WO2015060136A1

WO2015060136A1 - 負荷電流制御装置

Info

Publication number: WO2015060136A1
Application number: PCT/JP2014/077122
Authority: WO
Inventors: 裕史栗本; 光彦渡部; 小山　克也; 良介石田; 堅一星野
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2015-04-30
Also published as: JPWO2015060136A1; JP6218193B2

Abstract

状況に応じて複数のフィードバック制御を使い分けることができる負荷電流制御装置を提供する。負荷電流制御装置において、フィードバック回路部（４）は、入力された目標電流値（１１）と電流検出回路（１３）の検出結果に応じた検出電流値（１６）とに基づいて、第１のフィードバック制御のフィードバックループを用いて、ソレノイド（３）に流れる電流を制御するためのＰＷＭ信号（２４）を生成する。また、フィードバック回路部（５）は、目標電流値（１１）および検出電流値（１６）に基づいて、上記のフィードバックループとは異なる第２のフィードバック制御のフィードバックループを用いて、ソレノイド（３）に流れる電流を制御するためのＰＷＭ信号（２５）を生成する。選択回路（２６）は、生成されたＰＷＭ信号（２４）またはＰＷＭ信号（２５）のいずれか一方を選択する。

Description

負荷電流制御装置

　本発明は、負荷に流れる電流を制御する負荷電流制御装置に関する。

　従来、ソレノイド等の誘導負荷に流れる電流を制御する負荷電流制御装置が知られている。このような負荷電流制御装置では、一般に、負荷に流れる電流を検出し、その検出電流値と指示された目標電流値との比較結果に基づいて電流制御を行うフィードバック制御により、負荷に流れる電流を制御している。

　負荷電流制御装置では、様々な状況に対応するために、複数の制御方法を切り替えて使用可能とすることが提案されている。たとえば特許文献１には、ドグクラッチを駆動する電磁アクチュエータに流れる電流の制御を行う制御装置において、ドグクラッチの係合前後でフィードフォワード制御とフィードバック制御を切り替えて用いる技術が開示されている。

特開２００９－１２７８４９公報

　上記特許文献１に記載の技術では、フィードフォワード制御とフィードバック制御を切り替えて用いることにより、ドグクラッチの係合前後でそれぞれ最適な電流制御を行うようにしている。しかし、フィードフォワード制御を行わずに、フィードバック制御のみを用いて電流制御を行う場合でも、制御処理負荷などの状況に応じて、複数のフィードバック制御を使い分けることが求められている。

　本発明による負荷電流制御装置は、負荷に流れる電流を検出する電流検出回路と、入力された目標電流値と、前記電流検出回路の検出結果に応じた検出電流値とに基づいて、第１のフィードバックループを用いて、前記負荷に流れる電流を制御するための第１の制御信号を生成する第１のフィードバック回路部と、前記目標電流値および前記検出電流値に基づいて、前記第１のフィードバックループとは異なる第２のフィードバックループを用いて、前記負荷に流れる電流を制御するための第２の制御信号を生成する第２のフィードバック回路部と、前記第１の制御信号または前記第２の制御信号のいずれか一方を選択する選択回路と、前記選択回路により選択された前記第１の制御信号または前記第２の制御信号に基づいて、前記負荷に流れる電流を制御するドライバ回路と、を備える。

　本発明によれば、状況に応じて複数のフィードバック制御を使い分けることができる。

本発明の第１の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。第１のフィードバック制御から第２のフィードバック制御への切替動作を説明するための図である。本発明の第２の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。本発明の第３の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。目標電流値の変動に対する負荷電流の応答の様子を示す図である。目標電流値の変動量に対する負荷電流値の応答を説明する図である。第３の実施形態を適用した場合の目標電流値と負荷電流の関係の一例を示す図である。本発明の第４の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。本発明の第５の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。第５の実施形態による負荷電流制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。本発明の第６の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。第６の実施形態による負荷電流制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。本発明の第７の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。

　以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。本実施形態において、負荷電流制御装置は、演算装置１および負荷駆動装置２により構成されており、制御対象負荷であるソレノイド３に流れる電流を制御する。

　演算装置１は、マイクロコントローラ等を用いて構成されており、フィードバック回路部４、記憶装置１２および通信回路３２を備える。演算装置１は、さらに不図示の中央演算装置を備えており、この中央演算装置において算出された目標電流値１１がフィードバック回路部４および記憶装置１２に入力される。

　負荷駆動装置２は、集積回路等を用いて構成されており、フィードバック回路部５、電流検出回路１３、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１４、電流値演算回路１５、レジスタ１７、選択回路２６、ドライバ回路２８、ＰＷＭ信号検出モジュール２９および通信回路３３を備える。負荷駆動装置２には、制御対象負荷であるソレノイド３が接続されている。

　負荷駆動装置２において、電流検出回路１３は、ソレノイド３に流れる電流を検出し、その電流の大きさに応じたアナログ電圧信号をＡＤＣ１４に出力する。ＡＤＣ１４は、電流検出回路１３から入力されたアナログ電圧信号をデジタル値に変換することで、ソレノイド３に流れる負荷電流値Ｉｌｏａｄを取得し、電流値演算回路１５に出力する。電流値演算回路１５は、ＡＤＣ１４から入力された負荷電流値Ｉｌｏａｄを所定の平均時間ごとに平均化し、検出電流値１６として出力する。この検出電流値１６は、レジスタ１７において所定の格納場所に書き込まれて格納されると共に、フィードバック回路部５に入力される。これにより、電流検出回路１３の検出結果に応じた検出電流値１６がフィードバック回路部５に入力される。

　レジスタ１７に格納された検出電流値１６は、通信回路３３により予め設定された所定のタイミングで読み出され、通信回路３３から通信バス３４を介して演算装置１に送信される。

　演算装置１において、通信回路３２は、負荷駆動装置２から送信された検出電流値１６を受信し、記憶装置１２に出力する。記憶装置１２は、通信回路３２から入力された検出電流値１６を所定の格納場所に保存する。また、不図示の中央演算装置から入力された目標電流値１１を上記とは別の格納場所に保存する。

　記憶装置１２に格納された目標電流値１１は、通信回路３２により予め設定された所定のタイミングで読み出され、通信回路３２から通信バス３４を介して負荷駆動装置２に送信される。

　負荷駆動装置２において、通信回路３３は、演算装置１から送信された目標電流値１１を受信し、レジスタ１７に出力する。レジスタ１７は、通信回路３３から入力された目標電流値１１を所定の格納場所に保存する。

　以上説明したような処理により、演算装置１において算出された目標電流値１１と、負荷駆動装置２において検出された負荷電流値Ｉｌｏａｄに応じた検出電流値１６とが、演算装置１と負荷駆動装置２の間で交換される。その結果、演算装置１は検出電流値１６を取得することができ、負荷駆動装置２は目標電流値１１を取得することができる。

　次に、本実施形態の負荷電流制御装置で用いられる負荷電流の制御手法について説明する。本実施形態では、ソレノイド３に流れる電流を制御するための制御手法として、演算装置１のフィードバック回路部４を用いて行われる第１のフィードバック制御（ＰＷＭ信号指示）と、負荷駆動装置２のフィードバック回路部５を用いて行われる第２のフィードバック制御（目標電流値指示）とを、状況に応じて使い分けることができる。

　まず、第１のフィードバック制御について説明する。演算装置１において第１のフィードバック制御を行うフィードバック回路部４は、制御回路１８およびＰＷＭ変調回路１９により構成されている。

　制御回路１８は、記憶装置１２から読み出した検出電流値１６と入力された目標電流値１１に基づいて、負荷電流値Ｉｌｏａｄを目標電流値１１に一致させるための所定のフィードバック制御演算を実行する。制御回路１８は、一般にＰＩコントローラまたはＰＩＤコントローラとして構成されるものであり、予め設定された制御パラメータを用いて、上記のフィードバック制御演算を実行することができる。

　ＰＷＭ変調回路１９は、制御回路１８が行ったフィードバック制御演算の結果に基づいて、負荷電流値Ｉｌｏａｄが目標電流値１１に一致するようなデューティ比のＰＷＭ信号２４を生成する。ＰＷＭ変調回路１９により生成されたＰＷＭ信号２４は、演算装置１から負荷駆動装置２に出力され、負荷駆動装置２においてＰＷＭ信号検出モジュール２９および選択回路２６に入力される。

