JP6408374B2 - アクチュエータの制御装置及び制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、アクチュエータの制御量をフィードバックして操作量を調整するフィードバック制御を行う、アクチュエータの制御装置及び制御方法に関する。
従来のアクチュエータの制御装置には、例えば、車両用変速装置のオイル供給システムにおいて、油圧制御弁を駆動するアクチュエータとしてリニアソレノイドを用いて油圧を制御するものがある。
かかるアクチュエータの制御装置では、リニアソレノイドの制御量として電流センサで検出された駆動電流の値(以下、「検出電流値」という)を、メモリに予め記憶された補正係数を用いて補正することにより、駆動電流演算部や電流センサにおける電気的性質のバラツキを低減して検出電流値を実際の駆動電流の値である実電流値に近づけ、その上で、検出電流値を補正して得られる補正電流値が目標電流値に近づくようにフィードバック制御を行うことが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平10−225179号公報
しかしながら、アクチュエータの制御装置において、補正係数を記憶するメモリや補正電流値の演算に用いる素子の故障・劣化が生じると、検出電流値の補正精度が低下して補正電流値が実電流値から乖離しやすくなる。このため、リニアソレノイドの実電流値に応じた適切な操作量の演算が困難となるので、リニアソレノイドが無駄な電力を消費して燃費低下を招くばかりか、補正電流値と実電流値との乖離が増大すると変速時にシフトショックを起こすおそれがある。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、フィードバック制御系の信頼性を向上させたアクチュエータの制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
このため、本発明に係るアクチュエータの制御装置の一態様では、アクチュエータの目標制御量に応じた操作量を設定する制御回路と、設定された操作量に基づいてアクチュエータに電力供給する駆動回路と、アクチュエータの制御量を検出するセンサと、を含んで構成されることを前提として、制御回路にはセンサから検出された制御量を補正する第1補正部が設けられ、駆動回路にはセンサから検出された制御量を補正する第2補正部が設けられ、制御回路は、第1補正部により補正された制御量、又は、第2補正部により補正された制御量、のいずれか一方をフィードバックして操作量を調整するフィードバック制御を行い、制御回路は、制御回路の記憶メモリに予め記憶された補正係数と、駆動回路の記憶メモリに予め記憶された補正係数と、に基づいて、制御量のフィードバックに異常があるか否かを診断し、制御回路は、制御量のフィードバックに異常があると診断した場合、アクチュエータへの電力供給を停止する
本発明に係るアクチュエータの制御装置の別態様では、アクチュエータの目標制御量に応じた操作量を設定する制御回路と、設定された操作量に基づいてアクチュエータに電力供給する駆動回路と、アクチュエータの制御量を検出するセンサと、を含んで構成されることを前提として、制御回路にはセンサから検出された制御量を補正する第1補正部が設けられ、駆動回路にはセンサから検出された制御量を補正する第2補正部が設けられ、制御回路は、第1補正部により補正された制御量、又は、第2補正部により補正された制御量、のいずれか一方をフィードバックして操作量を調整するフィードバック制御を行い、制御回路は、第1補正部により補正された制御量と、第2補正部により補正された制御量と、に基づいて、制御量のフィードバックに異常があるか否かを診断し、制御回路は、制御量のフィードバックに異常があると診断した場合、アクチュエータへの電力供給を停止する。
本発明に係るアクチュエータの制御装置のさらに別の態様では、アクチュエータの目標制御量に応じた操作量を設定する制御回路と、設定された操作量に基づいてアクチュエータに電力供給する駆動回路と、アクチュエータの制御量を検出するセンサと、を含んで構成されることを前提として、制御回路にはセンサから検出された制御量を補正する第1補正部が設けられ、駆動回路にはセンサから検出された制御量を補正する第2補正部が設けられ、制御回路は、第1補正部により補正された制御量、又は、第2補正部により補正された制御量、のいずれか一方をフィードバックして操作量を調整するフィードバック制御を行い、制御回路は、第1補正部により補正された制御量をフィードバックして操作量を演算した場合にセンサにより検出された制御量と、第2補正部により補正された制御量をフィードバックして操作量を演算した場合にセンサにより検出された制御量と、に基づいて、制御量のフィードバックに異常があるか否かを診断し、制御回路は、制御量のフィードバックに異常があると診断した場合、アクチュエータへの電力供給を停止する。
また、本発明に係るアクチュエータの制御方法の一態様では、アクチュエータの目標制御量に応じて設定された操作量に基づいてアクチュエータへの電力供給を制御することを前提として、アクチュエータのコントローラが、検出されたアクチュエータの制御量を補正する第1補正部と、検出されたアクチュエータの制御量を補正する第2補正部と、第1補正部及び第2補正部において制御量を補正するために用いられる同一の補正係数をそれぞれ記憶した2つの記憶メモリと、を備え、第1補正部により補正された制御量、及び、第2補正部により補正された制御量、のいずれか一方の制御量と目標制御量とに基づいて、アクチュエータの操作量を調整し、2つの記憶メモリにおいてそれぞれ記憶された補正係数に基づいて、制御量のフィードバックに異常があるか否かを診断し、制御量のフィードバックに異常があると診断した場合、アクチュエータへの電力供給を停止する
本発明に係るアクチュエータの制御方法の別態様では、アクチュエータの目標制御量に応じて設定された操作量に基づいてアクチュエータへの電力供給を制御することを前提として、アクチュエータのコントローラは、検出されたアクチュエータの制御量を補正する第1補正部と、検出されたアクチュエータの制御量を補正する第2補正部と、を備え、第1補正部により補正された制御量、及び、第2補正部により補正された制御量、のいずれか一方の制御量と目標制御量とに基づいて、アクチュエータの操作量を調整し、第1補正部により補正された制御量と、第2補正部により補正された制御量と、に基づいて、制御量のフィードバックに異常があるか否かを診断し、制御量のフィードバックに異常があると診断した場合、アクチュエータへの電力供給を停止する。
