JP2008029174A - アクチュエータの電流制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの電流制御装置の動作環境がいかなる温度であっても、正確にアクチュエータの電流制御を行う。
【解決手段】アクチュエータの電流制御装置の内部温度を検出し、電流検出回路により検出したアクチュエータの電流値に対し、内部温度に応じた補正を行う。この補正後の電流検出値とアクチュエータへの目標電流値との差に基づき、アクチュエータへの出力電圧値をフィードバック制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、自動変速機の内部に設置される制御装置のように、その動作温度環境が広範囲にわたるリニアソレノイド等のアクチュエータを制御するアクチュエータの電流制御装置および方法に関する。

従来から、自動変速機の摩擦係合要素に供給する油圧を調整するリニアソレノイドに流れる電流を検出し、電流検出値が目標値に一致するように、リニアソレノイドに対する通電電流をフィードバック制御する電流制御装置が良く知られている。このような電流制御装置においては、更なる制御性能向上のために、改善策がいくつか提案されている。

例えば、特許文献１には、リニアソレノイドの動作環境温度によりその抵抗値が変化しても、抵抗値を算出し、その結果に応じて通電量を補正することで、リニアソレノイドの出力特性が温度によって変化することを防止することが提案されている。

また、特許文献２には、前記特許文献１と同様にリニアソレノイド抵抗値の温度変化を補償するほかに、電流検出回路が持つ抵抗器自体のばらつきによる検出誤差を、電流検出回路毎に異なる補正によりキャンセルする技術が開示されている。

特開平９−２８０４１１号公報 特開２００３−１１１４８７号公報

ところで、車両の制御装置においては、最近、制御対象の内部又は近傍に設置される例が多くなってきている。例えば、自動変速機の内部又は近傍に制御装置が設置される場合には、制御装置は自動変速機からの熱の影響を受け易く、通常の走行時で変速動作を頻繁に繰り返す状況では、自動変速機自体が極めて高温になるため、制御装置自体の温度も極めて高温になる。一方、寒冷地での車両始動時では、自動変速機自体が熱を持つ状態ではないため、制御装置の温度は低温のままである。このように、制御対象の内部又は近傍に設置される制御装置は、その動作温度範囲が広範囲に亘る場合が多い。

制御装置の動作温度の変化は、制御装置内の回路素子に影響を及ぼす。例えば、前記特許文献１や特許文献２に開示されたようなリニアソレノイドのフィードバック制御系においては、リニアソレノイドの抵抗値だけでなく、電流検出回路内の抵抗値も温度により変化する。このため、リニアソレノイドに流れる電流が同じ値でも、制御装置の動作温度が異なると、電流検出回路による検出電流値が異なってしまい、検出電流値が実態に合わない値となる。したがって、その検出電流値に基づきフィードバック制御を行えば、目標電流値とは異なる電流がリニアソレノイドに流れ続けることになる。その結果、摩擦係合要素に供給する油圧が所望値と異なる状態が継続するので、変速ショックや摩擦係合要素の磨耗等の悪影響を与えることとなる。

本発明は、動作温度範囲が広範囲に亘る電流制御装置において、電流検出回路内の抵抗値が温度によって変化しても、リニアソレノイドのようなアクチュエータの電流を好適に制御できる電流制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、アクチュエータに流れる電流を電流検出手段によって検出し、その電流検出値が目標電流に近づくように、フィードバック制御するアクチュエータの電流制御において、前記電流検出手段の近傍の温度を検出し、その検出温度に応じて電流検出値を補正することを特徴とする。

これにより、電流制御系の温度変化により、電流検出手段の抵抗値が変化しても、予め記憶されていた温度毎の電流検出値の補正値を読み込み、補正された電流検出値に基づいてアクチュエータの通電電流をフィードバック制御させる。

本発明の望ましい実施態様においては、複数の異なる温度検出値にそれぞれ対応する複数の補正値を記憶し、他の異なる実際の温度検出値に対応する補正値を、記憶した複数の前記補正値に基づく補間によって計算する。

これにより、電流制御系の実際の温度が複数の温度条件のいずれにも該当しないときに、補間計算によって実際の温度検出値に該当すべき補正値を求める。

また、本発明の他の望ましい実施態様においては、複数の異なる温度検出値と複数の異なる目標電流値の組合せ毎に対応させてそれぞれ複数の補正値を記憶し、実際の温度検出値と実際の目標電流値の組合せに応じて、前記複数の補正値を読み出して前記電流検出値を補正する。

これにより、電流制御系の温度が同じ値であっても目標電流が異なると、電流検出手段の抵抗値が異なる場合に、アクチュエータに対する目標電流をも考慮した補正値を読み込み、これに基づいてアクチュエータの通電電流をフィードバック制御させる。