　フィードバック回路部４では、以上説明したような制御回路１８とＰＷＭ変調回路１９の動作により、第１のフィードバック制御が行われる。すなわち、第１のフィードバック制御では、ソレノイド３に流れる負荷電流値Ｉｌｏａｄを目標電流値１１と等しくなるように制御するフィードバックループが演算装置１内に構成されており、このフィードバックループを用いて生成されたＰＷＭ信号２４に基づいて、ソレノイド３の電流制御が行われる。

　なお、制御回路１８およびＰＷＭ変調回路１９は、演算装置１が有する機能の一部としてそれぞれ実現されるものであり、物理的な回路構成を有していなくてもよい。たとえば、予め記憶されたプログラムを演算装置１が読み込むことで実行されるソフトウェアとして、制御回路１８やＰＷＭ変調回路１９を演算装置１内に組み込むことができる。

　ここで、ＰＷＭ信号検出モジュール２９について説明する。ＰＷＭ信号検出モジュール２９は、周期計測回路３０およびデューティ検出回路３１により構成されている。

　周期計測回路３０は、演算装置１から入力されたＰＷＭ信号２４の立ち上がりエッジ間隔を計測することにより、ＰＷＭ信号２４の周期を計測し、計測結果を電流値演算回路１５に出力する。電流値演算回路１５は、このＰＷＭ信号２４の計測結果に基づいて、負荷電流値Ｉｌｏａｄの平均時間を決定することができる。

　デューティ検出回路３１は、演算装置１から入力されたＰＷＭ信号２４のデューティ比を検出する。ＰＷＭ信号２４のデューティ比の検出結果は、デューティ検出回路３１から制御回路２０に出力される。

　次に、第２のフィードバック制御について説明する。負荷駆動装置２において第２のフィードバック制御を行うフィードバック回路部５は、制御回路２０およびＰＷＭ変調回路２２により構成されている。

　制御回路２０は、レジスタ１７から読み出した目標電流値１１と電流値演算回路１５から出力された検出電流値１６に基づいて、負荷電流値Ｉｌｏａｄを目標電流値１１に一致させるための所定のフィードバック制御演算を実行する。制御回路２０も演算装置１の制御回路１８と同様に、一般にＰＩコントローラまたはＰＩＤコントローラとして構成されるものであり、レジスタ１７から読み出した制御パラメータ情報２１に基づいて設定される制御パラメータを用いて、上記のフィードバック制御演算を実行することができる。このフィードバックループは、制御回路１８において用いられるフィードバックループとは異なるものである。なお、制御パラメータ情報２１の値は、演算装置１から通信バス３４を介して送信される情報に基づいてレジスタ１７の値を書き換えることにより、逐次更新される。

　ＰＷＭ変調回路２２は、制御回路２０が行ったフィードバック制御演算の結果に基づいて、負荷電流値Ｉｌｏａｄが目標電流値１１に一致するようなデューティ比のＰＷＭ信号２５を生成する。このときＰＷＭ変調回路２２は、レジスタ１７から読み出した周期設定情報２３に基づいて、ＰＷＭ信号２５の周期を設定する。ＰＷＭ変調回路２２により生成されたＰＷＭ信号２５は、選択回路２６に入力される。なお、周期設定情報２３の値は、演算装置１から通信バス３４を介して送信される情報に基づいてレジスタ１７の値を書き換えることにより、逐次更新される。

　フィードバック回路部５では、以上説明したような制御回路２０とＰＷＭ変調回路２２の動作により、第２のフィードバック制御が行われる。すなわち、第２のフィードバック制御では、ソレノイド３に流れる負荷電流値Ｉｌｏａｄを目標電流値１１と等しくなるように制御するフィードバックループが負荷駆動装置２内に構成されており、このフィードバックループを用いて生成されたＰＷＭ信号２５に基づいて、ソレノイド３の電流制御が行われる。

　なお、制御回路２０およびＰＷＭ変調回路２２は、負荷駆動装置２が有する機能の一部としてそれぞれ実現されるものであり、演算装置１の制御回路１８およびＰＷＭ変調回路１９と同様に、物理的な回路構成を有していなくてもよい。たとえば、予め記憶されたプログラムを負荷駆動装置２が読み込むことで実行されるソフトウェアとして、制御回路２０やＰＷＭ変調回路２２を負荷駆動装置２内に組み込むことができる。

　選択回路２６は、第１のフィードバック制御により生成されて演算装置１のＰＷＭ変調回路１９から入力されたＰＷＭ信号２４、または第２のフィードバック制御により生成されて負荷駆動装置２のＰＷＭ変調回路２２から入力されたＰＷＭ信号２５のいずれか一方を選択し、ドライバ回路２８に出力する。この選択回路２６によるＰＷＭ信号の選択は、レジスタ１７から出力される切替信号２７に基づいて行われる。なお、切替信号２７の値は、後で説明するような切替条件が満たされたときに、演算装置１から通信バス３４を介して送信される情報に基づいてレジスタ１７の値を書き換えることにより更新される。

　ドライバ回路２８は、選択回路２６により選択されたＰＷＭ信号２４またはＰＷＭ信号２５に基づいて、ソレノイド３に流れる電流を制御する。これにより、目標電流値１１に合わせてソレノイド３が駆動される。

　次に、第１のフィードバック制御および第２のフィードバック制御のそれぞれにおける利点と欠点について説明する。

　第１のフィードバック制御の主な利点は、制御対象負荷であるソレノイド３の特性に合わせて、負荷電流の時間応答特性や周波数応答特性を柔軟に調整可能な点である。すなわち、第１のフィードバック制御では、演算装置１において実行されるソフトウェアにより制御回路１８やＰＷＭ変調回路１９を実現することで、フィードバックループの構成や制御パラメータを設計者が任意にプログラムすることができる。そのため、ソレノイド３の特性に合わせてプログラムを変更することで、負荷電流の時間応答特性や周波数応答特性を調整することができる。

　一方、第１のフィードバック制御の主な欠点は、演算装置１が負荷電流のフィードバック制御演算を実行する点である。すなわち、一般的に演算装置１では、負荷電流のフィードバック制御演算以外にも、負荷電流制御装置の動作に必要な様々な演算処理が実行される。そのため、負荷電流制御装置を正常に動作させるためには、演算装置１の演算負荷をなるべく低い状態に保つことが望ましい。しかし、第１のフィードバック制御では、演算装置１が負荷電流のフィードバック制御演算を実行する必要があるため、演算装置１の演算負荷の増大につながる。

　第２のフィードバック制御の主な利点は、上記のような第１のフィードバック制御の欠点を解消できる点である。すなわち、第２のフィードバック制御では、演算装置１は負荷電流のフィードバック制御演算を実行する必要がなく、目標電流値１１を負荷駆動装置２に送信するだけでよい。そのため、第１のフィードバック制御の場合と比較して、演算装置１の演算負荷を軽減することができる。

　一方、第２のフィードバック制御の主な欠点は、負荷電流の時間応答特性や周波数応答特性を柔軟に調整できない点である。すなわち、第２のフィードバック制御では、予め負荷駆動装置２に設定されている制御パラメータを用いて、負荷電流のフィードバック制御演算を行う必要がある。そのため、温度変動やバッテリ電圧変動等の影響により、適切な制御パラメータを選択できない場合がある。また、ソレノイド３の特性によっては、負荷電流に対して要求される時間応答特性や周波数応答特性を満足できない場合がある。

　本実施形態では、上記のような第１のフィードバック制御および第２のフィードバック制御のそれぞれにおける利点と欠点を考慮して、選択回路２６により、第１のフィードバック制御により生成されたＰＷＭ信号２４、または第２のフィードバック制御により生成されたＰＷＭ信号２５のいずれかを選択する。これにより、状況に応じて第１のフィードバック制御と第２のフィードバック制御を使い分けるようにしている。

