(57)【要約】【課題】アクチュエータを制御する場合の収束性および応答性を向上させることができる制御装置および制御方法を提供する。【解決手段】実施形態の一態様に係る制御装置は、駆動電流に応じて駆動するアクチュエータを制御する制御装置であって、学習部と、設定部と、駆動部とを備える。学習部は、駆動電流および前記アクチュエータの駆動量に基づいて、アクチュエータのヒステリシス領域を学習する。設定部は、学習部が学習したヒステリシス領域および目標駆動量に基づき、目標駆動電流を設定する。駆動部は、目標駆動電流に応じて、アクチュエータの駆動量が目標駆動量となるように当該アクチュエータを駆動する。【選択図】図１Ａ
2017201657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電流に応じて駆動するアクチュエータを制御する制御装置であって、
前記駆動電流および前記アクチュエータの駆動量に基づいて、前記アクチュエータのヒステリシス領域を学習する学習部と、
前記学習部が学習した前記ヒステリシス領域および目標駆動量に基づき、目標駆動電流を設定する設定部と、
前記目標駆動電流に応じて、前記アクチュエータの前記駆動量が目標駆動量となるように当該アクチュエータを駆動する駆動部と、
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記設定部は、
前記駆動電流が前記ヒステリシス領域の下限値以下、または、上限値以上になるように、当該駆動電流を設定すること
を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記アクチュエータの前記目標駆動量の変化を推定する推定部をさらに備え、
前記設定部は、
前記推定部の推定結果に応じて、前記目標駆動電流を前記ヒステリシス領域の下限値以下、または、上限値以上に設定すること
を特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記設定部は、
前記駆動量が収束した場合に、前記目標駆動電流を前記ヒステリシス領域内の値に設定すること
を特徴とする請求項１、２または３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記駆動電流が前記ヒステリシス領域内である場合の前記駆動部による前記アクチュエータの制御周期を、前記駆動電流が前記ヒステリシス領域外である場合の制御周期より速い周期に設定する周期設定部をさらに備えること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記駆動電流が前記ヒステリシス領域のヒステリシス幅より大きい振幅で変動するように前記駆動電流の振幅を設定する振幅設定部をさらに備えること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記設定部は、
前記駆動電流が前記ヒステリシス領域内となる場合に、前記ヒステリシス領域のヒステリシス幅に応じて前記駆動電流を設定すること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記学習部は、
前記目標駆動量ごとに前記ヒステリシス領域を判定する判定部と、
少なくとも２つの前記目標駆動量に対して前記判定部が判定した結果に応じて、前記アクチュエータの前記ヒステリシス領域を推定する領域推定部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記アクチュエータは、車両に搭載されるバルブを開閉するリニアソレノイドであって、
前記学習部は、
前記リニアソレノイドの周辺温度、前記車両のエンジン負荷率およびエンジン回転数の少なくとも１つごとに前記ヒステリシス領域を学習すること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
駆動電流に応じて駆動するアクチュエータを制御する制御方法であって、
前記駆動電流に対する前記アクチュエータの駆動量のヒステリシス領域を学習する学習工程と、
前記学習工程で学習した前記ヒステリシス領域に基づき、目標駆動電流を設定する設定工程と、
前記目標駆動電流に応じて、前記アクチュエータの前記駆動量が目標駆動量となるように当該アクチュエータを駆動する駆動工程と、
を含むことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばリニアソレノイド等のアクチュエータを用いて、バルブの開閉を行う技術がある。かかるバルブの開閉を行う場合、リニアソレノイドに駆動電流を通電してもリフト量が変化しないヒステリシス領域が存在する。
【０００３】
当該ヒステリシス領域が存在するため、例えば車両に搭載されるＥＧＲバルブを開弁する場合に、目標弁開度に基づいた駆動電流をリニアソレノイドに通電してもリフト量が変動せずＥＧＲバルブが開弁しない場合がある。そこで、かかる場合に、最大開弁力を発生させる電流をリニアソレノイドに通電させることで、ＥＧＲバルブを開弁させる装置がある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２９３３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の装置では、最大開弁力を発生させる電流を通電させるため、オーバーシュートが発生しやすく、収束性に問題があった。また、最大開弁力を所定期間維持するため、弁開度が所望開弁度に達するまでに時間がかかる。このように、応答性についても改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アクチュエータを制御する場合の収束性および応答性を向上させることができる制御装置および制御方法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】
