JP2004048875A - モータ駆動系の異常検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】より簡易な構成でセンサの異常検出を行うことのできるモータ駆動系の異常検出装置を提供する。
【解決手段】変位量センサ１５は、モータ１１の回転を直線運動に変換して駆動される駆動軸２０の変位量を検出して、モータ制御ＣＰＵ３１に出力する。モータ制御ＣＰＵ３１は、その入力された実変位量に基づいて駆動回路３２に指令信号を出力し、駆動軸２０の変位量フィードバック制御を行う。またモータ制御ＣＰＵ３１は、実変位量に基づいてモータ１１の回転速度を算出するとともに、更にモータ１１の逆起電力に基づいてモータ１１の回転速度を算出する。そして算出された２つの回転速度の比較により異常の検出が行われる。
【選択図】 図１
【解決手段】変位量センサ１５は、モータ１１の回転を直線運動に変換して駆動される駆動軸２０の変位量を検出して、モータ制御ＣＰＵ３１に出力する。モータ制御ＣＰＵ３１は、その入力された実変位量に基づいて駆動回路３２に指令信号を出力し、駆動軸２０の変位量フィードバック制御を行う。またモータ制御ＣＰＵ３１は、実変位量に基づいてモータ１１の回転速度を算出するとともに、更にモータ１１の逆起電力に基づいてモータ１１の回転速度を算出する。そして算出された２つの回転速度の比較により異常の検出が行われる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータにより被駆動部材を駆動させるモーター駆動系について、その異常の有無を検出するモータ駆動系の異常検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなモータ駆動系において、モータの出力軸や被駆動部材の動作（回転位相や変位等）を検出するセンサを設け、そのセンサの検出結果に基づいて被駆動部材の位置や位相、変位速度、回転速度等をフィードバック制御するものが、幅広い技術分野で使用されている。こうしたモータ駆動系では、上記センサに異常が発生すると、上記位置や位相、変位速度、回転速度等を正しく調整できなくなってしまうため、信頼性の確保のために、センサが異常無く正常に動作しているか否かを監視することが求められる。
【０００３】
そこで従来、そうしたモータ駆動系において、フィードバック制御用のセンサの異常の有無を検出する異常検出装置として、例えば特開平１１−７７１９７号公報にみられるような装置が知られている。
【０００４】
この異常検出装置は、モータ出力軸にピニオンギアを、そのモータにより駆動される被駆動部材にウォームギアをそれぞれ取り付け、モータ出力軸の回転により被駆動部材を直線運動させるモータ駆動系に適用されている。また、この異常検出装置の適用されるモータ駆動系は、直線運動方向での被駆動部材の位置（変位量）を検出する変位量センサを備え、その変位量センサの検出結果をフィードバックして直線方向での被駆動部材の位置合わせを行う構成となっている。
【０００５】
この異常検出装置は、変位量センサの異常の検出用に、モータ出力軸の回転位相を検出する位相センサを備えて構成されている。上記のように構成されたモータ駆動系では、モータ出力軸の回転位相と被駆動部材の変位量との間には一義的な相関関係があるため、位相センサの検出結果によっても、直線運動方向での被駆動部材の変位量を求めることができる。そこでこの位相センサの検出結果により求められた被駆動部材の変位量と、上記変位量センサの検出結果により求められた被駆動部材の変位量とを比較し、それらの差が所定値を超えることで、いずれかのセンサに異常有りと判定するようにしている。
【０００６】
このように、このフィードバック制御用センサの異常検出装置では、実質的に同等の制御量（変位量）をそれぞれ検出する２つのセンサを備える２重系とし、両センサを相互監視させることで、上記モータ駆動系のフィードバック制御用センサの異常を検出するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、モータ駆動系のフィードバック制御用センサを２重系として相互監視させるようにすれば、そうしたセンサの異常を検出し、その信頼性を高めることは確かに可能である。しかしながら、こうした異常検出装置は、フィードバック制御用センサの異常検出のために、そのフィードバック制御用センサと実質的に同等の制御量（変位量）を検出するもう１つのセンサを備える冗長な構成となるため、コスト面での無駄の多い構成となっている。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡易な構成でモータ駆動系の異常検出を行うことのできるモータ駆動系の異常検出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、モータ駆動系の異常検出装置として、モータと、そのモータにより駆動される被駆動部材と、それらモータの出力軸又は被駆動部材の動作を検出するセンサとを備えて構成されたモーター駆動系についての異常の有無を検出するモータ駆動系の異常検出装置において、前記モータで発生する逆起電力を検出する逆起電力検出手段と、前記センサの検出結果に基づいて前記モータの作動速度を算出する第１算出手段と、前記検出された逆起電力に基づいて前記モータの作動速度を算出する第２算出手段と、前記第１算出手段により算出された作動速度と前記第２算出手段により算出された作動速度との比較により、異常を検出する異常検出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記構成では、モータが作動されると、それにより被駆動部材が駆動され、それらモータの出力軸又は被駆動部材の動作がセンサにより検出されるようになっている。そのため、センサの検出結果から、モータの作動速度を求めることができる。
【００１１】
一方、モータの内部では、その作動に伴い、逆起電力（誘電電力）が発生する。逆起電力は、モータの出力軸の作動速度に依存して変化するため、そうした逆起電力を検出すれば、その値からもモータの作動速度を求めることができる。
【００１２】
モータ及びセンサのいずれにも異常が無ければ、上記センサの検出結果に基づいて求められるモータの作動速度と、逆起電力に基づき求められるモータの作動速度とは、一致するはずである。そのため、それら算出された２つの作動速度を比較すれば、モータ又はセンサの異常の有無を検出することができる。
【００１３】
よって上記構成によれば、同等の検出を行うセンサを更に設けて相互監視させなくても、センサの異常を検出することができる。したがって、より簡易な構成でモータ駆動系に設けられたセンサの異常を検出することができる。
【００１４】
ちなみに、モータの作動速度からは、モータの逆起電力やセンサの検出結果を逆算的に求めることもできる。そのため、センサの検出結果より逆起電力を推定して、それを検出された逆起電力と比較したり、或いは逆起電力の検出結果からセンサの検出結果を推定して、それと実際の検出結果を比較したりする態様でも、上記構成と同様の異常検出は可能である。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記異常検出手段は、前記第１算出手段により算出された作動速度と前記第２算出手段により算出された作動速度との差が所定の判定値を超えたとき、異常有りと判定することとする。
【００１６】
上記構成では、第１算出手段により算出されたモータの作動速度と第２算出手段により算出されたモータの作動速度との差が所定の判定値を超えると、異常有りとの判定がなされるようになっている。
【００１７】
センサに異常が発生すれば、モータの出力軸や被駆動部材の動作を適切に検出することができなくなるため、その検出結果に基づき算出されるモータの作動速度が不適切な値となる。一方、モータに異常が発生すれば、モータに発生する逆起電力とモータの作動速度との相関関係が正常時とは自ずと異なったものとなるため、逆起電力に基づき算出されるモータの作動速度が不適切な値となる。そのため、モータ或いはセンサのいずれかに異常が発生すれば、上記算出された２つの作動速度には、有意な差が認められるようになる。したがって、上記構成での異常の有無の判定により、モータ又はセンサの異常を適切に検出することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記逆起電力検出手段は、前記モータに印加される駆動電圧と前記モータに流される駆動電流と前記モータの内部抵抗とに基づいて、前記逆起電力を算出して検出することとする。
【００１９】
上記構成では、モータの発生する逆起電力が、モータに印加される駆動電圧と前記モータに流される駆動電流とモータの内部抵抗とに基づいた演算により求められ、検出されるようになっている。
【００２０】
モータに発生する逆起電力は、同モータに印加される駆動電圧Ｅｍ、同モータに流される駆動電流Ｉｍ、及び同モータの内部抵抗Ｒｍとに基づいて算出することができる。例えば逆起電力（モータの回生により発生された電圧）Ｅｄは下記の関係式（１）にて求めることができる。またそうしたモータの回生により発生された電流Ｉｄは下記の関係式（２）にて、それぞれ求めることができる。
【００２１】
【数１】
Ｅｄ＝Ｅｍ−Ｒｍ・Ｉｍ …（１）
【００２２】
【数２】
Ｉｄ＝Ｅｍ／Ｒｍ−Ｉｍ …（２）
したがって上記構成によれば、モータの駆動電圧Ｅｍ、駆動電流Ｉｍ、及び内部抵抗Ｒｍさえ解れば、モータの逆起電力を求めて好適に異常検出を行うことができる。
【００２３】
ちなみに、モータに印加される駆動電圧Ｅｍを検出する電圧計やモータに流される駆動電流Ｉｍを検出する電流計は、モータの駆動制御に必要とされることが多いため、モータ駆動系の多くにはそうした電圧計や電流計が備えられている。また、内部抵抗Ｒｍについても、下記のようにモータの駆動電圧Ｅｍや駆動電流Ｉｍから求めることが可能であり、またモータの温度等に応じた変化を無視し得るのであれば、予め求められた定数値として設定しておくことも可能である。そのため、多くのモータ駆動系においては、格別な構成を追加することなく上記構成を実現することができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記モータの出力軸の作動を強制的に停止させる強制手段と、その強制手段によって前記モータの出力軸の作動を強制的に停止させたときの前記モータの駆動電圧及び駆動電流より前記モータの内部抵抗を算出する内部抵抗算出手段と、を更に備えることを特徴とする。
【００２５】
モータの内部抵抗Ｒｍは、モータの温度等に応じてその値が変化してしまうため、モータの使用状況によっては、予め求めておくことができないことがある。その点、上記構成では、モータの出力軸の作動を強制的に停止させ、そのときのモータの駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍよりモータの内部抵抗Ｒｍを算出するようにしている。逆起電力はモータの出力軸の作動に伴い発生するため、出力軸の作動が停止された状態であれば、逆起電力が発生することはない。そのため、そうした状態にあるときの駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍにより、現状のモータの内部抵抗Ｒｍを直接求めることができる。例えば、このときの内部抵抗Ｒｍは、下記の関係式（３）より求めることができる。