本発明に係るアクチュエータの制御方法のさらに別の態様では、アクチュエータの目標制御量に応じて設定された操作量に基づいてアクチュエータへの電力供給を制御することを前提として、アクチュエータのコントローラは、検出されたアクチュエータの制御量を補正する第1補正部と、検出されたアクチュエータの制御量を補正する第2補正部と、を備え、第1補正部により補正された制御量、及び、第2補正部により補正された制御量、のいずれか一方の制御量と目標制御量とに基づいて、アクチュエータの操作量を調整し、第1補正部により補正された制御量をフィードバックして操作量を演算した場合にセンサにより検出された制御量と、第2補正部により補正された制御量をフィードバックして操作量を演算した場合にセンサにより検出された制御量と、に基づいて、制御量のフィードバックに異常があるか否かを診断し、制御量のフィードバックに異常があると診断した場合、アクチュエータへの電力供給を停止する。
本発明に係るアクチュエータの制御装置及び制御方法によれば、フィードバック制御系において、フィードバック量としての制御量を補正する補正系統を二重にしているので、補正係数を記憶するメモリ及び補正電流値の演算に用いる素子の故障・劣化に対して、フィードバック制御系の信頼性を向上させることができる。
車両用変速装置におけるオイル供給システムの概略構成図である。 アクチュエータの制御装置の機能ブロック図である。 補正係数を対象とした異常診断処理を示すフローチャートである。 補正電流値を対象とした異常診断処理を示すフローチャートである。 平均電流値を対象とした異常診断処理を示すフローチャートである。 総合診断処理を示すフローチャートである。 異常時処理の具体例を示す表である。 アクチュエータの制御装置の別例を示す機能ブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態を示す車両用変速装置におけるオイル供給システムの概略構成図である。
本車両の動力源であるエンジン(内燃機関)1には、回転出力を伝達するためのエンジン出力軸1aが設けられ、このエンジン出力軸1aが、トルクコンバータ2を介して無段変速機3の変速機入力軸3aへ接続されている。トルクコンバータ2には、車速に応じてエンジン出力軸1aを変速機入力軸3aへ直結するロックアップ機構(図示省略)が設けられている。
無段変速機3は、プライマリプーリ3b及びセカンダリプーリ3cと、これらプーリ間に巻き掛けたベルト3dとを含み、変速機入力軸3aによるプライマリプーリ3bの回転は、ベルト3dを介して、セカンダリプーリ3cへ伝達され、セカンダリプーリ3cの回転は、変速機出力軸3eを介して、図示省略の駆動輪へ伝達される。
無段変速機3では、プライマリプーリ3bの一対の可動円錐板、及び、セカンダリプーリ3cの一対の可動円錐板を、それぞれの作動油の油圧制御によって軸方向に移動させて、プライマリプーリ3b及びセカンダリプーリ3cとベルト3dとが接触する位置の半径を変えることにより、プライマリプーリ3bとセカンダリプーリ3cとのプーリ比(回転比)を変化させて、変速比を無段階に変化させることができる。
無段変速機3のケース底部にはオイルが貯留されたオイルパン4が設けられ、オイルパン4に貯留されたオイルは、無段変速機3のケース内に設けられた油圧ポンプ5により吸入加圧される。油圧ポンプ5は、変速機入力軸3aにより、すなわち、実質的には、エンジン1の回転出力により駆動される。油圧ポンプ5で吸入・加圧されたオイルは、油圧ポンプ5からライン圧制御部6を介して、プライマリプーリ3b、セカンダリプーリ3c及びトルクコンバータ2のロックアップ機構へ作動油として供給される。
プライマリプーリ3bには入力側プーリ圧制御部7が設けられ、ライン圧制御部6を経たオイルは、さらに入力側プーリ圧制御部7を介してプライマリプーリ3bへ供給される。セカンダリプーリ3cには出力側プーリ圧制御部8が設けられ、ライン圧制御部6を経たオイルは、さらに出力側プーリ圧制御部8を介してセカンダリプーリ3cへ供給される。トルクコンバータ2にはロックアップ圧制御部9が設けられ、ライン圧制御部6を経たオイルは、さらにロックアップ圧制御部9を介してロックアップ機構へ供給される。
ライン圧制御部6、入力側プーリ圧制御部7、出力側プーリ圧制御部8及びロックアップ圧制御部9には、それぞれ、油圧ポンプ5からの吐出圧を調圧するために油圧制御弁を駆動するアクチュエータとして、リニアソレノイドが組み込まれている。そして、各リニアソレノイドの駆動は、制御ユニット(アクチュエータの制御装置)10により、個別に制御される。
図2は、制御ユニット10の機能ブロック図である。
制御ユニット10は、コンピュータを内蔵したマイクロコントローラ(図中、「μC」と略記する。以下、同様)100と、特定用途向け集積回路であるASIC(Application Specific Integrated Circuit)200と、を含んで構成され、マイクロコントローラ100は、ASIC200を介して、入力側プーリ圧制御部7に内蔵されたリニアソレノイド7aと電気的に接続されている。
マイクロコントローラ100は、リニアソレノイド7aの目標制御量を設定し、この目標制御量に応じた操作量を演算する制御回路をなす。また、ASIC200は、マイクロコントローラ100で演算された操作量に基づいてリニアソレノイド7aに電力供給を行う駆動回路をなす。そして、マイクロコントローラ100は、目標制御量に対するリニアソレノイド7aの実際の制御量に応じて操作量を調整するフィードバック制御を行うように構成されている。
また、制御ユニット10は、ASIC200とリニアソレノイド7aとの間において、リニアソレノイド7aの制御量として駆動電流を検出する電流センサ300を有し、電流センサ300は検出信号をASIC200へ出力する。電流センサ300には、例えば、ASIC200とリニアソレノイド7aとの間に直列に接続されたシャント抵抗など、既知の電流検出手段を用いることができる。
なお、図2では、マイクロコントローラ100とASIC200を介して接続されるリニアソレノイドとして、便宜上、入力側プーリ圧制御部7に内蔵されたリニアソレノイド7aを例示しているが、入力側プーリ圧制御部7に内蔵されたリニアソレノイド7aを、ライン圧制御部6、出力側プーリ圧制御部8又はロックアップ圧制御部9に組み込まれた他のリニアソレノイドに置き換えても、以下の説明と同様である。
先ず、ASIC200は、出力ドライバ202と、平均電流演算部204と、補正部206と、ROM(Read-Only Memory)などの不揮発性メモリ208と、RAM(Read Addressable Memory)などの揮発性メモリ210と、を有している。