【０００７】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の制御装置は、駆動電流に応じて駆動するアクチュエータを制御する制御装置であって、学習部と、設定部と、駆動部とを備える。学習部は、前記駆動電流および前記アクチュエータの駆動量に基づいて、前記アクチュエータのヒステリシス領域を学習する。設定部は、前記学習部が学習した前記ヒステリシス領域および目標駆動量に基づき、目標駆動電流を設定する。駆動部は、前記目標駆動電流に応じて、前記アクチュエータの前記駆動量が目標駆動量となるように当該アクチュエータを駆動する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、アクチュエータを制御する場合の収束性および応答性を向上させることができる制御装置および制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、実施形態に係るリニアソレノイドの制御方法を示す説明図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施形態に係るリニアソレノイドの駆動電流と実リフト量との関係を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係るリニアソレノイド装置を示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係るリニアソレノイドのヒステリシス領域の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係る目標リフト量ごとのヒステリシス領域を示す表である。
【図５】図５は、実施形態に係る実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。
【図６】図６は、実施形態に係る実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。
【図７】図７は、実施形態に係る実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。
【図８】図８は、実施形態に係る実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。
【図９】図９は、実施形態に係る実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施形態に係る実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施形態に係るリニアソレノイド装置が実行する制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、実施形態に係るリニアソレノイド装置が実行する学習処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施形態の変形例１に係るリニアソレノイド装置の構成を示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態の変形例１に係る実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。
【図１５】図１５は、実施形態の変形例２に係るリニアソレノイド装置の構成を示す図である。
【図１６】図１６は、実施形態の変形例２に係る実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する制御装置および制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
＜リニアソレノイドの制御方法＞
図１を用いて、本発明の実施形態に係るアクチュエータの制御方法を説明する。本実施形態では、アクチュエータとして例えば自動車の内燃機関に搭載されるリニアソレノイドについて説明するが、これに限定されない。例えば、サーボモータやロータリーソレノイド等、ヒステリシス領域が存在するアクチュエータであれば同様の制御方法を適用することができる。
【００１２】
また、本実施形態では、リニアソレノイドがＥＧＲバルブのアクチュエータとして動作する場合について説明するが、アクチュエータの搭載先は自動車の内燃機関に限定されない。例えば、アクチュエータによって駆動する機器であれば同様の制御方法を適用することができる。
【００１３】
図１Ａは、実施形態に係るリニアソレノイドの制御方法を示す説明図である。図１Ｂは、リニアソレノイドの駆動電流と実リフト量との関係を示す図である。図１Ｂの縦軸は駆動電流［Ａ］および実リフト量［ｍｍ］を示し、横軸は時間を示す。なお、実リフト量は、リニアソレノイドのリフト量をリフトセンサで検出した値である。図１Ｂに示すように、リニアソレノイドは、駆動電流に応じて駆動する。
【００１４】
リニアソレノイドを駆動させる場合、実リフト量が目標リフト量近傍まで近づくと、駆動電流を増減させても実リフト量が変動しなくなる。このように、リニアソレノイドには、ヒステリシス領域Ｈが存在する。そのため、図１Ｂの時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に示すように、ヒステリシス領域Ｈでは、駆動電流が上下に大きく振動しても、実リフト量は変動しない。駆動電流がヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨまたは下限値ＡＬを超えた場合に実リフト量が変動する。そのため、図１Ｂの時刻ｔ１から時刻ｔ２の間で例えばハンチングが発生する。その後、駆動電流は、ヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨまたは下限値ＡＬ付近で収束する。なお、以下、このときの駆動電流を収束電流と呼ぶ。
【００１５】
本実施形態に係るリニアソレノイドの制御方法では、ヒステリシス領域Ｈを学習し、ヒステリシス領域Ｈに応じてリニアソレノイドを制御することで、リニアソレノイドの収束性および応答性を向上させる。本実施形態に係る制御方法は、車両に搭載されるリニアソレノイドの制御装置で実行される。
【００１６】
具体的に、本実施形態の制御方法では、まず、制御装置は、目標リフト量および収束電流に基づいて、駆動電流に対するリニアソレノイドのリフト量のヒステリシス領域Ｈを学習する（ステップＳ１）。上述したように、駆動電流はヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨまたは下限値ＡＬのいずれか一方で収束する。そこで、制御装置は、例えば複数の収束電流のうち大きい収束電流値を、目標リフト量に対するヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨとして学習する。また複数の電流のうち小さい収束電流値を目標リフト量に対するヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬとして学習する。