【００２６】
【数３】
Ｒｍ＝Ｅｍ／Ｉｍ …（３）
したがって、上記構成によれば、温度等に応じたモータの内部抵抗Ｒｍの変化に拘わらず、モータの逆起電力を正確に求められるようになり、異常検出の精度を更に向上することができる。なお、上記強制手段は、モータへの供給電力の調整以外の手段にて、ブレーキ等のように外部からモータ出力軸の作動を強制的に停止させるものであれば、任意の手段を用いることができる。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記内部抵抗算出手段により算出された前記モータの内部抵抗に基づいて異常を検出する更なる異常検出手段を更に備えることを特徴とする。
【００２８】
上記構成では、上記の如く算出された内部抵抗Ｒｍに基づいてモータの温度異常の検出が行われている。上記のように、モータの内部抵抗Ｒｍには温度への依存性があるため、その値からモータの温度を推定することができる。そのため、上記構成によれば、モータ温度が適正な範囲から逸脱するといったモータの温度異常についても併せて検出できるようになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。この実施形態の異常検出装置は、図１に示される可変バルブリフト機構２００をブラシ式のＤＣモータ１１により駆動するモータ駆動系について、その異常検出を行うものとして構成されている。またその可変バルブリフト機構２００は、内燃機関の機関バルブ（本実施の形態では吸気バルブ）のバルブリフト量を可変とする機構で、内燃機関のシリンダヘッド内に配設されている。ここではまず、この可変バルブリフト機構２００について、図２及び図３を参照して説明する。
【００３０】
図２に示されるように、可変バルブリフト機構２００は、カム２０３の設けられたカムシャフト２０２、揺動可能に軸支されてたロッカアーム２０６、及びそのロッカアーム２０６の揺動に応じて開閉駆動される吸気バルブ２０１が配設された内燃機関のシリンダヘッド内に設けられている。そして、大きくは駆動軸２０、入力アーム２０４、揺動カム２０５、及び支持パイプ２０８を備えて構成されている。
【００３１】
ちなみに、この内燃機関では、各気筒にそれぞれ一対の吸気バルブ２０１及びロッカアーム２０６が設けられ、一対の吸気バルブ２０１を１つのカム２０３で開閉駆動する構成となっている。そして可変バルブリフト機構２００には、各気筒の１つのカム２０３に対応して、１つの入力アーム２０４が気筒毎に設けられている。またその入力アーム２０４の両側（図３参照）には、各気筒の一対の吸気バルブ２０１にそれぞれ対応して、２つの揺動カム２０５が気筒毎に設けられている。
【００３２】
支持パイプ２０８は、中空円筒状に形成され、カムシャフト２０２と平行配置されている。この支持パイプ２０８は、軸方向へ移動したり、回転したりしないようにシリンダヘッドに固定されている。支持パイプ２０８の内部には、軸方向に摺動可能に駆動軸２０が挿入されている。また支持パイプ２０８の外周には、その軸心を中心として揺動可能で、且つその軸方向には移動しないように、入力アーム２０４及び２つの揺動カム２０５がそれぞれ軸支されている。
【００３３】
入力アーム２０４は、その支持パイプ２０８に軸支された部分から延ばされたアーム部２０４ａと、そのアーム部２０４ａの先端部に回転可能に軸支されたローラ２０４ｂとを備え、そのローラ２０４ｂはカム２０３に当接可能となっている。
【００３４】
揺動カム２０５は、その支持パイプ２０８に軸支された部分から突出形成された略三角形状のノーズ２０５ａを備えている。ノーズ２０５ａの一辺（図２の下方側の辺）は、凹状に湾曲したカム面２０５ｂとなっている。このカム面２０５ｂには、吸気バルブ２０１のバルブスプリングの付勢力によって上記ロッカアーム２０６に回転可能に軸支されたローラ２０６ａが押し付けられている。
【００３５】
なお、この可変バルブリフト機構２００では、これら入力アーム２０４及び揺動カム２０５が一体となって揺動されるようになっている。そのため、カムシャフト２０２が回転されると、カム２０３により入力アーム２０４が揺動され、それに連動して揺動カム２０５も揺動されるようになる。そして揺動カム２０５の揺動により、ロッカアーム２０６を介して吸気バルブ２０１が開閉駆動されるようになっている。
【００３６】
更にこの可変バルブリフト機構２００では、支持パイプ２０８の軸心周りにおける入力アーム２０４と揺動カム２０５との相対位相差を変更する機構を備えており、それにより吸気バルブ２０１のバルブリフト量を可変とすることができるようになっている。すなわち、それらの相対位相差を拡大すれば、入力アーム２０４及び揺動カム２０５の揺動角に対するロッカアーム２０６の揺動角が拡大され、吸気バルブ２０１のバルブリフト量が増大される。またそれらの相対位相差を縮小すれば、入力アーム２０４及び揺動カム２０５の揺動角に対するロッカアーム２０６の揺動角が縮小され、吸気バルブ２０１のバルブリフト量が低減される。
【００３７】
続いて、こうした可変バルブリフト機構２００における上記相対位相差の変更にかかる機構について、図３を併せ参照して説明する。図３に示されるように、入力アーム２０４及び２つの揺動カム２０５の支持パイプ２０８に軸支される部分の内部には空間が形成されている。そしてその空間の内部には、支持パイプ２０８の外周に、回転可能、且つ軸方向に摺動可能に軸支された状態で、スライダギア２０７が収容されている。
【００３８】
スライダギア２０７の中央部分には、その外周に右ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されたヘリカルギア２０７ｂが設けられている。またその左右両側には、ヘリカルギア２０７ｂとは逆に、左ねじ螺旋状のヘリカルスプラインがその外周に形成されたヘリカルギア２０７ｃがそれぞれ設けられている。
【００３９】
これらヘリカルギア２０７ｂ、２０７ｃは、入力アーム２０４及び２つの揺動カム２０５の支持パイプ２０８に軸支される部分の内周には、各ヘリカルギア２０７ｂ、２０７ｃに対応したヘリカルスプラインが形成されている。すなわち、入力アーム２０４の軸支部分の内周には、右ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されており、ヘリカルギア２０７ｂに噛み合わされている。また各揺動カム２０５の軸支部分の内周には、左ねじ螺旋状のヘリカルスプラインがそれぞれ形成され、両ヘリカルギア２０７ｃにそれぞれ噛み合わされている。
【００４０】
更にスライダギア２０７にあって、ヘリカルギア２０７ｃのうちの一方（同図３では右側のギア）とヘリカルギア２０７ｂとの間の部分には、周方向に延びる長穴２０７ａが形成されている。また支持パイプ２０８には、その長穴２０７ａの一部と重なるように、軸方向に延びる長穴２０８ａが形成されている。そして支持パイプ２０８の内部に挿通された駆動軸２０には、それら２つの長穴２０７ａ、２０８ａの重なった部分を通じて突出される係止ピン２０ａが一体に設けられている。
【００４１】
ここで駆動軸２０がその軸方向に移動すると、係止ピン２０ａにより押されるため、それに連動してスライダギア２０７も各ヘリカルギア２０７ｂ、２０７ｃを伴って軸方向に移動する。そうした各ヘリカルギア２０７ｂ、２０７ｃの軸方向の移動に対し、それらにスプライン係合された入力アーム２０４及び各揺動カム２０５は、軸方向に移動しないため、ヘリカルスプラインの噛み合いを通じて支持パイプ２０８の中心軸周りに回動させられる。ただし入力アーム２０４と両揺動カム２０５とでは、ヘリカルスプラインの向きが逆であるため、このときの回動方向は逆方向となる。そのため、駆動軸２０の軸方向の移動に応じて、入力アーム２０４と両揺動カム２０５との相対位相差が変更され、上述したように吸気バルブ２０１のバルブリフト量が可変とされるようになる。以上のように、この可変バルブリフト機構２００は、駆動軸２０の軸方向への移動に応じて駆動され、吸気バルブ２０１のバルブリフト量を可変としている。
【００４２】
続いて、こうした可変バルブリフト機構２００を駆動させるべく、駆動軸２０を軸方向に移動させるモータ駆動系の構成について説明する。このモータ駆動系は、図１に示すように大きくは、駆動軸２０をその軸方向に移動させるモータ駆動部１０と、そのモータ駆動部１０を制御する制御部３０とを有して構成されている。
【００４３】
まずは、このモータ駆動系のモータ駆動部１０について説明する。モータ駆動部１０は、モータ１１と、そのモータ１１の回転を伝達する２つのギア１２，１３と、それらギア１２，１３を介して伝達された回転を駆動軸２０の軸方向の直線運動に変換する送りねじ機構１４とを備えて構成されている。
【００４４】
詳しくは、モータ１１の出力軸１１ａには、ギア１２が一体回転可能に取り付けられ、そのギア１２は、送りねじ機構１４のナット部に一体回転可能に取り付けられたギア１３と噛み合わされている。送りねじ機構１４のナット部は、駆動軸２０の外周に形成された雄ねじ部に噛み合わされており、駆動軸２０の軸心周りを回転可能、且つその軸方向の変位を規制された状態で支持されている。このモータ駆動部１０では、その送りねじ機構１４としてボールねじを用いた機構が採用されている。更にこのモータ駆動系には、駆動軸２０上に、その軸方向の変位量Ｄを検出する変位量センサ１５が配設されている。
【００４５】
こうしたモータ駆動部１０では、モータ１１によりその出力軸１１ａが回転されると、その回転はギア１２，１３を介して送りねじ機構１４のナット部に伝達される。そうしてナット部に伝達された回転は、送りねじ機構１４によって駆動軸２０の軸方向への直線運動に変換され、駆動軸２０が軸方向に移動される。そして移動された駆動軸２０の変位量Ｄは、変位量センサ１５によって検出されることとなる。
【００４６】
更に内燃機関のシリンダヘッドには、駆動軸２０が所定位置に移動したときに、その先端が当接されるストッパ１６が固定されている。このストッパ１６に駆動軸２０の先端が突き当たるとそれ以上の駆動軸２０の移動が強制的に停止される。これにより、ストッパ１６は、駆動軸２０の移動範囲を制限している。
【００４７】
なお、このモータ駆動系では、駆動軸２０の先端がストッパ１６と当接する位置を基準として、駆動軸２０の変位量Ｄの制御が行われている。すなわち、ストッパ１６に先端が当接する位置に駆動軸２０が位置しているときの変位量Ｄを「０」とし、その位置から駆動軸２０が移動した量を変位量Ｄとして規定して、その変位量制御が行われている。
【００４８】
次に、以上のように構成されたモータ駆動部１０の制御を行う制御部３０について説明する。制御部３０は同図１に示されるように、モータ制御ＣＰＵ３１、駆動回路３２を備えて構成されている。
【００４９】