　なお、選択回路２６によりＰＷＭ信号２４が選択されることで、フィードバック回路部４が行う第１のフィードバック制御を用いて負荷電流の制御が行われている場合、第１のフィードバック制御のフィードバックループは閉ループとなる。一方、第２のフィードバック制御のフィードバックループは開ループとなり、負荷電流の制御には寄与しない。また、反対に選択回路２６によりＰＷＭ信号２５が選択されることで、フィードバック回路部５が行う第２のフィードバック制御を用いて負荷電流の制御が行われている場合、第２のフィードバック制御のフィードバックループは閉ループとなる。一方、第１のフィードバック制御のフィードバックループは開ループとなり、負荷電流の制御には寄与しない。このように、選択されていない方のフィードバック制御に対応するフィードバック回路部４または５は、フィードバック制御演算を実行する意味がないため、その動作を停止してもよい。特に、第２のフィードバック制御が選択されている場合は、演算装置１の演算負荷を低減するため、フィードバック回路部４の動作を停止することが好ましい。

　次に、選択回路２６においてＰＷＭ信号を選択する際の切替条件について説明する。本実施形態では、選択回路２６は、演算装置１の演算負荷に基づいて、第１のフィードバック制御によるＰＷＭ信号２４、または第２のフィードバック制御によるＰＷＭ信号２５のいずれか一方を選択する。具体的には、演算負荷に対する閾値を予め切替条件として設定しておき、演算装置１の演算負荷がこの閾値未満であるときには、選択回路２６においてＰＷＭ信号２４を選択する。一方、演算装置１の演算負荷が増大して設定された閾値を超えると、演算装置１は、通信バス３４を介した通信により、レジスタ１７に格納されている切替信号２７の値を書き換えることで、選択回路２６の選択先をＰＷＭ信号２４からＰＷＭ信号２５に切り替える。これにより、負荷電流の制御に用いるフィードバック制御を、第１のフィードバック制御から第２のフィードバック制御へと切り替える。

　たとえば、演算装置１が車両のエンジン制御に用いられるものである場合、エンジン回転数が増加すると、クランクセンサからエンジン回転数情報として出力される信号によって演算装置１に発生する割り込み処理数が増加するため、演算装置１の演算負荷が増加する。つまり、エンジン回転数が増加するほど、演算装置１の演算負荷は増加する。

　なお、演算装置１の演算負荷を、演算装置１から通信バス３４を介して負荷駆動装置２に送信してもよい。この場合、演算装置１から送信された演算負荷が所定の閾値を超えると、負荷駆動装置２は、レジスタ１７に格納されている切替信号２７の値を書き換えることで、選択回路２６においてＰＷＭ信号２５が選択されるようにする。あるいは、演算装置１が自身の演算負荷を把握するのが難しい場合などは、演算装置１の演算負荷が閾値を超えるような状況を予め定めておき、このような状況となったときに演算装置１の演算負荷が閾値を超えたと判断してもよい。

　図２は、第１のフィードバック制御（ＰＷＭ信号指示）から第２のフィードバック制御（目標電流値指示）への切替動作を説明するための図である。図２において、時刻ｔ１までは、演算装置１の演算負荷の大きさを示す演算処理負荷率が負荷電流制御方法切替閾値５０を下回っているため、ＰＷＭ信号指示、すなわち第１のフィードバック制御が選択されている。一方、時刻ｔ１において、演算処理負荷率が負荷電流制御方法切替閾値５０に達すると、これに応じて切替信号２７が変化する。そのため、時刻ｔ１以降では、目標電流値指示、すなわち第２のフィードバック制御が選択されている。こうして負荷電流制御方法を切り替えることにより、演算処理負荷率が低下し、演算装置１の演算負荷が低減されていることが分かる。

　次に、負荷電流制御方法の切り替え時におけるデューティ制御について説明する。以上説明したようにして、第１のフィードバック制御から第２のフィードバック制御への切り替えを行うと、切り替え前後でドライバ回路２８に入力されるＰＷＭ信号のデューティ比が変化する可能性がある。すなわち、切り替え前の時点では、ＰＷＭ変調回路２２は動作を停止しておりＰＷＭ信号２５を出力していないか、フィードバック制御せずに生成されたＰＷＭ信号２５を出力している。そのため、負荷電流制御方法を第１のフィードバック制御から第２のフィードバック制御へと切り替えるために、選択回路２６において選択するＰＷＭ信号をＰＷＭ信号２４からＰＷＭ信号２５に変更すると、これらのＰＷＭ信号におけるデューティ比の不一致により、ドライバ回路２８に入力されるＰＷＭ信号のデューティ比が変化することがある。こうしたデューティ比の変化は、負荷電流値Ｉｌｏａｄの変動を引き起こすため好ましくない。

　そこで本実施形態では、デューティ検出回路３１により検出されたＰＷＭ信号２４のデューティ比に基づいて、フィードバック回路部５においてＰＷＭ信号２５のデューティ制御を行う。具体的には、フィードバック回路部５の制御回路２０において、ＰＷＭ変調回路２２で生成されるＰＷＭ信号２５のデューティ比がデューティ検出回路３１によるＰＷＭ信号２４のデューティ比の検出結果と等しくなるように、ＰＷＭ変調回路２２への出力信号を制御する。これにより、ＰＷＭ信号２４とＰＷＭ信号２５のデューティ比を一致させることができるため、第１のフィードバック制御から第２のフィードバック制御への切り替え時においても、負荷電流値Ｉｌｏａｄが変動しないようにすることができる。

　以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）負荷電流制御装置は、負荷であるソレノイド３に流れる電流を検出する電流検出回路１３と、入力された目標電流値１１と電流検出回路１３の検出結果に応じた検出電流値１６とに基づいて、第１のフィードバック制御のフィードバックループを用いて、ソレノイド３に流れる電流を制御するためのＰＷＭ信号２４を生成するフィードバック回路部４と、目標電流値１１および検出電流値１６に基づいて、上記のフィードバックループとは異なる第２のフィードバック制御のフィードバックループを用いて、ソレノイド３に流れる電流を制御するためのＰＷＭ信号２５を生成するフィードバック回路部５と、ＰＷＭ信号２４またはＰＷＭ信号２５のいずれか一方を選択する選択回路２６と、選択回路２６により選択されたＰＷＭ信号２４またはＰＷＭ信号２５に基づいてソレノイド３に流れる電流を制御するドライバ回路２８とを備える。このようにしたので、状況に応じて、第１のフィードバック制御と第２のフィードバック制御という複数のフィードバック制御を使い分けることができる。

（２）負荷電流制御装置は、各種演算を実行する演算装置１と、ドライバ回路２８を有する負荷駆動装置２とを備えている。フィードバック回路部４は演算装置１に設けられており、フィードバック回路部５は負荷駆動装置２に設けられている。このようにしたので、演算装置１と負荷駆動装置２のそれぞれで負荷電流のフィードバック制御を行うことができる。

（３）選択回路２６は、演算装置１の演算負荷に基づいて、ＰＷＭ信号２４またはＰＷＭ信号２５のいずれか一方を選択する。このようにしたので、演算装置１の演算負荷が低い場合には、第１のフィードバック制御を用いた高精度な負荷電流制御を行い、演算装置１の演算負荷が高い場合には、第２のフィードバック制御を用いて演算装置１の演算負荷を軽減することができる。

（４）フィードバック回路部５は、デューティ検出回路３１により検出されたＰＷＭ信号２４のデューティ比に基づいて、ＰＷＭ信号２５のデューティ制御を行う。このようにしたので、第１のフィードバック制御から第２のフィードバック制御への切り替え時に、負荷電流の変動を抑えることができる。

　なお、以上説明したような負荷電流制御装置としては、たとえば、自動車に搭載される自動変速機（ＡＴ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）用の電子制御装置がある。こうした電子制御装置に対する今後の需要としては、現在設定されている機能以上の更なる機能の追加や、車両に搭載される他の電子制御装置、たとえばエンジン制御用の電子制御装置との一体化等が考えられる。そのため、上記実施形態では演算装置１として説明したマイクロコントローラに課せられる演算処理量は、今後ますます増加していき、それに伴って演算処理負荷率が増大することが見込まれる。

　マイクロコントローラの演算処理負荷率を低減させるための手法としては、上記実施形態で説明したような方法以外にも、マイクロコントローラの中央演算装置に対するクロック周波数の増加やコア数の増加なども考えられる。しかし、前者の手法では、電流量の増加に伴う高性能な電圧レギュレータの再選定や放熱構造の再検討が必要となり、後者の手法では、高性能なマイクロコントローラの再選定が必要となる。これらは共に装置のコストアップに直結する。一方、本発明を適用した場合は、中央演算装置に変更を加えなくても、積極的にマイクロコントローラの演算処理負荷率を低減させることができるため、コストアップの回避が可能となる。