出力ドライバ202は、マイクロコントローラ100において後述のように演算された操作量の指示信号を、入力ポート212を介して入力し、この指示信号に基づいて内蔵のスイッチング素子をオン・オフさせて、電源からリニアソレノイド7aに対する電力供給を制御している。
平均電流演算部204は、電流センサ300からASIC200へ出力されたリニアソレノイド7aの駆動電流についてのアナログ検出信号をデジタル値に変換するA/D(Analog to Digital)コンバータを備えている。平均電流演算部204は、A/Dコンバータによりデジタル値に変換された検出電流値を、ノイズの影響等による電流の振れを低減するために、所定時間毎に、又は、所定A/D変換回数毎に平均して平均電流値を演算する。
平均電流演算部204は、得られた平均電流値を、補正部206に送るとともに、SPI(Serial Peripheral Interface)通信などの通信インタフェース214を介してマイクロコントローラ100へ出力する。
補正部206は、不揮発性メモリ208に予め記憶された補正係数(以下、「ASIC補正係数」という)を、揮発性メモリ210を介して読み込み、このASIC補正係数を用いて平均電流値を補正した補正電流値(以下、「ASIC補正電流値」という)を演算するように構成されている。補正部206において演算されたASIC補正電流値は、通信インタフェース214を介してマイクロコントローラ100へ出力される。なお、補正部206による平均電流値の補正によって検出電流値が補正されることになる。
不揮発性メモリ208に予め記憶されたASIC補正係数は、平均電流値とリニアソレノイド7aに流れる実際の駆動電流の値(以下、「実電流値」という)との乖離を低減するために、前述のように平均電流値の補正に用いられ、電流センサ300やASIC200の平均電流演算部204など、駆動電流の検出に関係する素子・回路における電気的性質のバラツキに応じて定まる制御ユニット10の固有値である。
不揮発性メモリ208の種類は、特に限定するものではないが、ASIC補正係数を書き換える必要性がある場合には、書き込み及び消去可能なEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)あるいはフラッシュメモリを用いてもよい。後述のマイクロコントローラ100における不揮発性メモリについても同様である。
ASIC200のうち、補正部206、不揮発性メモリ208及び揮発性メモリ210は、平均電流値を補正する1つの補正系統を構成している。
次に、マイクロコントローラ100は、目標電流演算部102と、減算部104と、デューティ比演算部106と、異常診断部108と、補正部110と、フィードバック(FB)量選択部112と、ROMなどの不揮発性メモリ114と、RAMなどの揮発性メモリ116と、を有している。
なお、目標電流演算部102、減算部104、デューティ比演算部106、異常診断部108、補正部110及びフィードバック量選択部112における処理は、マイクロコントローラ100に内蔵されたコンピュータのCPU(Central Processing Unit)などが、不揮発性メモリ114に記憶されたプログラムを、揮発性メモリ116を介して読み込み実行することで実現される。
目標電流演算部102は、運転者によるセレクターレバー操作やエンジン制御ユニットからの車両運転状態の情報入力等、外部からの駆動信号に基づいて、入力側プーリ圧制御部7からプライマリプーリ3bへ供給するオイルの目標油圧を決定した上で、目標油圧に対応するリニアソレノイド7aの目標制御量として目標電流値を設定する。
目標電流値の設定は、例えば、入力側プーリ圧制御部7からプライマリプーリ3bへ供給するオイルの油圧とリニアソレノイド7aの電流値とを対応付けたマップを不揮発性メモリ114に予め記憶しておき、車両運転中、不揮発性メモリ114から揮発性メモリ116に読み出されるマップを参照して目標油圧に対応する電流値を演算することで可能である。
補正部110は、ASIC200の平均電流演算部204で演算された平均電流値を、SPI通信などの通信インタフェース118を介してASIC200から読み込む。そして、補正部110は、不揮発性メモリ114に予め記憶された補正係数(以下、「μC補正係数」)を、揮発性メモリ116を介して読み込んで、このμC補正係数で平均電流値を補正した補正電流値(以下、「μC補正電流値」という)を演算するように構成されている。なお、補正部110による平均電流値の補正によって検出電流値が補正されることになる。
μC補正係数は、ASIC補正係数と同一であり、また、このμC補正係数を用いた平均電流値の補正方法も、ASIC補正係数を用いた平均電流値の補正方法と同じである。
マイクロコントローラ100のうち、補正部110、不揮発性メモリ114及び揮発性メモリ116は、平均電流値を補正する別の補正系統を構成している。
異常診断部108は、揮発性メモリ116を介してμC補正係数を読み込むとともに、揮発性メモリ210及び通信インタフェース214,118を介してASIC補正係数を読み込むことで、読み込んだ2つの補正係数を比較し、不揮発性メモリ114から揮発性メモリ116へ、あるいは、不揮発性メモリ208から揮発性メモリ210への補正係数データ転送や、不揮発性メモリ114,208又は揮発性メモリ116,210など、補正係数の記憶・データ転送に関する異常が発生しているか否かを診断している。これにより、異常診断部108は、電流フィードバック制御に異常が発生しているか否かの診断基準の1つとしている。
また、異常診断部108は、ASIC200の補正部206で演算されたASIC補正電流値を、通信インタフェース118を介して読み込んで、マイクロコントローラ100の補正部110で演算されたμC補正電流値と比較し、補正部110,206における平均電流値の補正、すなわち、補正電流値の演算に関する処理に異常が発生しているか否かを診断している。これにより、異常診断部108は、電流フィードバック制御に異常が発生しているか否かの診断基準の1つとしている。
さらに、異常診断部108は、ASIC200の平均電流演算部204で得られた平均電流値を、通信インタフェース118を介してASIC200から読み込むことで、後述のように、フィードバック量としてASIC補正電流値又はμC補正電流値を選択した場合のそれぞれにおける平均電流値を比較し、制御ユニット10からリニアソレノイド7aに対する出力に異常が発生しているか否かを診断している。これにより、異常診断部108は、電流フィードバック制御に異常が発生しているか否かの診断基準の1つとしている。