この場合にも、実際の温度検出値と実際の目標電流値に対応する補正値を、記憶された複数の補正値に基づく補間によって計算することが望ましい。

さらに、本発明の望ましい実施態様においては、車両用自動変速機の作動油の油温を油温センサで検出し、その油温検出値に基づいて、車両用自動変速機の近傍又は内部の自動変速機制御装置の温度を推定して、前記温度検出値とする。

これにより、電流制御系は、車両用自動変速機の近傍又は内部に設置されているため、電流制御装置の内部温度と自動変速機の作動油の油温とは相関するものとして、油温センサから検出される作動油の温度から電流制御系の内部温度を推定する。

本発明によれば、電流制御系の温度がアクチュエータに流れる電流の検出に影響を及ぼす場合に、その温度条件での補正値を用いて検出電流の補正を行うので、温度変化に影響されない高精度のアクチュエータの電流制御を実現できる。

本発明の望ましい実施態様によれば、電流制御系の実際の温度に対応する検出電流の補正値を補間計算によって算出することにより、電流検出値を更に精度良く補正することができる。

本発明の他の望ましい実施態様によれば、電流制御系の温度および目標電流の組合せに応じた電流検出値の補正を行うことにより、温度の変化に影響されることのない高精度のアクチュエータの電流制御を実現できる。

さらに、自動変速機の近傍または内部に設置されたアクチュエータの電流制御系において、油温センサを用いて電流制御系の温度を推定することによって、専用のセンサを設けることなく、電流検出値を補正することができる。

本発明のその他の目的と特徴は、以下に述べる実施例の説明によって明らかにする。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施例によるアクチュエータの電流制御装置を含む車両用自動変速機の概略構成図であり、本実施例でのアクチュエータはリニアソレノイドである。

図１において、車両に搭載されるエンジン（図示せず）の出力トルクは、自動変速機１を介して駆動輪（図示せず）に伝達される。自動変速機１は、クラッチ、ブレーキ等の摩擦係合要素に対する作動油圧の供給を、油圧供給回路２を介して複数のリニアソレノイド３１〜３ｎからなるリニアソレノイドユニット３によって制御する。リニアソレノイドユニット３の電流は、自動変速機制御装置４により制御され、油圧供給回路２、リニアソレノイドユニット３および自動変速機制御装置４は、自動変速機１の内部に組み込まれている。なお、自動変速機制御装置４は、必ずしも自動変速機１の内部に組み込む必要は無く、自動変速機１の近傍に設置することもできる。

次に、自動変速機制御装置４の内部構成について、図２を用いて説明する。

図２は、本発明の一実施例によるアクチュエータの電流制御装置を含む自動変速機制御装置の内部構成図である。自動変速機制御装置４は、入力回路１１、マイクロコンピュータ１２、内部温度センサ１３、リニアソレノイド駆動回路１４、及びリニアソレノイド電流検出回路１５により構成されている。

入力回路１１は、アクセル開度センサ１６、タービン回転センサ１７、車速センサ１８、ＡＴ油温センサ１９、インヒビタスイッチ２０、および主電源スイッチ２１等の信号を入力する。そして、これらの信号からノイズ成分を除去する等により波形の整形を行い、マイクロコンピュータ１２の入力端子に出力する。

マイクロコンピュータ１２は、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＣＰＵ２４等を含み、各センサ１６〜１９及び各スイッチ２０、２１等の信号入力に対し、ＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムをＣＰＵ２４が実行することにより所定の演算を行う。また、各センサ１６〜１９及び各スイッチ２０、２１等の波形整形後の信号入力に対しては、Ａ／Ｄ変換等の処理をも行って入力する。この演算結果や、前記信号入力等の情報は、ＲＡＭ２３に一時保管されるとともに、演算結果は、リニアソレノイド駆動回路１４を経て、リニアソレノイドユニット３（ｎ個のリニアソレノイド３１〜３ｎ）に信号として出力される。なお、自動変速機１の仕組みによっては、リニアソレノイド３１〜３ｎ以外にもアクチュエータが設置されている場合があるが、その場合でも本発明の適用は支障が無い。

リニアソレノイドユニット３（３１〜３ｎ）は、変速機１内の油圧回路に所定の油圧をかけるものである。変速機１内の油圧回路に所定の油圧をかけることで、変速歯車機構における摩擦係合要素やロックアップ機構が作動し、所定のギア段やロックアップが実現される。内部温度センサ１３は、自動変速機制御装置４の内部温度を計測するセンサであり、自動変速機制御装置４の基板に実装されている。