　なお、図１において、ＰＷＭ変調回路１９で生成されたＰＷＭ信号２４は、演算装置１に具備された特定のポートから負荷駆動装置２に出力される構成となっているが、通信回路３２から通信バス３４を介してＰＷＭ信号２４を負荷駆動装置２に出力してもよい。このようにしても、上記実施形態で説明したのと同等の効果が得られる。

（第２の実施形態）
　図３は、本発明の第２の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。以下では、この第２の実施形態について、前述の第１の実施形態との差異を中心に説明し、特に必要のない限り、これと同一箇所については説明を省略する。

　第２の実施形態では、第１の実施形態と比較して、負荷駆動装置２がＰＷＭ信号２４のデューティ比を取得する手段が異なっている。具体的には、図３の負荷電流制御装置において、演算装置１は、ＰＷＭ信号２４のデューティ比情報３５を制御回路１８から通信回路３２に出力し、通信回路３２から通信バス３４を介してデューティ比情報３５を負荷駆動装置２に送信するようにしている。なお、負荷駆動装置２では、図１のデューティ検出回路３１が削除されている。

　負荷駆動装置２は、演算装置１から送信されたデューティ比情報３５を通信回路３３により受信すると、レジスタ１７の所定の格納場所に保存する。こうしてレジスタ１７に格納されたデューティ比情報３５に基づいて、ＰＷＭ信号２５のデューティ制御を行うためのデューティ制御情報３６がレジスタ１７からフィードバック回路部５の制御回路２０に出力される。制御回路２０は、入力されたデューティ制御情報３６に基づいて、ＰＷＭ変調回路２２で生成されるＰＷＭ信号２５のデューティ比がＰＷＭ信号２４のデューティ比と等しくなるように、ＰＷＭ変調回路２２への出力信号を制御する。

　前述の第１の実施形態では、デューティ検出回路３１にて検出したＰＷＭ信号２４のデューティ比に基づいて、ＰＷＭ信号２５のデューティ比を逐次制御するようにしていた。これに対して、第２の実施形態では、制御回路２０において、入力されたデューティ制御情報３６に対して一対一でＰＷＭ信号２５のデューティ制御を行えばよい。そのため、第１の実施形態と比較して、負荷駆動装置２内での演算効率を向上させることができる。

　また、第２の実施形態では、第１のフィードバック制御（ＰＷＭ信号指示）から第２のフィードバック制御（目標電流値指示）への切り替えを指示するための通信フレーム中に、デューティ比情報３５のデータを設定して送信することができる。そのため、一度の通信により、負荷電流値Ｉｌｏａｄを変動させることなく、ＰＷＭ信号指示から目標電流値指示への切り替えが可能となる。したがって、第１の実施形態と比べて、通信回数を増加させることなく、第２の実施形態を実現可能である。

　以上説明したように、本発明の第２の実施形態によれば、フィードバック回路部４は、ＰＷＭ信号２４のデューティ比をフィードバック回路部５に通知する。フィードバック回路部５は、フィードバック回路部４から通知されたＰＷＭ信号２４のデューティ比に基づいて、ＰＷＭ信号２５のデューティ制御を行う。このようにしたので、第１の実施形態と同様に、第１のフィードバック制御から第２のフィードバック制御への切り替え時に、負荷電流の変動を抑えることができる。

（第３の実施形態）
　図４は、本発明の第３の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。以下では、この第３の実施形態について、前述の第１、第２の各実施形態との差異を中心に説明し、特に必要のない限り、これらと同一箇所については説明を省略する。

　第３の実施形態では、第１の、第２の各実施形態と比較して、第１のフィードバック制御（ＰＷＭ信号指示）から第２のフィードバック制御（目標電流値指示）への切り替えに加えて、第２のフィードバック制御から第１のフィードバック制御への切り替えも行うようにした点が異なっている。

　図４に示した負荷電流制御装置は、目標電流値１１の変動量に基づいて、第２のフィードバック制御から第１のフィードバック制御への切り替えを行う。具体的には、第２のフィードバック制御によるＰＷＭ信号２５が選択回路２６で選択されている場合、演算装置１は、目標電流値１１の変動量を監視する。目標電流値１１の変動量が所定の閾値を超えると、演算装置１は、通信バス３４を介した通信により、レジスタ１７に格納されている切替信号２７の値を書き換えることで、選択回路２６の選択先をＰＷＭ信号２５からＰＷＭ信号２４に切り替える。これにより、負荷電流の制御に用いるフィードバック制御を、第２のフィードバック制御から第１のフィードバック制御へと切り替える。なお、負荷駆動装置２において目標電流値１１の変動量を監視し、所定の閾値を超えた場合に、レジスタ１７に格納されている切替信号２７の値を書き換えるようにしてもよい。

　演算装置１の中央演算装置で算出される目標電流値１１はデジタル値であるため、目標電流値１１の変化は、負荷電流制御を行っている第１または第２のフィードバック制御におけるステップ入力となる。以下の説明では、システム上に悪影響を与える要素として、目標電流値１１の変動に対する負荷電流の行き過ぎ量（オーバーシュート量またはアンダーシュート量）を考えることとする。

　図５は、目標電流値１１の変動に対する負荷電流の応答の様子を示す図である。フィードバック制御におけるステップ応答特性は、フィードバックループの構成によって決定される。図５に示すように、目標電流値１１の変動に対して負荷電流に行き過ぎが発生する場合、その行き過ぎ量をｈと表し、目標電流値１１の変動量をＨとすると、これらの関係は数学的に以下の式（１）で表すことができる。式（１）において、ａは制御回路の構成によって決定される定数である。
　ｈ／Ｈ＝ａ　・・・（１）

　上記式（１）は、目標電流値１１の変動量Ｈと負荷電流の行き過ぎ量ｈが比例関係にあることを表している。すなわち、式（１）により、目標電流値１１の変動量Ｈから負荷電流の行き過ぎ量ｈを予測することが可能であることが分かる。

　第２のフィードバック制御（目標電流値指示）が選択されている場合、制御回路２０は、負荷駆動装置２に予め設定されている制御パラメータの中から特定のパラメータを選択してフィードバック制御演算を行っている。そのため、目標電流値１１の変動量ｈから負荷電流の行き過ぎ量ｈを予測することができる。

　図６は、第３の実施形態を適用しない場合の目標電流値１１と負荷電流の関係の一例を示す図である。図６において、符号６０は負荷電流変動許容範囲、すなわち負荷電流の制御に悪影響を与えない負荷電流の行き過ぎ量の範囲を表している。

　図６の左側部分および中央部分に示すように、目標電流値１１の変動量が小さい場合、負荷電流の行き過ぎ量は負荷電流変動許容範囲６０を超えないため、負荷電流の制御において悪影響は生じない。一方、図６の右側部分に示すように、目標電流値１１の変動量が大きい場合、負荷電流の行き過ぎ量が負荷電流変動許容範囲６０を超えてしまうことがある。これは、負荷電流の制御に悪影響が生じる要因となる。

　そこで、第３の実施形態では、前述のように、目標電流値指示をしている際に目標電流値１１の変動量が所定の閾値よりも大きく、それによって予測される負荷電流変動量が負荷電流変動許容範囲６０を超える場合には、目標電流値指示からＰＷＭ信号指示に切り替えてから目標電流値１１を変更する。このときの目標電流値１１の変動量に対する閾値は、式（１）の定数ａを用いて、「負荷電流変動許容範囲６０÷ａ」と表される。

　図７は、第３の実施形態を適用した場合の目標電流値１１と負荷電流の関係の一例を示す図である。第３の実施形態を適用することで、図７の右側部分に示すように、目標電流値１１の変動量が大きい場合であっても、負荷電流の行き過ぎ量を負荷電流変動許容範囲６０内に抑えることができる。

