JP6811674B2 - 発熱抑制したａｔｃｕ - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機（ＣＶＴ）制御をするための制御装置（ＡＴＣＵ）に関する。

従来から無段変速機（ＣＶＴ）は、ベルト式無段変速機が知られており、この無段変速機は、プライマリプーリとセカンダリプリと無端状ベルトと、油圧回路を含む油圧制御装置と、ＡＴＣＵを備えている。

このような無段変速機（ＣＶＴ）は、車両の走行状態に応じて油圧制御装置を制御することにより、変速比を連続的に変化させることによって所望の変速が実現されている。
この油圧制御装置は、リニアソレノイドで油圧を制御しており、そのリニアソレノイドを制御するＡＴＣＵは、ＡＴＣＵ搭載のパワーＭＯＳＦＥＴで電流出力制御して駆動している。

特許文献１に開示されているものは、ソレノイド駆動回路のパワーＭＯＳＦＥＴの横型を採用しスペース低減をしている。

特許文献２に開示されているものは、パワーＭＯＳＦＥＴにシリコンカーバイト（ＳＩＣ）を使用しておりＯＮ抵抗を小さく周波数特性を良くしている。

特許文献３に開示されているものは、ＦＥＴのゲート入力のタイミング変更により、ＦＥＴ出力のリンギングを抑制しようとしている。

特願 2007-181026 号公報 特願2001-547661号公報 特願2007-100572 号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたものでは、パワーＭＯＳＦＥＴを縦型も横型も素子の自己発熱の発熱量は変わらない。

自己発熱の発熱量を低減させるためには、特許文献２のシリコンカーバイト（ＳＩＣ）パワーＭＯＳＦＥＴを使用しＯＮ抵抗を低減させる事による自己発熱量を減らす必要があった。

特許文献３に開示されたリンギング抑制は、2つのＦＥＴを使ってＯＮするタイミングを可変しＦＥＴを制御する方法でコストならびに波形を整形する方法でリンギングを抑制しているため、周波数特性を劣化させていない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、自己発熱の発熱量を抑制し、また、放熱効果の効率を良くした実装方法でＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴを搭載し、リンギングノイズ抑制するためにＦＥＴのゲート側にＲＣ回路を設けて、周波数特性を劣化し、そして従来のパワーＭＯＳＦＥＴと同等の周波数特性を実現することを目的とする。

本発明は、上記の構成により、ユニットの発熱量を抑制したユニットを構成する事が出来て、ユニット筐体も金属製のダイキャストから温度制限のある樹脂化にする事が出来る。また、樹脂化にする事でユニットの軽量化を行なうことも可能になる。

本発明に係る実施例１が適応される動周波数特性を劣化させる一例を示す。 図１に示された回路を含む駆動周波数特性を劣化させた波形の一例を示す。 ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴの放熱方法の一例を示す。 コントローラユニットの構成の一例を示す。

本発明の実施例について、以下、図面を用いて説明する。

図１は、本実施例におけるＡＴＣＵ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏl Ｕｎｉｔ）の駆動回路を示す。ＡＴＣＵは、ＣＶＴの変速を制御する油圧制御回路においてリニアソレノイド弁の出力を行う。

駆動回路は、ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴ３と、ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴ３のゲートに接続されるＲＣ回路を備える。ＲＣ回路は、ゲート入力（制御信号）の周波数を減少させる機能を備えており、抵抗１とコンデンサ２を備えている。

駆動回路のＭＯＳＦＥＴ３のドレインは、リニアソレノイド５にシャント抵抗４を介して接続される。ＭＯＳＦＥＴ３がＯＮすることで、電源部６から、リニアソレノイド５とシャント抵抗４に電流が流れてリニアソレノイド５の動作し、ＣＶＴの油圧を制御する。

図２を用いて、本実施例の効果を示す。

本実施例におけるＲＣ回路を搭載したリニアソレノイドを駆動した波形が図２(c)である。この出力波形は、ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴ３の出力（ドレイン）波形を示している。

参考例として、図２（ａ）に、ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴ３の代わりに従来のＦＥＴを搭載した時の駆動波形300を示し、図２（ｂ）に、ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴ３のゲートにＲＣ回路がない場合の駆動波形321を示す。

図２（ｂ）に示すように、ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴは周波数特性が良いため、従来のＦＥＴと比べてＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴのターンＯＮ322とターンＯＦＦ323が短くなる。また、ターンＯＮ322とターンＯＦＦ323が短い事により、リンギングノイズ320が発生する。

一方で、図２（ｃ）に示すように、本実施例ではＲＣ回路を搭載することで、リンギングノイズを抑制しつつ、その時のターンＯＮ時間311とターンＯＦＦ時間312を、図２（ａ）に示す従来のＦＥＴのターンＯＮ時間301とターンＯＦＦ時間302と同等に調整している。

リニアソレノイドの駆動は、コイル制御なので瞬間的な物理的反応に対応できないため、本ＡＴＣＵは、高周波動作を必要としていない。よって、ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴが持つ高周波動作は、リニアソレノイド駆動制御のＡＴＣＵに必要が無い。

ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴの高周波数特性は、リンギングノイズを発生する要因となる為、ＡＴＣＵ誤動作やノイズの輻射による誤動作の懸念がある。

リンギングノイズを発生する様子を図２（ｂ）320の波形となる。リンギングノイズを抑制しようとした場合に波形生成等が必要だが、前記リニアソレノイドは高周波動作を必要としていないため、波形生成の必要はない。

