(57)【要約】【課題】アクチュエータを駆動するために制御電流の使用範囲が異なるＥＣＵを、制御電流の分解能の低下を防げることでＥＣＵを共通化し、スケールメリットを創出する。【解決手段】ＣＡＮバス２を通じて制御電流の使用範囲を示す情報を入力し、それに基づいて制御電流の使用範囲を自動判別する。そして、その判別結果に基づいて切替回路１５のスイッチの自動切替を行う。これにより、１種類の４ＷＤ−ＥＣＵ１によってＦＦベース車両とＦＲベース車両の双方に対応することが可能となる。これにより、アクチュエータ８を駆動するために制御電流の使用範囲が異なる４ＷＤ−ＥＣＵ１を制御電流の分解能を著しく低下させることなく共通化することが可能となり、スケールメリットを創出できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列接続され、電源から供給される電流のオンオフのスイッチングを行うことにより、アクチュエータに対して制御電流の供給を制御する第１、第２半導体スイッチング素子（１３、１４）と、
前記第１、第２半導体スイッチング素子（１３、１４）それぞれのオンオフを制御する第１、第２駆動回路（１１、１２）と、
前記第１、第２半導体スイッチング素子（１３、１４）それぞれに流れる電流を検出し、前記第１、第２駆動回路（１１、１２）それぞれにフィードバックする電流検出機構（１７、１８）と、
前記制御電流の使用範囲を示す情報を入力する入力部（９、２１）と、
前記第１、第２駆動回路（１１、１２）に対して前記第１、第２半導体スイッチング素子（１３、１４）を通じて供給する前記制御電流と対応する電流指令値を出力すると共に、前記入力部（９、２１）を通じて前記制御電流の使用範囲を示す情報を受け取り、該情報に基づいてスイッチ制御信号を出力する制御部（１０）と、
前記スイッチ制御信号により制御され、前記制御部（１０）の出力する前記電流指令値を前記第１、第２駆動回路（１１、１２）の双方に伝えるか、前記第１駆動回路（１１）のみに伝えるかの切替えを行う切替回路（１５）と、を備えていることを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
前記入力部は、車内ＬＡＮバス（２）に接続され、該車内ＬＡＮバス（２）を通じて前記制御電流の使用範囲を示す情報を受け取り、前記制御部（１０）に該情報を伝えることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記入力部は、前記制御電流の使用範囲を示す情報と対応する電位が入力されるスイッチ入力部（２１）であり、該スイッチ入力部（２１）に入力される電位を前記制御部（１０）に伝えることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記スイッチ入力部（２１）には、接地電位とオープン電位、バッテリ電位とオープン電位もしくはバッテリ電位と接地電位のいずれかが入力されることを特徴とする請求項３に記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに流す制御電流の使用範囲を自動判別すると共に自動切替することができる電子制御装置（以下、ＥＣＵという）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、入出力仕様の異なる２種類以上の制御システムのＥＣＵを製造する際には、システムごとにＥＣＵに対して異なる品番を新設している。
【０００３】
例えば、四輪駆動システムは、フロントエンジン−フロントドライブ（ＦＦ）ベース車両とフロントエンジン−リアドライブ（ＦＲ）ベース車両のシステムがある。これら各システムでは、四輪駆動用のＥＣＵ（以下、４ＷＤ−ＥＣＵという）にてアクチュエータに流す制御電流を調整することにより駆動力配分の制御が行われる（例えば、特許文献１、２参照）。しかしながら、、各システムで適用される制御電流の使用範囲が異なっているため、それぞれ別々の品番の４ＷＤ−ＥＣＵを製造している。
【０００４】
具体的には、ＦＦベース車両の４ＷＤ−ＥＣＵでは、エンジンが発生させた動力をフロントデファレンシャルおよびトランスファを通じてプロペラシャフトに伝え、電子カップリング（電子クラッチ）を介してリヤデファレンシャルに伝える動力伝達機構において、電子カップリング内のソレノイドに対して流す制御電流を調整することにより電子カップリングにおけるクラッチの結合力を調整し、駆動力配分を調整する。このとき制御電流として用いられる電流値は、例えば最大３Ａ程度とされ、フロント−リヤの駆動力配分を制御電流が０Ａのときに１００：０、制御電流が３Ａのときに５０：５０となるように調整している。
【０００５】
