回路２３は、リニアソレノイド２７に流れる駆動電流の電流値を、マイコン１１に出力する。マイコン１１は、１周期毎に、駆動電流の電流値が低下するときに、当該駆動電流のサンプリング（電流値の検出）を二回行う。マイコン１１は、当該サンプリングによって得られた電流値を、第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１及び第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ２とする。以上の説明を言い換えると、電流フィードバック回路２３は、第１及び第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ１，Ｓｍｐ２を含む駆動電流の電流値を検出し、マイコン１１は当該電流値から第１及び第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ１，Ｓｍｐ２を取得する。なお、電流フィードバック回路２３が上記サンプリングを行っても良い。

マイコン１１は、第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１を検出してから一定時間（例えば数マイクロ秒）経過後に、第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ２を検出する。このため、第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１は、第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ２よりも高い。

第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１は、スイッチオフ時に検出されても良い。この場合、第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１は駆動電流の最大値Ｉｍａｘとなる。また、第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ２は、次の周期のスイッチオン時よりも前に検出される。すなわち、第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ２は、０よりも大きい。

図２のように、時定数算出部３１は、電流フィードバック回路２３がマイコン１１に入力する電流値から、第１及び第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ１，Ｓｍｐ２を取得する。さらに、平均電流値算出部３４は、電流フィードバック回路２３がマイコン１１に入力する電流値から、第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１を取得する。

時定数算出部３１は、第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１と第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ２とを用いて、駆動電流の電流値波形の時定数パラメータＰｔを算出する。時定数パラメータＰｔは、駆動電流が最大値Ｉｍａｘから低下する際の、一次遅れ特性に係る時定数である。図４のように、時定数パラメータＰｔが大きいほど、駆動電流の波形は三角波に近い形状を呈する。一方、時定数パラメータＰｔが小さいほど、駆動電流の変化は急激になる。

図２のように、電流特性項算出部３２とゲイン算出部３３とは、後述する演算を行い、上記時定数パラメータＰｔを用いて平均電流ゲイン（以下、ゲインと称する）Ｇを算出する。ゲインＧは、第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１と平均電流値Ｉａｖｅとの比である。

平均電流値算出部３４は、当該ゲインＧを取得し、第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１とゲインＧとから、平均電流値Ｉａｖｅを算出する。平均電流値算出部３４は、当該平均電流値Ｉａｖｅを減算部３６に出力する。

目標電流算出部３５は、アクチュエータ１３の目標出力に基づいて、駆動電流の目標電流値Ｉｒを算出する。アクチュエータ１３の目標出力は、予め設定されても良く、例えばフィードバック制御によって変化しても良い。目標電流算出部３５は、目標電流値Ｉｒを、減算部３６に出力する。

減算部３６は、目標電流算出部３５から取得した目標電流値Ｉｒから、平均電流値算出部３４から取得した平均電流値Ｉａｖｅを減算し、減算結果としての差分Ｉｅを算出する。減算部３６は、差分Ｉｅをデューティ算出部３７に出力する。

デューティ算出部３７は、差分Ｉｅに基づきフィードバック制御を行い、リニアソレノイド２７に流れる駆動電流の平均値が目標電流値Ｉｒに一致するような、ＰＷＭ信号のデューティ比（デューティＤ）を算出する。デューティ算出部３７は、算出されたデューティＤに係るＰＷＭ信号を、ゲート駆動回路２５に出力する。

上述のように、ゲート駆動回路２５は、マイコン１１のデューティ算出部３７から入力されたＰＷＭ信号に基づき、トランジスタ２４を駆動させる。トランジスタ２４により、リニアソレノイド２７に流れる駆動電流のデューティ比が制御され、当該駆動電流の平均電流値Ｉａｖｅが目標電流値Ｉｒに近づく。すなわち、マイコン１１が算出した平均電流値Ｉａｖｅに基づいて、アクチュエータ駆動システム１０は駆動電流のフィードバック制御を行う。

次に、以上のように構成された本実施形態のマイコン１１による平均電流値演算処理について説明する。なお、マイコン１１の平均電流値演算処理は、以下に説明するものに限らない。図５は、平均電流値演算処理の手順の一例を示すフローチャートである。

