(57)【要約】    【課題】  ソレノイドの目標電流のステップ変化時に、積分動作により電流がオーバーシュートすることを抑止する。    【解決手段】  デフ・ロックを作動させるソレノイドへの通電を開始させるときには、電流リミット値を目標としてソレノイドの電流をフィードバック制御し、ロック状態への移行が検出されると、目標電流を最小保持電流に低下させてフィードバック制御する。前記フィードバック制御において、ソレノイド電流の変化速度が所定速度Ａ以上であるときには、電流偏差の積分値Ｓｉｇｍａを０にリセットして、積分値Ｓｉｇｍａが過剰に大きくなることを回避する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドの実際の電流値と目標電流値との偏差に基づき、少なくとも比例動作，積分動作によって前記ソレノイドの電流をフィードバック制御するソレノイドの制御装置において、
前記実際の電流値の変化速度が所定値以上であるときに、前記積分動作に用いる前記偏差の積分処理をキャンセルすることを特徴とするソレノイドの制御装置。
【請求項２】
ソレノイドの実際の電流値と目標電流値との偏差に基づき、少なくとも比例動作，積分動作によって前記ソレノイドの電流をフィードバック制御するソレノイドの制御装置において、
前記偏差の絶対値が所定値以上であるときに、前記積分動作に用いる前記偏差の積分処理をキャンセルすることを特徴とするソレノイドの制御装置。
【請求項３】
ソレノイドの実際の電流値と目標電流値との偏差に基づき、少なくとも比例動作，積分動作によって前記ソレノイドの電流をフィードバック制御するソレノイドの制御装置において、
前記積分動作に用いる前記偏差の積分値の絶対値を所定の上限値以下に制限することを特徴とするソレノイドの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両のディファレンシャル・ロッキング・デバイス（以下、デフ・ロックと略す）におけるロック動作に用いられるソレノイドの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ソレノイドに加えられる実際の電流値と目標電流値との偏差に基づく比例・積分動作によって前記ソレノイドへの出力電圧をフィードバック制御するソレノイドの制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開平０９−２８０４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、デフ・ロックにおけるロック動作に用いられるソレノイドの制御では、ロック動作の指示に対してソレノイドをＯＮさせるときに、ソレノイドの通電電流を定格値以下に抑えるべく、電流リミッタ値を目標値にした電流のフィードバック制御を行い、ロック状態になったことが検出されると、ロック状態におけるソレノイドの消費電流を抑えるために目標電流を下げて電流フィードバック制御が行われることがあった。
【０００４】
しかし、ロック動作の指示に基づきソレノイドに対して電流を供給し始めた直後は、電流の立ち上がり遅れによって目標値である電流リミッタ値と実際の電流との偏差が大きく、積分操作量の演算に用いる偏差の積分値の絶対値が大きくなってしまう。
このため、実際の電流が目標値付近に到達しても、過剰な補正が積分動作によってなされ、電流が電流リミッタを超えてオーバーシュートしてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、目標電流のステップ変化時に、積分動作による電流のオーバーシュートを抑止できるソレノイドの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため請求項１記載の発明では、ソレノイドの実際の電流値と目標電流値との偏差に基づき、少なくとも比例動作，積分動作によって前記ソレノイドの電流をフィードバック制御するソレノイドの制御装置において、ソレノイドに加えられる実際の電流値と目標電流値との偏差に基づく比例・積分動作によって前記ソレノイドへの出力電圧をフィードバック制御するソレノイドの制御装置において、前記実際の電流値の変化速度が所定値以上であるときに、前記積分動作に用いる前記偏差の積分処理をキャンセルする構成とした。
【０００７】