さらにまた、異常診断部108は、リニアソレノイド7aのアクチュエータとしての出力に異常が発生しているか否かを診断する。
例えば、異常診断部108は、目標電流演算部102における目標電流値の設定の基礎となる目標油圧と、入力側プーリ圧制御部7からプライマリプーリ3bへ供給するオイルの油圧と、を比較して、その比較結果に基づいて、リニアソレノイド7aの出力の異常診断を行うことができる。あるいは、異常診断部108は、リニアソレノイド7aによる入力側プーリ圧制御部7の油圧制御弁の開弁度を検出できるように構成して、検出された開弁度と目標油圧を発生させる開弁度と比較して、リニアソレノイド7aのアクチュエータとしての出力の異常診断を行うようにしてもよい。
そして、異常診断部108は、前述の異常診断の結果に基づいて、デューティ比演算部106やフィードバック量選択部112に対して異常時処理を行う。
フィードバック(FB)量選択部112は、マイクロコントローラ100の補正部110で演算されたμC補正電流値、又は、ASIC200の補正部206で演算されたASIC補正電流値、のうちいずれか一方を、フィードバック量として選択する。すなわち、フィードバック量選択部112は、ASIC200の補正部206で平均電流値を補正するASIC補正方式と、マイクロコントローラ100の補正部110でプログラムの実行により平均電流値を補正するマイクロコントローラ補正方式と、のいずれか一方を選択する。
より具体的には、フィードバック量選択部112は、異常診断のために、2つの補正方式を所定の実施時間比率あるいは所定の実施回数比率で切り替えるように構成されている。例えば、フィードバック量選択部112は、ASIC補正方式によりASIC補正電流値を3回連続して選択した後、マイクロコントローラ補正方式によりμC補正電流値を1回選択する等のように補正方式を切り替える。これにより、異常診断部108において、ASIC補正方式とマイクロコントローラ補正方式との両補正方式により演算された平均電流値を比較できるようにしている。以下の説明において、実施時間比率又は実施回数比率が相対的に多い一方の補正方式をメイン設定の補正方式といい、相対的に少ない他方の補正方式をサブ設定の補正方式という。メイン設定の補正方式は、電流フィードバック制御に標準的に用いられ、サブ設定の補正方式は、平均電流値について、メイン設定の補正方式との比較のために用いられる。このように、フィードバック量選択部112は、いわば補正方式のメイン・サブ設定を行っている。
また、フィードバック量選択部112は、異常診断部108が異常時処理を実施していない場合、異常診断の診断精度向上のために、メイン設定の補正方式をサブ設定の補正方式に切り替えるとともに、サブ設定の補正方式をメイン設定の補正方式に切り替える。
さらに、フィードバック量選択部112は、異常診断部108の実施する異常時処理として、メイン設定の補正方式をサブ設定の補正方式に切り替えるとともに、サブ設定の補正方式をメイン設定の補正方式に切り替える。
減算部104は、目標電流演算部102で設定された目標電流値と、フィードバック量選択部112で選択された補正電流値(ASIC補正電流値又はμC補正電流値のいずれか一方)と、の偏差を演算する。
デューティ比演算部106は、減算部104で演算された、目標電流値と補正電流値との偏差に基づいて、比例積分制御(PI制御)や比例積分微分制御(PID制御)など公知の演算処理方法により、出力ドライバ202におけるスイッチング素子のオン・オフのデューティ比を演算する。そして、デューティ比演算部106は、かかるデューティ比のPWM信号を操作量の指示信号として、出力ポート120を介してASIC200へ出力する。
図3は、マイクロコントローラ100において、車両のイグニッションキーをオン(ON)にしたときを契機として所定時間Δt1ごとに実施される、補正係数を対象とした異常診断処理を示すフローチャートである。
ステップ1001(図中、「S1001」と略記する。以下、同様である。)では、異常診断部108において、ASIC200の不揮発性メモリ208から揮発性メモリ210及び通信インタフェース214,118を介してASIC補正係数を読み出す。
ステップ1002では、異常診断部108において、マイクロコントローラ100の不揮発性メモリ114から揮発性メモリ116を介してμC補正係数を読み出す。
ステップ1003では、異常診断部108において、ASIC補正係数とμC補正係数とを比較し、両補正係数が一致するか否かを判定する。
ASIC補正係数及びμC補正係数は不揮発性メモリ114,208に記憶させたときには一致しているので、ASIC補正係数とμC補正係数とが不一致であると判定されれば、不揮発性メモリ114から揮発性メモリ116へ、あるいは、不揮発性メモリ208から揮発性メモリ210への補正係数データ転送や、不揮発性メモリ114,208又は揮発性メモリ116,210など、補正係数の記憶・データ転送に異常が発生しているといえる。
したがって、ステップ1003において、ASIC補正係数とμC補正係数とが一致していると判定された場合には、補正係数の記憶・データ転送に関して正常であると診断して、ステップ1004へ進み(Yes)、一方、ASIC補正係数とμC補正係数とが一致していないと判定された場合には、補正係数の記憶・データ転送に関して異常があると診断して、ステップ1005へ進む(No)。
ステップ1004では、異常診断部108において、補正係数の記憶・データ転送に関する異常・正常状態を示す補正係数状態フラグF1を、正常状態を示す値(例えば、0)にセットして、揮発性メモリ116に記憶する。
ステップ1005では、異常診断部108において、補正係数の記憶・データ転送に関する異常・正常状態を示す補正係数状態フラグF1を、異常状態を示す値(例えば、1)にセットして、揮発性メモリ116に記憶する。
図4は、マイクロコントローラ100において、車両のイグニッションキーをオン(ON)にしたときを契機として所定時間Δt2ごとに実施される、補正電流値を対象とした異常診断処理を示すフローチャートである。
ステップ2001では、異常診断部108が、補正部206で演算されたASIC補正電流値を、通信インタフェース214,118を介して取得する。
ステップ2002では、異常診断部108が、補正部110で演算されたμC補正電流値を取得する。
ステップ2003では、異常診断部108において、ASIC補正電流値とμC補正電流値とを比較し、ASIC補正電流値とμC補正電流値との偏差(絶対値)が所定値α(α>0)未満であるか否かを判定する。