【００１７】
次に、制御装置は、決定された目標リフト量および学習したヒステリシス領域Ｈに基づき、目標駆動電流を設定する（ステップＳ２）。例えば、制御装置は、目標リスト量を決定すると、目標リスト量に対応する実リフト量のヒステリシス領域Ｈを避けて目標駆動電流を設定する。例えば図１Ｂでは、制御装置は、時刻ｔ３において目標駆動電流をヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬ以下とする。
【００１８】
制御装置は、設定した目標駆動電流に応じて、リニアソレノイドの実リフト量が目標リフト量に収束するようにリニアソレノイドを制御する（ステップＳ３）。制御装置は、実リフト量が目標リフト量になるようにフィードバック制御を行い、ヒステリシス領域Ｈを避けて目標駆動電流を更新する。これにより、図１Ｂの時刻ｔ３に示すように、駆動電流はヒステリシス領域Ｈ内を変動することなく、ヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬで収束する。
【００１９】
このように、本実施形態の制御方法では、制御装置は、リニアソレノイドのヒステリシス領域Ｈを学習し、学習したヒステリシス領域Ｈに応じて目標駆動電流を設定する。これにより、駆動電流がヒステリシス領域Ｈ内を変動する時間を短縮することができ、駆動電流をより速く収束させることができる。また、駆動電流がオーバーシュートしにくくなり、ハンチングの発生を抑制することができる。このように、本実施形態の制御方法によると、制御装置の収束性および応答性を向上させることができる。以下、かかるリニアソレノイドの制御方法を実行する制御装置を含むリニアソレノイド装置についてさらに説明する。
【００２０】
＜リニアソレノイド装置１＞
図２は、本発明の実施形態に係るリニアソレノイド装置１を示す図である。リニアソレノイド装置１は、制御装置１０と、リニアソレノイド２０と、リフトセンサ３０とを備える。
【００２１】
リニアソレノイド２０は、図示しないＥＧＲバルブを駆動させるアクチュエータである。ここで、ＥＧＲバルブは、例えば内燃機関で行われるＥＧＲ機構に設けられるバルブである。ＥＧＲ機構とは、自動車の内燃機関に取り入れられている機構であって、内燃機関での燃焼によって排出される排気ガス中の窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」と記載する）を低減させるための排気再循環機構である。具体的に、ＥＧＲ機構は、内燃機関の排気ガスの一部を吸気側へ送ることによって排気ガスを再度吸気させる技術である。ＥＧＲ機構には、吸気側へ送る排気ガスの量を調整する弁としてソレノイドバルブが設けられている。
【００２２】
リニアソレノイド２０は、駆動電流に応じて駆動することで、ＥＧＲバルブを開弁または閉弁させる。ＥＧＲバルブの開弁度は、リニアソレノイド２０の実リフト量に応じて変動する。
【００２３】
リフトセンサ３０は、リニアソレノイド２０に設けられ、リニアソレノイド２０の実際のリフト量（実リフト量）を検出する。なお、ここでは、リフトセンサ３０をリニアソレノイド２０とは別に設けるものとしたが、リニアソレノイド２０がリフトセンサ３０を備えるようにしてもよい。
【００２４】
制御装置１０は、リニアソレノイド２０を制御することで、ＥＧＲバルブを制御する。制御装置１０は、ソレノイド制御部１００と、目標リフト量決定部２００と記憶部３００とを備える。
【００２５】
ソレノイド制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを備えたマイクロコンピュータである。ソレノイド制御部１００は、リニアソレノイド装置１の全体を制御する。ソレノイド制御部１００は、学習部１１０と、推定部１２０と、目標設定部（設定部）１３０と、駆動部１４０とを備える。
【００２６】
学習部１１０は、リニアソレノイド２０のヒステリシス領域Ｈを学習する。学習部１１０は、判定部１１１と、領域推定部１１２とを備える。
【００２７】
判定部１１１は、目標リフト量および収束電流に基づいて、ヒステリシス領域Ｈを判定する。判定部１１１は、目標リフト量ごとにヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨまたは下限値ＡＬを判定する。なお、判定部１１１は、収束電流を例えば駆動部１４０から取得する。
【００２８】
具体的に、判定部１１１は、収束電流を、目標リフト量に対するヒステリシス領域Ｈの境界であると判定する。判定部１１１は、例えば所定の目標リフト量に対する複数の収束電流を比較し、所定値以上値が離れている収束電流のうち大きい方をヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨとし、小さい方を下限値ＡＬとする。所定値は、例えばヒステリシス領域Ｈのヒステリシス幅Ｗに基づいて設定される値であり、例えば実験等によって算出される。
【００２９】
判定部１１１は、複数の目標リフト量に対してそれぞれヒステリシス領域Ｈを判定する。判定部１１１は、目標リフト量決定部２００が決定する目標リフト量全てに対してヒステリシス領域Ｈを判定してもよい。あるいは、特定の目標リフト量ごとにヒステリシス領域Ｈを判定するようにしてもよい。
【００３０】
領域推定部１１２は、判定部１１１が判定した、少なくとも２つの目標リフト量ごとのヒステリシス領域Ｈに基づいて、リニアソレノイド２０のヒステリシス領域Ｈを推定する。
【００３１】
ここで、図３に示すように、リニアソレノイド２０のヒステリシス領域Ｈは、収束電流および目標リフト量に対して線形性を有する。すなわち、目標リフト量が増加するとヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨおよび下限値ＡＬも増加する。また、ヒステリシス領域Ｈのヒステリシス幅Ｗは、目標リフト量によらずほぼ一定となる。
【００３２】