上記モータ１１の電力供給線は、駆動回路３２に接続されている。電力供給線には、モータ１１に供される駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍをそれぞれ検出する電圧計３２ａ及び電流計３２ｂが配設されている。駆動回路３２は、信号線を介してモータ制御ＣＰＵ３１に接続されている。モータ制御ＣＰＵ３１は、更に内燃機関の各種制御を行うエンジン用電子制御装置（ＥＣＵ）４０にも信号線を介して接続されている。またモータ制御ＣＰＵ３１には、上記変位量センサ１５、電圧計３２ａ、及び電流計３２ｂとも接続され、それら各センサ類の検出信号が入力されるようにもなっている。
【００５０】
このように構成された制御部３０は、次のようにして、駆動軸２０の変位量のフィードバック制御を行っている。
エンジン用電子制御装置４０は、例えばエンジン回転速度やスロットル開度等の機関運転状態に基づいて最適な吸気バルブ２０１のバルブリフト量を、内燃機関の運転中に繰り返し算出している。そしてエンジン用電子制御装置４０は、算出した最適なバルブリフト量を設定するための駆動軸２０の変位量の目標値（目標変位量）Ｄｔを算出し、その目標変位量Ｄｔを指令信号としてモータ制御ＣＰＵ３１に送信する。
【００５１】
モータ制御ＣＰＵ３１は、変位量センサ１５により検出された駆動軸２０の実際の変位量（実変位量）Ｄｏと受信した目標変位量Ｄｔとを比較する。そしてモータ制御ＣＰＵ３１は、実変位量Ｄｏを目標変位量Ｄｔに近づけて最終的に一致させるために必要なモータ１１の駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを算出し、それを指令信号として駆動回路３２に送信する。
【００５２】
駆動回路３２は受信した指令信号に基づいて、モータ１１に供される駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを調整する。
このように、このモータ駆動系では、機関運転状態に応じたバルブリフト量が得られるように、変位量センサ１５の検出結果に基づいた駆動軸２０の変位量Ｄのフィードバック制御を行っている。
【００５３】
ところで、こうしたモータ駆動系において、変位量センサ１５に異常が発生して実変位量Ｄｏに則した検出信号が得られなくなったり、モータ１１に異常が発生して指令信号に則して駆動されなくなったりすれば、最適なバルブリフト量が得られなくなってしまう。
【００５４】
そこで、この実施の形態では、モータ制御ＣＰＵ３１は、上記変位量Ｄのフィードバック制御に係る処理を行う傍ら、モータ１１及び変位量センサ１５の異常の有無を検出する処理を併せて行っている。以下、そうした異常検出処理について、図４〜図７を併せ参照して詳細に説明する。
【００５５】
まずここで、モータ制御ＣＰＵ３１により行われる異常検出処理の概要を説明する。この異常検出処理は、次のようなそれぞれ別の検出信号に基づいた２通りの態様で求められたモータ１１の回転速度ω１、ω２を比較することで行われる。
【００５６】
回転速度ω１は、変位量センサ１５により検出された実変位量Ｄｏの推移に基づいて求められたモータ１１の回転速度である。この回転速度ω１は、実変位量Ｄｏの時間微分、各ギア１２、１３の歯数、送りねじ機構１４におけるナット部の１回転当たりの駆動軸２０の送り量等の関係より求めることができる。
【００５７】
回転速度ω２は、電圧計３２ａ及び電流計３２ｂにより検出された駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍから把握されるモータ１１の逆起電力Ｅｄに基づいて求められたモータ１１の回転速度である。なお、逆起電力Ｅｄは、それら駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍとモータ１１の内部抵抗Ｒｍさえ解れば、上述の関係式（１）にて求めることができる。逆起電力Ｅｄは、モータ１１の回転に伴う回生発電により発生する電圧であり、その逆起電力Ｅｄとモータ１１の回転速度との相関関係は、モータ１１の特性として定まっており、予め実験等で求めておくことができる。ちなみにこのモータ１１では、それらの相関関係は、図５に例示される関係となっている。
【００５８】
これらの回転速度ω１、ω２は本来一致するはずであり、そうでなければ変位量センサ１５又はモータ１１に異常が発生したと判断することができる。例えば変位量センサ１５又はその検出信号の通信線に異常が発生し、実際の駆動軸２０の動作に則さない実変位量Ｄｏの検出信号がモータ制御ＣＰＵ３１に入力されるようになったときには、回転速度ω１がその実態にそぐわない不適切な値となる。またモータ１１にその内部配線のショートや断線等の異常が発生したときには、駆動電圧Ｅｍ、駆動電流Ｉｍ及び内部抵抗Ｒｍの相関関係に変化が生じ、回転速度ω２が不適切な値となる。よって、モータ１１及び変位量センサ１５のいずれに異常が発生した場合にも、回転速度ω１、ω２は一致しなくなる。
【００５９】
そこでモータ制御ＣＰＵ３１は、上記２つの回転速度ω１、ω２を比較した結果、それらに有意な差が認められた場合には、異常信号をエンジン制御ＥＣＵ４０に送信する。
【００６０】
このようにこの実施の形態では、駆動軸２０が上記被駆動部材に、変位量センサ１５がその被駆動部材の動作を検出する上記センサに、電圧計３２ａ、電流計３２ｂ及びモータ制御ＣＰＵ３１が上記逆起電力検出手段にそれぞれ対応している。
【００６１】
図４は、こうした「異常検出処理」の詳細な処理手順を示すフローチャートである。この処理は、所定時間毎の割り込み処理として、モータ制御ＣＰＵ３１により機関運転中繰り返し実行されている。
【００６２】
本処理に移行するとモータ制御ＣＰＵ３１は、まずステップＳ１において、変位量センサ１５により検出された実変位量Ｄｏを読み込むとともに、ステップＳ２において、電圧計３２ａ及び電流計３２ｂにより検出された駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを読み込む。そして続くステップＳ３において、上記ステップＳ１で読み込んだ実変位量Ｄｏを時間微分して、上記回転速度ω１を算出する。
【００６３】
更にモータ制御ＣＰＵ３１は、ステップＳ４において、上記ステップＳ２で読み込んだ駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍ、及び予め求めておいたモータ１１の内部抵抗Ｒｍから、上記の関係式（１）により逆起電力Ｅｄを算出する。更にその算出された逆起電力Ｅｄから上記回転速度ω２を算出する。ここでは、図５に例示したこのモータ１１における逆起電力Ｅｄとモータ１１の回転速度との相関関係を、マップとしてモータ制御ＣＰＵ３１のメモリに予め記憶させておき、そのマップを用いて回転速度ω２を算出するようにしている。
【００６４】
その後、モータ制御ＣＰＵ３１は、続くステップＳ５において、これら算出された２つの回転速度ω１、ω２を比較し、その比較結果に基づいて異常の有無の判定を行う。詳しくは、それら回転速度ω１、ω２の差（｜ω１−ω２｜）が予め定められた判定値α以下であるときは（Ｓ５：ＮＯ）、異常無しと判定し、そのまま本処理を一旦終了する。一方、それらの差が判定値αを超えるときには、モータ制御ＣＰＵ３１は異常有りと判定し（Ｓ５：ＹＥＳ）、ステップＳ６においてエンジン用電子制御装置４０に対してその旨通知する異常信号を出力した上で、本処理を一旦終了する。
【００６５】
なお、この実施の形態では、ステップＳ３の処理が上記第１算出手段の処理に、ステップＳ４の処理が上記第２算出手段の処理に、ステップＳ５の処理が上記異常検出手段の処理にそれぞれ対応している。また、回転速度ω１が上記第１算出手段の算出するモータの作動速度に、回転速度ω２が上記第２算出手段の算出するモータの作動速度にそれぞれ対応している。
【００６６】
こうした異常検出処理によれば、駆動軸２０の変位量Ｄのフィードバック制御用のセンサ（変位量センサ１５）を２重系として相互監視させるといった構成の複雑化を招くことなく、モータ１１及び変位量センサ１５のいずれかに異常があることを検出できる。
【００６７】
ところで、この実施の形態のモータ１１の内部抵抗Ｒｍには、温度依存性があり、状況に応じてその値が変化してしまうことがある。内部抵抗Ｒｍの値が不適切であれば、それを用いて求められる上記回転速度ω２も不適切な値となり、上記異常検出の精度が低下してしまう。そこで、この実施の形態では、下記態様にて、モータ１１のフィードバック制御中、機会がある毎に内部抵抗Ｒｍを求めて、その値を更新する処理を行っている。
【００６８】
出力軸１１ａの回転中、上述の通りモータ１１は、回生により逆起電力Ｅｄを発生する。このとき、内部抵抗Ｒｍの値が不確かであれば、不明なパラメータが逆起電力Ｅｄと内部抵抗Ｒｍとの２つとなるため、上記構成にて実測が可能な駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍだけでは、逆起電力Ｅｄ及び内部抵抗Ｒｍの値を求めることはできない。しかしながら、モータ１１の出力軸１１ａが回転していない状態であれば、逆起電力Ｅｄは発生しないため、すなわち逆起電力Ｅｄが「０」であるため、そのときの駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを上述の関係式（３）に当てはめることで内部抵抗Ｒｍを求めることができる。
【００６９】
一方、この実施の形態のモータ駆動系では上述したように、駆動軸２０の先端がストッパ１６に突き当たると、すなわち上記変位量Ｄが「０」となる位置まで駆動軸２０が移動されると、ストッパ１６側へのそれ以上の駆動軸２０の移動が強制的に停止される。そしてそれに連動してモータ１１の出力軸１１ａの回転も、強制的に停止されるようになっている。よって、この実施の形態では、このストッパ１６が、モータ１１の出力軸１１ａの作動（回転）を強制的に停止させる上記「強制手段」に相当する構成となっている。
【００７０】
そこでモータ制御ＣＰＵ３１は、フィードバック制御中に変位量Ｄが「０」となる位置に駆動軸２０が移動されたとき、あえて変位量Ｄが小となる方向に、すなわち駆動軸２０の先端をストッパ１６に押し付ける方向に駆動軸２０を駆動させるべく、モータ１１への電力供給を継続する。そして、そのときのモータ１１の駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを検出し、上記関係式（３）より現状のモータの内部抵抗Ｒｍを算出する。
【００７１】
更にこの実施の形態では、こうして求められた内部抵抗Ｒｍを用いて、モータ１１の温度異常の検出も併せ行うようにしている。上記のようにモータ１１の内部抵抗Ｒｍは温度依存性があり、温度以外の影響を無視できるのであれば、内部抵抗Ｒｍとモータ１１の温度との間には一義的な相関関係が成立する。その場合には、内部抵抗Ｒｍからモータ１１の温度が求められ、モータ１１の異常高温化等の温度異常を検出することができる。このモータ１１では、内部抵抗Ｒｍとその温度との間には、図７に例示するような相関関係がある。そこでモータ制御ＣＰＵ３１は、上記態様にて内部抵抗Ｒｍを求めた後、その値がモータ１１の許容上限温度に対応する判定値βを超えているか否かにより、温度異常の有無を判定している。
【００７２】
図６は、以上説明した内部抵抗Ｒｍの算出、及び温度異常の検出にかかるモータ制御ＣＰＵ３１の処理手順を示したフローチャートである。このフローチャートの処理は、この処理は、所定時間毎の割り込み処理として、モータ制御ＣＰＵ３１により機関運転中繰り返し実行されている。