まず、上述のように、時定数算出部３１は、電流フィードバック回路２３が検出した電流値から第１及び第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ１，Ｓｍｐ２を取得する（ステップＳ１１）。時定数算出部３１は、以下の式（１）を用いて、第１及び第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ１，Ｓｍｐ２から、時定数パラメータＰｔを算出する（ステップＳ１２）。
Ｐｔ＝Ｓｍｐ２／Ｓｍｐ１ ……（１）

電流特性項算出部３２は、時定数算出部３１から時定数パラメータＰｔを取得する。電流特性項算出部３２は、一次式である以下の式（２）及び式（３）を用いて、時定数パラメータＰｔから、電流特性項Ｋｘ，Ｋｙを算出する（ステップＳ１３）。
Ｋｘ＝ａ×Ｐｔ＋ｂ ……（２）
Ｋｙ＝ｃ×Ｐｔ＋ｄ ……（３）

平均電流値Ｉａｖｅの算出に用いられる上述のゲインＧと、マイコン１１が出力するＰＷＭ信号のデューティＤとの関係は、一次式である以下の式（４）に近似される。電流特性項Ｋｘは、式（４）における傾きである。電流特性項Ｋｙは、式（４）におけるオフセット（切片）である。
Ｇ＝Ｋｘ×Ｄ＋Ｋｙ ……（４）

式（２）及び式（３）におけるａ，ｂ，ｃ，ｄは、実際のアクチュエータ駆動システム１０を用いた計測結果から、予め定められる定数である。すなわち、予めアクチュエータ駆動システム１０によって、リニアソレノイド２７に駆動電流を流す実験が行われる。この際に出力されたデューティ比と、第１及び第２のサンプリング値Ｓｍｐ１，Ｓｍｐ２と、計測された平均電流値との関係から、時定数パラメータＰｔと電流特性項Ｋｘ，Ｋｙとの関係が一次式に近似される。

図６は、電流特性項Ｋｘと時定数パラメータＰｔとの関係を示すグラフである。図７は、電流特性項Ｋｙと時定数パラメータＰｔとの関係を示すグラフである。なお、図６及び図７に示される電流特性項Ｋｘ，Ｋｙと時定数パラメータＰｔとの値は、あくまで一例である。図６において、縦軸は電流特性項Ｋｘ（ゲインＧの一次関数における傾き）を示す。図７において、縦軸は電流特性項Ｋｙ（ゲインＧの一次関数におけるオフセット）を示す。図６及び図７において、横軸は時定数パラメータＰｔを示す。

図６に示されるように、時定数パラメータＰｔと電流特性項Ｋｘとの関係は、式（２）のような一次式に近似される。図６に示すグラフの傾きが定数ａであり、当該グラフのオフセットが定数ｂである。

図７に示されるように、時定数パラメータＰｔと電流特性項Ｋｙとの関係は、式（３）のような一次式に近似される。図７に示すグラフの傾きが定数ｃであり、当該グラフのオフセットが定数ｄである。

なお、時定数パラメータＰｔと電流特性項Ｋｘ，Ｋｙとの関係は、一次式に近似されなくても良い。例えば、時定数パラメータＰｔに対する電流特性項Ｋｘ，Ｋｙが、それぞれマップとして算出されても良い。

次に、図２のように、ゲイン算出部３３は、電流特性項算出部３２から電流特性項Ｋｘ，Ｋｙを取得する。さらに、ゲイン算出部３３は、デューティ算出部３７から、当該電流特性項Ｋｘ，Ｋｙが算出された駆動電流のデューティＤを取得する。上述のように、デューティ算出部３７は、デューティＤに係るＰＷＭ信号をゲート駆動回路２５に出力する。このため、電流特性項Ｋｘ，Ｋｙが算出された駆動電流のデューティＤは既知である。

図５のように、ゲイン算出部３３は、上述の式（４）を用いて、電流特性項Ｋｘ，ＫｙとデューティＤとから、ゲインＧを算出する（ステップＳ１４）。

図８は、ゲインＧとデューティＤとの関係を示すグラフである。図８において、縦軸はゲインＧを示し、横軸はデューティ算出部３７から出力されたＰＷＭ信号のデューティＤ［％］を示す。図８は、時定数パラメータＰｔが異なる三つのグラフを示す。図８は、時定数パラメータＰｔがノミナルである場合のグラフを実線で示し、時定数パラメータＰｔが最小である場合のグラフを破線で示し、時定数パラメータＰｔが最大である場合のグラフを二点鎖線で示す。