　なお、予測される負荷電流の行き過ぎ量が負荷電流変動許容範囲６０を超えない場合は、目標電流値指示が継続される。これは負荷電流制御をする上で、負荷電流を微調整する場合等に有効な手段であり、演算装置１の演算負荷を上げることなく、負荷電流制御を継続することができる。一方で、予測される負荷電流の行き過ぎ量が負荷電流変動許容範囲６０を超える場合、目標電流値指示からＰＷＭ信号指示に切り替える。これにより、負荷電流の制御においてシステム上要求される負荷電流の時間応答特性や周波数応答特性を満足させることができる。

　さらに第３の実施形態では、目標電流指示が選択されている場合にドライバ回路２８に入力されるＰＷＭ信号２５のデューティ比を負荷駆動装置２から演算装置１に通知する。具体的には、負荷駆動装置２は、ＰＷＭ信号２５のデューティ比情報３７を制御回路２０からレジスタ１７に出力し、これを通信回路３３から通信バス３４を介して演算装置１に送信することで、ＰＷＭ信号２５のデューティ比を通知する。

　演算装置１は、負荷駆動装置２から送信されたデューティ比情報３７を通信回路３２により受信すると、記憶装置１２の所定の格納場所に保存する。こうして記憶装置１２に格納されたデューティ比情報３７に基づいて、フィードバック回路部４の制御回路１８は、ＰＷＭ変調回路１９で生成されるＰＷＭ信号２４のデューティ比がＰＷＭ信号２５のデューティ比と等しくなるように、ＰＷＭ変調回路１９への出力信号を制御する。

　第２のフィードバック制御から第１のフィードバック制御への切り替えを行うと、切り替え前後でドライバ回路２８に入力されるＰＷＭ信号のデューティ比が変化する可能性がある。すなわち、切り替え前の時点では、ＰＷＭ変調回路１９は動作を停止しておりＰＷＭ信号２４を出力していないか、フィードバック制御せずに生成されたＰＷＭ信号２４を出力している。そのため、負荷電流制御方法を第２のフィードバック制御から第１のフィードバック制御へと切り替えるために、選択回路２６において選択するＰＷＭ信号をＰＷＭ信号２５からＰＷＭ信号２４に変更すると、これらのＰＷＭ信号におけるデューティ比の不一致により、ドライバ回路２８に入力されるＰＷＭ信号のデューティ比が変化することがある。こうしたデューティ比の変化は、負荷電流値Ｉｌｏａｄの変動を引き起こすため好ましくない。

　そこで本実施形態では、フィードバック回路部５から通知されたＰＷＭ信号２５のデューティ比に基づいて、フィードバック回路部４においてＰＷＭ信号２４のデューティ制御を行う。具体的には、前述のような手法により、フィードバック回路部４の制御回路１８において、ＰＷＭ変調回路１９で生成されるＰＷＭ信号２４のデューティ比がデューティ比情報３７に表されたＰＷＭ信号２５のデューティ比と等しくなるように、ＰＷＭ変調回路１９への出力信号を制御する。これにより、ＰＷＭ信号２５とＰＷＭ信号２４のデューティ比を一致させることができるため、第２のフィードバック制御から第１のフィードバック制御への切り替え時においても、負荷電流値Ｉｌｏａｄが変動しないようにすることができる。

　以上説明したように、本発明の第３の実施形態によれば、選択回路２６は、目標電流値１１の変動量に基づいて、ＰＷＭ信号２４またはＰＷＭ信号２５のいずれか一方を選択する。このようにしたので、目標電流値１１の変動量が大きく、それに応じて予測される負荷電流の行き過ぎ量が所定の負荷電流変動許容範囲６０を超える場合には、第１のフィードバック制御を用いた高精度な負荷電流制御を行うことで、負荷電流の制御においてシステム上要求される負荷電流の時間応答特性や周波数応答特性を満足させることができる。一方、そうでない場合には、第２のフィードバック制御を用いて演算装置１の演算負荷を軽減することができる。

　さらに、本発明の第３の実施形態によれば、フィードバック回路部５は、ＰＷＭ信号２５のデューティ比をフィードバック回路部４に通知する。フィードバック回路部４は、フィードバック回路部５から通知されたＰＷＭ信号２５のデューティ比に基づいて、ＰＷＭ信号２４のデューティ制御を行う。このようにしたので、第２のフィードバック制御から第１のフィードバック制御への切り替え時に、負荷電流の変動を抑えることができる。

（第４の実施形態）
　図８は、本発明の第４の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。以下では、この第４の実施形態について、前述の第１～第３の各実施形態との差異を中心に説明し、特に必要のない限り、これらと同一箇所については説明を省略する。

　第４の実施形態では、第１～第３の各実施形態と比較して、演算装置１において生成されるＰＷＭ信号２４のデューティ比だけでなく、負荷駆動装置２において生成されるＰＷＭ信号２５のデューティ比も取得できるようにした点が異なっている。

　図８に示した負荷電流制御装置において、負荷駆動装置２には、第１の実施形態で説明した図１のデューティ検出回路３１に替えて、図８のデューティ検出回路３８が設けられている。デューティ検出回路３８は、選択回路２６により選択されてドライバ回路２８に出力されているＰＷＭ信号２４またはＰＷＭ信号２５のデューティ比を検出する。デューティ検出回路３８によるデューティ比の検出結果は、制御回路２０に出力されると共に、レジスタ１７の所定の格納場所に保存される。

　第１のフィードバック制御（ＰＷＭ信号指示）から第２のフィードバック制御（目標電流値指示）への切り替えの場合、選択回路２６では、切り替え前にＰＷＭ信号２４が選択されている。この場合、負荷駆動装置２は、第１の実施形態と同様に、フィードバック回路部５の制御回路２０において、ＰＷＭ変調回路２２で生成されるＰＷＭ信号２５のデューティ比がデューティ検出回路３８によるＰＷＭ信号２４のデューティ比の検出結果と等しくなるように、ＰＷＭ変調回路２２への出力信号を制御する。

　一方、第２のフィードバック制御（目標電流値指示）から第１のフィードバック制御（ＰＷＭ信号指示）への切り替えの場合、選択回路２６では、切り替え前にＰＷＭ信号２５が選択されている。この場合、負荷駆動装置２は、レジスタ１７に保存されたＰＷＭ信号２５のデューティ比の情報を通信回路３３から通信バス３４を介して演算装置１に送信することで、ＰＷＭ信号２５のデューティ比を通知する。演算装置１は、負荷駆動装置２から送信されたＰＷＭ信号２５のデューティ比の情報を通信回路３２により受信すると、記憶装置１２の所定の格納場所に保存する。こうして記憶装置１２に格納されたＰＷＭ信号２５のデューティ比の情報に基づいて、フィードバック回路部４の制御回路１８は、ＰＷＭ変調回路１９で生成されるＰＷＭ信号２４のデューティ比がＰＷＭ信号２５のデューティ比と等しくなるように、ＰＷＭ変調回路１９への出力信号を制御する。

　以上説明したように、本発明の第４の実施形態による負荷電流制御装置は、選択回路２６により選択されたＰＷＭ信号２４またはＰＷＭ信号２５のデューティ比を検出するデューティ検出回路３８を備える。選択回路２６がＰＷＭ信号２４からＰＷＭ信号２５に選択を切り替える際に、フィードバック回路部５は、デューティ検出回路３８により検出されたＰＷＭ信号２４のデューティ比に基づいて、ＰＷＭ信号２５のデューティ制御を行う。また、選択回路２６がＰＷＭ信号２５からＰＷＭ信号２４に選択を切り替える際に、フィードバック回路部４は、デューティ検出回路３８により検出されたＰＷＭ信号２５のデューティ比に基づいて、ＰＷＭ信号２４のデューティ制御を行う。このようにしたので、第１のフィードバック制御から第２のフィードバック制御への切り替え時と、第２のフィードバック制御から第１のフィードバック制御への切り替え時において、負荷電流の変動をそれぞれ抑えることができる。

　また、以上説明した第４の実施形態では、ＰＷＭ信号２４のデューティ比を取得するための回路と、ＰＷＭ信号２５のデューティ比を検出するための回路とを、共用のデューティ検出回路３８により実現している。そのため、ＰＷＭ信号２４とＰＷＭ信号２５のそれぞれに対してデューティ比を検出する回路を個別に搭載した場合と比べて、負荷電流制御装置の回路規模を小さくすることができる。

（第５の実施形態）
　図９は、本発明の第５の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。以下では、この第５の実施形態について、前述の第１～第４の各実施形態との差異を中心に説明し、特に必要のない限り、これらと同一箇所については説明を省略する。