【００７３】
このルーチンに処理が移行すると、モータ制御ＣＰＵ３１は、まずステップＳ１０において、駆動軸２０の目標変位量Ｄｔが「０」、且つ実変位量Ｄｏが「０」であるか否かを判定する。すなわち、駆動軸２０の先端がストッパ１６に突き当たった状態に保持されているか否かを判定する。ここで上記条件が不成立であれば（Ｓ１０：ＮＯ）、本処理を一旦終了する。
【００７４】
一方、駆動軸２０の先端がストッパ１６に突き当たった状態に保持されていれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、モータ制御ＣＰＵ３１は、駆動軸２０の変位量Ｄが小となる方向にモータ１１を駆動すべく、駆動回路３２に指令信号を出力する。これにより、モータ１１には、駆動軸２０の変位量Ｄを小とする方向に駆動するための電力供給がなされるが、駆動軸２０の先端がストッパ１６に突き当たっているため、実際にその出力軸１１ａが回転されることはない。
【００７５】
こうしてモータ１１の出力軸１１ａの回転を強制的に停止させた後、モータ制御ＣＰＵ３１は、ステップＳ１２において、電圧計３２ａ及び電流計３２ｂから、そのときのモータ１１の駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを読み込む。そして続くステップＳ１３において、上記関係式（３）を用いてそのときの内部抵抗Ｒｍを算出する。以上のステップＳ１１〜Ｓ１３の処理にて、モータ１１の現状の内部抵抗Ｒｍが求められる。
【００７６】
こうして内部抵抗Ｒｍを求めた後、モータ制御ＣＰＵ３１は、更にステップＳ１４において、その内部抵抗Ｒｍからモータ１１の温度異常の有無を判定する。ここで上記求められた内部抵抗Ｒｍが上記判定値β以下であれば（Ｓ１４：ＮＯ）、温度異常無しと判定し、処理をステップＳ１６に移行する。一方、内部抵抗Ｒｍが上記判定値βを超えていれば（Ｓ１４：ＹＥＳ）、モータ制御ＣＰＵ３１はステップＳ１５において、温度異常が検出された旨の異常信号をエンジン用電子制御装置４０に対して出力する。以上のステップＳ１４、Ｓ１５の処理にて、モータ１１の温度異常の検出が行われる。
【００７７】
こうして温度異常の検出処理を行った後、モータ制御ＣＰＵ３１は、ステップＳ１６において、上記ステップＳ１１の処理にて開始されたモータ１１の駆動を停止させるべく駆動回路３２に指令信号を出力し、本処理を一旦終了する。なお、この実施の形態では、こうして内部抵抗Ｒｍの算出及び温度異常の検出が完了すると、上記ステップＳ１０の条件が一旦不成立となり、再成立するまで、本処理は実行されないようになっている。
【００７８】
なお、この実施の形態では、ステップＳ１１〜Ｓ１３の各処理が上記内部抵抗算出手段の処理に、ステップＳ１４、Ｓ１５の処理が上記更なる異常検出手段の処理にそれぞれ対応している。
【００７９】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）この実施の形態では、変位量センサ１５の検出結果に基づいて算出されたモータ１１の回転速度ω１と、モータ１１で発生する逆起電力Ｅｄに基づいて算出されたモータ１１の回転速度ω２との比較により、異常が検出されている。そのため、フィードバック制御用の変位量センサ１５を二重系として相互監視させるといった冗長な構成を採用せずとも、その変位量センサ１５の異常を検出することができる。したがって、より簡易な構成でモータ駆動系に設けられたフィードバック制御用のセンサの異常を検出することができる。
【００８０】
（２）この実施の形態では、上記回転速度ω１、ω２の差が所定の判定値α以上となったとき、すなわちそれら回転速度ω１、ω２に有意な差が確認されたときに、異常有りとして異常検出が行われている。そのため、モータ１１又は変位量センサ１５の異常を適切に検出することができる。
【００８１】
（３）この実施の形態では、モータ１１に供される駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍとそのモータ１１の内部抵抗Ｒｍとに基づいて、逆起電力Ｅｄが算出され検出されている。したがって、逆起電力Ｅｄが比較的容易に求められ、上記異常検出の実施がより容易となる。
【００８２】
（４）この実施の形態では、モータ１１に供される駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを各検出する電圧計３２ａ及び電流計３２ｂの検出結果から逆起電力Ｅｄが求められている。これら電圧計３２ａや電流計３２ｂは、モータを用いたモータ駆動系の多くに既設されており、そうしたモータ駆動系では、格別な構成を追加することなく上記異常検出の実施が可能となる。
【００８３】
（５）この実施の形態では、ストッパ１６により、モータ１１の出力軸１１ａの回転を強制的に停止させたときのモータ１１の駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍより現状のモータ１１の内部抵抗Ｒｍが算出されている。したがって温度等に応じたモータ１１の内部抵抗Ｒｍの変化に拘わらず、モータ１１の逆起電力Ｅｄを正確に求められるようになり、異常検出の精度を更に向上することができる。
【００８４】
（６）この実施の形態では、目標変位量Ｄｔ、及び実変位量Ｄｏが共に「０」のときに、すなわちストッパ１６との当接位置に駆動軸２０が保持された状態にあるときに、上記の内部抵抗Ｒｍの算出が行われる。そのため、バルブリフト量の可変制御を中断させることなく、内部抵抗Ｒｍの算出を行うことができる。
【００８５】
（７）この実施の形態では、上記算出されたモータ１１の内部抵抗Ｒｍに基づいて、更なる異常検出が行われている。これにより、モータ温度が適正な範囲から逸脱するといったモータの温度異常についても併せて検出できるようになる。
【００８６】
なお、上記実施の形態は、以下のようにその構成を変更してもよい。
・上記実施の形態では、図６に示される処理において、現状の内部抵抗Ｒｍを求めると共に、その求められた内部抵抗Ｒｍに基づいて、モータ１１の温度異常の検出を併せて行っているが、そうした温度異常の検出の必要がなければ、ステップＳ１４、Ｓ１５の処理を割愛しても良い。
【００８７】
・上記実施の形態では、目標変位量Ｄｔ及び実変位量Ｄｏが共に「０」のときに、すなわち駆動軸２０がストッパ１６との当接位置に保持されているときに、内部抵抗Ｒｍの算出を実施している。そうした算出の実施条件は、これに限らず適宜変更しても良い。バルブリフト量の可変制御に与える影響を無視できるのであれば、そのときの目標変位量Ｄｔや実変位量Ｄｏに関わらず、必要に応じて駆動軸２０をストッパ１６との当接位置まで強制的に移動させ、内部抵抗Ｒｍを算出させるようにすることもできる。
【００８８】
・上記実施の形態では、モータ１１の内部抵抗Ｒｍの算出に際し、ストッパ１６によって駆動軸２０の移動を止めることで、モータ１１の出力軸１１ａの回転を強制的に停止させているが、ブレーキ等の他の手段を用いてモータ１１の出力軸１１ａの作動を強制停止させるようにしても良い。要は、モータ１１への電力供給遮断といったモータ供給電力の調整に依らずして、外部からモータ１１の出力軸１１ａの作動を強制停止させるものであれば、任意の手段をストッパ１６に代えて採用することができる。
【００８９】
・更に、温度等の使用状況に応じたモータ１１の内部抵抗Ｒｍの変化が異常検出精度に与える影響を無視できるのであれば、図６のフローチャートに示される処理を割愛しても良い。その場合、内部抵抗Ｒｍを予め定められた定数値として逆起電力Ｅｄの算出を行うこととなる。
【００９０】
・上記実施の形態では、逆起電力Ｅｄを電圧計３２ａ及び電流計３２ｂにより検出されたモータ１１の駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍと、予め求めておいたモータ１１の内部抵抗Ｒｍとから求めているが、他の態様にて逆起電力Ｅｄを求めるようにしても良い。例えば逆起電力Ｅｄを直接検出が可能であれば、直接それを検出して回転速度ω２を算出することもできる。
【００９１】
・更に逆起電力Ｅｄ、すなわち回生によりモータ１１で生じた電圧を用いる代わりに、逆起電流Ｉｄ、すなわち回生によりモータ１１で生じた電流を用いて回転速度ω２を求めるようにしても良い。その場合の逆起電流Ｉｄ、駆動電圧Ｅｍ、駆動電流Ｉｍ、内部抵抗Ｒｍの関係は、上述の関係式（２）に示された通りである。
【００９２】
・上記実施の形態では、回転速度ω１と回転速度ω２との比較により異常を検出していたが、例えば以下の態様に変更しても良い。上記実施の形態のようにモータ１１の逆起電力Ｅｄを求める一方、実変位量Ｄｏに基づいて算出されたモータ１１の回転速度ω１から、そのときのモータ１１の逆起電力の推定値Ｅｄ’を逆算的に求める。そして、その推定値Ｅｄ’と上記逆起電力Ｅｄとの比較に基づき異常検出を行う。こうした態様でも、上記実施の形態と実質同様の異常検出を行うことができる。
【００９３】
・また、逆起電力Ｅｄから算出された回転速度ω２の推移から、そのときの駆動軸２０の変位量の推定値Ｄ’を逆算的に求め、変位量センサ１５により検出された実変位量Ｄｏとその推定値Ｄ’とを比較して異常検出を行うようにしても良い。この場合にも、上記実施の形態と実質同様の異常検出を行うことができる。
【００９４】
・上記実施の形態では、変位量センサ１５の検出した駆動軸２０の実変位量Ｄｏより回転速度ω１を求めていたが、この変位量センサ１５に代えて、モータ１１の出力軸１１ａの回転位相を検出するセンサを設け、その検出結果より回転速度ω１を求めるようにしても良い。
【００９５】
・上記実施形態では、モータ制御ＣＰＵ３１が上記異常検出や、内部抵抗の算出、温度異常の検出に係る各処理を実行していたが、これらの処理の一部若しくはその全部をエンジン用電子制御装置４０に行わせるようにしても良い。
【００９６】
・上記実施の形態では、モータ駆動系の異常検出装置を可変バルブリフト機構２００に適用した場合を説明したが、本発明はこうした構成にその適用が限定されるわけではない。要は、モータと、そのモータにより駆動される被駆動部材と、それらモータの出力軸又は被駆動部材の動作を検出するセンサとを備えて構成されたモーター駆動系であれば、その異常検出装置として本発明を適用することができる。
【００９７】
・上記実施形態では、モータの出力軸の回転を直線運動に変換して被駆動部材を駆動する構成のモータ駆動系についての適用例を説明したが、モータの出力軸の回転により被駆動部材を回転駆動させる構成のモータ駆動系についても、本発明を適用することができる。その場合には勿論、被駆動部材の回転（位相）、若しくはモータ出力軸の回転（位相）を検出するセンサの検出結果に基づいて上記回転速度ω１を求めて異常検出を行うこととなる。
【００９８】
・上記実施形態では、モータとしてブラシ式のＤＣモータを採用するモータ駆動系への適用例を説明したが、本発明はそれ以外のタイプのモータを採用したモータ駆動系に対しても適用することができる。要はそれが、モータと、そのモータにより駆動される被駆動部材と、それらモータの出力軸又は被駆動部材の動作を検出するセンサとを備えて構成されたモータ駆動系であって、直接的にせよ、間接的にせよ、そのモータの逆起電力を検出可能であれば、本発明の適用は可能である。