かかる構成によると、例えば、ソレノイドに対する電流供給の開始直後などの制御偏差が大きく電流が急激に変化するときに、積分動作に用いる制御偏差の積分処理がキャンセルされ、実際の電流が目標値付近になって電流の変化速度が緩やかになってから通常に制御偏差の積分を行わせる。
従って、ソレノイドに対する電流供給の開始時などにおいて、実際の電流値が目標電流値付近に変化するまでの間に、偏差の積分値が過剰に大きくなってしまうことを回避でき、積分動作による電流のオーバーシュートを抑止できる。
【０００８】
請求項２記載の発明では、前記偏差の絶対値が所定値以上であるときに、前記積分動作に用いる前記偏差の積分処理をキャンセルする構成とした。
かかる構成によると、例えばソレノイドに対する電流供給の開始時で目標電流値として電流リミッタが設定されたときや、その後にソレノイドの消費電力を抑えるべく目標電流値が下げられたときに、当初の制御偏差が大きい状態では、制御偏差の積分処理がキャンセルされ、実際の電流が目標電流値に近づいて偏差の絶対値が所定値未満になってから、通常に偏差の積分が行われる。
【０００９】
従って、ソレノイドに対する電流供給の開始時などにおいて、実際の電流値が目標電流値付近に変化するまでの間に、偏差の積分値が過剰に大きくなってしまうことを回避でき、積分動作による電流のオーバーシュートを抑止できる。
請求項３記載の発明では、前記積分動作に用いる前記偏差の積分値の絶対値を所定の上限値以下に制限する構成とした。
【００１０】
かかる構成によると、例えば、ソレノイドに対する電流供給の開始直後や目標電流がステップ的に下げられた直後などの制御偏差が大きいときであっても、偏差の積分値の絶対値が所定の上限値に達するとそれ以上に増加しないように制限される。
従って、ソレノイドに対する電流供給の開始時などにおいて、実際の電流値が目標電流値付近に変化するまでの間に、偏差の積分値が過剰に大きくなってしまうことを回避でき、積分動作による電流のオーバーシュートを抑止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態において本発明に係るソレノイドの制御装置を適用する自動車用デフ・ロックのシステム構成図である。
図１において、ディファレンシャル・ギヤ１は、車両の旋回時に左右車輪の回転速度を変え、両輪に均等な駆動力を与える機能を有する装置である。
【００１２】
前記ディファレンシャル・ギヤ１には、差動を一時的に中止して左右駆動輪を一体的に回転させるデフ・ロック２が設けられている。
前記デフ・ロック２は、例えばダイヤフラム式のアクチュエータに対する負圧の供給をソレノイド３によって切り換え、前記アクチュエータのロッドの動きによってロック状態とフリー状態とに切り換える構成である。
【００１３】
前記ソレノイド３は、デフ・ロック・コントロールユニット４によって通電が制御される。
前記デフ・ロック・コントロールユニット４は、入力回路４ａ，マイコン４ｂ，駆動回路４ｃ，電流モニタ回路４ｄを含んで構成される。
前記デフ・ロック・コントロールユニット４には、前記入力回路４ａを介して車速センサ５からの車速信号、ドライバーが任意に操作するデフロックスイッチ６のＯＮ・ＯＦＦ信号、デフ・ロック２がロック状態になったか否かを検出するデフ・ロック検出スイッチ７のＯＮ・ＯＦＦ信号が入力され、前記デフロックスイッチ６がＯＮになってデフ・ロック２の作動が指示されると、車速が所定速度以下であることを条件に前記ソレノイド３に通電し、ディファレンシャル・ギヤ１をロック状態とする。
【００１４】
図２は、前記ソレノイド３の通電制御回路を示す。
図２において、目標電流値設定部１０１では、前記ソレノイド３の目標電流値を設定する。
前記目標電流値は、デフ・ロック２の作動が指示された後、デフ・ロック検出スイッチ７によってロック状態になったことが検出されるまでの間は、ソレノイド３の定格電流に基づく電流リミッタ値であり、デフ・ロック検出スイッチ７でロック状態になったことが検出された後は、ロック状態を保持できる最小保持電流値（＜電流リミッタ値）として、ソレノイド３における消費電力を抑制する（図３参照）。
【００１５】
基準デューティ算出部１０２では、前記目標電流値設定部１０１で設定される目標電流値に対応する基本デューティ（ＯＮ時間割合）MapDutyを、フィードホワード分として設定する。
一方、電流偏差演算部１０３では、前記目標電流値設定部１０１で設定される目標電流値と、前記電流モニタ回路４ｄ（モニタ電流算出部１１３）で検出される実際の電流値との偏差Ｉerrを演算する。