そこで、領域推定部１１２は、例えば目標リフト量Ｌ１に対するヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨ１および目標リフト量Ｌ２に対するヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨ２を通る直線を推定することで、リニアソレノイド２０のヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨを推定する。また、同様に、領域推定部１１２は、例えば目標リフト量Ｌ１に対するヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬ１および目標リフト量Ｌ２に対するヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬ２を通る直線を推定することで、リニアソレノイド２０のヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬを推定する。なお、図３は、リニアソレノイド２０のヒステリシス領域Ｈの一例を示す図である。
【００３３】
領域推定部１１２は、例えば推定したヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨよび下限値ＡＬを示す関数を記憶部３００に記憶する。
【００３４】
このように、学習部１１０がリニアソレノイド２０のヒステリシス領域Ｈを学習することで、例えば判定部１１１で判定していない目標リフト量のヒステリシス領域Ｈについてもヒステリシス領域Ｈを設定することができる。
【００３５】
なお、ここでは、学習部１１０がリニアソレノイド２０のヒステリシス領域Ｈを関数として学習する場合について説明したが、これに限られない。例えば図４に示すように、目標リフト量ごとにヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨよび下限値ＡＬを学習するようにしてもよい。図４は、目標リフト量ごとのヒステリシス領域Ｈを示す表である。図４に示す表は、例えば記憶部３００に記憶されている。学習部１１０の領域推定部１１２は、判定部１１１の判定結果に応じて、記憶部３００が記憶する表を更新する。
【００３６】
このように、目標リフト量ごとにヒステリシス領域Ｈを学習することで、より高精度にヒステリシス領域Ｈを学習することができる。
【００３７】
また、学習部１１０が目標リフト量ごとのヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨよび下限値ＡＬを学習するとしたが、これに限られない。学習部１１０が、例えばヒステリシス領域Ｈの中間値と、上下限の幅（ヒステリシス幅Ｗ）を学習するようにしてもよい。
【００３８】
また、学習部１１０は、リニアソレノイド装置１が搭載される車両のエンジン負荷率、エンジン回転数あるいはリニアソレノイド２０の周辺温度の少なくとも１つごとに、ヒステリシス領域Ｈを学習するようにしてもよい。これにより、ヒステリシス領域Ｈの学習精度を向上させることができる。
【００３９】
このようにヒステリシス領域Ｈの学習制度を向上させることで、リニアソレノイド２０の経年劣化や機差ばらつきの影響を低減し、リニアソレノイド２０の制御をより高精度に行うことができる。
【００４０】
図２に戻る。推定部１２０は、リニアソレノイド２０の目標リフト量の変化を推定する。推定部１２０は、例えば図示しない車両の制御部から取得するＥＧＲ率に基づいて、現在の目標リフト量から次の目標リフト量が増加するか減少するかを推定する。あるいは、推定部１２０は、エンジン回転数や負荷率に基づいて推定してもよい。また、目標リフト量が所定周期で増減する場合は、当該所定周期に基づいて目標リフト量の変化を推定するようにしてもよい。推定部１２０は、推定した目標リフト量の変化を目標設定部１３０に出力する。
【００４１】
目標設定部１３０は、学習部１１０が学習したヒステリシス領域Ｈおよび目標リフト量に基づいて、目標駆動電流を設定する。目標設定部１３０は、第１〜第４設定部１３１〜１３４を備える。
【００４２】
第１設定部１３１は、目標リフト量および実リフト量に基づいて目標駆動電流を設定する。第１設定部１３１は、例えば実リフト量が目標リフト量より小さい場合に、駆動電流が増加するよう目標駆動電流を設定する。また、第１設定部１３１は、例えば実リフト量が目標リフト量より大きい場合に、駆動電流が減少するように目標駆動電流を設定する。第１設定部１３１は、例えば学習部１１０がヒステリシス領域Ｈの学習を行っている場合に目標駆動電流を設定する。
【００４３】
図５は、第１設定部１３１が目標駆動電流を設定した場合の実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。図５に示すように、駆動電流がヒステリシス領域Ｈをまたいで大きく振動する。また、駆動電流の振動に応じて実リフト量も振動する。図５では、駆動電流は、下限値ＡＬで収束する場合を示しているが、上限値ＡＨで収束する場合もある。
【００４４】
図２に戻る。第２設定部１３２は、目標駆動電流がヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬ以下、または、上限値ＡＨ以上になるように、当該目標駆動電流を設定する。図６は、目標駆動電流を下限値ＡＬ以下に設定した場合の実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。
【００４５】
図６に示す例では、第２設定部１３２は、目標駆動電流がヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬより所定値以下となるように設定した場合について示している。図６に示すように、駆動電流はヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬまで上昇した後、ヒステリシス領域Ｈ以下で収束している。
【００４６】
このように、第２設定部１３２が、目標駆動電流がヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬ以下となるように設定することで、駆動電流が収束するまでの時間を短縮することができる。また、リニアソレノイド２０に発生するハンチングを抑制することができる。さらに、駆動電流がヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬで収束するため、上限値ＡＨで収束する場合に比べ、リニアソレノイド２０の消費電力を低減することができる。
【００４７】