リニアソレノイドの駆動制御は、波形の立ち上がり時間（ターンＯＮ時間）と立ち下がり時間（ターンＯＦＦ時間）に時間的な余裕があり、時間的な余裕を持たせた制御が可能になる。そのため波形を劣化させる事が可能になる。

また、波形生成は、周波数特性を維持したままリンギングノイズを除去するため回路構成も複雑になりコストや実装面積が必要である。よって波形生成は、ＡＴＣＵのリニアソレノイドの駆動制御に向かない。

ＡＴＣＵのリニアソレノイド駆動は、抵抗とコンデンサの2部品で構成されており、ＦＥＴの入力ゲート側に配置して入力信号を劣化させてリンギング抑制を行なうことが可能であり、2部品構成によりコストメリット及び実装面積が少ない、また、ユニット重量の軽量化を実現する事が効率的に実現できる。

ターンＯＮ時間とターンＯＦＦ時間の調整は、抵抗ＲとコンデンサＣの時定数を調整する事で周波数特性を劣化させる事が出来る。

ＲＣ乗数は、下記の式で表す。
ｔ＝Ｒ×Ｃ
ｔ：ターンＯＮ時間およびターンＯＦＦ時間である。
Ｒ：抵抗の乗数
Ｃ：コンデンサ容量
ターンＯＮ時間とターンＯＦＦ時間の周波数を劣化させた信号波形である。

本実施例によれば、油圧制御回路のＦＥＴにＳＩＣ−ＭＯＳＦＥＴを採用することが可能となる。ＯＮ抵抗が小さいＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴは、従来よりも発熱量を抑制することが可能となるため、放熱構造の簡便化、小型化に寄与する。また、発熱量自体を抑制するため、耐久性が向上し、信頼性も向上する。

図３は、本実施例における放熱構造の一例を示す。

図１に示す回路構成を備える樹脂パッケージ204を、プリント基板207に実装する。樹脂パッケージ204は、ピン202及び205がプリント基板207に接触してＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴ３の信号を伝達させている。プリント基板207は、ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴの熱を放熱をする為の放熱用スルーホール210が設けられている。

ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴは内部ＯＮ抵抗により発生する熱をパッケージと接触しているプリント基板207のはんだ面のランド209により、パッケージの熱を伝達させる。その熱を放熱用スルーホール210に通して基板部品面のランド211に伝わり、また、基板部品面のランド211と接触している放熱筐体（ヒートシンク）208に熱が伝達されて放熱する。

ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴは、ＯＮ抵抗が小さく発熱量を抑制することが可能であるが、ＯＮ抵抗が小さいなりに発熱をする。図３の実装方法を取ることで、ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴを放熱させることが可能となる。この構成により、部品面に熱を伝達させ、部品面で放熱対策を自由に取ることが可能になる構造を構成することができる。

例えば、部品面ランドに筐体もしくはヒートシンクに放熱効果を持たせた構造にすることで、放熱方法に自由度を持たせることができる。

図４は、本実施例の駆動回路を備えるＡＴＣＵの筐体の構造の一例を示す。

ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴ3の搭載したプリント基板207と接触させて組み付ける放熱筐体208はアルミダイキャストの材質で出来ており、放熱ＦＩＮを備えることにより放熱効率を高めている。また、防水シート403と基板固定ネジ404、筐体カバー405、カバー取り付けネジ406の構成となる。

図４では、ユニット筐体の構造を示しているが、金属製のダイキャストを使用して放熱効果を高めている。しかし、本ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴを搭載して発熱効果を抑制する事で、ダイキャスト素材から、ダイキャスト素材に対して熱に弱く放熱効果の少ない樹脂筐体へ変更することも可能となる。

樹脂筐体とすることで、軽量化が可能となり、自動車の燃費向上に寄与する。

本実施例によれば、ＡＴＣＵに発熱量の少ないＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴを採用することが可能となり、その結果、放熱構造を簡略可能となり、軽量化が可能となる樹脂筐体を適用することも可能となる。

１：信号劣化用抵抗
２：信号劣化用コンデンサ
３：ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴ
４：シャント抵抗
５：リニアソレノイド
６：電源
３００：リニアソレノイド駆動波形１
３０１：リニアソレノイド駆動波形１のターンＯＮ時間
３０２：リニアソレノイド駆動波形１のターンＯＦＦ時間
３２０：リニアソレノイド駆動波形２のリンギング拡大図
３２１：リニアソレノイド駆動波形２
３２２：リニアソレノイド駆動波形２のターンＯＮ時間
３２３：リニアソレノイド駆動波形２のターンＯＦＦ時間
３１０：リニアソレノイド駆動波形３
３１１：リニアソレノイド駆動波形３のターンＯＮ時間
３１２：リニアソレノイド駆動波形３のターンＯＦＦ時間
２０２、２０５：ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴのピン
２０４：樹脂パッケージ
２０７：プリント基板
２０８：放熱筐体（ヒートシンク）
２０９：基板はんだ面のランド
２１０：放熱用スルーホール
２１１：基板部品面のランド
４０３：防水シート
４０４：基板取付ネジ
４０５：ユニットカバー
４０６：カバー取り付けネジ

Claims (2)

1. 無段変速機（ＣＶＴ）の変速を制御する制御回路において、
   リニアソレノイドを駆動するＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴを備え、
   前記ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴのドレインに前記リニアソレノイドが接続され、ゲートに抵抗とコンデンサを備えるＲＣ回路が接続されたローサイド駆動回路により、前記リニアソレノイドの駆動を制御する制御回路。
2. 樹脂製の筐体内部に、前記ＳＩＣパワーＭＯＳＦＥＴを備えるプリント基板が収容される請求項１に記載の制御回路。

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