【００１６】
前記電流偏差演算部１０３で演算された電流偏差Ｉerrは、比例操作量演算部１０４及び電流偏差積算部１０５に出力される。
前記比例操作量演算部１０４では、予め設定された比例定数−Ｋｐ（比例ゲイン）と前記電流偏差Ｉerrとを乗算して、比例操作量（−Ｋｐ×Ｉerr）を算出する。
また、電流偏差積算部１０５では、前記電流偏差演算部１０３で演算された電流偏差Ｉerrに基づいて、前記電流偏差Ｉerrの積分値Sigmaを更新演算する。
【００１７】
前記電流偏差積算部１０５で算出される前記電流偏差Ｉerrの積分値Sigmaは、積分操作量演算部１０６に出力され、ここで、予め設定された積分定数−Ｋｉ（積分ゲイン）と前記積分値Sigmaとを乗算して、積分操作量（−Ｋｉ×Sigma）を算出する。
前記比例操作量演算部１０４の出力（−Ｋｐ×Ｉerr）は、加算器１０７において前記基本デューティ（ＯＮ時間割合）MapDutyに加算され、加算器１０８では、前記加算器１０７の加算結果に前記積分操作量演算部１０６の出力（−Ｋｉ×Sigma）が加算されて、最終的な出力デューティが設定される。
【００１８】
出力デューティ＝MapDuty−Ｋｐ×Ｉerr−Ｋｉ×Sigma
前記加算器１０８の出力である出力デューティはソレノイド駆動部１０９に出力され、ソレノイド駆動部１０９では、前記出力デューティに基づいて前記駆動回路４ｃを制御して、前記ソレノイド３の電源をＰＷＭ制御する。
前記電流検出部１１０では、前記ソレノイド３に流れる電流を、電流検出抵抗の端子間電圧として検出し出力する。
【００１９】
前記電流検出部１１０の出力電圧（アナログ信号）は、ハードフィルタ１１１でローパスフィルタ処理され、更に、Ａ／Ｄ変換器１１２でデジタル信号に変換される。
そして、モニタ電流算出部１１３では、前記電圧データに基づいてソレノイド３の電流値を算出し、算出結果を前記電流偏差演算部１０３に出力する。
更に、上記の通電制御回路には積分処理キャンセル部１１４が設けられており、該積分処理キャンセル部１１４における処理内容を、図４のフローチャートに従って詳細に説明する。
【００２０】
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、ソレノイド３の作動（ＯＮ）条件（ロック条件）であるか否かを判別し、作動条件が成立していれば、ステップＳ２へ進む。
ステップＳ２では、前記モニタ電流算出部１１３で算出されたソレノイド３の電流値を読み込み、ステップＳ３では、前記電流値の変化速度Δｉを、前回値と今回値との差として求める。
【００２１】
ステップＳ４では、前記電流値の変化速度Δｉの絶対値が所定値Ａ以上であるか否かを判別する。
前記所定値Ａは、ソレノイド３への通電を、目標電流値を電流リミッタ値として開始させた直後や、目標電流値を電流リミッタ値から最小保持電流値にステップ的に変化させた直後などの、前記電流偏差Ｉerrが比較的大きな状態で、実際の電流の変化速度が超えるような値として予め設定されている（図５参照）。
【００２２】
ステップＳ４で前記電流値の変化速度の絶対値が所定値Ａ以上であると判別されると、ステップＳ５へ進み、前記積分値Sigmaを０にリセットする積分処理のキャンセルを実行する。
尚、積分処理のキャンセル動作として、前記積分値Sigmaを０にリセットする代わりに、前記積分値Sigmaを０近傍の予め設定された値に保持させたり、積分動作を中断させたりすることができる。
【００２３】
一方、前記電流値の変化速度Δｉの絶対値が所定値Ａ未満であると判別された場合には、前記ステップＳ５を迂回して進むことで、前記電流偏差Ｉerrを通常に積分させて積分値Sigmaを更新させる。
上記構成によると、ソレノイド３への通電を開始させた直後や、目標電流値を電流リミッタ値から最小保持電流値にステップ的に低下させた直後などの電流偏差Ｉerrが大きく、ソレノイド電流の変化速度が速い状態において、上記積分処理のキャンセルが実行され、実際の電流値が目標付近になるまでの前記積分値Sigmaの増加代が抑制される。
【００２４】
即ち、目標電流値を電流リミッタ値としてソレノイド３への通電を開始させた直後や、目標電流値を電流リミッタ値から最小保持電流値にステップ的に低下させた直後などに算出される大きな電流偏差Ｉerrによって、前記積分値Sigmaが過剰に大きくなることが回避され、積分値Sigmaに基づく積分動作によって電流が目標電流値に対してオーバーシュートすることが抑止される。