補正部110及び補正部206に読み出される補正係数が一致していても、補正部110及び補正部206において演算された補正電流値に有意な差異があれば、補正部110及び補正部206における演算処理に異常が発生している可能性がある。
したがって、ステップ2003において、ASIC補正電流値とμC補正電流値との偏差(絶対値)が所定値α未満であると判定された場合には、補正部110及び補正部206における演算処理は正常であると診断して、ステップ2004へ進み(Yes)、一方、ASIC補正電流値とμC補正電流値との偏差(絶対値)が所定値α以上であると判定された場合には、補正部110及び補正部206における演算処理に異常が発生している可能性があると診断して、ステップ2005へ進む(No)。
ステップ2004では、異常診断部108において、補正演算処理に関する異常・正常状態を示す補正電流値状態フラグF2を、正常状態を示す値(例えば、0)にセットして揮発性メモリ116に記憶する。
ステップ2005では、異常診断部108において、ASIC補正電流値とμC補正電流値との偏差(絶対値)が所定値α以上である状態が連続して所定時間T1継続したか否かを判定する。これは、検出電流値ひいては平均電流値・補正電流値が一時的なノイズなどの影響を受けて、ASIC補正電流値とμC補正電流値との偏差(絶対値)が所定値α以上となってしまうことを考慮したものであり、誤診断を抑制するためである。
したがって、ステップ2005において、ASIC補正電流値とμC補正電流値との偏差(絶対値)が所定値α以上である状態が連続して所定時間T1継続していると判定された場合には、補正部110及び補正部206における演算処理に異常が発生していると診断して、ステップ2006へ進む(Yes)。一方、ASIC補正電流値とμC補正電流値との偏差(絶対値)が所定値α以上である状態が連続して所定時間T1継続していないと判定された場合には、補正部110及び補正部206における演算処理に異常が発生しているという診断を確定させるために、ステップ2001へ戻る(No)。
ステップ2006では、異常診断部108において、補正演算処理に関する異常・正常状態を示す補正電流値状態フラグF2を、異常状態を示す値(例えば、1)にセットして揮発性メモリ116に記憶する。
図5は、マイクロコントローラ100において、車両のイグニッションキーをオン(ON)にしてから、リニアソレノイド7aに対する通電状態が過渡状態ではない定常状態であるときに実施される、平均電流値を対象とした異常診断処理を示すフローチャートである。
ステップ3001では、異常診断部108において、メイン設定の補正方式で電流フィードバック制御を実施したときに平均電流演算部204で演算された平均電流値(以下、「メイン電流値」という)を取得する。
また、ステップ3001と同様に、ステップ3003では、異常診断部108において、サブ設定の補正方式で電流フィードバック制御を実施したときに平均電流演算部204で演算された平均電流値(以下、「サブ電流値」という)を取得する。
メイン電流値及びサブ電流値については、メイン電流値とサブ電流値とのレベル差を明確に判断できるように演算処理を行ってもよい。例えば、メイン電流値及びサブ電流値の代表値として、それぞれ、メイン電流値及びサブ電流値についてさらに平均した再平均電流値、又は実効値化した実効電流値を用いてもよい。あるいは、メイン電流値及びサブ電流値の代表値として、それぞれ、メイン電流値の最大電流値及び最小電流値、サブ電流値の最大電流値及び最小電流値を用いてもよい。
ステップ3002では、ステップ3001の処理を連続して所定回数N1実施したか否かを判定する。ステップ3001を連続して所定回数N1実施したと判定された場合には、ステップ300へ進む(Yes)。一方、ステップ3001を連続して所定回数N1実施していないと判定された場合には、ステップ3001へ戻る(No)。
また、ステップ3002と同様に、ステップ3004では、ステップ3003の処理を連続して所定回数N2実施したと判定された場合には、ステップ3005へ進み(Yes)、一方、ステップ3003を連続して所定回数N2実施していないと判定された場合には、ステップ3003へ戻る(No)。所定回数N2は所定回数N1よりも小さい1以上の自然数であり(N1>N2≧1)、所定回数N1と所定回数N2との比率は、フィードバック量選択部112において2つの補正方式を切り替える基準となる所定の実施回数比率である。
ステップ3005では、異常診断部108において、メイン電流値とサブ電流値との偏差(絶対値)が所定値β(β>0)未満であるか否かを判定する。所定値βは、例えば、メイン電流値又はサブ電流値の0.5%と設定してもよい。
前述のように、図3の補正係数を対象とした異常診断処理によって、補正係数の記憶・データ転送に関して正常であると診断され、図4の補正電流値を対象とした異常診断処理によって、補正部110及び補正部206における演算処理が正常と診断されても、補正方式の違いによって、平均電流演算部204で演算された平均電流値に有意なレベル差があれば、平均電流値の補正を含めた電流フィードバック制御に何らかの異常が発生している可能性がある。
したがって、ステップ3005において、メイン電流値とサブ電流値との偏差(絶対値)が所定値β(β>0)未満であると判定された場合には、平均電流値の補正を含めた電流フィードバック制御は正常であると診断して、ステップ3006へ進み(Yes)、一方、メイン電流値とサブ電流値との偏差(絶対値)が所定値β(β>0)以上であると判定された場合には、平均電流値の補正を含めた電流フィードバック制御に何らかの異常が発生している可能性があると診断して、ステップ3009へ進む(No)。
ステップ3006では、異常診断部108において、平均電流値の補正を含めた電流フィードバック制御全体における異常・正常状態を示す平均電流値状態フラグF3を、正常状態を示す値(例えば、0)にセットして、揮発性メモリ116に記憶する。
ステップ3007では、異常診断部108が、後述する異常時処理において補正方式に対するメイン・サブ設定の切り替えがあるか否かを判定する。このような判定を行うのは、後述する異常時処理として補正方式に対するメイン・サブ設定を切り替えている場合、次のステップ3008でメイン・サブ設定をさらに切り替えると、異常時処理が実施されないことになるからである。