図７は、目標駆動電流を上限値ＡＨ以上に設定した場合の実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。図７に示す例では、第２設定部１３２は、目標駆動電流がヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨより所定値以上となるように設定した場合について示している。図７に示すように、駆動電流はヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨまで上昇した後、ヒステリシス領域Ｈ以上で収束している。
【００４８】
このように、第２設定部１３２が、目標駆動電流がヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨ以上となるように設定した場合であっても、駆動電流が収束するまでの時間を短縮することができ、リニアソレノイド２０に発生するハンチングを抑制することができる。
【００４９】
また、第２設定部１３２は、駆動電流がヒステリシス領域Ｈ内となる場合、ヒステリシス幅Ｗに応じて駆動電流を補正することで、目標駆動電流がヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨまたは下限値ＡＬとなるように設定することもできる。
【００５０】
例えば、図８に示すように、第２設定部１３２は、目標駆動電流を増加させると目標駆動電流がヒステリシス領域Ｈ内に入る場合、目標駆動電流にヒステリシス幅Ｗの電流を加算することで目標駆動電流をヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨに設定する。一方、第２設定部１３２は、駆動電流を減少させると駆動電流がヒステリシス領域Ｈ内に入る場合、目標駆動電流からヒステリシス幅Ｗの電流を減算することで目標駆動電流をヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬに設定する。なお、図８は、ヒステリシス幅Ｗに応じて目標駆動電流を設定した場合の実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。
【００５１】
このように、第２設定部１３２は、目標駆動電流にヒステリシス幅Ｗの電流を加減算することで、目標駆動電流がヒステリシス領域Ｈ内となることを避けることができる。これにより、駆動電流を速く収束させることができる。また、ハンチングの発生を抑制することができる。そのため、リニアソレノイド２０の収束性、応答性を向上させることができる。
【００５２】
第３設定部１３３は、駆動電流が収束した場合に、目標駆動電流をヒステリシス領域Ｈ内の値に設定する。例えば第３設定部１３３は、第２設定部１３２が設定した目標駆動電流に応じて駆動電流が収束した場合に、目標駆動電流をヒステリシス領域Ｈの中央値に設定する。
【００５３】
図９は、駆動電流が収束した後に、目標駆動電流をヒステリシス領域Ｈ内の値に設定した場合の実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。図９に示すように、駆動電流は、例えばヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬで収束した後、ヒステリシス領域Ｈ内で収束する。
【００５４】
このように、駆動電流をヒステリシス領域Ｈ内で収束させることで、ヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨで収束させるより消費電力を削減することができる。また、ヒステリシス領域Ｈ内で駆動電流が変動したとしても実リフト量は変動しないため、リニアソレノイド２０を安定して制御することができる。
【００５５】
第４設定部１３４は、駆動電流が収束した後に、推定部１２０の推定結果に応じて目標駆動電流をヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨまたは下限値ＡＬに設定する。
【００５６】
図１０は、推定部１２０の推定結果に応じて目標駆動電流を設定する場合の実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。第２設定部１３２が第１目標リフト量Ｌ１に基づいて設定した第１目標駆動電流に応じて駆動電流が下限値ＡＬ１で収束した後に、推定部１２０によって目標リフト量が増加すると推定されたものとする。この場合、第４設定部１３４は、図１０に示すように、目標駆動電流を上限値ＡＨ１に変更する。
【００５７】
その後、第４設定部１３４は、第１目標リフト量Ｌ１から第２目標リフト量Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）に変更になった場合、第２目標リフト量Ｌ２に基づいて駆動電流が下限値ＡＬ２で収束するよう第２目標駆動電流を設定する。
【００５８】
これにより、第１目標駆動電流と第２目標駆動電流との間Ｄを小さくすることができ、駆動電流を速く第２目標駆動電流まで上昇させることができる。したがって、駆動電流をより速く収束させることができる。
【００５９】
図２に戻る。駆動部１４０は、目標駆動電流に応じた駆動電流でリニアソレノイド２０を駆動する。駆動部１４０は、駆動電流のデューティ比を目標駆動電流に応じて決定する。駆動部１４０は決定したデューティ比の駆動電流をリニアソレノイド２０に通電する制御部である。
【００６０】
目標リフト量決定部２００は、例えばＥＧＲ機構の制御状態に応じてリニアソレノイド２０の目標リフト量を決定する。具体的には、目標リフト量決定部２００は、例えば吸気側へ送る排気ガスの目標量を図示しないＥＧＲ制御部から受け取ると、記憶部３００を参照し、排気ガスの目標量に対応する目標リフト量を決定する。目標リフト量決定部２００は、決定した目標リフト量をソレノイド制御部１００に通知する。
【００６１】
記憶部３００は、例えば学習部１１０が学習した結果や目標駆動電流を設定するために用いるマップなど、リニアソレノイド装置１の各部が行う処理に必要な情報や各部が行った処理の結果を記憶する。記憶部３００は、例えばＲＡＭ（Random  Access  Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置である。
【００６２】
＜リニアソレノイド２０の制御処理＞