また、ＦＲベース車両の４ＷＤ−ＥＣＵでは、エンジンが発生させた動力をトランスファおよびプロペラシャフトを介してリヤデファレンシャルに伝える動力伝達機構において、トランスファ内のソレノイドに対して流す制御電流を調整することによりトランスファ内のクラッチの結合力を調整し、駆動力配分を調整する。このとき制御電流として用いられる電流値は、例えば最大１Ａ程度とされ、フロント−リヤの駆動力配分を制御電流が０Ａのときに３０：７０、制御電流が１Ａのときに５０：５０となるように調整している。
【０００６】
このように、制御電流の使用範囲が異なるため、これらを１種類の４ＷＤ−ＥＣＵにて兼用しようとすると、制御電流が最大３ＡのＦＦベース車両対応のものを最大１ＡのＦＲベース車両の４ＷＤ−ＥＣＵとして適用することになる。すると、最大１ＡとされるＦＲベース車両側の制御電流の分解能が低下し、精度の高い駆動力配分調整が行えなくなる。これについて、図４を参照して説明する。
【０００７】
図４は、ＦＦベース車両とＦＲベース車両の４ＷＤ−ＥＣＵを別々に設計する場合の制御電流−駆動電圧特性を示したものである。なお、駆動電圧は一般的な定電圧源のものを想定しているが、ここでは５Ｖ電源を想定した特性としている。
【０００８】
図４（ａ）に示すように、ＦＲベース車両の４ＷＤ−ＥＣＵにおいて、最大電流１Ａの範囲で制御電流のレンジ調整を行う設計とした場合、２００ｍＡ／Ｖの分解能となる。これに対して、図４（ｂ）に示すように、ＦＦベース車両の４ＷＤ−ＥＣＵにおいて、最大電流３Ａの範囲で制御電流のレンジ調整を行う設計とした場合、６００ｍＡ／Ｖの分解能となる。ＦＦベース車両の４ＷＤ−ＥＣＵをＦＲベース車両に採用すると、図４（ｂ）に示すように制御電流が最大１ＡのＦＲベース車両のものも制御電流が０〜１Ａの範囲において分解能６００ｍＡ／Ｖで使用することになり、精度の高い駆動力配分調整が行えない。
【０００９】
上記の理由により、従来では、ＦＦベース車両とＦＲベース車両の４ＷＤ−ＥＣＵを別々に設計し、異なる品番を付けて製造していた。
【特許文献１】特開平６−７２１７０号公報
【特許文献２】特開２００３−３１２２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
使用されるシステムごとに異なる品番の４ＷＤ−ＥＣＵを製造するのはスケールメリットを創出し難いという課題があり、スケールメリットを創出するために４ＷＤ−ＥＣＵの共通化が望まれていた。
【００１１】
本発明は上記点に鑑みて、アクチュエータを駆動するために制御電流の使用範囲が異なるＥＣＵを、制御電流の分解能の低下を防げることでＥＣＵを共通化し、スケールメリットを創出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電源から供給される電流のオンオフのスイッチングを行うことによりアクチュエータ（８）に対して制御電流の供給を制御する第１、第２半導体スイッチング素子（１３、１４）を互いに並列接続させると共に、これら第１、第２半導体スイッチング素子（１３、１４）それぞれのオンオフを制御する第１、第２駆動回路（１１、１２）、および、第１、第２半導体スイッチング素子（１３、１４）それぞれに流れる電流を検出して第１、第２駆動回路（１１、１２）それぞれにフィードバックする電流検出機構（１７、１８）を備え、制御電流の使用範囲を示す情報を入力する入力部（９、２１）を通じて制御部（１０）に制御電流の使用範囲を示す情報を伝え、それに基づいて制御部（１０）からスイッチ制御信号を出力させることにより、制御部（１０）の出力する電流指令値を第１、第２駆動回路（１１、１２）の双方に伝えるか、第１駆動回路（１１）のみに伝えるかの切替えを行う切替回路（１５）を制御することを特徴としている。
【００１３】
このように、入力部（９、２１）を通じて制御電流の使用範囲を示す情報を入力し、それに基づいて制御電流の使用範囲を自動判別でき、その判別結果に基づいて切替回路（１５）のスイッチの自動切替を行うことができる。したがって、１種類のＥＣＵによって制御電流の使用範囲が異なる双方に対応することが可能となる。これにより、アクチュエータ（８）を駆動するために制御電流の使用範囲が異なるＥＣＵを共通化することが可能となる。
【００１４】
さらに、電流検出機構（１７、１８）により第１、第２半導体スイッチング素子（１３、１４）それぞれに流れる電流を検出し、第１、第２駆動回路（１１、１２）にフィードバックするようにしている。これにより、制御部（１０）の電流指令値により精度良く制御することができ、より電流精度を確保することができる。
【００１５】
