(57)【要約】【課題】電流検出抵抗の端子電圧から電流を検出して、ソレノイドへの通電を制御する電流制御装置において、電流検出値に基づき断線の有無を精度良く検出できるようにする。【解決手段】既知の目標電流を与える一方で、実電流を計測し、端子電圧を電流に変換するゲインを学習する。その後、ソレノイドをオープンにした状態での端子電圧と前記ゲインとから断線時のオフセットを求めて記憶させる。そして、断線診断においては、前記ゲイン及び断線時のオフセットを用いて、端子電圧を電流に変換し、目標電流が所定以上でかつ電流が閾値以下であるときに、断線の発生を判定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流検出抵抗の両端電圧に基づいて負荷に流れる電流を検出する電流モニタ回路を有し、前記電流モニタ回路で検出される電流値が目標電流値になるように前記負荷に対する通電をフィードバック制御する負荷の電流制御装置において、
断線状態での前記電流モニタ回路の電流検出特性を予め求めて記憶しておき、
前記記憶されている電流検出特性に基づき、前記電流モニタ回路による電流検出値から断線診断を行うことを特徴とする負荷の電流制御装置。
【請求項２】
断線状態での前記電流モニタ回路による電流検出値をオフセットとして予め記憶し、
断線診断時に、前記記憶されたオフセットを用いて前記電流検出抵抗の両端電圧を電流に変換し、該変換で得た電流検出値と閾値との比較に基づいて断線の有無を診断することを特徴とする請求項１記載の負荷の電流制御装置。
【請求項３】
前記目標電流として複数の既知の値を与えたときそれぞれで前記負荷に実際に流れた電流値に基づき、前記両端電圧を電流に変換する電圧−電流変換におけるゲインを求め、
断線状態での前記両端電圧と前記ゲインとに基づき、前記オフセットを求めることを特徴とする請求項２記載の負荷の電流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷の電流制御装置に関し、詳しくは、負荷の電流検出値に基づいて断線の有無を診断するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、リニアソレノイドに流れる電流を検出し、この検出結果と目標電流との差に基づき前記リニアソレノイドの通電信号を補正する駆動装置において、前記補正された通電信号と予め設定された判定基準値とを比較することで、当該駆動装置の故障を検出することが記載されている。
【特許文献１】特開平７−１９４１７５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、上記のようなリニアソレノイド（負荷）の電流制御装置では、リニアソレノイドへの通電をスイッチングする手段をオフしているときの電流検出値と、断線状態で前記スイッチング手段をオンしているときの電流検出値とが異なり、係る電流検出値の違いと電流検出を行うモニタ回路の誤差とによって、断線を誤検知する可能性があった。
例えば、電源，スイッチング手段，電流検出抵抗，リニアソレノイド（負荷）の順に接続される場合、目標電流が０Ａであってスイッチング手段をオフにすれば、電流検出抵抗と電源とが遮断されるため、電流検出結果も０になるが、目標電流が０Ａでない状態において負荷部分での断線が発生すると、電流検出抵抗に電源電圧が印加されることになるため、電流の検出値が充分に下がらずに、閾値の設定によっては断線を検出できなくなったり、逆に、非断線状態で断線を誤検出したりする可能性があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、電流検出抵抗の両端電圧に基づき、負荷に流れる電流を検出する電流モニタ回路を備えた負荷の電流制御装置において、電流検出結果から断線の有無を精度良く検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため請求項１記載の発明は、電流検出抵抗の両端電圧に基づいて負荷に流れる電流を検出する電流モニタ回路を有し、前記電流モニタ回路で検出される電流値が目標電流値になるように前記負荷に対する通電をフィードバック制御する負荷の電流制御装置において、断線状態での前記電流モニタ回路の電流検出特性を予め求めて記憶しておき、前記記憶されている電流検出特性に基づき、前記電流モニタ回路による電流検出値から断線診断を行うことを特徴とする。