式（４）に示すように、ゲインＧは、時定数パラメータＰｔが一定である場合、デューティＤによって決まる。すなわち、図８に示すように、ゲインＧとデューティＤとの関係は、一次式に近似される。図８に示すグラフの傾きが電流特性項Ｋｘであり、当該グラフのオフセットが電流特性項Ｋｙである。

図８に示すように、時定数パラメータＰｔが大きいほど、電流特性項Ｋｘ（傾き）が小さくなるとともに電流特性項Ｋｙ（オフセット）が大きくなる。一方、時定数パラメータＰｔが小さいほど、電流特性項Ｋｘ（傾き）が大きくなるとともに電流特性項Ｋｙ（オフセット）が小さくなる。

次に、図２へ戻り、平均電流値算出部３４は、ゲイン算出部３３からゲインＧを取得する。さらに、上述のように、平均電流値算出部３４は、電流フィードバック回路２３が検出した電流値から第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１を取得する。

図５のように、平均電流値算出部３４は、以下の式（５）を用いて、ゲインＧと第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１とから、駆動電流の平均電流値Ｉａｖｅを算出（推定）する（ステップＳ１５）。
Ｉａｖｅ＝Ｓｍｐ１×Ｇ ……（５）

図２のように、平均電流値算出部３４は、算出した平均電流値Ｉａｖｅを、減算部３６に出力する。マイコン１１は、上述の演算を繰り返し、リニアソレノイド２７に流れる駆動電流の平均電流値Ｉａｖｅを算出する。

第１の実施の形態に係るアクチュエータ駆動システム１０において、駆動電流の電流値が低下するときの当該駆動電流の検出値である第１及び第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ１，Ｓｍｐ２から、平均電流値Ｉａｖｅが推定される。このため、例えば温度変化や製造ばらつきの影響による駆動回路−負荷の特性ばらつきが発生しても、精度良く平均電流値Ｉａｖｅを推定することができる。さらに、１周期あたり二点のサンプリング電流値Ｓｍｐ１，Ｓｍｐ２を検出すれば平均電流値Ｉａｖｅを算出できるため、マイコン１１の演算負荷を低減することができ、安価なマイコン１１で平均電流値Ｉａｖｅを求めることができる。

ゲイン算出部３３は、ゲインＧとデューティＤとの関係を示す一次式を用いて、ゲインＧを算出する。このため、ゲインＧが簡易な計算によって算出される。したがって、マイコン１１の演算負荷を低減することができ、安価なマイコン１１で平均電流値Ｉａｖｅを求めることができる。

さらに、電流特性項算出部３２は、ゲインＧとデューティＤとの一次式の特性値（電流特性項Ｋｘ，Ｋｙ）と、時定数パラメータＰｔと、の関係を示す一次式を用いて、ゲインＧを算出する。このため、ゲインＧが簡易な計算によって算出される。したがって、マイコン１１の演算負荷を低減することができ、安価なマイコン１１で平均電流値Ｉａｖｅを求めることができる。

アクチュエータ駆動システム１０は、マイコン１１が算出した精度の良い平均電流値Ｉａｖｅを用いて、駆動電流をフィードバック制御する。これにより、フィードバック制御の精度が向上し、アクチュエータ１３の出力を制御しやすくなる。

なお、本実施形態において、第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１がスイッチオフ時に検出される場合、さらに簡易な計算によって電流特性項及びゲインが算出されても良い。第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１がスイッチオフ時（駆動電流の電流値が最大値Ｉｍａｘのとき）に検出される場合、電流特性項Ｋ及びゲインＧ´は、以下の式（６）及び式（７）を用いてそれぞれ算出される。
Ｋ＝ｅ×Ｐｔ＋ｆ ……（６）
Ｇ´＝Ｋ×（Ｄ−１００）＋１ ……（７）

式（６）におけるｅ，ｆは、式（２）及び式（３）におけるａ，ｂ，ｃ，ｄと同様に、アクチュエータ駆動システム１０を用いた計測結果から、予め定められる定数である。すなわち、予めアクチュエータ駆動システム１０によって、リニアソレノイド２７に駆動電流を流す実験が行われる。この際の出力されたデューティと、第１及び第２のサンプリング値Ｓｍｐ１，Ｓｍｐ２と、計測された平均電流値との関係から、時定数パラメータＰｔと電流特性項Ｋとの関係が一次式に近似される。