次に本実施形態にかかるリニアソレノイド装置１が実行する処理手順について図１１および図１２を用いて説明する。図１１は、リニアソレノイド装置１が実行する制御処理の手順を示すフローチャートである。図１２は、リニアソレノイド装置１が実行する学習処理の手順を示すフローチャートである。
【００６３】
本実施形態のリニアソレノイド装置１は、例えばＩＧ−ＯＮ直後、内燃機関のアイドル時、低水温時、フェールカット時などを除いた場合、すなわちＥＧＲを実行する場合に、制御処理を実行する。リニアソレノイド装置１は、例えば図示しないＥＧＲ制御部からリニアソレノイド２０を制御する旨の通知を受けると図１１に示す制御処理を実行する。
【００６４】
図１１に示すように、リニアソレノイド装置１は、学習処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ１１）。リニアソレノイド装置１は、学習部１１０がヒステリシス領域Ｈの学習を終了していない場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、学習処理を実行し（ステップＳ１２）、処理を終了する。学習処理の詳細については後述する。
【００６５】
学習部１１０がヒステリシス領域Ｈの学習処理を終了している場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、リニアソレノイド装置１は、目標リフト量を設定する（ステップＳ１３）。次に、リニアソレノイド装置１は、目標リフト量を達成できる電流であって、ヒステリシス領域Ｈ外の電流を目標駆動電流に設定する（ステップＳ１４）。リニアソレノイド装置１は、設定した目標駆動電流に基づいてリニアソレノイド２０を制御する（ステップＳ１５）。
【００６６】
リニアソレノイド装置１は、リニアソレノイド２０の実リフト量が収束したか否かを判定する（ステップＳ１６）。実リフト量が収束していない場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）、リニアソレノイド装置１は、ステップＳ１４に戻る。一方、実リフト量が収束している場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、リニアソレノイド装置１は処理を終了する。
【００６７】
なお、ここでは、学習部１１０による学習処理が終了している場合、学習処理は行わないものとしたがこれに限られない。例えば学習処理が終了してから所定期間が経過した場合は、再度学習処理を行うようにしてもよい。これにより、例えば経年劣化や周辺環境によってヒステリシス領域Ｈが変動した場合であっても、ヒステリシス領域Ｈに応じた目標駆動電流を設定できるようになる。また、学習処理が終了している場合であっても、例えばヒステリシス領域Ｈが変動するなどして、ステップＳ１４で設定した目標駆動電流で実リフト量が収束しなかった場合に再度学習処理を行うようにしてもよい。
【００６８】
次に、図１２を用いてリニアソレノイド装置１による学習処理を説明する。図１２に示すように、リニアソレノイド装置１は、目標リフト量を設定する（ステップＳ１０１）。リニアソレノイド装置１は、目標リフト量に基づいて目標駆動電流を設定する（ステップＳ１０２）。リニアソレノイド装置１は、設定した目標駆動電流に基づいてリニアソレノイド２０を制御する（ステップＳ１０３）。
【００６９】
リニアソレノイド装置１は、リニアソレノイド２０の実リフト量が目標リフト量に収束したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。実リフト量が収束していない場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、リニアソレノイド装置１は、ステップＳ１０２に戻る。
【００７０】
一方、実リフト量が収束している場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、リニアソレノイド装置１は、ステップＳ１０１で設定した目標リフト量でのヒステリシス領域Ｈを判定する（ステップＳ１０５）。リニアソレノイド装置１は、２点以上の目標リフト量でヒステリシス領域Ｈを判定したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。２点以上の目標リフト量でヒステリシス領域Ｈを判定していない場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、学習が終了していないとして処理を終了する。
【００７１】
一方、２点以上の目標リフト量でヒステリシス領域Ｈを判定した場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、リニアソレノイド２０のヒステリシス領域Ｈを推定し（ステップＳ１０７）、学習が終了したとして処理を終了する。
【００７２】
以上のように、本実施形態に係るリニアソレノイド２０の制御装置１０は、リニアソレノイド２０のヒステリシス領域Ｈを学習し、学習結果に基づいて駆動電流をヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨまたは下限値ＡＬで収束させることで、リニアソレノイド２０を制御する場合の収束性および応答性を向上させることができる。
【００７３】
＜変形例＞
図１３〜図１６を用いて本実施形態に係るリニアソレノイド装置１の変形例について説明する。
【００７４】
＜変形例１＞
図１３は、変形例１に係るリニアソレノイド装置１Ａの構成を示す図である。変形例に係るリニアソレノイド装置１Ａは、周期設定部１３５を備える点で、図２に示すリニアソレノイド装置１と異なる。それ以外の構成および動作は図２に示すリニアソレノイド装置１と同じであるため、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７５】
周期設定部１３５は、駆動部１４０で行われるフィードバック制御の制御周期を設定する。ここで、制御周期とは、駆動部１４０が実リフト量と目標リフト量とを比較して駆動電流を設定する周期のことである。
【００７６】
このとき、周期設定部１３５は、駆動電流がヒステリシス領域Ｈ内である場合の第１制御周期を、ヒステリシス領域Ｈ外である場合の第２制御周期より速い周期に設定する。
【００７７】