例えば、入力部は、請求項２に記載したように、車内ＬＡＮバス（２）に接続され、該車内ＬＡＮバス（２）を通じて制御電流の使用範囲を示す情報を受け取り、制御部（１０）に該情報を伝えることができる。また、請求項３に記載したように、制御電流の使用範囲を示す情報と対応する電位が入力されるスイッチ入力部（２１）にて入力部を構成し、該スイッチ入力部（２１）に入力される電位を制御部（１０）に伝えることもできる。例えば、請求項４に記載したように、スイッチ入力部（２１）に接地電位とオープン電位、バッテリ電位とオープン電位もしくはバッテリ電位と接地電位のいずれかが入力されるようにすることができる。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる４ＷＤ−ＥＣＵ１が適用される４ＷＤ制御システムの概略構成を示したブロック図である。以下、この図を参照して、４ＷＤ−ＥＣＵ１の詳細について説明する。
【００１９】
図１に示されるように、４ＷＤ−ＥＣＵ１は、ＣＡＮ（車内ＬＡＮ）バス２に接続されており、このＣＡＮバス２を通じて、ブレーキ制御を行うためのブレーキＥＣＵ３やエンジン制御を行うためのエンジンＥＣＵ４等の各種ＥＣＵおよびステアリングセンサ５などの各種センサで検出した物理量を受け取る。そして、例えばエンジンＥＣＵ４から伝えられる駆動力配分に関する情報に基づいて、＋端子６およびＧＮＤ端子７の間に接続された駆動力配分を制御するためのアクチュエータ８（例えば、上述したＦＦベース車両の場合には電子カップリング内のソレノイド、ＦＲベース車両の場合にはトランスファ内のソレノイド）に対して駆動力配分に対応する制御電流を供給する。
【００２０】
具体的には、４ＷＤ−ＥＣＵ１は、入出力部９、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという）１０、第１、第２駆動回路１１、１２、第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４および切替回路１５などを有して構成されている。
【００２１】
入出力部９は、入出力端子１６を通じてＣＡＮバス２に接続され、ＣＡＮバス２からの情報の入力を行うと共にＣＡＮバス２に対して情報の出力を行う。
【００２２】
ＣＰＵ１０は、制御部として機能し、ＣＡＮバス２を通じて得た各種情報に基づいて駆動力配分制御を行うために必要な演算を行ったり、４ＷＤ−ＥＣＵ１がＦＦベース車両とＦＲベース車両のいずれに対して適用されるか、つまり制御電流の使用範囲を自動判別すると共にその範囲の自動切替を行う。具体的には、ＣＰＵ１０は、所望の駆動力配分にするために必要な電流指令値を演算し、それを第１、第２駆動回路１１、１２に対して送信したり、制御電流の使用範囲に応じて切替回路１５の投入先の切替えを行うためのスイッチ制御信号を切替回路１５に出力する。
【００２３】
切替回路１５は、ＣＰＵ１０から出力されたスイッチ制御信号に基づき、第２駆動回路１２とＣＰＵ１０とを接続状態にするか遮断状態にするかの切替を行う。この切替回路１５が接続側の接点Ａに投入されているときにはＣＰＵ１０が送信する電流指令値が第２駆動回路１２に伝わり、遮断側の接点Ｂに投入されているときにはＣＰＵ１０が送信する電流指令値が第２駆動回路１２には伝わらないようになる。
【００２４】
第１、第２駆動回路１１、１２は、ＣＰＵ１０から送信された電流指令信号に基づいて、その指令に従った電流値の制御電流がアクチュエータ８に供給されるように、第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４を駆動する。具体的には、第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４をＰＷＭ制御を行うときのパルス幅を制御することにより、第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４のオン時間を調整し、アクチュエータ８に供給する制御電流を制御している。
【００２５】
第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４は、互いに並列接続されており、電源端子を通じて電源からアクチュエータ８への電流供給ラインのオンオフを制御するスイッチである。例えば、第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４はＭＯＳトランジスタにて構成され、第１、第２駆動回路１１、１２にてゲート電圧が制御されることによりオンオフされる。第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４は、それぞれ１．５Ａの電流を流すことができる能力があり、第１半導体スイッチング素子のみを駆動する場合には最大１．５Ａの制御電流が生成され、第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４の双方を駆動する場合には最大３Ａの制御電流が生成される。
【００２６】