　第５の実施形態では、第１～第４の各実施形態と比較して、演算装置１から負荷駆動装置２にＰＷＭ信号２４が正常に出力されているか否かを判断し、正常に出力されていないと判断した場合、第２のフィードバック制御（目標電流値指示）を選択する点が異なっている。

　図９に示した負荷電流制御装置において、負荷駆動装置２は、周期計測回路３０により、演算装置１に具備された特定のポートから負荷駆動装置２に出力されるＰＷＭ信号２４の周期を計測する。そして、レジスタ１７から設定された周期上限値３９を閾値として、計測されたＰＷＭ信号２４の周期がこの周期上限値３９を超えた場合に、ＰＷＭ信号２４が異常であると判断して、ＰＷＭ異常信号４０をレジスタ１７に出力する。なお、周期上限値３９は、演算装置１から通信バス３４を介して負荷駆動装置２に送信される情報に基づいて設定される。周期上限値３９には、演算装置１から出力されるＰＷＭ信号２４の周期よりも大きい値が設定される。

　レジスタ１７は、周期計測回路３０からＰＷＭ異常信号４０が出力されると、予め設定されたＰＷＭ異常フラグを所定の格納場所に保存する。ＰＷＭ異常フラグがレジスタ１７に書き込まれると、負荷駆動装置２は、レジスタ１７からＰＷＭ異常フラグを読み出し、通信回路３３から通信バス３４を介して演算装置１に送信する。これにより、ＰＷＭ信号２４が正常に出力されていないことを演算装置１に通知する。

　負荷駆動装置２からＰＷＭ信号２４の異常が通知されると、演算装置１は、通信バス３４を介した通信により、レジスタ１７に格納されている切替信号２７の値を書き換えることで、選択回路２６の選択先をＰＷＭ信号２４からＰＷＭ信号２５に切り替える。これにより、負荷電流の制御に用いるフィードバック制御を、第１のフィードバック制御から第２のフィードバック制御へと切り替える。なお、負荷駆動装置２において、周期計測回路３０からＰＷＭ異常信号４０が出力された場合に、レジスタ１７に格納されている切替信号２７の値を書き換えるようにしてもよい。

　以上説明したようなＰＷＭ信号２４の異常は、たとえば伝送路の異常によって生じる。具体的には、ＰＷＭ信号２４を演算装置１から負荷駆動装置２に送信するためのＰＷＭ信号線において、断線、天絡、地絡等の異常な接続状態が発生すると、演算装置１において生成されたＰＷＭ信号２４が正常に負荷駆動装置２に伝送されなくなる。そのため、演算装置１が正常に動作しているにも関わらず、演算装置１からＰＷＭ信号２４が正常に出力されなくなる。

　なお、周期計測回路３０は、たとえば内部に図示しない周期計測用カウンタを備えた構成とすることができる。この周期計測用カウンタの値が設定された周期上限値３９に達するまでの間に演算装置１からＰＷＭ信号２４が入力されない場合、周期計測回路３０は、ＰＷＭ信号２４が異常であると判断して、ＰＷＭ異常信号４０をレジスタ１７に出力する。一方、周期計測用カウンタの値が周期上限値３９に達する前にＰＷＭ信号２４が入力された場合、ＰＷＭ信号２４の立ち上がりエッジで周期計測用カウンタの値が一旦クリアされ、その後にカウントアップが再開される。

　図１０は、第５の実施形態による負荷電流制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図１０において、最上段に示すＰＷＭ信号２４の周期は、任意の位置におけるＰＷＭ信号２４の立ち上がり端から次の立ち上がり端までの時間として示されている。ＰＷＭ信号２４の立ち上がり端が検出されると、周期計測回路３０において周期計測用カウンタがカウントアップを開始する。

　正常なＰＷＭ信号２４が負荷駆動装置２に入力されている場合、周期計測用カウンタのカウント値が設定された周期上限値３９に達する前に、次のＰＷＭ信号２４の立ち上がり端が検出される。このとき、周期計測カウンタのカウント値がリセットされ、再びカウントアップが開始される。

　一方、演算装置１と負荷駆動装置２の間に設けられたＰＷＭ信号線において何らかの伝送異常が発生した場合、ＰＷＭ信号２４の立ち上がり端が検出されずに、周期計測カウンタのカウント値がリセットされなくなる。その結果、カウント値が周期上限値３９に到達し、これに応じて、周期計測回路３０からレジスタ１７にＰＷＭ異常信号４０が出力される。また、負荷駆動装置２から演算装置１に通信バス３４を介してＰＷＭ異常フラグが送信される。

　演算装置１は、負荷駆動装置２から通信バス３４を介してＰＷＭ異常フラグが送信されると、通信バス３４を介した通信により、レジスタ１７に格納されている切替信号２７の値を書き換える。これにより、選択回路２６の選択先がＰＷＭ信号２４からＰＷＭ信号２５に切り替えられ、負荷電流の制御に用いるフィードバック制御が、第１のフィードバック制御（ＰＷＭ信号指示）から第２のフィードバック制御（目標電流値指示）へと切り替えられる。

　以上説明したように、ＰＷＭ信号線において伝送異常が発生したときに、通信バス３４を介した通信が正常であれば、ＰＷＭ信号指示による負荷電流制御は不可能であるが、目標電流値指示による負荷電流制御は可能であることになる。したがって、このような状況下においては、上記の手順によりＰＷＭ信号指示から目標電流値指示に切り替えることで、負荷電流制御を継続させることが可能となる。

　なお、負荷電流の制御においてシステム上要求される負荷電流の時間応答特性や周波数応答特性が満足できない場合は、以上説明したような負荷電流制御方法の切り替えを実行しないようにしてもよい。すなわち、目標電流値指示による負荷電流制御を実施したときに、負荷電流の時間応答特性や周波数応答特性がシステム上問題とならないと判断された場合にのみ、第１のフィードバック制御（ＰＷＭ信号指示）から第２のフィードバック制御（目標電流値指示）への切り替えを許可してもよい。あるいは、負荷電流の時間応答特性や周波数応答特性が要求を満足していないものの、負荷電流制御を停止させるよりも継続させた方がシステム上の都合が良い場合に、第１のフィードバック制御（ＰＷＭ信号指示）から第２のフィードバック制御（目標電流値指示）への切り替えを許可するようにしてもよい。

　以上説明したように、本発明の第５の実施形態によれば、選択回路２６は、周期計測回路３０により計測されたＰＷＭ信号２４の周期が所定の周期上限値３９を超えた場合に、ＰＷＭ信号２５を選択する。このようにしたので、ＰＷＭ信号線において伝送異常が発生した場合でも、第１のフィードバック制御から第２のフィードバック制御への切り替えにより、負荷電流制御を継続させることが可能となる。

（第６の実施形態）
　図１１は、本発明の第６の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。以下では、この第６の実施形態について、前述の第１～第５の各実施形態との差異を中心に説明し、特に必要のない限り、これらと同一箇所については説明を省略する。

　第６の実施形態では、第１～第５の各実施形態と比較して、通信バス３４を介した通信により、演算装置１から負荷駆動装置２にＰＷＭ信号２４を送信し、この通信が異常であると判断した場合に、負荷駆動装置２の動作を停止する点が異なっている。

　図１１に示した負荷電流制御装置において、演算装置１は、ＰＷＭ変調回路１９で生成されたＰＷＭ信号２４を、通信回路３２から通信バス３４を介して負荷駆動装置２に出力する。負荷駆動装置２は、演算装置１から送信されたＰＷＭ信号２４の値をレジスタ１７の所定の格納場所に保存する。このＰＷＭ信号２４の値に基づいて、レジスタ１７から選択回路２６およびＰＷＭ信号検出モジュール２９にドライバ駆動情報４１が出力される。

　選択回路２６は、レジスタ１７からの切替信号２７に基づいて、レジスタ１７から入力されたドライバ駆動情報４１またはＰＷＭ変調回路２２から入力されたＰＷＭ信号２５のいずれか一方を選択し、ドライバ回路２８に出力する。これにより、演算装置１において第１のフィードバック制御により生成されたＰＷＭ信号２４、または負荷駆動装置２において第２のフィードバック制御により生成されたＰＷＭ信号２５のいずれか一方が選択回路２６により選択され、ドライバ回路２８に出力される。ドライバ回路２８は、選択回路２６により選択されたドライバ駆動情報４１またはＰＷＭ信号２５に基づいて、ソレノイド３に流れる電流を制御する。これにより、目標電流値１１に合わせてソレノイド３が駆動される。