図１４は、周期設定部１３５が第１制御周期を設定した場合の、実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。図１４に示すように、第１制御周期を速くすることで、ヒステリシス領域Ｈ内を変動する周期を短くすることができる。
【００７８】
これにより、例えば制御周期が一定である図５と比べて駆動電流を速く収束させることができる。また、ハンチングが発生する期間を短くすることができる。そのため、リニアソレノイド２０の収束性、応答性を向上させることができる。
【００７９】
なお、本変形例では、例えば図１３に示すように、目標設定部１３０Ａが第１設定部１３１を備える構成としてもよい。すなわち、図２に示す第２〜第４設定部１３２〜１３４を省略することができる。
【００８０】
＜変形例２＞
図１５は、変形例２に係るリニアソレノイド装置１Ｂの構成を示す図である。変形例に係るリニアソレノイド装置１Ｂは、振幅設定部１３６を備える点で、図２に示すリニアソレノイド装置１と異なる。それ以外の構成および動作は図２に示すリニアソレノイド装置１と同じであるため、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８１】
振幅設定部１３６は、例えば駆動電流がヒステリシス幅Ｗより大きい振幅で変動するように駆動電流の振幅を設定する。駆動電流は、例えばスイッチオン／オフの比率を変化させることで電流を制御するＰＷＭ制御に基づいて制御される。そこで、振幅設定部１３６は、例えば駆動電流がヒステリシス幅Ｗより大きい振幅で変動するようにＰＷＭのデューティ比を決定する。このとき、リニアソレノイド装置１Ｂは、フィードバック制御を停止するものとする。
【００８２】
駆動部１４０は、振幅設定部１３６が設定したデューティ比で駆動電流を設定する。これにより、駆動電流は、例えば図１６に示すように、ヒステリシス領域Ｈをまたぐように振動する。また、実リフト量は、駆動電流の振動に応じて目標リフト量付近で微小振動（収束）する。振幅設定部１３６は、実リフト量が収束した場合に、デューティ比を通常のＰＷＭ制御によるデューティ比に戻し、制御装置１０Ｂはフィードバック制御を再開する。なお、図１６は、駆動電流を変動させた場合の実リフト量および駆動電流の時間変化を示すグラフである。
【００８３】
あるいは、駆動電流の振幅を変更することで実リフト量が収束した後に、目標設定部１３０Ｂは、目標駆動電流がヒステリシス領域Ｈの上限値ＡＨ、下限値ＡＬまたは中間値のいずれかになるように、目標駆動電流を設定してもよい。
【００８４】
このように、振幅設定部１３６が、駆動電流がヒステリシス領域Ｈをまたいで変動するように、駆動電流の振幅を設定することで、駆動電流を速く収束させることができる。また、ハンチングが発生する期間を短くすることができる。そのため、リニアソレノイド２０の収束性、応答性を向上させることができる。
【００８５】
なお、本変形例では、例えば図１５に示すように、目標設定部１３０Ｂが第１設定部１３１を備える構成としてもよい。すなわち、図２に示す第２〜第４設定部１３２〜１３４を省略することができる。
【００８６】
なお、振幅設定部１３６が設定する振幅が小さいほど、オーバーシュートを抑制することができる。したがって、振幅設定部１３６は、ヒステリシス幅Ｗより大きい振幅であって、できるだけ小さい振幅となるように駆動電流の振幅を設定することが望ましい。あるいは、振幅設定部１３６は、例えば徐々に駆動電流の変動が小さくなるように、振幅を徐々に小さくなるよう設定するようにしてもよい。
【００８７】
なお、上述した実施形態および変形例では、学習部１１０によって学習したヒステリシス領域Ｈに基づいて目標駆動電流の設定または駆動電流の変更を行ったがこれに限られない。学習部１１０がヒステリシス領域Ｈを学習している場合に、周期設定部１３５、振幅設定部１３６で駆動電流の変更を行ってもよい。あるいは、目標設定部１３０で目標駆動電流の設定を行ってもよい。
【００８８】
例えば、第２設定部１３２が、図８に示すようにヒステリシス幅Ｗに応じて目標駆動電流を設定するとしたが、学習部１１０がヒステリシス領域Ｈを学習している場合に、予測したヒステリシス幅Ｗに応じて目標駆動電流を設定することもできる。
【００８９】
この場合、例えば予め実験等によってヒステリシス領域Ｈを予測した予測領域に基づいて駆動電流がヒステリシス領域Ｈ内であるか否かを判定するものとする。駆動電流とリニアソレノイド２０のリフト量には相関がある。そのため、予めヒステリシス領域Ｈをある程度予測することができる。
【００９０】
そのため、予測したヒステリシス領域Ｈを用いて駆動電流を設定することで、例えば学習部１１０がヒステリシス領域Ｈの学習を終了していない場合であっても、駆動電流の収束時間を短縮することができる。また、ハンチングの発生を抑制することができる。そのため、リニアソレノイド２０の収束性、応答性を向上させることができる。
【００９１】
なお、上述した実施形態および変形例では、制御装置１０、１０Ａ、１０Ｂが目標リフト量および実リフト量に基づいたフィードバック制御によって駆動電流を制御するとしたが、これに限られない。例えば、目標リフト量を決定した場合に、当該目標リフト量に基づいた初期目標駆動電流を設定するようにしてもよい。
【００９２】
制御装置１０、１０Ａ、１０Ｂが初期目標駆動電流に基づいて、リニアソレノイド２０を駆動するフィードフォワード制御を行うことで、実リフト量をより速く目標リフト量に近づけることができる。制御装置１０、１０Ａ、１０Ｂは、実リフト量の変化量が一定値以下になった場合や、所定時間が経過した場合、実リフト量が所定値以上になった場合を切替条件として、実リフト量に基づいたフィードバック制御を行う。これにより、制御装置１０、１０Ａ、１０Ｂは、より速く実リフト量を目標リフト量に収束させることができる。
【００９３】
このように、制御装置１０、１０Ａ、１０Ｂが初期目標駆動電流を設定することで、リニアソレノイド２０の収束性および応答性をより向上させることができる。
【００９４】
また、上述した実施形態および変形例では、リニアソレノイド２０がＥＧＲ弁のアクチュエータとして用いられる場合について説明したが、これに限られない。アクチュエータとしてリニアソレノイド２０が用いられるバルブは、例えば内燃機関の油圧制御等に用いられるソレノイドバルブなどがある。
【００９５】