さらに、４ＷＤ−ＥＣＵ１には、電流検出機構１７、１８が備えられている。電流検出機構１７、１８は、第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４とアクチュエータ８との間に備えられており、この電流検出機構１７、１８によって第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４を通じてアクチュエータ８に供給される制御電流を検出し、第１、第２駆動回路１１、１２によるＰＷＭ制御のパルス幅をフィードバック制御したり、ＣＰＵ１０に対して制御電流値を伝えることでＣＰＵ１０で制御電流がモニタできるようになっている。このように、電流検出機構１７、１８により第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４それぞれに流れる電流値を検出し、第１、第２駆動回路１１、１２によるＰＷＭ制御のパルス幅をフィードバック制御することで、ＣＰＵ１０の電流指令値により精度良く制御することができ、より電流精度を確保することができる。電流検出機構１７、１８としては、センス抵抗や第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４に流れる電流を分流させるセンスＭＯＳ機構にて電流検出する構成がある。
【００２７】
なお、第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４とアクチュエータ８との間には、還流用のダイオード１９、２０が備えられており、第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４がオフした時にダイオード１９、２０に還流されることにより、第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４とアクチュエータ８との間の電位が所定値以上高くならないようにもクランプされる。
【００２８】
以上のように構成される本実施形態の４ＷＤ−ＥＣＵ１の作動について説明する。
【００２９】
まず、４ＷＤ−ＥＣＵ１がＣＡＮバス２およびアクチュエータ８に接続されると、入出力部９を通じてＣＡＮバス２を通じて伝えられる情報を入力し、それがＣＰＵ１０に伝えられる。この情報の中には４ＷＤ−ＥＣＵ１がＦＦベース車両とＦＲベース車両のいずれに対して適用されるか、つまり制御電流の使用範囲を示す情報が含まれており、その情報に基づいてＣＰＵ１０が制御電流の使用範囲を自動判別し、それに基づいて切替回路１５のスイッチの自動切替を行うためのスイッチ制御信号を出力する。
【００３０】
例えば、ＦＦベース車両のように最大３Ａの制御電流が使用される場合には、切替回路１５のスイッチを接続側の接点Ａに投入し、ＦＲベース車両のように最大１Ａの制御電流が使用される場合には、切替回路１５のスイッチを遮断側の接点Ｂに投入する。
【００３１】
これにより、切替回路１５のスイッチが接続側の接点Ａに投入されると、第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４の双方を駆動することができ、最大３Ａの制御電流を生成することができる。また、切替回路１５のスイッチが遮断側の接点Ｂに投入されると、第１半導体スイッチング素子１３のみが駆動され、最大１．５Ａの制御電流を生成することができる。
【００３２】
このように、本実施形態の４ＷＤ−ＥＣＵ１では、ＣＡＮバス２を通じて制御電流の使用範囲を示す情報を入力し、それに基づいて制御電流の使用範囲を自動判別でき、その判別結果に基づいて切替回路１５のスイッチの自動切替を行うことができる。したがって、１種類の４ＷＤ−ＥＣＵ１によってＦＦベース車両とＦＲベース車両の双方に対応することが可能となる。これにより、アクチュエータ８を駆動するために制御電流の使用範囲が異なる４ＷＤ−ＥＣＵ１を共通化することが可能となる。
【００３３】
また、このような４ＷＤ−ＥＣＵ１では、最大１．５Ａの制御電流を生成する場合と最大３Ａの制御電流を生成する場合とを切替えることが可能となる。このため、本実施形態の４ＷＤ−ＥＣＵ１における制御電流−駆動電圧特性は、図２のように表されることになる。
【００３４】
すなわち、図２（ａ）に示すように、４ＷＤ−ＥＣＵ１がＦＲベース車両に適用され、最大電流１．５Ａの範囲で制御電流のレンジ調整を行う場合、３００ｍＡ／Ｖの分解能となる。これに対して、図２（ｂ）に示すように、４ＷＤ−ＥＣＵ１がＦＦベース車両に適用され、最大電流３．０Ａの範囲で制御電流のレンジ調整を行う場合には、６００ｍＡ／Ｖの分解能となる。したがって、図４（ｂ）で示したＦＦベース車両の４ＷＤ−ＥＣＵをＦＲベース車両の４ＷＤ−ＥＣＵに採用した場合よりも制御電流の分解能を高くすること（分解能として６００ｍＡ／Ｖ→３００ｍＡ／Ｖ）ができ、４ＷＤ−ＥＣＵ１をＦＲベース車両とＦＦベース車両で共通化させたからといってＦＲベース車両に適用される場合の制御電流の分解能が著しく低下することを防ぐことも可能となる。