図３は、本発明の一実施例による自動変速機制御装置４が実行する電流制御の概略処理フローチャートである。以下に示す電流制御の内容は、自動変速機制御装置４のマイクロコンピュータ１２内のＲＯＭ２２にプログラムとして記憶され、予め定められた周期で繰り返し実行される。

図３において、まず、ステップ３０１では、各センサや各スイッチにより入力された信号から、アクセル開度、タービン回転数、車速、ＡＴ油温、レンジ位置等の車両走行状態を検出する。そして、それら車両走行状態を基に、目標ギア段の設定が行われ、各摩擦係合要素を作動させるための各油圧回路への目標油圧の設定がステップ３０２で行われる。次に、ステップ３０３で、目標油圧からソレノイドへ流す目標電流への変換が行われる。次に、ステップ３０４で、目標電流を基に電流フィードバック制御が行われる。電流フィードバック制御の詳細については、図４でのリニアソレノイドの電流制御系の説明にて後述する。電流フィードバック制御により算出されたＤｕｔｙ比に基づいて、ステップ３０５で、各ソレノイドにＰＷＭ信号の出力が行われる。

次に、リニアソレノイドの電流制御系について、図４を用いて説明する。

図４は、本発明の一実施例によるリニアソレノイドの電流制御系の制御ブロック図である。まず、各摩擦係合要素およびロックアップ機構における目標油圧は、目標電流に変換され、その目標電流と後述する検出電流との偏差が算出される。この偏差に基づき、ＰＩＤ制御部３１にてフィードバック補正電流が算出され、前記フィードバック補正電流と前記目標電流とが加算され、この加算結果が指示電流として、電流−Ｄｕｔｙ変換部３２に引き渡される。

電流−Ｄｕｔｙ変換部３２では、前記指示電流に応じたＤｕｔｙ比を算出し、その算出値に基づいてＰＷＭ周期に応じたＤｕｔｙ信号をリニアソレノイド駆動回路１４に対して出力する。リニアソレノイドユニット３に流れた電流は、電流検出抵抗および差動増幅回路を含むリニアソレノイド電流検出回路１５から検出電圧として出力され、Ａ／Ｄ変換器３３にてディジタルデータに変換される。このディジタルデータは、電圧−電流変換部３４にて検出電流に変換され、検出電流補正部３５に引き渡される。

一方、自動変速機制御装置４の内部温度は、内部温度センサ１３によりセンサ電圧として検出され、Ａ／Ｄ変換器３６にてディジタルデータに変換される。このディジタルデータは、電圧−温度変換部３７にて内部温度に変換され、検出電流補正部３５に引き渡される。

次に、検出電流補正部３５の詳細について、図５〜図７を用いて説明する。

図５は、本発明の一実施例によるリニアソレノイドの電流制御系における検出電流補正部３５の処理フローチャートである。図５において、まず、ステップ５０１にて、補正値が算出される。ここで、図６、図７を用い、検出電流の補正値について説明しておく。

図６は、本発明の一実施例による内部温度に応じた補正値算出テーブルの内容を表すグラフである。補正値の算出方法は、例えば、図６のように、内部温度に応じて補正値をテーブル検索により算出する方法がある。すなわち、複数の内部温度条件毎に値を設定しておき、実際の内部温度に応じて補間計算により補正値を算出する。値の精度に問題が無い場合は補間計算を行わない場合もある。

図７は、本発明の他の実施例による内部温度および目標電流の複数の組合せ条件毎の補正値算出テーブルである。図のように、複数の内部温度および目標電流の複数の組合せ条件毎に値を設定しておき、実際の内部温度および目標電流に応じて補正値を二次元マップ検索により算出する方法である。値の精度の必要性に応じて、補間計算を行う場合もある。

これらのように算出された補正値を用いて、図５のステップ５０２にて、検出電流と補正値を加算することにより、補正後の検出電流値を算出するのである。

なお、補正値算出の他の方法としては、内部温度と補正値との相関、もしくは、内部温度および目標電流と補正値との相関を線形式で近似した特性式を用いる方法があるが、そのような場合でも本発明の適用には何ら支障が無い。また、本実施例では、電流検出回路による検出電圧を検出電流に変換した後に、内部温度および目標電流に応じた補正を行っている。しかし、検出電圧から検出電流への変換の際に、内部温度および目標電流をパラメータとして使用しても、本発明の適用には何ら支障は無い。