【００９９】
次に、上記各実施形態及びその変形例から把握できる他の技術的思想を、その効果とともに、以下に記載する。
（イ）前記更なる異常検出手段は、前記算出された内部抵抗が所定の判定値を超えるときに異常有りと判定する請求項４に記載のモータ駆動系の異常検出装置。一般に、モータの内部抵抗はその温度の上昇とともに増大するため、上記構成の如く異常有りを判定することで、モータの不適切な高温化による異常を好適に検出できる。
【０１００】
（ロ）前記モータは、ＤＣモータである請求項１〜５、及び上記（イ）のいずれかに記載のモータ駆動系の異常検出装置。
（ハ）前記モータは、ブラシ式のＤＣモータである請求項１〜５、及び上記（イ）のいずれかに記載のモータ駆動系の異常検出装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態についてその全体構造の模式図。
【図２】可変バルブリフト機構及びその周辺の断面図。
【図３】可変バルブリフト機構の斜視断面構造を示す断面図。
【図４】同実施形態での異常検出処理のフローチャート。
【図５】逆起電力Ｅｄとモータ回転速度との相関関係を示すグラフ。
【図６】同実施形態での内部抵抗算出及び温度異常検出処理のフローチャート。
【図７】内部抵抗Ｒｍとモータ温度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…モータ駆動部、１１…モータ、１１ａ…出力軸、１２…ギア、１３…ギア、１４…送りねじ機構、１５…変位量センサ、１６…ストッパ、２０…駆動軸、２０ａ…係止ピン、３０…制御部、３１…モータ制御ＣＰＵ、３２…駆動回路、３２ａ…電圧計、３２ｂ…電流計、４０…エンジン用電子制御装置（エンジン用ＥＣＵ）、２００…可変バルブリフト機構、２０１…吸気バルブ、２０２…カムシャフト、２０３…カム、２０４…入力アーム、２０４ａ…アーム部、２０４ｂ…ローラ、２０５…揺動カム、２０５ａ…ノーズ部、２０５ｂ…カム面、２０６…ロッカアーム、２０６ａ…ローラ、２０７…スライダギア、２０７ａ…長孔、２０７ｂ、２０７ｃ…ヘリカルギア、２０８…支持パイプ、２０８ａ…長孔。
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータにより被駆動部材を駆動させるモーター駆動系について、その異常の有無を検出するモータ駆動系の異常検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなモータ駆動系において、モータの出力軸や被駆動部材の動作（回転位相や変位等）を検出するセンサを設け、そのセンサの検出結果に基づいて被駆動部材の位置や位相、変位速度、回転速度等をフィードバック制御するものが、幅広い技術分野で使用されている。こうしたモータ駆動系では、上記センサに異常が発生すると、上記位置や位相、変位速度、回転速度等を正しく調整できなくなってしまうため、信頼性の確保のために、センサが異常無く正常に動作しているか否かを監視することが求められる。
【０００３】
そこで従来、そうしたモータ駆動系において、フィードバック制御用のセンサの異常の有無を検出する異常検出装置として、例えば特開平１１−７７１９７号公報にみられるような装置が知られている。
【０００４】
この異常検出装置は、モータ出力軸にピニオンギアを、そのモータにより駆動される被駆動部材にウォームギアをそれぞれ取り付け、モータ出力軸の回転により被駆動部材を直線運動させるモータ駆動系に適用されている。また、この異常検出装置の適用されるモータ駆動系は、直線運動方向での被駆動部材の位置（変位量）を検出する変位量センサを備え、その変位量センサの検出結果をフィードバックして直線方向での被駆動部材の位置合わせを行う構成となっている。
【０００５】
この異常検出装置は、変位量センサの異常の検出用に、モータ出力軸の回転位相を検出する位相センサを備えて構成されている。上記のように構成されたモータ駆動系では、モータ出力軸の回転位相と被駆動部材の変位量との間には一義的な相関関係があるため、位相センサの検出結果によっても、直線運動方向での被駆動部材の変位量を求めることができる。そこでこの位相センサの検出結果により求められた被駆動部材の変位量と、上記変位量センサの検出結果により求められた被駆動部材の変位量とを比較し、それらの差が所定値を超えることで、いずれかのセンサに異常有りと判定するようにしている。
【０００６】
このように、このフィードバック制御用センサの異常検出装置では、実質的に同等の制御量（変位量）をそれぞれ検出する２つのセンサを備える２重系とし、両センサを相互監視させることで、上記モータ駆動系のフィードバック制御用センサの異常を検出するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、モータ駆動系のフィードバック制御用センサを２重系として相互監視させるようにすれば、そうしたセンサの異常を検出し、その信頼性を高めることは確かに可能である。しかしながら、こうした異常検出装置は、フィードバック制御用センサの異常検出のために、そのフィードバック制御用センサと実質的に同等の制御量（変位量）を検出するもう１つのセンサを備える冗長な構成となるため、コスト面での無駄の多い構成となっている。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡易な構成でモータ駆動系の異常検出を行うことのできるモータ駆動系の異常検出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、モータ駆動系の異常検出装置として、モータと、そのモータにより駆動される被駆動部材と、それらモータの出力軸又は被駆動部材の動作を検出するセンサとを備えて構成されたモーター駆動系についての異常の有無を検出するモータ駆動系の異常検出装置において、前記モータで発生する逆起電力を検出する逆起電力検出手段と、前記センサの検出結果に基づいて前記モータの作動速度を算出する第１算出手段と、前記検出された逆起電力に基づいて前記モータの作動速度を算出する第２算出手段と、前記第１算出手段により算出された作動速度と前記第２算出手段により算出された作動速度との比較により、異常を検出する異常検出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記構成では、モータが作動されると、それにより被駆動部材が駆動され、それらモータの出力軸又は被駆動部材の動作がセンサにより検出されるようになっている。そのため、センサの検出結果から、モータの作動速度を求めることができる。
【００１１】
一方、モータの内部では、その作動に伴い、逆起電力（誘電電力）が発生する。逆起電力は、モータの出力軸の作動速度に依存して変化するため、そうした逆起電力を検出すれば、その値からもモータの作動速度を求めることができる。
【００１２】
モータ及びセンサのいずれにも異常が無ければ、上記センサの検出結果に基づいて求められるモータの作動速度と、逆起電力に基づき求められるモータの作動速度とは、一致するはずである。そのため、それら算出された２つの作動速度を比較すれば、モータ又はセンサの異常の有無を検出することができる。
【００１３】
よって上記構成によれば、同等の検出を行うセンサを更に設けて相互監視させなくても、センサの異常を検出することができる。したがって、より簡易な構成でモータ駆動系に設けられたセンサの異常を検出することができる。
【００１４】
ちなみに、モータの作動速度からは、モータの逆起電力やセンサの検出結果を逆算的に求めることもできる。そのため、センサの検出結果より逆起電力を推定して、それを検出された逆起電力と比較したり、或いは逆起電力の検出結果からセンサの検出結果を推定して、それと実際の検出結果を比較したりする態様でも、上記構成と同様の異常検出は可能である。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記異常検出手段は、前記第１算出手段により算出された作動速度と前記第２算出手段により算出された作動速度との差が所定の判定値を超えたとき、異常有りと判定することとする。
【００１６】
上記構成では、第１算出手段により算出されたモータの作動速度と第２算出手段により算出されたモータの作動速度との差が所定の判定値を超えると、異常有りとの判定がなされるようになっている。
【００１７】
センサに異常が発生すれば、モータの出力軸や被駆動部材の動作を適切に検出することができなくなるため、その検出結果に基づき算出されるモータの作動速度が不適切な値となる。一方、モータに異常が発生すれば、モータに発生する逆起電力とモータの作動速度との相関関係が正常時とは自ずと異なったものとなるため、逆起電力に基づき算出されるモータの作動速度が不適切な値となる。そのため、モータ或いはセンサのいずれかに異常が発生すれば、上記算出された２つの作動速度には、有意な差が認められるようになる。したがって、上記構成での異常の有無の判定により、モータ又はセンサの異常を適切に検出することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記逆起電力検出手段は、前記モータに印加される駆動電圧と前記モータに流される駆動電流と前記モータの内部抵抗とに基づいて、前記逆起電力を算出して検出することとする。
【００１９】
上記構成では、モータの発生する逆起電力が、モータに印加される駆動電圧と前記モータに流される駆動電流とモータの内部抵抗とに基づいた演算により求められ、検出されるようになっている。
【００２０】
モータに発生する逆起電力は、同モータに印加される駆動電圧Ｅｍ、同モータに流される駆動電流Ｉｍ、及び同モータの内部抵抗Ｒｍとに基づいて算出することができる。例えば逆起電力（モータの回生により発生された電圧）Ｅｄは下記の関係式（１）にて求めることができる。またそうしたモータの回生により発生された電流Ｉｄは下記の関係式（２）にて、それぞれ求めることができる。
【００２１】
【数１】
Ｅｄ＝Ｅｍ−Ｒｍ・Ｉｍ …（１）
【００２２】
【数２】
Ｉｄ＝Ｅｍ／Ｒｍ−Ｉｍ …（２）
したがって上記構成によれば、モータの駆動電圧Ｅｍ、駆動電流Ｉｍ、及び内部抵抗Ｒｍさえ解れば、モータの逆起電力を求めて好適に異常検出を行うことができる。
【００２３】
ちなみに、モータに印加される駆動電圧Ｅｍを検出する電圧計やモータに流される駆動電流Ｉｍを検出する電流計は、モータの駆動制御に必要とされることが多いため、モータ駆動系の多くにはそうした電圧計や電流計が備えられている。また、内部抵抗Ｒｍについても、下記のようにモータの駆動電圧Ｅｍや駆動電流Ｉｍから求めることが可能であり、またモータの温度等に応じた変化を無視し得るのであれば、予め求められた定数値として設定しておくことも可能である。そのため、多くのモータ駆動系においては、格別な構成を追加することなく上記構成を実現することができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記モータの出力軸の作動を強制的に停止させる強制手段と、その強制手段によって前記モータの出力軸の作動を強制的に停止させたときの前記モータの駆動電圧及び駆動電流より前記モータの内部抵抗を算出する内部抵抗算出手段と、を更に備えることを特徴とする。