このように、第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１が、駆動電流の電流値が最大値Ｉｍａｘのときに検出されることで、さらに簡易な計算によって電流特性項Ｋ及びゲインＧを算出できる。これにより、マイコン１１の演算負荷を低減することができ、安価なマイコン１１で平均電流値Ｉａｖｅを求めることができる。

以下に、第２の実施の形態について、図９及び図１０を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。

図９は、第２の実施の形態に係るアクチュエータ駆動システム１０の回路構成を概略的に示す図である。図９に示すように、第２の実施形態のアクチュエータ駆動システム１０は、二つのアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂを有する。なお、アクチュエータ駆動システム１０は、三つ以上のアクチュエータ１３を有しても良い。

第２の実施形態のアクチュエータ駆動部１２は、二つの電流検出抵抗器２２Ａ，２２Ｂと、二つのトランジスタ２４Ａ，２４Ｂと、二つのゲート駆動回路２５Ａ，２５Ｂと、を有する。アクチュエータ１３Ａ，１３Ｂは、リニアソレノイド２７Ａ，２７Ｂをそれぞれ有する。

電流フィードバック回路２３は、二つのリニアソレノイド２７Ａ，２７Ｂに流れる駆動電流をそれぞれ検出する。電流フィードバック回路２３は、リニアソレノイド２７Ａ，２７Ｂにそれぞれ流れる駆動電流の電流値を、マイコン１１に出力する。マイコン１１は、ゲート駆動回路２５Ａ，２５Ｂにそれぞれ指令信号を出力することで、アクチュエータ１３Ａ，１３Ｂの制御を行う。

図１０は、リニアソレノイド２７Ａ，２７Ｂにそれぞれ流れる駆動電流の１周期分の波形を示すグラフである。図１０の上方のグラフＥＡは、リニアソレノイド２７Ａに流れる駆動電流の電流値を示す。図１０の下方のグラフＥＢは、リニアソレノイド２７Ｂに流れる駆動電流の電流値を示す。図１０における縦軸は電流値［Ａ］であり、横軸は時間［秒］である。

図１０に示すように、マイコン１１は、電流フィードバック回路２３が検出したリニアソレノイド２７Ａに流れる駆動電流ＥＡから、二つのサンプリング電流値Ｓｍｐ１，Ｓｍｐ２を検出する。さらに、マイコン１１は、電流フィードバック回路２３が検出したリニアソレノイド２７Ｂに流れる駆動電流ＥＢから、二つのサンプリング電流値Ｓｍｐ３，Ｓｍｐ４を検出する。

本実施形態において、マイコン１１は、駆動電流ＥＡの電流値が最大値であるときに、駆動電流ＥＡから第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１を検出する。マイコン１１は、第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１の検出時からΔｔ［マイクロ秒］経過後に、駆動電流ＥＡから第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ２を検出する。

マイコン１１は、第１及び第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ１，Ｓｍｐ２とタイミングをずらして、駆動電流ＥＢから第３及び第４のサンプリング電流値Ｓｍｐ３，Ｓｍｐ４を検出する。例えば、マイコン１１は、第１のサンプリング電流値Ｓｍｐ１が検出された後で、且つ第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ２が検出される前に、第３のサンプリング電流値Ｓｍｐ３を検出する。マイコン１１は、第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ２が検出された後に、第４のサンプリング電流値Ｓｍｐ４を検出する。マイコン１１は、第３のサンプリング電流値Ｓｍｐ３からΔｔ［マイクロ秒］経過後に、第４のサンプリング電流値Ｓｍｐ４を検出する。

マイコン１１は、第１乃至第４のサンプリング電流値Ｓｍｐ１〜Ｓｍｐ４を用いて、第１の実施形態で説明されたアクチュエータ制御プログラムによりゲート駆動回路２５Ａ，２５Ｂにそれぞれ出力するデューティＤを算出する。

マイコン１１の時定数算出部３１は、ゲート駆動回路２５Ａに出力するデューティＤを算出するための計算において、第１及び第２のサンプリング電流値Ｓｍｐ１，Ｓｍｐ２から時定数パラメータＰｔを算出する。一方、時定数算出部３１は、ゲート駆動回路２５Ｂに出力するデューティを算出するための計算において、第３及び第４のサンプリング電流値Ｓｍｐ３，Ｓｍｐ４から、以下の式（８）を用いて、時定数パラメータＰｔを算出する。
Ｐｔ＝Ｓｍｐ４／Ｓｍｐ３ ……（８）