また、電流制御装置に内部温度センサが実装されていない場合や、内部温度センサが故障した場合は、油温センサで検出される自動変速機の作動油の油温を内部温度の代替として用い、又は、油温を用いて内部温度を推定し、検出電流の補正を行っても良い。自動変速機の近傍または内部に電流制御装置が設置されているので、これを利用することが望ましい。また、電流制御装置の例として自動変速機の制御装置としたが、電流制御装置としては、モータ駆動装置、アクチュエータとしては、インバータとしても良い。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々に変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の一実施例によるアクチュエータの電流制御装置を含む車両用自動変速機の概略構成図。 本発明の一実施例によるアクチュエータの電流制御装置を含む自動変速機制御装置の内部構成図。 本発明の一実施例による自動変速機制御装置４が実行する電流制御の概略処理フローチャート。 本発明の一実施例によるリニアソレノイドの電流制御系の制御ブロック図。 本発明の一実施例によるリニアソレノイドの電流制御系における検出電流補正部の処理フローチャート。 本発明の一実施例による内部温度に応じた補正値算出テーブルの内容を表すグラフ。 本発明の他の実施例による内部温度および目標電流の複数の組合せ条件毎の補正値算出テーブル。

符号の説明

１…自動変速機、２…油圧供給回路、３…リニアソレノイドユニット、３１，３２，〜３ｎ…リニアソレノイド、４…自動変速機制御装置、１１…入力回路、１２…マイクロコンピュータ、１３…内部温度センサ、１４…リニアソレノイド駆動回路、１５…リニアソレノイド電流検出回路、１６…アクセル開度センサ、１７…タービン回転センサ、１８…車速センサ、１９…ＡＴ油温センサ、２０…インヒビタスイッチ、２１…主電源スイッチ、２２…ＲＯＭ、２３…ＲＡＭ、２４…ＣＰＵ。

Claims (10)

1. アクチュエータに流れる電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段による電流検出値が目標電流に近づくように、フィードバック制御する電流制御系を備えたアクチュエータの電流制御装置において、前記電流検出手段の近傍の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段による温度検出値に応じて前記電流検出値を補正する電流検出値補正手段を備えたことを特徴とするアクチュエータの電流制御装置。
2. 請求項１において、前記電流検出値補正手段は、複数の異なる温度検出値にそれぞれ対応する複数の補正値を記憶する記憶手段と、他の異なる実際の温度検出値に対応する補正値を、記憶された複数の前記補正値に基づく補間によって計算する補間計算手段を備えたことを特徴とするアクチュエータの電流制御装置。
3. 請求項１において、前記電流検出値補正手段は、複数の異なる温度検出値と複数の異なる目標電流値の組合せ毎に対応させてそれぞれ複数の補正値を記憶する記憶手段と、実際の温度検出値と実際の目標電流値の組合せに応じて、記憶した前記補正値を読み出して前記電流検出値を補正する手段を備えたことを特徴とするアクチュエータの電流制御装置。
4. 請求項３において、前記電流検出値補正手段は、実際の温度検出値と実際の目標電流値に対応する補正値を、前記記憶手段に記憶された複数の前記補正値に基づく補間によって計算する補間計算手段を備えたことを特徴とするアクチュエータの電流制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、前記電流制御装置は、車両用自動変速機の近傍又は内部に設置された自動変速機制御装置であって、該車両用自動変速機の作動油の油温を検出する油温センサと、該油温センサで検出した前記車両用自動変速機の作動油の油温に基づいて、前記車両用自動変速機の近傍又は内部の温度を推定して前記温度検出値とする温度推定手段を備えたことを特徴とするアクチュエータの電流制御装置。
6. アクチュエータに流れる電流を電流検出手段によって検出し、その電流検出値が目標電流に近づくように、フィードバック制御するアクチュエータの電流制御方法において、前記電流検出手段の近傍の温度を検出し、その温度検出値に応じて前記電流検出値を補正することを特徴とするアクチュエータの電流制御方法。
7. 請求項６において、複数の異なる温度検出値にそれぞれ対応する複数の補正値を記憶し、他の異なる実際の温度検出値に対応する補正値を、記憶した複数の前記補正値に基づく補間によって計算することを特徴とするアクチュエータの電流制御方法。
8. 請求項６において、複数の異なる温度検出値と複数の異なる目標電流値の組合せ毎に対応させてそれぞれ複数の補正値を記憶し、実際の温度検出値と実際の目標電流値の組合せに応じた前記複数の補正値を読み出して前記電流検出値を補正することを特徴とするアクチュエータの電流制御方法。
9. 請求項８において、実際の温度検出値と実際の目標電流値に対応する補正値を、記憶された複数の前記補正値に基づく補間によって計算することを特徴とするアクチュエータの電流制御方法。
10. 請求項６〜９のいずれかにおいて、車両用自動変速機の作動油の油温を油温センサで検出し、その油温検出値に基づいて、前記車両用自動変速機の近傍又は内部の自動変速機制御装置の温度を推定して前記温度検出値とすることを特徴とするアクチュエータの電流制御方法。

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