【００２５】
モータの内部抵抗Ｒｍは、モータの温度等に応じてその値が変化してしまうため、モータの使用状況によっては、予め求めておくことができないことがある。その点、上記構成では、モータの出力軸の作動を強制的に停止させ、そのときのモータの駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍよりモータの内部抵抗Ｒｍを算出するようにしている。逆起電力はモータの出力軸の作動に伴い発生するため、出力軸の作動が停止された状態であれば、逆起電力が発生することはない。そのため、そうした状態にあるときの駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍにより、現状のモータの内部抵抗Ｒｍを直接求めることができる。例えば、このときの内部抵抗Ｒｍは、下記の関係式（３）より求めることができる。
【００２６】
【数３】
Ｒｍ＝Ｅｍ／Ｉｍ …（３）
したがって、上記構成によれば、温度等に応じたモータの内部抵抗Ｒｍの変化に拘わらず、モータの逆起電力を正確に求められるようになり、異常検出の精度を更に向上することができる。なお、上記強制手段は、モータへの供給電力の調整以外の手段にて、ブレーキ等のように外部からモータ出力軸の作動を強制的に停止させるものであれば、任意の手段を用いることができる。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記内部抵抗算出手段により算出された前記モータの内部抵抗に基づいて異常を検出する更なる異常検出手段を更に備えることを特徴とする。
【００２８】
上記構成では、上記の如く算出された内部抵抗Ｒｍに基づいてモータの温度異常の検出が行われている。上記のように、モータの内部抵抗Ｒｍには温度への依存性があるため、その値からモータの温度を推定することができる。そのため、上記構成によれば、モータ温度が適正な範囲から逸脱するといったモータの温度異常についても併せて検出できるようになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。この実施形態の異常検出装置は、図１に示される可変バルブリフト機構２００をブラシ式のＤＣモータ１１により駆動するモータ駆動系について、その異常検出を行うものとして構成されている。またその可変バルブリフト機構２００は、内燃機関の機関バルブ（本実施の形態では吸気バルブ）のバルブリフト量を可変とする機構で、内燃機関のシリンダヘッド内に配設されている。ここではまず、この可変バルブリフト機構２００について、図２及び図３を参照して説明する。
【００３０】
図２に示されるように、可変バルブリフト機構２００は、カム２０３の設けられたカムシャフト２０２、揺動可能に軸支されてたロッカアーム２０６、及びそのロッカアーム２０６の揺動に応じて開閉駆動される吸気バルブ２０１が配設された内燃機関のシリンダヘッド内に設けられている。そして、大きくは駆動軸２０、入力アーム２０４、揺動カム２０５、及び支持パイプ２０８を備えて構成されている。
【００３１】
ちなみに、この内燃機関では、各気筒にそれぞれ一対の吸気バルブ２０１及びロッカアーム２０６が設けられ、一対の吸気バルブ２０１を１つのカム２０３で開閉駆動する構成となっている。そして可変バルブリフト機構２００には、各気筒の１つのカム２０３に対応して、１つの入力アーム２０４が気筒毎に設けられている。またその入力アーム２０４の両側（図３参照）には、各気筒の一対の吸気バルブ２０１にそれぞれ対応して、２つの揺動カム２０５が気筒毎に設けられている。
【００３２】
支持パイプ２０８は、中空円筒状に形成され、カムシャフト２０２と平行配置されている。この支持パイプ２０８は、軸方向へ移動したり、回転したりしないようにシリンダヘッドに固定されている。支持パイプ２０８の内部には、軸方向に摺動可能に駆動軸２０が挿入されている。また支持パイプ２０８の外周には、その軸心を中心として揺動可能で、且つその軸方向には移動しないように、入力アーム２０４及び２つの揺動カム２０５がそれぞれ軸支されている。
【００３３】
入力アーム２０４は、その支持パイプ２０８に軸支された部分から延ばされたアーム部２０４ａと、そのアーム部２０４ａの先端部に回転可能に軸支されたローラ２０４ｂとを備え、そのローラ２０４ｂはカム２０３に当接可能となっている。
【００３４】
揺動カム２０５は、その支持パイプ２０８に軸支された部分から突出形成された略三角形状のノーズ２０５ａを備えている。ノーズ２０５ａの一辺（図２の下方側の辺）は、凹状に湾曲したカム面２０５ｂとなっている。このカム面２０５ｂには、吸気バルブ２０１のバルブスプリングの付勢力によって上記ロッカアーム２０６に回転可能に軸支されたローラ２０６ａが押し付けられている。
【００３５】
なお、この可変バルブリフト機構２００では、これら入力アーム２０４及び揺動カム２０５が一体となって揺動されるようになっている。そのため、カムシャフト２０２が回転されると、カム２０３により入力アーム２０４が揺動され、それに連動して揺動カム２０５も揺動されるようになる。そして揺動カム２０５の揺動により、ロッカアーム２０６を介して吸気バルブ２０１が開閉駆動されるようになっている。
【００３６】
更にこの可変バルブリフト機構２００では、支持パイプ２０８の軸心周りにおける入力アーム２０４と揺動カム２０５との相対位相差を変更する機構を備えており、それにより吸気バルブ２０１のバルブリフト量を可変とすることができるようになっている。すなわち、それらの相対位相差を拡大すれば、入力アーム２０４及び揺動カム２０５の揺動角に対するロッカアーム２０６の揺動角が拡大され、吸気バルブ２０１のバルブリフト量が増大される。またそれらの相対位相差を縮小すれば、入力アーム２０４及び揺動カム２０５の揺動角に対するロッカアーム２０６の揺動角が縮小され、吸気バルブ２０１のバルブリフト量が低減される。
【００３７】
続いて、こうした可変バルブリフト機構２００における上記相対位相差の変更にかかる機構について、図３を併せ参照して説明する。図３に示されるように、入力アーム２０４及び２つの揺動カム２０５の支持パイプ２０８に軸支される部分の内部には空間が形成されている。そしてその空間の内部には、支持パイプ２０８の外周に、回転可能、且つ軸方向に摺動可能に軸支された状態で、スライダギア２０７が収容されている。
【００３８】
スライダギア２０７の中央部分には、その外周に右ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されたヘリカルギア２０７ｂが設けられている。またその左右両側には、ヘリカルギア２０７ｂとは逆に、左ねじ螺旋状のヘリカルスプラインがその外周に形成されたヘリカルギア２０７ｃがそれぞれ設けられている。
【００３９】
これらヘリカルギア２０７ｂ、２０７ｃは、入力アーム２０４及び２つの揺動カム２０５の支持パイプ２０８に軸支される部分の内周には、各ヘリカルギア２０７ｂ、２０７ｃに対応したヘリカルスプラインが形成されている。すなわち、入力アーム２０４の軸支部分の内周には、右ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されており、ヘリカルギア２０７ｂに噛み合わされている。また各揺動カム２０５の軸支部分の内周には、左ねじ螺旋状のヘリカルスプラインがそれぞれ形成され、両ヘリカルギア２０７ｃにそれぞれ噛み合わされている。
【００４０】
更にスライダギア２０７にあって、ヘリカルギア２０７ｃのうちの一方（同図３では右側のギア）とヘリカルギア２０７ｂとの間の部分には、周方向に延びる長穴２０７ａが形成されている。また支持パイプ２０８には、その長穴２０７ａの一部と重なるように、軸方向に延びる長穴２０８ａが形成されている。そして支持パイプ２０８の内部に挿通された駆動軸２０には、それら２つの長穴２０７ａ、２０８ａの重なった部分を通じて突出される係止ピン２０ａが一体に設けられている。
【００４１】
ここで駆動軸２０がその軸方向に移動すると、係止ピン２０ａにより押されるため、それに連動してスライダギア２０７も各ヘリカルギア２０７ｂ、２０７ｃを伴って軸方向に移動する。そうした各ヘリカルギア２０７ｂ、２０７ｃの軸方向の移動に対し、それらにスプライン係合された入力アーム２０４及び各揺動カム２０５は、軸方向に移動しないため、ヘリカルスプラインの噛み合いを通じて支持パイプ２０８の中心軸周りに回動させられる。ただし入力アーム２０４と両揺動カム２０５とでは、ヘリカルスプラインの向きが逆であるため、このときの回動方向は逆方向となる。そのため、駆動軸２０の軸方向の移動に応じて、入力アーム２０４と両揺動カム２０５との相対位相差が変更され、上述したように吸気バルブ２０１のバルブリフト量が可変とされるようになる。以上のように、この可変バルブリフト機構２００は、駆動軸２０の軸方向への移動に応じて駆動され、吸気バルブ２０１のバルブリフト量を可変としている。
【００４２】
続いて、こうした可変バルブリフト機構２００を駆動させるべく、駆動軸２０を軸方向に移動させるモータ駆動系の構成について説明する。このモータ駆動系は、図１に示すように大きくは、駆動軸２０をその軸方向に移動させるモータ駆動部１０と、そのモータ駆動部１０を制御する制御部３０とを有して構成されている。
【００４３】
まずは、このモータ駆動系のモータ駆動部１０について説明する。モータ駆動部１０は、モータ１１と、そのモータ１１の回転を伝達する２つのギア１２，１３と、それらギア１２，１３を介して伝達された回転を駆動軸２０の軸方向の直線運動に変換する送りねじ機構１４とを備えて構成されている。
【００４４】
詳しくは、モータ１１の出力軸１１ａには、ギア１２が一体回転可能に取り付けられ、そのギア１２は、送りねじ機構１４のナット部に一体回転可能に取り付けられたギア１３と噛み合わされている。送りねじ機構１４のナット部は、駆動軸２０の外周に形成された雄ねじ部に噛み合わされており、駆動軸２０の軸心周りを回転可能、且つその軸方向の変位を規制された状態で支持されている。このモータ駆動部１０では、その送りねじ機構１４としてボールねじを用いた機構が採用されている。更にこのモータ駆動系には、駆動軸２０上に、その軸方向の変位量Ｄを検出する変位量センサ１５が配設されている。
【００４５】
こうしたモータ駆動部１０では、モータ１１によりその出力軸１１ａが回転されると、その回転はギア１２，１３を介して送りねじ機構１４のナット部に伝達される。そうしてナット部に伝達された回転は、送りねじ機構１４によって駆動軸２０の軸方向への直線運動に変換され、駆動軸２０が軸方向に移動される。そして移動された駆動軸２０の変位量Ｄは、変位量センサ１５によって検出されることとなる。
【００４６】
更に内燃機関のシリンダヘッドには、駆動軸２０が所定位置に移動したときに、その先端が当接されるストッパ１６が固定されている。このストッパ１６に駆動軸２０の先端が突き当たるとそれ以上の駆動軸２０の移動が強制的に停止される。これにより、ストッパ１６は、駆動軸２０の移動範囲を制限している。
【００４７】