マイコン１１は、算出したデューティＤに係るＰＷＭ信号を、対応するゲート駆動回路２５Ａ，２５Ｂにそれぞれ出力する。ゲート駆動回路２５Ａ，２５Ｂは、当該ＰＷＭ信号に基づいて対応するトランジスタ２４Ａ，２４Ｂを駆動し、リニアソレノイド２７Ａ，２７Ｂに流れる駆動電流を制御する。

第２の実施形態のアクチュエータ駆動システム１０によれば、マイコン１１は、電流フィードバック回路２３が検出した複数のリニアソレノイド２７Ａ，２７Ｂの駆動電流から第１乃至第４のサンプリング電流値Ｓｍｐ１〜Ｓｍｐ４を、タイミングをずらして検出する。これにより、単一の電流フィードバック回路２３を用いて、複数のリニアソレノイド２７Ａ，２７Ｂの駆動電流から第１乃至第４のサンプリング電流値Ｓｍｐ１〜Ｓｍｐ４を検出することができる。したがって、アクチュエータ駆動システム１０を簡易な構成にすることができる。

上述の本発明の実施形態は、発明の範囲を限定するものではなく、発明の範囲に含まれる一例に過ぎない。本発明のある実施形態は、上述の実施形態に対して、例えば、具体的な用途、構造、形状、作用、及び効果の少なくとも一部について、発明の要旨を逸脱しない範囲において変更、省略、及び追加がされたものであっても良い。

例えば、上述の実施形態において、マイコン１１は、電流フィードバック回路２３が検出した電流値から１周期毎に二つのサンプリング電流値Ｓｍｐ１，２を取得したが、三つ以上のサンプリング電流値を取得しても良い。

１０…アクチュエータ駆動システム、１１…マイコン、２３…電流フィードバック回路、２７，２７Ａ，２７Ｂ…リニアソレノイド。

Claims (7)

1. パルス幅変調制御されるソレノイドに流れる駆動電流を検出するものであって、前記駆動電流が低下するときの当該駆動電流の検出値である第１のサンプリング電流値及び第２のサンプリング電流値を検出する検出部と、
   前記第１のサンプリング電流値及び前記第２のサンプリング電流値から時定数を算出し、前記時定数と前記駆動電流のデューティとからゲインを算出し、前記ゲインと前記第２のサンプリング電流値よりも先に検出された前記第１のサンプリング電流値とから前記駆動電流の平均電流値を推定する、平均電流値推定部と、
   を具備するソレノイド電流制御装置。
2. 前記平均電流値推定部は、前記ゲインと前記デューティとの関係を示す一次式を用いて、前記時定数と前記デューティとから前記ゲインを算出する、請求項１のソレノイド電流制御装置。
3. 前記平均電流値推定部は、前記ゲイン及び前記デューティの一次式の特性値と、前記時定数と、の関係を示す一次式を用いて、前記時定数と前記デューティとから前記ゲインを算出する、
   請求項２のソレノイド電流制御装置。
4. 前記ソレノイド電流制御装置は、複数の前記ソレノイドを制御し、
   前記検出部は、それぞれの前記ソレノイドに流れる前記駆動電流から第１のサンプリング電流値及び第２のサンプリング電流値を、タイミングをずらして検出する、請求項１乃至請求項３のいずれか一つのソレノイド電流制御装置。
5. 前記検出部は、前記第１のサンプリング電流値を、前記駆動電流が最大になった時点で検出する、請求項１乃至請求項３のいずれか一つのソレノイド電流制御装置。
6. 前記平均電流値と、前記駆動電流の目標値である目標電流値と、の差に基づいて、前記駆動電流を制御する駆動部、
   をさらに具備する、請求項１乃至請求項５のいずれか一つのソレノイド電流制御装置。
7. パルス幅変調制御されるソレノイドに流れる駆動電流が低下するときの、当該駆動電流の検出値である第１のサンプリング電流値及び第２のサンプリング電流値を検出し、
   前記第１のサンプリング電流値と前記第２のサンプリング電流値とから、時定数を算出し、
   前記時定数と、前記駆動電流のデューティと、からゲインを算出し、
   前記ゲインと、前記第２のサンプリング電流値よりも先に検出された前記第１のサンプリング電流値と、から平均電流値を推定する、
   ソレノイド電流制御方法。

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