【００３５】
以上の作動により、４ＷＤ−ＥＣＵ１を１つの品番にて製造することが可能となり、部品の共通化によるコストダウン等のスケールメリットを創出することできる。
【００３６】
また、市場規模の面からも、４ＷＤ車両の市場規模は車両全体の約２０％であり、そのうちの９割以上をＦＦベース車両が占め、ＦＲベース車両は１割に満たない。従って、共通化することで、市場規模の小さなＦＲベース車両に対しても標準仕様のＥＣＵにてカバーできることからスケールメリットを創出できる。
【００３７】
さらに、電流検出機構１７、１８により第１、第２半導体スイッチング素子１３、１４それぞれに流れる電流値を検出し、第１、第２駆動回路１１、１２によるＰＷＭ制御のパルス幅をフィードバック制御するようにしている。これにより、ＣＰＵ１０の電流指令値により精度良く制御することができ、より電流精度を確保することができる。
【００３８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の４ＷＤ−ＥＣＵ１は、第１実施形態に対して、制御電流の使用範囲を示す情報の入力元を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００３９】
図３は、本実施形態にかかる４ＷＤ−ＥＣＵ１が適用される４ＷＤ制御システムの概略構成を示したブロック図である。
【００４０】
図３に示すように、本実施形態では、スイッチ（ＳＷ）入力部２１が備えられている点が第１実施形態と異なっている。ＳＷ入力部２１は、ＳＷ入力端子２２を介して制御電流の使用範囲を示す情報を入力し、それをＣＰＵ１０に伝えるものである。具体的には、ＦＦモード車両とＦＲモード車両それぞれに対して４ＷＤ−ＥＣＵ１が搭載される場所にＳＷ入力端子と接続される配線などが備えられており、ＳＷ入力端子２２を介して入力される電位がＳＷ入力部２１に入力される制御電流の使用範囲を示す情報として用いられる。例えば、ＦＦモード車両とＦＲモード車両のうち出荷総数の多い方をメイン製品として、メイン製品側ではＳＷ入力端子２２に何も接続されずＳＷ入力部２１にオープン電位が入力されるようにし、メイン製品ではない方ではＳＷ入力端子２２がＧＮＤに接続されるようにしてＳＷ入力部にＧＮＤ電位が入力されるようにする。なお、図３中では、ＳＷ入力端子２２がＧＮＤに接続される場合を図示してあるが、オープンとされる場合には何も接続されない形態もしくはどの電位にも接続されない配線と接続されることになる。入力される電位は、図示していないバッテリ電位とオープン電位や、バッテリ電位と接地電位としても良い。
【００４１】
このように、ＳＷ入力部２１に入力される電位に基づいて、４ＷＤ−ＥＣＵ１がＦＦモード車両とＦＲモード車両のいずれに適用されるものかを自動判別することもできる。そして、自動判別結果に基づいて切替回路１５のスイッチの投入先を制御することにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、ＦＦモード車両とＦＲモード車両に適用される４ＷＤ−ＥＣＵ１を例に挙げて説明したが、アクチュエータ８を駆動するために制御電流の使用範囲が異なるＥＣＵであれば、他のＥＣＵに対しても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる４ＷＤ−ＥＣＵ１が適用される４ＷＤ制御システムの概略構成を示したブロック図である。
【図２】図１に示した４ＷＤ−ＥＣＵ１における制御電流−駆動電圧特性を表したグラフである。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる４ＷＤ−ＥＣＵ１が適用される４ＷＤ制御システムの概略構成を示したブロック図である。
【図４】ＦＦベース車両とＦＲベース車両の４ＷＤ−ＥＣＵ１を別々に設計する場合の制御電流−駆動電圧特性を示したグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１…４ＷＤ−ＥＣＵ、２…ＣＡＮバス、８…アクチュエータ、９…入出力部、１１、１２…第１、第２駆動回路、１３、１４…第１、第２半導体スイッチング素子、１５…切替回路、２１…ＳＷ入力部、２２…ＳＷ入力端子
【図１】
2010023542.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010023542.tif 000005
【図４】
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