なお、このモータ駆動系では、駆動軸２０の先端がストッパ１６と当接する位置を基準として、駆動軸２０の変位量Ｄの制御が行われている。すなわち、ストッパ１６に先端が当接する位置に駆動軸２０が位置しているときの変位量Ｄを「０」とし、その位置から駆動軸２０が移動した量を変位量Ｄとして規定して、その変位量制御が行われている。
【００４８】
次に、以上のように構成されたモータ駆動部１０の制御を行う制御部３０について説明する。制御部３０は同図１に示されるように、モータ制御ＣＰＵ３１、駆動回路３２を備えて構成されている。
【００４９】
上記モータ１１の電力供給線は、駆動回路３２に接続されている。電力供給線には、モータ１１に供される駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍをそれぞれ検出する電圧計３２ａ及び電流計３２ｂが配設されている。駆動回路３２は、信号線を介してモータ制御ＣＰＵ３１に接続されている。モータ制御ＣＰＵ３１は、更に内燃機関の各種制御を行うエンジン用電子制御装置（ＥＣＵ）４０にも信号線を介して接続されている。またモータ制御ＣＰＵ３１には、上記変位量センサ１５、電圧計３２ａ、及び電流計３２ｂとも接続され、それら各センサ類の検出信号が入力されるようにもなっている。
【００５０】
このように構成された制御部３０は、次のようにして、駆動軸２０の変位量のフィードバック制御を行っている。
エンジン用電子制御装置４０は、例えばエンジン回転速度やスロットル開度等の機関運転状態に基づいて最適な吸気バルブ２０１のバルブリフト量を、内燃機関の運転中に繰り返し算出している。そしてエンジン用電子制御装置４０は、算出した最適なバルブリフト量を設定するための駆動軸２０の変位量の目標値（目標変位量）Ｄｔを算出し、その目標変位量Ｄｔを指令信号としてモータ制御ＣＰＵ３１に送信する。
【００５１】
モータ制御ＣＰＵ３１は、変位量センサ１５により検出された駆動軸２０の実際の変位量（実変位量）Ｄｏと受信した目標変位量Ｄｔとを比較する。そしてモータ制御ＣＰＵ３１は、実変位量Ｄｏを目標変位量Ｄｔに近づけて最終的に一致させるために必要なモータ１１の駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを算出し、それを指令信号として駆動回路３２に送信する。
【００５２】
駆動回路３２は受信した指令信号に基づいて、モータ１１に供される駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを調整する。
このように、このモータ駆動系では、機関運転状態に応じたバルブリフト量が得られるように、変位量センサ１５の検出結果に基づいた駆動軸２０の変位量Ｄのフィードバック制御を行っている。
【００５３】
ところで、こうしたモータ駆動系において、変位量センサ１５に異常が発生して実変位量Ｄｏに則した検出信号が得られなくなったり、モータ１１に異常が発生して指令信号に則して駆動されなくなったりすれば、最適なバルブリフト量が得られなくなってしまう。
【００５４】
そこで、この実施の形態では、モータ制御ＣＰＵ３１は、上記変位量Ｄのフィードバック制御に係る処理を行う傍ら、モータ１１及び変位量センサ１５の異常の有無を検出する処理を併せて行っている。以下、そうした異常検出処理について、図４〜図７を併せ参照して詳細に説明する。
【００５５】
まずここで、モータ制御ＣＰＵ３１により行われる異常検出処理の概要を説明する。この異常検出処理は、次のようなそれぞれ別の検出信号に基づいた２通りの態様で求められたモータ１１の回転速度ω１、ω２を比較することで行われる。
【００５６】
回転速度ω１は、変位量センサ１５により検出された実変位量Ｄｏの推移に基づいて求められたモータ１１の回転速度である。この回転速度ω１は、実変位量Ｄｏの時間微分、各ギア１２、１３の歯数、送りねじ機構１４におけるナット部の１回転当たりの駆動軸２０の送り量等の関係より求めることができる。
【００５７】
回転速度ω２は、電圧計３２ａ及び電流計３２ｂにより検出された駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍから把握されるモータ１１の逆起電力Ｅｄに基づいて求められたモータ１１の回転速度である。なお、逆起電力Ｅｄは、それら駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍとモータ１１の内部抵抗Ｒｍさえ解れば、上述の関係式（１）にて求めることができる。逆起電力Ｅｄは、モータ１１の回転に伴う回生発電により発生する電圧であり、その逆起電力Ｅｄとモータ１１の回転速度との相関関係は、モータ１１の特性として定まっており、予め実験等で求めておくことができる。ちなみにこのモータ１１では、それらの相関関係は、図５に例示される関係となっている。
【００５８】
これらの回転速度ω１、ω２は本来一致するはずであり、そうでなければ変位量センサ１５又はモータ１１に異常が発生したと判断することができる。例えば変位量センサ１５又はその検出信号の通信線に異常が発生し、実際の駆動軸２０の動作に則さない実変位量Ｄｏの検出信号がモータ制御ＣＰＵ３１に入力されるようになったときには、回転速度ω１がその実態にそぐわない不適切な値となる。またモータ１１にその内部配線のショートや断線等の異常が発生したときには、駆動電圧Ｅｍ、駆動電流Ｉｍ及び内部抵抗Ｒｍの相関関係に変化が生じ、回転速度ω２が不適切な値となる。よって、モータ１１及び変位量センサ１５のいずれに異常が発生した場合にも、回転速度ω１、ω２は一致しなくなる。
【００５９】
そこでモータ制御ＣＰＵ３１は、上記２つの回転速度ω１、ω２を比較した結果、それらに有意な差が認められた場合には、異常信号をエンジン制御ＥＣＵ４０に送信する。
【００６０】
このようにこの実施の形態では、駆動軸２０が上記被駆動部材に、変位量センサ１５がその被駆動部材の動作を検出する上記センサに、電圧計３２ａ、電流計３２ｂ及びモータ制御ＣＰＵ３１が上記逆起電力検出手段にそれぞれ対応している。
【００６１】
図４は、こうした「異常検出処理」の詳細な処理手順を示すフローチャートである。この処理は、所定時間毎の割り込み処理として、モータ制御ＣＰＵ３１により機関運転中繰り返し実行されている。
【００６２】
本処理に移行するとモータ制御ＣＰＵ３１は、まずステップＳ１において、変位量センサ１５により検出された実変位量Ｄｏを読み込むとともに、ステップＳ２において、電圧計３２ａ及び電流計３２ｂにより検出された駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを読み込む。そして続くステップＳ３において、上記ステップＳ１で読み込んだ実変位量Ｄｏを時間微分して、上記回転速度ω１を算出する。
【００６３】
更にモータ制御ＣＰＵ３１は、ステップＳ４において、上記ステップＳ２で読み込んだ駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍ、及び予め求めておいたモータ１１の内部抵抗Ｒｍから、上記の関係式（１）により逆起電力Ｅｄを算出する。更にその算出された逆起電力Ｅｄから上記回転速度ω２を算出する。ここでは、図５に例示したこのモータ１１における逆起電力Ｅｄとモータ１１の回転速度との相関関係を、マップとしてモータ制御ＣＰＵ３１のメモリに予め記憶させておき、そのマップを用いて回転速度ω２を算出するようにしている。
【００６４】
その後、モータ制御ＣＰＵ３１は、続くステップＳ５において、これら算出された２つの回転速度ω１、ω２を比較し、その比較結果に基づいて異常の有無の判定を行う。詳しくは、それら回転速度ω１、ω２の差（｜ω１−ω２｜）が予め定められた判定値α以下であるときは（Ｓ５：ＮＯ）、異常無しと判定し、そのまま本処理を一旦終了する。一方、それらの差が判定値αを超えるときには、モータ制御ＣＰＵ３１は異常有りと判定し（Ｓ５：ＹＥＳ）、ステップＳ６においてエンジン用電子制御装置４０に対してその旨通知する異常信号を出力した上で、本処理を一旦終了する。
【００６５】
なお、この実施の形態では、ステップＳ３の処理が上記第１算出手段の処理に、ステップＳ４の処理が上記第２算出手段の処理に、ステップＳ５の処理が上記異常検出手段の処理にそれぞれ対応している。また、回転速度ω１が上記第１算出手段の算出するモータの作動速度に、回転速度ω２が上記第２算出手段の算出するモータの作動速度にそれぞれ対応している。
【００６６】
こうした異常検出処理によれば、駆動軸２０の変位量Ｄのフィードバック制御用のセンサ（変位量センサ１５）を２重系として相互監視させるといった構成の複雑化を招くことなく、モータ１１及び変位量センサ１５のいずれかに異常があることを検出できる。
【００６７】
ところで、この実施の形態のモータ１１の内部抵抗Ｒｍには、温度依存性があり、状況に応じてその値が変化してしまうことがある。内部抵抗Ｒｍの値が不適切であれば、それを用いて求められる上記回転速度ω２も不適切な値となり、上記異常検出の精度が低下してしまう。そこで、この実施の形態では、下記態様にて、モータ１１のフィードバック制御中、機会がある毎に内部抵抗Ｒｍを求めて、その値を更新する処理を行っている。
【００６８】
出力軸１１ａの回転中、上述の通りモータ１１は、回生により逆起電力Ｅｄを発生する。このとき、内部抵抗Ｒｍの値が不確かであれば、不明なパラメータが逆起電力Ｅｄと内部抵抗Ｒｍとの２つとなるため、上記構成にて実測が可能な駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍだけでは、逆起電力Ｅｄ及び内部抵抗Ｒｍの値を求めることはできない。しかしながら、モータ１１の出力軸１１ａが回転していない状態であれば、逆起電力Ｅｄは発生しないため、すなわち逆起電力Ｅｄが「０」であるため、そのときの駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを上述の関係式（３）に当てはめることで内部抵抗Ｒｍを求めることができる。
【００６９】
一方、この実施の形態のモータ駆動系では上述したように、駆動軸２０の先端がストッパ１６に突き当たると、すなわち上記変位量Ｄが「０」となる位置まで駆動軸２０が移動されると、ストッパ１６側へのそれ以上の駆動軸２０の移動が強制的に停止される。そしてそれに連動してモータ１１の出力軸１１ａの回転も、強制的に停止されるようになっている。よって、この実施の形態では、このストッパ１６が、モータ１１の出力軸１１ａの作動（回転）を強制的に停止させる上記「強制手段」に相当する構成となっている。
【００７０】
そこでモータ制御ＣＰＵ３１は、フィードバック制御中に変位量Ｄが「０」となる位置に駆動軸２０が移動されたとき、あえて変位量Ｄが小となる方向に、すなわち駆動軸２０の先端をストッパ１６に押し付ける方向に駆動軸２０を駆動させるべく、モータ１１への電力供給を継続する。そして、そのときのモータ１１の駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを検出し、上記関係式（３）より現状のモータの内部抵抗Ｒｍを算出する。
【００７１】