したがって、ステップ3007において、異常時処理において補正方式のメイン・サブ設定の切り替えを行っていないと判定された場合には、制限を受けることなくメイン・サブ設定の切り替えを行うステップ3008へ進む(Yes)。一方、ステップ3007において、異常時処理において補正方式に対するメイン・サブ設定の切り替えを行っていると判定された場合には、異常時処理を維持するために、ステップ3008を省略して、平均電流値を対象とした異常診断処理を終了する(No)。
異常時処理において補正方式のメイン・サブ設定の切り替えがなされているか否かは、異常診断部108が、かかるメイン・サブ設定の切り替えにより値が変化するフラグを揮発性メモリ116から読み出すことで判断できる。
ステップ3008では、各補正方式のメイン・サブ設定を切り替える。本異常診断処理により平均電流値の補正を含めた電流フィードバック制御が正常であると診断されても、各補正方式のメイン・サブ設定を切り替えることで異常と診断されることも考えられるので、診断精度を向上させるためである。
例えば、メイン設定の補正方式がASIC補正方式で、かつ、サブ設定の補正方式がマイクロコントローラ補正方式である場合、本ステップにおいて、メイン設定の補正方式をマイクロコントローラ補正方式に切り替えるとともに、サブ設定の補正方式をASIC補正方式に切り替える。
ステップ3009では、異常診断部108において、メイン電流値とサブ電流値との偏差(絶対値)が所定値β以上である状態が連続して所定時間T2継続したか否かを判定する。これは、検出電流値ひいては平均電流値・補正電流値が一時的なノイズなどの影響を受けて、メイン電流値とサブ電流値との偏差(絶対値)が所定値β以上となってしまうことを考慮したものであり、誤診断を抑制するためである。
したがって、ステップ3009において、メイン電流値とサブ電流値との偏差(絶対値)が所定値β以上である状態が連続して所定時間T2継続していると判定された場合には、平均電流値の補正を含めた電流フィードバック制御に何らかの異常が発生していると診断して、ステップ3010へ進み(Yes)、一方、メイン電流値とサブ電流値との偏差(絶対値)が所定値β以上である状態が連続して所定時間T2継続していないと判定された場合には、平均電流値の補正を含めた電流フィードバック制御に何らかの異常が発生しているという診断を確定させるために、ステップ3001へ戻る(No)。
ステップ3010では、異常診断部108において、平均電流値の補正を含めた電流フィードバック制御全体における異常・正常状態を示す平均電流値状態フラグF3を、異常状態を示す値(例えば、1)にセットして、揮発性メモリ116に記憶する。
図6は、マイクロコントローラ100において、車両のイグニッションキーをオン(ON)にしたときを契機として所定時間Δt3ごとに実施される、総合診断処理を示すフローチャートである。
ステップ4001では、異常診断部108が、補正係数状態フラグF1、補正電流値状態フラグF2及び平均電流値状態フラグF3の3つのフラグ全てが0であるか否かを判定して、ASIC補正方式又はマイクロコントローラ補正方式が正常であるか否かを総合的に診断する。
補正係数状態フラグF1、補正電流値状態フラグF2及び平均電流値状態フラグF3の全てのフラグが正常であると判定された場合、いずれの補正方式にも異常がないという診断を行って総合診断処理を終了する(Yes)。
一方、補正係数状態フラグF1、補正電流値状態フラグF2及び平均電流値状態フラグF3の少なくとも1つが異常であると判定された場合、ASIC補正方式又はマイクロコントローラ補正方式の少なくとも一方に異常があるという診断を行い、異常時処理を行うべくステップ4002へ進む(No)。なお、異常時処理の内容については後述する。
図7は、異常時処理の具体例を示す表であり、リニアソレノイド7aの出力に異常が発生しているか否かを診断するリニアソレノイド出力診断の診断有無又は診断結果に応じて3つの異常時処理のパターンを示している。
リニアソレノイド出力診断は、前述のように、異常診断部108が、例えば、目標電流演算部102における目標電流値の設定の基礎となる目標油圧と、入力側プーリ圧制御部7からプライマリプーリ3bへ供給するオイルの供給油圧と、を比較して、その比較結果に基づいて行うことが可能である。例えば、目標油圧と供給油圧との差が所定値以上である場合にリニアソレノイド7aの出力に異常が発生している、と診断してもよい。
パターン1の異常時処理は、リニアソレノイド出力診断を実施することなく、あるいは、リニアソレノイド出力診断の診断結果にかかわらず、直ちにリニアソレノイド7aの出力を停止させる。このような異常時処理は、リニアソレノイド7aの駆動制御におけるフェールセーフ処理であり、リニアソレノイド7aの駆動を継続した場合に生じ得る重大な不具合モードの確実な防止を優先するものである。
リニアソレノイド7aの出力停止は、例えば、異常診断部108がデューティ比演算部106に対し、デューティ比を強制的に0にするように指示することで可能である。あるいは、電源−リニアソレノイド7a間の電力供給線を開閉するスイッチを設け、マイクロコントローラ100の異常診断部108が、このスイッチに開成信号を出力することで、電源からリニアソレノイド7aに対する電力供給を遮断し、リニアソレノイド7aの出力を停止させてもよい。
パターン2の異常時処理は、リニアソレノイド出力診断の診断結果が正常である場合には、まず、補正方式のメイン・サブ設定を切り替えて、その後、リニアソレノイド出力診断の診断結果が異常となった場合に、リニアソレノイド7aの出力を停止させる。このような異常時処理は、リニアソレノイド出力診断の診断結果が正常であれば、補正方式のメイン・サブ設定を切り替えて、リニアソレノイド7aの目標電流値と補正電流値との乖離を抑制できるか試み、無段変速機3における変速機能維持を図っている。一方、このように補正方式のメイン・サブ設定を切り替えてリニアソレノイド出力診断の診断結果が異常となった場合には、リニアソレノイド7aの駆動継続により生じ得る重大な不具合モードを防止すべく、リニアソレノイド7aの出力を直ちに停止させるフェールセーフ処理を実施している。
なお、前述のように、異常時処理として補正方式のメイン・サブ設定を切り替えた場合には、図5の異常診断処理におけるステップ3007において、補正方式のメイン・サブ設定の切り替えは禁止される。