　周期計測回路３０は、レジスタ１７から入力されたドライバ駆動情報４１に基づいて、ＰＷＭ信号２４の周期を計測する。そして、レジスタ１７から設定された周期上限値３９を閾値として、計測されたＰＷＭ信号２４の周期がこの周期上限値３９を超えた場合に、ＰＷＭ信号２４の通信が異常であると判断する。具体的には、周期計測回路３０は、第５の実施形態で説明したように内部に周期計測用カウンタを備えている。この周期計測用カウンタの値が設定された周期上限値３９に達するまでの間に、ドライバ駆動情報４１がローからハイに遷移しない場合、周期計測回路３０は、ＰＷＭ信号２４の通信が異常であると判断して、通信異常信号４２をレジスタ１７に出力する。一方、周期計測用カウンタの値が周期上限値３９に達する前にドライバ駆動情報４１がローからハイに遷移した場合、ドライバ駆動情報４１の立ち上がりエッジで周期計測用カウンタの値が一旦クリアされ、その後にカウントアップが再開される。すなわち、周期計測回路３０は、ドライバ駆動情報４１がローからハイに遷移するタイミングの間隔を計測することで、ＰＷＭ信号２４の周期を計測している。

　なお、上記の周期計測回路３０の動作説明は、ＰＷＭ信号２４がオン出力のときにドライバ駆動情報４１がハイとなり、ＰＷＭ信号２４がオフ出力のときにドライバ駆動情報４１がローとなる場合の例である。これとは反対に、ＰＷＭ信号２４がオン出力のときにドライバ駆動情報４１がローとなり、ＰＷＭ信号２４がオフ出力のときにドライバ駆動情報４１がハイとなる場合についても、上記と同様の動作を周期計測回路３０において実行することができる。

　レジスタ１７は、周期計測回路３０から通信異常信号４２が出力されると、予め設定された通信異常フラグを所定の格納場所に保存する。通信異常フラグがレジスタ１７に書き込まれると、レジスタ１７からドライバ回路２８への動作許可信号４３の出力が停止され、これに応じて負荷駆動装置２の動作が停止される。このようにして、負荷駆動装置２は、演算装置１からＰＷＭ信号２４が正常に送信されない場合に動作を停止する。なお、負荷駆動装置２の動作停止は、ドライバ回路２８が如何なる入力も受け付けず、その出力をハイインピーダンス状態に保つことで実現される。

　通信バス３４を介して演算装置１と負荷駆動装置２の間で行われる通信が異常となった場合、演算装置１で生成されたＰＷＭ信号２４に応じた正しいドライバ駆動情報４１をドライバ回路２８に入力できないため、演算装置１のフィードバック回路部４を用いた第１のフィードバック制御を正常に実行できなくなる。また、負荷駆動装置２から演算装置１に検出電流値１６を正常に送信できず、演算装置１から正しい目標電流値１１を負荷駆動装置２に送信できないため、負荷駆動装置２のフィードバック回路部５を用いた第２のフィードバック制御も正常に実行できなくなる。したがって、このような場合は、上記のように負荷駆動装置２において動作許可信号４３の出力を制御することで、負荷駆動装置２の動作を停止させる。

　なお、以上説明したような通信異常は、たとえば通信回路３２、３３および通信バス３４によって形成される伝送路の異常によって生じる。具体的には、通信回路３２、３３の故障や、通信バス３４において断線、天絡、地絡等の異常な接続状態が発生すると、演算装置１において生成されたＰＷＭ信号２４が正常に負荷駆動装置２に伝送されなくなり、通信異常が生じる。

　図１２は、第６の実施形態による負荷電流制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図１２において、最上段に示すドライバ駆動情報４１の周期、すなわちＰＷＭ信号２４の周期は、ドライバ駆動情報４１のローからハイへの任意の遷移位置から次の遷移位置までの時間として示されている。ドライバ駆動情報４１の遷移が検出されると、周期計測回路３０において周期計測用カウンタがカウントアップを開始する。

　ドライバ駆動情報４１の値が正常に更新されている場合、すなわち演算装置１から負荷駆動装置２にＰＷＭ信号２４が正常に送信されている場合、周期計測用カウンタのカウント値が設定された周期上限値３９に達する前に、ドライバ駆動情報４１がローからハイに遷移する。このとき、周期計測カウンタのカウント値がリセットされ、再びカウントアップが開始される。

　一方、演算装置１と負荷駆動装置２の間で何らかの通信異常が発生した場合、ドライバ駆動情報４１の値が更新されずに、周期計測カウンタのカウント値がリセットされなくなる。その結果、カウント値が周期上限値３９に到達し、これに応じて、周期計測回路３０からレジスタ１７に通信異常信号４２が出力される。負荷駆動装置２において通信異常信号４２が出力されると、これに応じて動作許可信号４３の出力が停止され、負荷駆動装置２の動作が停止される。

　以上説明したように、本発明の第６の実施形態によれば、演算装置１は、ＰＷＭ信号２４を負荷駆動装置２に送信するための通信回路３２を有する。負荷駆動装置２は、演算装置１からＰＷＭ信号２４が正常に送信されたか否かを判断し、正常に送信されなかったと判断した場合に動作を停止する。このようにしたので、演算装置１と負荷駆動装置２の間で通信異常が発生し、正常な負荷電流制御が不可能となった場合に、意図しない負荷電流制御が行われて負荷の状態が不安定になるのを防ぐことができる。

（第７の実施形態）
　図１３は、本発明の第７の実施形態による負荷電流制御装置を示す構成図である。以下では、この第７の実施形態について、前述の第６の実施形態との差異を中心に説明し、特に必要のない限り、これと同一箇所については説明を省略する。

　第７の実施形態では、第６の実施形態と比較して、負荷駆動装置２の内部に、目標電流値指示で使用される目標電流値情報および制御パラメータ情報を記憶するための記憶装置４４が搭載されている点が異なっている。

　第６の実施形態で説明したように、通信バス３４を介して演算装置１と負荷駆動装置２の間で行われる通信が異常となった場合、演算装置１から正しいドライバ駆動情報４１をドライバ回路２８に入力できなくなる。また、負荷駆動装置２から演算装置１に検出電流値１６を正常に送信できず、演算装置１から正しい目標電流値１１を負荷駆動装置２に送信できなくなる。

　そこで、第７の実施形態では、通信バス３４を介して演算装置１と負荷駆動装置２の間で行われる通信が異常となった場合に、負荷駆動装置２において、記憶装置４４に記憶されている目標電流値情報および制御パラメータ情報に基づいて、フィードバック回路部５によりＰＷＭ信号２５を生成する。このとき選択回路２６は、フィードバック回路部５のＰＷＭ変調回路２２で生成されたＰＷＭ信号２５を選択し、ドライバ回路２８に出力する。これにより、第２のフィードバック制御（目標電流値指示）による負荷電流制御を行って、第６の実施形態のように負荷駆動装置２の動作を停止させることなく、負荷電流制御を継続できるようにする。

　たとえば、本発明による負荷電流制御装置を、自動車に搭載される自動変速機用の電子制御装置に適用した場合を考える。この場合、演算装置１と負荷駆動装置２の間で行われる通信が異常となり、ＰＷＭ信号指示および目標電流値指示による負荷電流制御が不可能になると、上記のようにして負荷電流制御を行うことで、自動変速機を所定の変速比となるように制御することができる。

　なお、記憶装置４４に記憶されている目標電流値情報および制御パラメータ情報のいずれか一方または両方は、演算装置１から送信される目標電流値および制御パラメータに基づいて、逐次更新可能とすることが好ましい。具体的には、通信バス３４を介した通信が正常でありＰＷＭ信号指示によって負荷電流制御を行っているときに、演算装置１から負荷駆動装置２に対して、ＰＷＭ信号２４の送信周期毎に、目標電流値指示による負荷電流制御を実施する際に必要となる目標電流値や制御パラメータを送信する。これにより、通信異常時の負荷電流制御を最適化して、より柔軟なフェイルセーフ構成を実現することが可能となる。