【０００６】
上記発明によると、断線状態での電流モニタ回路の検出特性を予め求めておき、例えば、断線しているのに電流検出結果が０にならない場合には、係るオフセット分を考慮して、実際の断線診断が行われるようにする。
従って、例えば断線状態で電流検出抵抗に電源電圧が印加されることで、電流モニタ値が０にならないことがあり、また、そのレベルが電流モニタ回路毎にばらついても、断線の有無を精度良く検出させることができる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、断線状態での前記電流モニタ回路による電流検出値をオフセットとして予め記憶し、断線診断時に、前記記憶されたオフセットを用いて前記電流検出抵抗の両端電圧を電流に変換し、該変換で得た電流検出値と閾値との比較に基づいて断線の有無を診断することを特徴とする。
上記発明によると、断線状態での電流モニタ回路による電流検出値を求め、この値をオフセット分として記憶しておき、この予め記憶されているオフセット分を用いて電流検出抵抗の両端電圧を電流に変換させ、変換結果と閾値とを比較させて、実際に断線が発生しているか否かを診断させる。
【０００８】
従って、実際に断線が発生した場合に電流検出値が０付近となるようにでき、断線診断の信頼性を向上させることができる。
請求項３記載の発明は、前記目標電流として複数の既知の値を与えたときそれぞれで前記負荷に実際に流れた電流値に基づき、前記両端電圧を電流に変換する電圧−電流変換におけるゲインを求め、断線状態での前記両端電圧と前記ゲインとに基づき、前記オフセットを求めることを特徴とする。
【０００９】
上記発明によると、既知の複数の目標電流を個別に与えたときそれぞれでの実電流から電圧−電流変換におけるゲインを求め、断線状態での前記両端電圧と前記ゲインとから、断線状態での電流検出値であるオフセットを求める。
従って、電流モニタ回路の実際のゲイン特性に基づいてオフセットを求めることができ、電流モニタ回路のばらつきに対してオフセットの検出精度が向上し、引いては、電流検出値と閾値との比較に基づく断線診断の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る負荷の電流制御装置を含む車両用自動変速機の制御システムを示す。
図１において、ソレノイド（負荷）１１は、自動変速機を構成するクラッチやバンドブレーキなどの各種摩擦係合要素への油圧供給を制御するソレノイドであり、このソレノイド１１に対する通電はＡＴコントロールユニット１２によって制御される。
【００１１】
前記ＡＴコントロールユニット１２には、ＣＰＵ１３，ＩＰＤ（Intelligent Power Device）１４，電流検出抵抗１５，差動増幅器１６，前記ソレノイド１１が接続される出力端子１７が設けられる。
前記ＩＰＤ１４は、バッテリ電源ＶＢのソレノイド１１への供給を制御するパワーデバイス（トランジスタ）とその制御・保護回路を集積化した集積回路（スイッチング手段）である。
【００１２】
前記ＩＰＤ１４の後段には前記電流検出抵抗１５が接続され、前記差動増幅器１６は、前記電流検出抵抗１５の両端電圧をそれぞれ入力し、その差を増幅して前記ＣＰＵ１３に出力する。
前記電流検出抵抗１５及び差動増幅器１６によって電流モニタ回路が構成される。
前記電流検出抵抗１５の後段には、前記出力端子１７が設けられ、この出力端子１７にソレノイド１１が接続される。
【００１３】
尚、図１には、ＩＰＤ１４，電流検出抵抗１５，差動増幅器１６，出力端子１７及びソレノイド１１からなるソレノイド駆動系が１系統のみ図示されているが、実際には、同じ構成を有する複数の駆動系が備えられているものとする。
即ち、複数のソレノイド１１が設けられると共に、それぞれのソレノイド１１に対して、ＩＰＤ１４，電流検出抵抗１５，差動増幅器１６，出力端子１７からなる駆動回路が個別に設けられる。
【００１４】
前記ＣＰＵ１３は、要求油圧などから各ソレノイド１１の目標電流値を演算し、前記差動増幅器１６の出力電圧から求められる実際の電流値が前記目標電流値に近づくように、前記ＩＰＤ１４に出力するデューティ制御信号のデューティ比（オン時間割合）をフィードバック制御する。
図２は、前記ソレノイド電流のフィードバック制御の様子を示すブロック図である。
【００１５】
