科目：
- はじめに
- リレー、トランジスタ、FETによるアクチュエータの制御
- ECUによるアクチュエーターの制御
導入：
現代の自動車には、燃焼モーターと電気モーターの両方の動作、さらには快適性と安全機能を担う多数の制御装置が搭載されています。 これらの制御デバイスには、センサーからの信号を処理し、これを使用してどのアクチュエーターを制御する必要があるかを決定するソフトウェアが装備されています。 ページでは「インターフェース回路」では、入出力信号が ECU (制御ユニット) によって処理されるプロセスを詳しく説明します。
次の画像では、エンジン管理 ECU が中央にあり、左側にセンサー、右側にアクチュエーターが表示されています。
- センサーは低電流電圧を ECU に送信します。 電圧レベル (0 ～ 5 または 14 ボルトの範囲)、周波数 (速度)、または PWM 信号のパルス幅は、センサーの測定値に関する入力を ECU に提供します。
- アクチュエーターでは、電圧よりも電流が重要です。 電流を生成するには電圧が必要ですが、この電流がなければアクチュエータは機能しません。
ページでは「センサーの種類と信号」では、センサーから ECU への入力信号について詳しく説明します。 このページではアクチュエータの制御について説明します。
リレー、トランジスタ、FETによるアクチュエータの制御:
アクチュエーターはECUによってオン/オフに切り替えられます。 ECU では、これは次の手段によって行われます。 トランジスタ または FET 電気的接続が確立または切断されます。
トランジスタの駆動原理は1つと同じです。 リレー: 両方のコンポーネントは制御電流で制御され、導通状態になります。トランジスタの動作はリレーとは異なります。トランジスタには可動部品がありません。トランジスタは電子電流によってスイッチングします。
下の 3 つの画像には 1 つあります。 リレー回路 ランプ付き。
- リレーがオフになると、制御電流は流れません。 コイルは磁性を持たないため、主電流側のスイッチは開いています。 主電流も流れていません。 ランプは消えています。
- リレーがオンになる: リレー コイルは電源電圧を受け取り、アースに接続されます。 制御電流が流れ、コイルは電源電圧を消費して磁化します。 磁界の結果、主電源セクションのスイッチが閉じます。 主電流が流れ始め、ランプが点灯します。
- コイルを流れる制御電流とランプを流れる主電流の状況スケッチ。
ECU では、トランジスタや FET がオンとオフに切り替わります。 次の XNUMX つの画像では、消費者としてランプを備えたトランジスタ回路が見られます。 トランジスタはNPNタイプです。
- トランジスタが導通していない: トランジスタのベース接続に電源電圧がありません。 制御電流が流れないため、トランジスタは主電流を切り替えません。
- トランジスタが導通中: 電源電圧が基本接続に適用されます。 制御電流はベースとエミッタを介してグランドに流れます。 トランジスタが導通し始め、ランプのアース接続が回路のアースに接続されます。 主電流が流れ始め、ランプが点灯します。
- トランジスタを流れる制御電流とランプを流れる主電流の状況スケッチ。
ECU で FET が使用されることが増えています。 FET の略語は、「Field Effect Transistor」の略です。 FET とトランジスタの主な違いは、FET は電圧によってオンになるのに対し、トランジスタは駆動電流を必要とすることです。 FETが導通した瞬間に電子の流れが始まります。 電子の流れはマイナスからプラス（実際の電流の方向）に流れます。
- FETが導通していない。 ゲートには制御電圧が供給されません。
- FET が導通中: 制御電圧がゲートに印加されます。 FET が導通を開始し、ランプに主電流が流れます。
- FET を通る電子の流れの方向 (マイナスからプラス) を示す状況スケッチ。
ECUによるアクチュエーターの制御：
トランジスタと FET は ECU のプリント基板に配置されていますが、アクチュエータに組み込まれていることもあります。 このセクションでは、XNUMX つの異なるタイプのアクチュエーターの ECU 回路を詳しく見ていきます。 画像では、独自のプラスと ECU を介したアース回路を備えた XNUMX つのパッシブ アクチュエーターが見えます。
ほとんどの場合、パッシブ アクチュエーターにはコイルが装備されており、コイルには独自の電源電圧があり、ECU によってグランドに切り替えられます。 パッシブ アクチュエータには位置センサーが付いている場合がありますが、多くの場合、これもパッシブ (外部センサー) です。 ポテンショメーター)、ECU の別の部分の別の信号線を介して処理されます。
アクチュエータを流れる電流が ECU 内のトランジスタを介して直接送られる場合、これはパワー トランジスタと呼ばれます。 パッシブアクチュエータは、FET を介して制御することもできます。
以下の画像は、パッシブ アクチュエータがどのように制御されるかの例を示しています。
1. 点火コイル制御: 内部ドライバーのない点火コイルでは、点火コイルからの一次電流は ECU によってアースに切り替えられます。 この図は、次のように設計された ECU 内のパワー トランジスタ (2) を示しています。 ダーリントンサーキット より大きなゲイン係数を提供し、点火コイル (3) の一次コイルをアースに切り替えて一次コイルを充電します。 二次コイルは点火プラグ側(4)に接続されます。
2. 電気モーター制御: Hブリッジ カーボンブラシを備えた電動モーターは両方向に回転できます。 H ブリッジは、図に示すようにトランジスタまたは FET で構築できます。 電気モーターにはポテンショメータが装備されており、位置を ECU にフィードバックします。 用途としては、ヒーターバルブ用電動モーター、EGRバルブ、ミラーガラス、シート調整、ガスバルブなどが挙げられます。 後者の場合はdoubleになります ポテンショメーター 安全のために適用されました。 H ブリッジは通常、ECU のプリント基板に取り付けられる IC です。
ページ上で Hブリッジ トランジスタと FET を備えた H ブリッジのさまざまなバージョンの例について説明します。
パッシブ アクチュエータに加えて、アクティブ アクチュエータやインテリジェント アクチュエータもあります。 下の図には、これらのタイプの回路が示されています。
アクティブでインテリジェントなアクチュエーターを使用すると、ECU はアクチュエーターを介して間接的に電流を切り替えます。 ECU 内のトランジスタは、通過する電流がゼロであるため、比較的軽量です。
- アクティブ アクチュエーター: パワー トランジスタは ECU 内ではなく、アクチュエーター自体内にあります。 この例としては、点火コイル (ピン点火コイル、または内部ドライバを備えた DIS 点火コイル) があります。 この場合のアクティブなアクチュエータはドライバです。 アクチュエータには一定の電源と一定のグランドが供給され、ECU の信号トランジスタが論理 1 または 0 (5 ボルトまたは 0 ボルト) でパワー トランジスタのオンとオフを切り替えます。
- インテリジェント アクチュエーター: アクチュエーターには、スイッチング トランジスターを備えた独自の ECU が装備されています。 通信は LIN バスを介して両方 (または複数) の ECU 間で行われ、デジタル信号が交換されます。 インテリジェント アクチュエータの例としては、ワイパー モーターがあります。 LINバス通信により、ワイパーアームの現在位置、速度、ゼロ位置への移動量などのデータを交換できます。