【００２５】
特に、目標電流値を電流リミッタ値とする通電開始時には、前記積分処理のキャンセルによって、ソレノイド３に定格電流を超える電流が流れることを回避しつつ、応答良くロック状態に移行させることができる。
次に、前記積分処理キャンセル部１１４の処理内容の第２実施形態を、図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００２６】
図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１１では、ソレノイド３の作動（ＯＮ）条件（ロック条件）であるか否かを判別し、作動条件が成立していれば、ステップＳ１２へ進む。
ステップＳ１２では、前記電流偏差演算部１０３で算出される前記電流偏差Ｉerrを読み込む。
【００２７】
ステップＳ１３では、前記電流偏差Ｉerrの絶対値が所定値Ｂ以上であるか否かを判別する。
前記所定値Ｂは、目標電流値を電流リミッタ値としてソレノイド３への通電を開始させた直後や、目標電流値を電流リミッタ値から前記最小保持電流値にステップ的に変化させた直後などの、電流の応答遅れの初期段階において発生する偏差Ｉerrが超えるような値として予め設定されている（図７参照）。
【００２８】
ステップＳ１３で、前記電流偏差Ｉerrの絶対値が所定値Ｂ以上であると判別されると、ステップＳ１４へ進んで、前記積分値Sigmaを０にリセットする積分処理のキャンセルを実行する。
ここでも、前記積分値Sigmaを０にリセットする代わりに、前記積分値Sigmaを０近傍の予め設定された値に保持させたり、積分動作を中断させたりすることができる。
【００２９】
一方、前記電流偏差Ｉerrの絶対値が所定値Ｂ未満であると判別された場合には、前記ステップＳ１４を迂回して進むことで、前記電流偏差Ｉerrを通常に積分させて積分値Sigmaを更新させる。
上記構成によると、ソレノイド３への通電を開始させた直後や目標電流値を電流リミッタ値から最小保持電流値にステップ的に低下させた直後などの電流偏差Ｉerrの絶対値が大きい状態では、積分処理のキャンセルが実行され、実際の電流値が目標付近になるまでの前記積分値Sigmaの増加代が抑制される。
【００３０】
即ち、目標電流値を電流リミッタ値としてソレノイド３への通電を開始させた直後や目標電流値を電流リミッタ値から最小保持電流値にステップ的に低下させた直後などに算出される大きな電流偏差Ｉerrによって、前記積分値Sigmaが過剰に大きくなることが回避され、積分値Sigmaに基づく積分動作によって電流が目標電流値に対してオーバーシュートすることが抑止される。
【００３１】
特に、目標電流値を電流リミッタ値とする通電開始時には、前記積分処理のキャンセルによって、ソレノイド３に定格電流を超える電流が流れることを回避しつつ、応答良くロック状態に移行させることができる。
次に、前記積分処理キャンセル部１１４の処理内容の第３実施形態を、図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００３２】
ステップＳ２１では、ソレノイド３の作動（ＯＮ）条件（ロック条件）であるか否かを判別し、作動条件が成立していれば、ステップＳ２２へ進む。
ステップＳ２２では、前記積分値Sigmaを読み込み、次のステップＳ２３では、前記積分値Sigmaの絶対値が予め設定された上限値Ｃを超えているか否かを判別する。
前記積分値Sigmaの絶対値が前記上限値Ｃを超えている場合には、ステップＳ２４へ進み、前記積分値Sigmaの絶対値を前記上限値Ｃにリセットして、前記積分値Sigmaの絶対値が前記上限値Ｃを超えることがないように制限する（図９参照）。
【００３３】
一方、前記積分値Sigmaの絶対値が前記上限値Ｃ以下であると判別された場合には、前記ステップＳ２４を迂回して進むことで、前記積分値Sigmaの絶対値が上限値Ｃまで増大することを許容する。
上記構成によると、ソレノイド３への通電を開始させた直後や目標電流値を電流リミッタ値から最小保持電流値にステップ的に低下させた直後などの電流偏差Ｉerrの絶対値が大きい状態であっても、前記積分値Sigmaの絶対値が上限値Ｃにまで達すると、それ以上に積分値Sigmaが大きくなることが回避される。
【００３４】
従って、積分値Sigmaに基づく積分動作によって電流が目標電流値に対してオーバーシュートすることが抑止される。