図２において、加算器５１において目標電流に対しフィードバック補正値が加算され、電流−デューティ変換部５２は、前記加算結果をデューティ比に変換し、デューティ出力部５３は、前記デューティ比の制御信号を前記ＩＰＤ１４に出力する。
前記ＩＰＤ１４は、前記デューティ制御信号に応じて前記ソレノイド１１に対する通電のオン・オフを制御し、その結果、ソレノイド１１に対し電流検出抵抗１５を介して電流が供給される。
【００１６】
前記電流検出抵抗１５の両端電圧は、電流に応じた電位差を生じ、この電位差に応じた差動増幅器１６の出力がハードフィルタ５４で平滑化され、平滑化後の出力電圧がＡ／Ｄ変換器５５でＡ／Ｄ変換される。
前記Ａ／Ｄ変換された差動増幅器１６の出力電圧値は、モニタ電流算出部５６でソレノイド１１の電流値に変換される。
【００１７】
そして、ソレノイド１１の実際の電流値と前記目標電流値との偏差が偏差演算部５７で演算され、補正値算出部５８では、前記偏差に基づいて目標電流のフィードバック補正値を算出して、前記加算器５１に出力する。
尚、上記では、差動増幅器１６の出力の平滑化を、ハードフィルタ５４で行わせたが、差動増幅器１６の出力をＡ／Ｄ変換し、その後、演算処理によるソフトフィルタで平滑化させることができる。
【００１８】
ところで、断線によってソレノイド１１の電流が低下すると、これを目標電流にまで増大させるべく、デューティ比（目標電流）が無用に増大補正されることになってしまう（図３参照）。
そこで、前記ＡＴコントロールユニット１２は、前記差動増幅器１６の出力電圧値から求められるソレノイド１１の電流値と閾値とを比較することで断線の有無を診断し、断線の発生を検出すると、該当するソレノイド１１への通電を遮断する制御を行う。
【００１９】
しかし、目標電流が０ＡでＩＰＤ１４が通電を遮断する場合には、出力端子１７の電位は０Ｖになり、ソレノイド１１の電流も０であると検出されることになるが、ソレノイド１１への通電制御状態でソレノイド１１が断線したときには、出力端子１７の電位は０Ｖにならずに、差動増幅器１６の出力から検出される電流が０にならない（図３参照）。
従って、断線発生時に、断線検出のための閾値を実際に検出した電流値が下回らずに、断線を検出できなくなってしまう可能性があり、また、断線を検出させるべく閾値を引き上げると、断線を誤検出する可能性が高くなってしまう。
【００２０】
このため、本実施形態では、前記断線検出の特性設定を、図４のフローチャートに示す手順に従って行う。
尚、図４のフローチャートに示される断線検出の特性設定は、工場での生産ラインや整備工場などで行われ、その結果をＡＴコントロールユニット１２に記憶させ、ユーザーの使用状態での断線検出が前記記憶データに基づいて行われるようにする。
【００２１】
図４のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１０１では、前記ＡＴコントロールユニット１２を、通常の変速制御のためのソレノイド制御モードではなく、断線検出のキャリブレーションを行うモードに設定し、該キャリブレーションモードでソレノイド１１への通電が制御されるようにする。
具体的には、前記ＡＴコントロールユニット１２（又はＡＴコントロールユニット１２が接続されるネットワーク）に、検査ユニット２１を接続し、ＡＴコントロールユニット１２が検査ユニット２１からの指示に従ってソレノイド１１の電流を制御するようにする（図５参照）。
【００２２】
前記検査ユニット２１は、マイクロコンピュータを含んで構成されると共に、前記ＡＴコントロールユニット１２と通信を行うための通信回路等を備える。
ステップＳ１０２では、ソレノイド１１の雰囲気温度としての油温を基準温度（例えば０℃）に設定する。
ステップＳ１０３では、検査ユニット２１からの指示によって、ソレノイド１１の目標電流を既知の第１基準値（例えば0.4Ａ）に設定し、前記第１基準値に基づいてソレノイド１１の通電を制御させる。
【００２３】
ステップＳ１０４では、前記第１基準値を目標電流としてＩＰＤ１４を制御したときの実電流を測定する。
ここでの実電流の測定は、ソレノイド１１を通常に接続させた状態で、ソレノイド１１と直列に接続させた検査用電流計２２で行わせ、該検査用電流計の出力は、検査ユニット２１に読み込まれるようにする（図５参照）。
【００２４】
ステップＳ１０５では、目標電流を前記第１基準値から同じく既知の第２基準値（例えば0.8Ａ）に切り換える。