以上のように、本実施形態および変形例に係る制御装置１０、１０Ａ、１０Ｂは、駆動電流に応じて駆動するアクチュエータを制御する制御装置１０、１０Ａ、１０Ｂであって、学習部１１０と、設定部（目標設定部）１３０、１３０Ａ、１３０Ｂと、駆動部１４０とを備える。学習部１１０は、駆動電流およびアクチュエータ（リニアソレノイド）２０の駆動量（リフト量）に基づいて、アクチュエータ２０のヒステリシス領域Ｈを学習する。設定部１３０、１３０Ａ、１３０Ｂは、学習部１１０が学習したヒステリシス領域Ｈおよび目標駆動量（目標リフト量）に基づき、目標駆動電流を設定する。駆動部１４０は、目標駆動電流に応じて、アクチュエータ２０の駆動量が目標駆動量となるように当該アクチュエータを駆動する。
【００９６】
これにより、駆動電流がヒステリシス領域Ｈ内を変動する時間を短縮することができ、駆動電流をより速く収束させることができる。また、駆動電流がオーバーシュートしにくくなり、ハンチングの発生を抑制することができる。このように、制御装置１０、１０Ａ、１０Ｂの収束性および応答性を向上させることができる。
【００９７】
また、本実施形態に係る制御装置１０の設定部１３０は、駆動電流がヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬ以下、または、上限値ＡＨ以上になるように、当該駆動電流を設定する。
【００９８】
これにより、駆動電流が収束するまでの時間を短縮することができる。また、アクチュエータ２０に発生するハンチングを抑制することができる。
【００９９】
また、本実施形態に係る制御装置１０は、アクチュエータ２０の目標駆動量の変化を推定する推定部１２０をさらに備える。また、設定部１３０は、推定部１２０の推定結果に応じて、目標駆動電流をヒステリシス領域Ｈの下限値ＡＬ以下、または、上限値ＡＨ以上に設定する。
【０１００】
これにより、駆動電流をより速く収束させることができる。
【０１０１】
また、本実施形態に係る制御装置１０の設定部１３０は、駆動量が収束した場合に、目標駆動電流をヒステリシス領域Ｈ内の値に設定する。
【０１０２】
これにより、ヒステリシス領域Ｈ内で駆動電流が変動したとしても実リフト量は変動しないため、アクチュエータ２０を安定して制御することができる。
【０１０３】
また、変形例１に係る制御装置１０Ａは、駆動電流がヒステリシス領域Ｈ内である場合の駆動部１４０によるアクチュエータ２０の制御周期を、駆動電流がヒステリシス領域Ｈ外である場合の制御周期より速い周期に設定する周期設定部１３５をさらに備える。
【０１０４】
これにより、駆動電流を速く収束させることができる。また、ハンチングが発生する期間を短くすることができる。そのため、アクチュエータ２０の収束性、応答性を向上させることができる。
【０１０５】
また、変形例２に係る制御装置１０Ｂは、駆動電流がヒステリシス領域Ｈのヒステリシス幅Ｗより大きい振幅で変動するように駆動電流の振幅を設定する振幅設定部１３６をさらに備える。
【０１０６】
これにより、駆動電流を速く収束させることができる。また、ハンチングが発生する期間を短くすることができる。そのため、アクチュエータ２０の収束性、応答性を向上させることができる。
【０１０７】
また、本実施形態に係る制御装置１０の設定部１３０は、駆動電流がヒステリシス領域Ｈ内となる場合に、ヒステリシス領域Ｈのヒステリシス幅Ｗに応じて駆動電流を設定する。
【０１０８】
これにより、目標駆動電流がヒステリシス領域Ｈ内となることを避けることができる。そのため、駆動電流を速く収束させることができる。また、ハンチングの発生を抑制することができる。そのため、アクチュエータ２０の収束性、応答性を向上させることができる。
【０１０９】
また、本実施形態および変形例に係る制御装置１０、１０Ａ、１０Ｂの学習部１１０は、判定部１１１と、領域推定部１１２とを備える。判定部１１１は、目標駆動量ごとにヒステリシス領域Ｈを判定する。領域推定部１１２は、少なくとも２つの目標駆動量に対して判定部１１１が判定した結果に応じて、アクチュエータ２０のヒステリシス領域Ｈを推定する。
【０１１０】
学習部１１０がリニアソレノイド２０のヒステリシス領域Ｈを学習することで、例えば判定部１１１で判定していない目標リフト量のヒステリシス領域Ｈについてもヒステリシス領域Ｈを設定することができる。これにより、アクチュエータ２０の収束性、応答性を向上させることができる。
【０１１１】
また、本実施形態および変形例に係るアクチュエータ２０は、車両に搭載されるバルブを開閉するリニアソレノイド２０であって、制御装置１０、１０Ａ、１０Ｂの学習部１１０は、リニアソレノイド２０の周辺温度、車両のエンジン負荷率およびエンジン回転数の少なくとも１つごとにヒステリシス領域Ｈを学習する。
【０１１２】
これにより、ヒステリシス領域Ｈの学習精度を向上させることができる。
【０１１３】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１、１Ａ、１Ｂ  リニアソレノイド装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ  制御装置
２０  リニアソレノイド
３０  リフトセンサ
１００  ソレノイド制御部
１１０  学習部
１１１  判定部
１１２  領域推定部
１２０  推定部
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ  目標設定部
１３５  周期設定部
１３６  振幅設定部
１４０  駆動部
【図１Ａ】
2017201657.tif 000003
【図１Ｂ】
2017201657.tif 000004
【図２】
2017201657.tif 000005
【図３】
2017201657.tif 000006
【図４】
2017201657.tif 000007
【図５】
2017201657.tif 000008
【図６】
2017201657.tif 000009
【図７】
2017201657.tif 000010
【図８】
2017201657.tif 000011
【図９】
2017201657.tif 000012
【図１０】
2017201657.tif 000013
【図１１】
2017201657.tif 000014
【図１２】
2017201657.tif 000015
【図１３】
2017201657.tif 000016
【図１４】
2017201657.tif 000017
【図１５】
2017201657.tif 000018
【図１６】
2017201657.tif 000019