特に、目標電流値を電流リミッタ値とする通電開始時には、前記積分値Sigmaを上限値Ｃ内に制限することで、ソレノイド３に定格電流を超える電流が流れることを回避しつつ、応答良くロック状態に移行させることができる。
【００３５】
上記実施形態では、本発明に係るソレノイドの制御装置を、デフ・ロック２のソレノイド３に適用したが、ソレノイドは、デフ・ロック２に用いられるものに限定されない。
また、フィードバック制御を、比例・積分・微分動作によって行わせる構成であっても良い。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のソレノイドの制御装置において、
前記ソレノイドが、ディファレンシャル・ロッキング・デバイスのロック制御に用いるソレノイドであることを特徴とするソレノイドの制御装置。
【００３６】
かかる構成によると、ディファレンシャル・ロッキング・デバイスのソレノイドに流れる電流のフィードバック制御において、電流がオーバーシュートすることを防止できる。（ロ）請求項（イ）記載のソレノイドの制御装置において、
前記ソレノイドをオンさせることで前記ディファレンシャル・ロッキング・デバイスをロック状態とする構成であって、
前記ソレノドへの通電開始時に電流リミッタ値を目標電流値とするフィードバック制御を行わせ、
ロック状態への移行が検出されると、前記目標電流値を最小保持電流値に低下させてフィードバック制御を行わせることを特徴とするソレノイドの制御装置。
【００３７】
かかる構成によると、電流リミッタ値を目標電流値とするフィードバック制御によって、ロック状態への移行を応答良く行わせることができると共に、前記電流リミッタ値を超えるオーバーシュートの発生を回避でき、更に、ロック状態への移行後に最小保持電流値に制御させることで、ソレノイドにおける消費電力を低下させることができる。
（ハ）請求項１又は２記載のソレノイドの制御装置において、
前記積分処理のキャンセルが、前記偏差の積分値を０にリセットする処理であることを特徴とするソレノイドの制御装置。
【００３８】
かかる構成によると、ソレノイドへの通電開始直後や目標電流値のステップ変化直後の制御偏差が大きい状態において、前記偏差の積分値が０にリセットされるから、目標電流値付近に到達するまでの間に、偏差の積分値が過剰に大きくなってしまうことを回避でき、積分動作によるオーバーシュートの発生を防止することができる。
（ニ）請求項１又は２記載のソレノイドの制御装置において、
前記積分処理のキャンセルが、前記偏差の積分を中断させる処理であることを特徴とするソレノイドの制御装置。
【００３９】
かかる構成によると、ソレノイドへの通電開始直後や目標電流値のステップ変化直後の制御偏差が大きい状態において、偏差の積分を中断させることで、目標電流値付近に到達するまでの間に、偏差の積分値が過剰に大きくなってしまうことを回避でき、積分動作によるオーバーシュートの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態におけるデフ・ロックのシステム図。
【図２】実施形態におけるソレノイドの通電制御回路を示すブロック図。
【図３】実施形態におけるソレノイドの目標電流の特性を示すタイムチャート。
【図４】ソレノイドのフィードバック制御における積分動作の第１実施形態を示すフローチャート。
【図５】上記第１実施形態における積分値のリセット特性を示すタイムチャート。
【図６】ソレノイドのフィードバック制御における積分動作の第２実施形態を示すフローチャート。
【図７】上記第２実施形態における積分値のリセット特性を示すタイムチャート。
【図８】ソレノイドのフィードバック制御における積分動作の第３実施形態を示すフローチャート。
【図９】上記第３実施形態における積分値のリセット特性を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００４１】
１…ディファレンシャル・ギヤ、２…デフ・ロック、３…ソレノイド、４…デフ・ロック・コントロールユニット、５…車速センサ、６…デフロックスイッチ、７…デフ・ロック検出スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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