ステップＳ１０６では、前記第２基準値を目標電流としてＩＰＤ１４を制御したときの実電流を、ステップＳ１０４と同様にして測定する。
ステップＳ１０７では、目標電流を第１基準値としたときの実電流、及び、目標電流を第２基準値としたときの実電流に基づいて、差動増幅器１６の出力電圧（モニタ電圧）をソレノイド１１の電流値（モニタ電流）に変換する電圧−電流変換におけるゲインとオフセットとを算出する。
【００２５】
ここで、差動増幅器１６の出力電圧から求められる電流値が目標電流値になるように、デューティ比がフィードバック制御されるから、例えば、目標電流を第１基準値（例えば0.4Ａ）としたときの実電流が0.5Ａであったということは、差動増幅器１６の出力電圧から電流が0.4Ａであると検出される状態で、実際にはソレノイド１１に0.5Ａ流れていたことになる。
【００２６】
そこで、目標電流を第１基準値としたときの実電流、及び、目標電流を第２基準値としたときの実電流から、モニタ電圧を実際の電流値に変換するゲイン及びオフセットを求める。
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７で求めたゲイン及びオフセットを、実電流の測定を行ったソレノイド１１の番号と共に、検査ユニット２１からＡＴコントロールユニット１２に送信する。
【００２７】
ステップＳ１０９では、前記ゲイン及びオフセット、更に、ソレノイド１１の番号の情報を、前記ＡＴコントロールユニット１２の不揮発性メモリ２５（例えばＥＥＰＲＯＭ）に書き込ませて記憶させる。
尚、ソレノイド１１の番号とは、複数設けられる出力端子１７のうちのどれに接続されたものであるかを示す情報である。
【００２８】
また、自動変速制御のためにソレノイド１１の電流を目標電流にフィードバック制御するときには、前記ゲイン及びオフセットを用いた電圧−電流変換特性で、モニタ電圧をモニタ電流に変換させることで、ソレノイド１１に流れる実電流を精度良く検出できることになる。
ステップＳ１１０では、電流検出抵抗１５の後段でソレノイド１１との接続をオープンにする。
【００２９】
前記ステップＳ１１０での処理は、ソレノイド１１を出力端子１７の部分から切り離すことで実現できる一方（図６参照）、出力端子１７とソレノイド１１との間にスイッチを介装させて、このスイッチを検査ユニット２１からの指令或いは手動で開成させるようにすることができる。
ステップＳ１１１では、検査ユニット２１からの指示によって、ソレノイド１１の目標電流を前記第１基準値（例えば0.4Ａ）に設定し、前記第１基準値に基づいてソレノイド１１の通電を制御させる。
【００３０】
尚、ソレノイド１１のオープン状態での目標電流は、第１基準値や第２基準値に限定されず、０Ａ以外であれば良い。
ステップＳ１１２では、ソレノイド１１の接続をオープンにした断線のシミュレーション状態であることを、実際にオープンにしたソレノイド１１の番号と共に、検査ユニット２１からＡＴコントロールユニット１２に送信する。
【００３１】
前記オープン状態を示す信号を受けたＡＴコントロールユニット１２では、同じ番号のソレノイド１１に対応して記憶されているゲイン、及び、オープン状態で差動増幅器１６の出力電圧値（モニタ電圧）から、ゲイン×モニタ電圧として断線時のオフセットを求める。
ステップＳ１１３では、ステップＳ１１２で求めた断線時のオフセットを、前記ＡＴコントロールユニット１２の不揮発性メモリ２５に書き込ませて記憶させる。
【００３２】
ステップＳ１１４では、前記ＡＴコントロールユニット１２のキャリブレーションモードを解除させる。
上記のようにして、前記ＡＴコントロールユニット１２には、ソレノイド１１毎に、電圧−電流変換におけるゲイン及び断線時のオフセットが記憶され、これらを用いて図７のフローチャートに示すようにして、断線診断を行う。
【００３３】
図７のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１では、不揮発性メモリ２５から、断線診断の対象とするソレノイド１１に対応して予め求められている電圧−電流変換におけるゲイン及び断線時のオフセットを読み出す。
次のステップＳ２０２では、前記ステップＳ２０１で読み出した電圧−電流変換におけるゲイン及び断線時のオフセットに基づいて、モニタ電圧を電流に変換する。
【００３４】