パターン3の異常時処理では、リニアソレノイド出力診断の診断結果が正常である場合には、特に、異常時処理を行なわず、リニアソレノイド出力診断の診断結果が異常となった場合に補正方式のメイン・サブ設定を切り替えて、リニアソレノイド出力診断の診断結果が依然として異常である場合には、リニアソレノイド7aの出力を停止させる。このような異常時処理では、リニアソレノイド出力診断の診断結果が正常であれば、無段変速機3の変速機能を維持することを優先し、格別の処理は実施しない。一方、リニアソレノイド出力診断の診断結果が異常となった場合には、まず、補正方式のメイン・サブ設定を切り替えて、リニアソレノイド7aの目標電流値と補正電流値との乖離を抑制できるか試み、無段変速機3における変速機能維持を図るフェールソフト処理を実施している。このように補正方式のメイン・サブ設定を切り替えても、リニアソレノイド出力診断の診断結果が正常にならない場合には、リニアソレノイド7aの駆動継続により生じ得る重大な不具合モードを防止すべく、リニアソレノイド7aの出力を直ちに停止させるフェールセーフ処理を実施している。
このような制御ユニット10によれば、電流フィードバック制御において、フィードバック量としての平均電流値を補正する補正系統を二重にしているので、補正係数を記憶するメモリ及び補正電流値の演算に用いる素子の故障・劣化等に対して、電流フィードバック制御系の信頼性を向上させることができる。
また、補正系統間で、補正係数、補正電流値及び平均電流値を比較することで、補正係数の記憶・データ転送や補正演算処理の異常診断が可能となり、さらに、診断結果に基づいて異常時処理を実施することで、リニアソレノイド7aの実電流値に応じた適切な操作量の演算によってリニアソレノイド7aにおける電力消費を抑制し、また、変速時におけるシフトショックを低減させることができる。
前述の実施形態は、本発明に係るアクチュエータの制御装置及びアクチュエータの制御方法として、車両用変速装置のオイル供給システムにおけるリニアソレノイド7aの駆動を制御する制御ユニット10について説明した。しかし、本発明に係るアクチュエータの制御装置及びアクチュエータの制御方法は、その適用例が前述の実施形態に限定されるものではなく、アクチュエータの制御量をフィードバックして操作量を調整するフィードバック制御を行うものであれば適用可能である。
例えば、エンジン1の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構(VTC:Valve Timing Control system)においてクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させる電動アクチュエータ、エンジン1のピストンの上死点位置を変更する圧縮比可変機構(VCR:Variable Compression Ration system)においてピストンとクランクシャフトとの最長距離を変化させる電動アクチュエータ、又は、エンジン1の冷却水を循環させる電動ウォータポンプなど、電動アクチュエータの駆動出力に対してフィードバック制御を行う制御装置に、本発明に係るアクチュエータの制御装置及び制御方法を適用できる。
前述の実施形態において、本発明に係るアクチュエータの制御装置及び制御方法として、リニアソレノイド7aの駆動電流を制御量として入力側へフィードバックする電流フィードバック制御の制御ユニット10を一例として説明したが、アクチュエータに対する印加電圧など他の制御量をフィードバックして操作量を調整する制御装置に適用することもできる。
前述の実施形態における制御ユニット10の構成に対し、図8に示すように、ASIC200とリニアソレノイド7aとの間に電流センサ302を追加するとともに、マイクロコントローラ100に平均電流演算部204と同機能の平均電流演算部122を追加してもよい。そして、このような構成において、電流センサ300の検出信号はASIC200に出力されて平均電流演算部204で平均電流値が演算され、電流センサ302の検出信号はマイクロコントローラ100に出力されて平均電流演算部122で平均電流値が演算され、異常診断部108において、2つの平均電流値を比較するようにすることができる。これにより、2つの平均電流値の比較結果に基づいて、電流センサ300又は電流センサ302の異常に起因して目標電流値と補正電流値とが乖離していると診断でき、電流センサ300及び電流センサ302を適宜使い分けることで、電流フィードバック制御系の信頼性を向上させることができる。
前述の実施形態の異常診断後処理では、ステップ4001において、補正係数状態フラグF1、補正電流値状態フラグF2及び平均電流値状態フラグF3の3つのフラグ全てが0である場合にASIC補正方式及びマイクロコントローラ補正方式は正常であるという総合的な診断を行っていた。しかし、補正係数状態フラグF1が0であるか否かを判定して正常であれば、補正電流値又は平均電流値のいずれか一方について異常があるか否かを診断することで、ASIC補正方式及びマイクロコントローラ補正方式は正常であるか否かを総合的に診断することも可能である。したがって、ステップ4001において、補正係数状態フラグF1、及び、補正電流値状態フラグF2若しくは平均電流値状態フラグF3のいずれか一方の2つが全て0である場合にASIC補正方式及びマイクロコントローラ補正方式が正常であるという総合的な診断を行ってもよい。
前述の実施形態の異常時処理として、無段変速機3の変速操作を制限して、無段変速機3の変速機能の一部を維持したフェールソフト処理を行ってもよい。
前述の実施形態において、平均電流値の補正系統は、冗長性をもたせるために、マイクロコントローラ100とASIC200とに設けられて二重にされていたが、マイクロコントローラ100及びASIC200に限られず、制御ユニット10の内部に二重に設けてあればよい。また、平均電流値の補正系統は二重に限らず、三重以上の多重系にしてもよい。
7a…リニアソレノイド、10…制御ユニット、100…マイクロコントローラ、102…目標電流演算部、104…減算部、106…デューティ比演算部、108…異常診断部、110…補正部、112…フィードバック量選択部、114…不揮発性メモリ、116…揮発性メモリ、200…ASIC、202…出力ドライバ、204…平均電流演算部、206…補正部、208…不揮発性メモリ、210…揮発性メモリ、300…電流センサ

Claims (7)

  1. アクチュエータの目標制御量に応じた操作量を設定する制御回路と、
    設定された前記操作量に基づいて前記アクチュエータに電力供給する駆動回路と、
    前記アクチュエータの制御量を検出するセンサと、
    を含んで構成されるアクチュエータの制御装置であって、
    前記制御回路には前記センサから検出された制御量を補正する第1補正部が設けられ、前記駆動回路には前記センサから検出された制御量を補正する第2補正部が設けられ、