　以上説明したように、本発明の第７の実施形態によれば、演算装置１は、ＰＷＭ信号２４を負荷駆動装置２に送信するための通信回路３２を有し、負荷駆動装置２は、所定の目標電流値情報および制御パラメータ情報を記憶した記憶装置４４を有する。フィードバック回路部５は、演算装置１から負荷駆動装置２にＰＷＭ信号２４が正常に送信されない場合に、記憶装置４４に記憶されている目標電流値情報および制御パラメータ情報に基づいて、ＰＷＭ信号２５を生成する。このようにしたので、演算装置１と負荷駆動装置２の間で通信異常が発生した場合にも、負荷電流制御を継続することができる。

　また、以上説明した第７の実施形態において、演算装置１は、目標電流値と、第２のフィードバック制御のフィードバックループに関する制御パラメータとを、通信回路３２により所定周期ごとに負荷駆動装置に送信する。負荷駆動装置２は、演算装置１から送信された目標電流値および制御パラメータに基づいて、記憶装置４４に記憶されている目標電流値情報および制御パラメータ情報のいずれか一方または両方を更新することができる。このようにしたので、演算装置１と負荷駆動装置２の間で通信異常が発生した場合の負荷電流制御を状況に応じて最適化することができる。

　なお、以上説明した各実施形態では、負荷に流れる電流を制御するための信号としてＰＷＭ信号を使用したが、これ以外の信号形式を使用してもよい。ドライバ回路２８の構造や負荷の特性に応じて、任意の信号形式による制御信号を利用することができる。

　また、上述した各実施形態はそれぞれ単独で用いてもよいし、あるいは任意に組み合わせて用いてもよい。複数の実施形態を組み合わせた場合、それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができる。本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

１　演算装置
２　負荷駆動装置
３　ソレノイド
４　フィードバック回路部
５　フィードバック回路部
１１　目標電流値
１２　記憶装置
１３　電流検出回路
１４　ＡＤＣ
１５　電流値演算回路
１６　検出電流値
１７　レジスタ
１８　制御回路
１９　ＰＷＭ変調回路
２０　制御回路
２１　制御パラメータ情報
２２　ＰＷＭ変調回路
２３　周期設定情報
２４　ＰＷＭ信号
２５　ＰＷＭ信号
２６　選択回路
２７　切替信号
２８　ドライバ回路
２９　ＰＷＭ信号検出モジュール
３０　周期計測回路
３１　デューティ検出回路
３２　通信回路
３３　通信回路
３４　通信バス
３５　デューティ比情報
３６　デューティ制御情報
３７　デューティ比情報
３８　デューティ検出回路
３９　周期上限値
４０　ＰＷＭ異常信号
４１　ドライバ駆動情報
４２　通信異常信号
４３　動作許可信号
４４　記憶装置
５０　負荷電流制御方法切替閾値
６０　負荷電流変動許容範囲

Claims

　負荷に流れる電流を検出する電流検出回路と、
　入力された目標電流値と、前記電流検出回路の検出結果に応じた検出電流値とに基づいて、第１のフィードバックループを用いて、前記負荷に流れる電流を制御するための第１の制御信号を生成する第１のフィードバック回路部と、
　前記目標電流値および前記検出電流値に基づいて、前記第１のフィードバックループとは異なる第２のフィードバックループを用いて、前記負荷に流れる電流を制御するための第２の制御信号を生成する第２のフィードバック回路部と、
　前記第１の制御信号または前記第２の制御信号のいずれか一方を選択する選択回路と、　前記選択回路により選択された前記第１の制御信号または前記第２の制御信号に基づいて、前記負荷に流れる電流を制御するドライバ回路と、を備えることを特徴とする負荷電流制御装置。
　請求項１に記載の負荷電流制御装置において、
　各種演算を実行する演算装置と、
　前記ドライバ回路を有する負荷駆動装置とを備え、
　前記第１のフィードバック回路部は、前記演算装置に設けられており、
　前記第２のフィードバック回路部は、前記負荷駆動装置に設けられていることを特徴とする負荷電流制御装置。
　請求項２に記載の負荷電流制御装置において、
　前記選択回路は、前記演算装置の演算負荷に基づいて、前記第１の制御信号または前記第２の制御信号のいずれか一方を選択することを特徴とする負荷電流制御装置。
　請求項２に記載の負荷電流制御装置において、
　前記演算装置は、前記第１の制御信号を前記負荷駆動装置に送信するための通信回路を有し、
　前記負荷駆動装置は、前記演算装置から前記第１の制御信号が正常に送信されたか否かを判断し、正常に送信されなかったと判断した場合に動作を停止することを特徴とする負荷電流制御装置。
　請求項２に記載の負荷電流制御装置において、
　前記演算装置は、前記第１の制御信号を前記負荷駆動装置に送信するための通信回路を有し、
　前記負荷駆動装置は、所定の目標電流値情報および制御パラメータ情報を記憶した記憶装置を有し、
　前記第２のフィードバック回路部は、前記演算装置から前記負荷駆動装置に前記第１の制御信号が正常に送信されない場合に、前記記憶装置に記憶されている前記目標電流値情報および前記制御パラメータ情報に基づいて、前記第２の制御信号を生成することを特徴とする負荷電流制御装置。
　請求項５に記載の負荷電流制御装置において、
　前記演算装置は、前記目標電流値と、前記第２のフィードバックループに関する制御パラメータとを、前記通信回路により所定周期ごとに前記負荷駆動装置に送信し、
　前記負荷駆動装置は、前記演算装置から送信された前記目標電流値および前記制御パラメータに基づいて、前記記憶装置に記憶されている前記目標電流値情報および前記制御パラメータ情報のいずれか一方または両方を更新することを特徴とする負荷電流制御装置。
　請求項１に記載の負荷電流制御装置において、
　前記選択回路は、前記目標電流値の変動量に基づいて、前記第１の制御信号または前記第２の制御信号のいずれか一方を選択することを特徴とする負荷電流制御装置。
　請求項１に記載の負荷電流制御装置において、
　前記第１の制御信号のデューティ比を検出するデューティ検出回路をさらに備え、
　前記第２のフィードバック回路部は、前記デューティ検出回路により検出された前記第１の制御信号のデューティ比に基づいて、前記第２の制御信号のデューティ制御を行うことを特徴とする負荷電流制御装置。
　請求項１に記載の負荷電流制御装置において、
　前記第１のフィードバック回路部は、前記第１の制御信号のデューティ比を前記第２のフィードバック回路部に通知し、
　前記第２のフィードバック回路部は、前記第１のフィードバック回路部から通知された前記第１の制御信号のデューティ比に基づいて、前記第２の制御信号のデューティ制御を行うことを特徴とする負荷電流制御装置。
　請求項１に記載の負荷電流制御装置において、
　前記第２のフィードバック回路部は、前記第２の制御信号のデューティ比を前記第１のフィードバック回路部に通知し、
　前記第１のフィードバック回路部は、前記第２のフィードバック回路部から通知された前記第２の制御信号のデューティ比に基づいて、前記第１の制御信号のデューティ制御を行うことを特徴とする負荷電流制御装置。
　請求項１に記載の負荷電流制御装置において、
　前記選択回路により選択された前記第１の制御信号または前記第２の制御信号のデューティ比を検出するデューティ検出回路をさらに備え、
　前記選択回路が前記第１の制御信号から前記第２の制御信号に選択を切り替える際に、前記第２のフィードバック回路部は、前記デューティ検出回路により検出された前記第１の制御信号のデューティ比に基づいて、前記第２の制御信号のデューティ制御を行い、
　前記選択回路が前記第２の制御信号から前記第１の制御信号に選択を切り替える際に、前記第１のフィードバック回路部は、前記デューティ検出回路により検出された前記第２の制御信号のデューティ比に基づいて、前記第１の制御信号のデューティ制御を行うことを特徴とする負荷電流制御装置。
　請求項１に記載の負荷電流制御装置において、
　前記第１の制御信号の周期を計測する周期計測回路をさらに備え、
　前記選択回路は、前記周期計測回路により計測された前記第１の制御信号の周期が所定の閾値を超えた場合に、前記第２の制御信号を選択することを特徴とする負荷電流制御装置。