具体的には、モニタ電流＝モニタ電圧×ゲイン−断線時のオフセットとして、モニタ電流を算出させることで、断線発生時には、モニタ電流が略０になるようにする。
ステップＳ２０３では、そのときの目標電流が所定値以上であるか否かを判断し、非断線状態でモニタ電流が断線時のオフセット付近の値になる条件を診断実行条件から排除する。
【００３５】
そのときの目標電流が所定値以上である場合には、ステップＳ２０４へ進み、モニタ電流が閾値以下であるか否かを判別する。
目標電流が所定値以上であるのに、モニタ電流が閾値以下である場合には、ステップＳ２０５へ進んで、断線によってモニタ電流が低下したものと判断する。
上記のように、本実施形態によると、モニタ電圧をモニタ電流に変換するゲインを予め求めて記憶しておき、強制的に断線させた状態でのモニタ電圧から断線時のモニタ電流に相当する断線時のオフセットを求め、この断線時のオフセットに基づいて通常制御状態でのモニタ電流を補正して、断線診断を行わせる。
【００３６】
従って、断線時に電圧が０Ｖにならない電流検出抵抗の端子電圧に基づいてソレノイド１１の電流を検出するシステムにおいて、電流モニタ回路にばらつきがあっても、断線の有無を精度良く診断させることができるようになる。
尚、上記実施形態では、断線状態での電流モニタ回路の電流検出特性から、電流検出特性を補正させるようにしたが、断線状態での電流モニタ回路の電流検出特性（オフセット分）に基づいて前記断線診断に用いる閾値を補正させることができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、負荷を自動変速機の油圧制御に用いるソレノイドとしたが、本発明に係る負荷の電流制御装置は、自動変速機用のソレノイドに限定されず、また、ソレノイド以外の負荷にも適用できることは明らかである。
また、断線診断時における油温の違いに応じて、電圧−電流変換特性を補正することができる。
【００３８】
更に、上記実施形態では、バッテリ電源ＶＢ，ＩＰＤ１４，電流検出抵抗１５，ソレノイド１１の順に接続される回路を示したが、この順に限定されるものではなく、断線時の電流検出値が０にならない可能性がある回路に広く適用できるものであり、例えば、バッテリ電源ＶＢ，ソレノイド１１，電流検出抵抗１５，ＩＰＤ１４の順に接続される回路であってもよい。
【００３９】
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）前記断線状態での前記電流モニタ回路の電流検出特性を、電流モニタ回路毎に求めて記憶することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の負荷の電流制御装置。
上記発明によると、電流モニタ回路のばらつきによる断線状態での検出値の違いを予め求めておくので、前記ばらつきに影響されることなく、断線診断を精度良く行わせることができる。
（ロ）前記目標電流が所定以上であるときに断線診断を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の負荷の電流制御装置。
【００４０】
上記発明によると、目標電流が小さく、正常時に検出される電流と断線時に検出される電流との差が小さい場合には、診断を行わないので、診断の信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る負荷の電流制御装置を含む車両用自動変速機の制御システム図。
【図２】図１に示すソレノイドの制御ブロック図。
【図３】断線時のモニタ電流，デューティ，目標電流の動きを示すタイムチャート。
【図４】実施形態における断線のキャリブレーションを示すフローチャート。
【図５】実施形態において電圧−電流変換のゲインを求めるときのシステムを示す図。
【図６】実施形態において断線時オフセットを求めるときのシステムを示す図。
【図７】実施形態における断線診断を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１１…ソレノイド、１２…ＡＴコントロールユニット、１３…ＣＰＵ、１４…ＩＰＤ、１５…電流検出抵抗、１６…差動増幅器、１７…出力端子、２１…検査ユニット
【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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