    前記制御回路及び前記駆動回路には、夫々、前記第1補正部及び前記第2補正部において前記制御量を補正するために用いられる同一の補正係数を予め記憶した記憶メモリが設けられ、
    前記制御回路は、前記第1補正部により補正された制御量、又は、前記第2補正部により補正された制御量、のいずれか一方をフィードバックして前記操作量を調整するフィードバック制御を行い、
    前記制御回路は、前記制御回路の記憶メモリに予め記憶された補正係数と、前記駆動回路の記憶メモリに予め記憶された補正係数と、に基づいて、前記制御量のフィードバックに異常があるか否かを診断し、前記制御量のフィードバックに異常があると診断した場合、前記アクチュエータへの電力供給を停止することを特徴とするアクチュエータの制御装置。
  2. アクチュエータの目標制御量に応じた操作量を設定する制御回路と、
    設定された前記操作量に基づいて前記アクチュエータに電力供給する駆動回路と、
    前記アクチュエータの制御量を検出するセンサと、
    を含んで構成されるアクチュエータの制御装置であって、
    前記制御回路には前記センサから検出された制御量を補正する第1補正部が設けられ、前記駆動回路には前記センサから検出された制御量を補正する第2補正部が設けられ、
    前記制御回路は、前記第1補正部により補正された制御量、又は、前記第2補正部により補正された制御量、のいずれか一方をフィードバックして前記操作量を調整するフィードバック制御を行い、
    前記制御回路は、前記第1補正部により補正された制御量と、前記第2補正部により補正された制御量と、に基づいて、前記制御量のフィードバックに異常があるか否かを診断し、前記制御量のフィードバックに異常があると診断した場合、前記アクチュエータへの電力供給を停止することを特徴とするアクチュエータの制御装置。
  3. アクチュエータの目標制御量に応じた操作量を設定する制御回路と、
    設定された前記操作量に基づいて前記アクチュエータに電力供給する駆動回路と、
    前記アクチュエータの制御量を検出するセンサと、
    を含んで構成されるアクチュエータの制御装置であって、
    前記制御回路には前記センサから検出された制御量を補正する第1補正部が設けられ、前記駆動回路には前記センサから検出された制御量を補正する第2補正部が設けられ、
    前記制御回路は、前記第1補正部により補正された制御量、又は、前記第2補正部により補正された制御量、のいずれか一方をフィードバックして前記操作量を調整するフィードバック制御を行い、
    前記制御回路は、前記第1補正部により補正された制御量をフィードバックして前記操作量を演算した場合に前記センサにより検出された制御量と、前記第2補正部により補正された制御量をフィードバックして前記操作量を演算した場合に前記センサにより検出された制御量と、に基づいて、前記制御量のフィードバックに異常があるか否かを診断し、前記制御量のフィードバックに異常があると診断した場合、前記アクチュエータへの電力供給を停止することを特徴とするアクチュエータの制御装置。
  4. 前記制御回路が前記アクチュエータへの電力供給を停止するのは、前記アクチュエータの出力に異常があったと診断されたことを条件とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のアクチュエータの制御装置。
  5. アクチュエータの目標制御量に応じて設定された操作量に基づいて前記アクチュエータへの電力供給を制御するアクチュエータの制御方法であって、
    前記アクチュエータのコントローラは、
    検出された前記アクチュエータの制御量を補正する第1補正部と、
    検出された前記アクチュエータの制御量を補正する第2補正部と、
    前記第1補正部及び前記第2補正部において前記制御量を補正するために用いられる同一の補正係数をそれぞれ記憶した2つの記憶メモリと、を備え、
    前記第1補正部により補正された制御量、及び、前記第2補正部により補正された制御量、のいずれか一方の制御量と前記目標制御量とに基づいて、前記アクチュエータの操作量を調整し、
    前記2つの記憶メモリにおいてそれぞれ記憶された補正係数に基づいて、前記制御量のフィードバックに異常があるか否かを診断し、前記制御量のフィードバックに異常があると診断した場合、前記アクチュエータへの電力供給を停止することを特徴とするアクチュエータの制御方法。
  6. アクチュエータの目標制御量に応じて設定された操作量に基づいて前記アクチュエータへの電力供給を制御するアクチュエータの制御方法であって、
    前記アクチュエータのコントローラは、
    検出された前記アクチュエータの制御量を補正する第1補正部と、検出された前記アクチュエータの制御量を補正する第2補正部と、を備え、
    前記第1補正部により補正された制御量、及び、前記第2補正部により補正された制御量、のいずれか一方の制御量と前記目標制御量とに基づいて、前記アクチュエータの操作量を調整し、
    前記第1補正部により補正された制御量と、前記第2補正部により補正された制御量と、に基づいて、前記制御量のフィードバックに異常があるか否かを診断し、前記制御量のフィードバックに異常があると診断した場合、前記アクチュエータへの電力供給を停止することを特徴とするアクチュエータの制御方法。
  7. アクチュエータの目標制御量に応じて設定された操作量に基づいて前記アクチュエータへの電力供給を制御するアクチュエータの制御方法であって、
    前記アクチュエータのコントローラは、
    検出された前記アクチュエータの制御量を補正する第1補正部と、検出された前記アクチュエータの制御量を補正する第2補正部と、を備え、
    前記第1補正部により補正された制御量、及び、前記第2補正部により補正された制御量、のいずれか一方の制御量と前記目標制御量とに基づいて、前記アクチュエータの操作量を調整し、
    前記第1補正部により補正された制御量をフィードバックして前記操作量を演算した場合にセンサにより検出された制御量と、前記第2補正部により補正された制御量をフィードバックして前記操作量を演算した場合に前記センサにより検出された制御量と、に基づいて、前記制御量のフィードバックに異常があるか否かを診断し、前記制御量のフィードバックに異常があると診断した場合、前記アクチュエータへの電力供給を停止することを特徴とするアクチュエータの制御方法。
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