更にこの実施の形態では、こうして求められた内部抵抗Ｒｍを用いて、モータ１１の温度異常の検出も併せ行うようにしている。上記のようにモータ１１の内部抵抗Ｒｍは温度依存性があり、温度以外の影響を無視できるのであれば、内部抵抗Ｒｍとモータ１１の温度との間には一義的な相関関係が成立する。その場合には、内部抵抗Ｒｍからモータ１１の温度が求められ、モータ１１の異常高温化等の温度異常を検出することができる。このモータ１１では、内部抵抗Ｒｍとその温度との間には、図７に例示するような相関関係がある。そこでモータ制御ＣＰＵ３１は、上記態様にて内部抵抗Ｒｍを求めた後、その値がモータ１１の許容上限温度に対応する判定値βを超えているか否かにより、温度異常の有無を判定している。
【００７２】
図６は、以上説明した内部抵抗Ｒｍの算出、及び温度異常の検出にかかるモータ制御ＣＰＵ３１の処理手順を示したフローチャートである。このフローチャートの処理は、この処理は、所定時間毎の割り込み処理として、モータ制御ＣＰＵ３１により機関運転中繰り返し実行されている。
【００７３】
このルーチンに処理が移行すると、モータ制御ＣＰＵ３１は、まずステップＳ１０において、駆動軸２０の目標変位量Ｄｔが「０」、且つ実変位量Ｄｏが「０」であるか否かを判定する。すなわち、駆動軸２０の先端がストッパ１６に突き当たった状態に保持されているか否かを判定する。ここで上記条件が不成立であれば（Ｓ１０：ＮＯ）、本処理を一旦終了する。
【００７４】
一方、駆動軸２０の先端がストッパ１６に突き当たった状態に保持されていれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、モータ制御ＣＰＵ３１は、駆動軸２０の変位量Ｄが小となる方向にモータ１１を駆動すべく、駆動回路３２に指令信号を出力する。これにより、モータ１１には、駆動軸２０の変位量Ｄを小とする方向に駆動するための電力供給がなされるが、駆動軸２０の先端がストッパ１６に突き当たっているため、実際にその出力軸１１ａが回転されることはない。
【００７５】
こうしてモータ１１の出力軸１１ａの回転を強制的に停止させた後、モータ制御ＣＰＵ３１は、ステップＳ１２において、電圧計３２ａ及び電流計３２ｂから、そのときのモータ１１の駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを読み込む。そして続くステップＳ１３において、上記関係式（３）を用いてそのときの内部抵抗Ｒｍを算出する。以上のステップＳ１１〜Ｓ１３の処理にて、モータ１１の現状の内部抵抗Ｒｍが求められる。
【００７６】
こうして内部抵抗Ｒｍを求めた後、モータ制御ＣＰＵ３１は、更にステップＳ１４において、その内部抵抗Ｒｍからモータ１１の温度異常の有無を判定する。ここで上記求められた内部抵抗Ｒｍが上記判定値β以下であれば（Ｓ１４：ＮＯ）、温度異常無しと判定し、処理をステップＳ１６に移行する。一方、内部抵抗Ｒｍが上記判定値βを超えていれば（Ｓ１４：ＹＥＳ）、モータ制御ＣＰＵ３１はステップＳ１５において、温度異常が検出された旨の異常信号をエンジン用電子制御装置４０に対して出力する。以上のステップＳ１４、Ｓ１５の処理にて、モータ１１の温度異常の検出が行われる。
【００７７】
こうして温度異常の検出処理を行った後、モータ制御ＣＰＵ３１は、ステップＳ１６において、上記ステップＳ１１の処理にて開始されたモータ１１の駆動を停止させるべく駆動回路３２に指令信号を出力し、本処理を一旦終了する。なお、この実施の形態では、こうして内部抵抗Ｒｍの算出及び温度異常の検出が完了すると、上記ステップＳ１０の条件が一旦不成立となり、再成立するまで、本処理は実行されないようになっている。
【００７８】
なお、この実施の形態では、ステップＳ１１〜Ｓ１３の各処理が上記内部抵抗算出手段の処理に、ステップＳ１４、Ｓ１５の処理が上記更なる異常検出手段の処理にそれぞれ対応している。
【００７９】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）この実施の形態では、変位量センサ１５の検出結果に基づいて算出されたモータ１１の回転速度ω１と、モータ１１で発生する逆起電力Ｅｄに基づいて算出されたモータ１１の回転速度ω２との比較により、異常が検出されている。そのため、フィードバック制御用の変位量センサ１５を二重系として相互監視させるといった冗長な構成を採用せずとも、その変位量センサ１５の異常を検出することができる。したがって、より簡易な構成でモータ駆動系に設けられたフィードバック制御用のセンサの異常を検出することができる。
【００８０】
（２）この実施の形態では、上記回転速度ω１、ω２の差が所定の判定値α以上となったとき、すなわちそれら回転速度ω１、ω２に有意な差が確認されたときに、異常有りとして異常検出が行われている。そのため、モータ１１又は変位量センサ１５の異常を適切に検出することができる。
【００８１】
（３）この実施の形態では、モータ１１に供される駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍとそのモータ１１の内部抵抗Ｒｍとに基づいて、逆起電力Ｅｄが算出され検出されている。したがって、逆起電力Ｅｄが比較的容易に求められ、上記異常検出の実施がより容易となる。
【００８２】
（４）この実施の形態では、モータ１１に供される駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍを各検出する電圧計３２ａ及び電流計３２ｂの検出結果から逆起電力Ｅｄが求められている。これら電圧計３２ａや電流計３２ｂは、モータを用いたモータ駆動系の多くに既設されており、そうしたモータ駆動系では、格別な構成を追加することなく上記異常検出の実施が可能となる。
【００８３】
（５）この実施の形態では、ストッパ１６により、モータ１１の出力軸１１ａの回転を強制的に停止させたときのモータ１１の駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍより現状のモータ１１の内部抵抗Ｒｍが算出されている。したがって温度等に応じたモータ１１の内部抵抗Ｒｍの変化に拘わらず、モータ１１の逆起電力Ｅｄを正確に求められるようになり、異常検出の精度を更に向上することができる。
【００８４】
（６）この実施の形態では、目標変位量Ｄｔ、及び実変位量Ｄｏが共に「０」のときに、すなわちストッパ１６との当接位置に駆動軸２０が保持された状態にあるときに、上記の内部抵抗Ｒｍの算出が行われる。そのため、バルブリフト量の可変制御を中断させることなく、内部抵抗Ｒｍの算出を行うことができる。
【００８５】
（７）この実施の形態では、上記算出されたモータ１１の内部抵抗Ｒｍに基づいて、更なる異常検出が行われている。これにより、モータ温度が適正な範囲から逸脱するといったモータの温度異常についても併せて検出できるようになる。
【００８６】
なお、上記実施の形態は、以下のようにその構成を変更してもよい。
・上記実施の形態では、図６に示される処理において、現状の内部抵抗Ｒｍを求めると共に、その求められた内部抵抗Ｒｍに基づいて、モータ１１の温度異常の検出を併せて行っているが、そうした温度異常の検出の必要がなければ、ステップＳ１４、Ｓ１５の処理を割愛しても良い。
【００８７】
・上記実施の形態では、目標変位量Ｄｔ及び実変位量Ｄｏが共に「０」のときに、すなわち駆動軸２０がストッパ１６との当接位置に保持されているときに、内部抵抗Ｒｍの算出を実施している。そうした算出の実施条件は、これに限らず適宜変更しても良い。バルブリフト量の可変制御に与える影響を無視できるのであれば、そのときの目標変位量Ｄｔや実変位量Ｄｏに関わらず、必要に応じて駆動軸２０をストッパ１６との当接位置まで強制的に移動させ、内部抵抗Ｒｍを算出させるようにすることもできる。
【００８８】
・上記実施の形態では、モータ１１の内部抵抗Ｒｍの算出に際し、ストッパ１６によって駆動軸２０の移動を止めることで、モータ１１の出力軸１１ａの回転を強制的に停止させているが、ブレーキ等の他の手段を用いてモータ１１の出力軸１１ａの作動を強制停止させるようにしても良い。要は、モータ１１への電力供給遮断といったモータ供給電力の調整に依らずして、外部からモータ１１の出力軸１１ａの作動を強制停止させるものであれば、任意の手段をストッパ１６に代えて採用することができる。
【００８９】
・更に、温度等の使用状況に応じたモータ１１の内部抵抗Ｒｍの変化が異常検出精度に与える影響を無視できるのであれば、図６のフローチャートに示される処理を割愛しても良い。その場合、内部抵抗Ｒｍを予め定められた定数値として逆起電力Ｅｄの算出を行うこととなる。
【００９０】
・上記実施の形態では、逆起電力Ｅｄを電圧計３２ａ及び電流計３２ｂにより検出されたモータ１１の駆動電圧Ｅｍ及び駆動電流Ｉｍと、予め求めておいたモータ１１の内部抵抗Ｒｍとから求めているが、他の態様にて逆起電力Ｅｄを求めるようにしても良い。例えば逆起電力Ｅｄを直接検出が可能であれば、直接それを検出して回転速度ω２を算出することもできる。
【００９１】
・更に逆起電力Ｅｄ、すなわち回生によりモータ１１で生じた電圧を用いる代わりに、逆起電流Ｉｄ、すなわち回生によりモータ１１で生じた電流を用いて回転速度ω２を求めるようにしても良い。その場合の逆起電流Ｉｄ、駆動電圧Ｅｍ、駆動電流Ｉｍ、内部抵抗Ｒｍの関係は、上述の関係式（２）に示された通りである。
【００９２】
・上記実施の形態では、回転速度ω１と回転速度ω２との比較により異常を検出していたが、例えば以下の態様に変更しても良い。上記実施の形態のようにモータ１１の逆起電力Ｅｄを求める一方、実変位量Ｄｏに基づいて算出されたモータ１１の回転速度ω１から、そのときのモータ１１の逆起電力の推定値Ｅｄ’を逆算的に求める。そして、その推定値Ｅｄ’と上記逆起電力Ｅｄとの比較に基づき異常検出を行う。こうした態様でも、上記実施の形態と実質同様の異常検出を行うことができる。
【００９３】
・また、逆起電力Ｅｄから算出された回転速度ω２の推移から、そのときの駆動軸２０の変位量の推定値Ｄ’を逆算的に求め、変位量センサ１５により検出された実変位量Ｄｏとその推定値Ｄ’とを比較して異常検出を行うようにしても良い。この場合にも、上記実施の形態と実質同様の異常検出を行うことができる。
【００９４】
・上記実施の形態では、変位量センサ１５の検出した駆動軸２０の実変位量Ｄｏより回転速度ω１を求めていたが、この変位量センサ１５に代えて、モータ１１の出力軸１１ａの回転位相を検出するセンサを設け、その検出結果より回転速度ω１を求めるようにしても良い。
【００９５】
・上記実施形態では、モータ制御ＣＰＵ３１が上記異常検出や、内部抵抗の算出、温度異常の検出に係る各処理を実行していたが、これらの処理の一部若しくはその全部をエンジン用電子制御装置４０に行わせるようにしても良い。
【００９６】
・上記実施の形態では、モータ駆動系の異常検出装置を可変バルブリフト機構２００に適用した場合を説明したが、本発明はこうした構成にその適用が限定されるわけではない。要は、モータと、そのモータにより駆動される被駆動部材と、それらモータの出力軸又は被駆動部材の動作を検出するセンサとを備えて構成されたモーター駆動系であれば、その異常検出装置として本発明を適用することができる。
【００９７】
・上記実施形態では、モータの出力軸の回転を直線運動に変換して被駆動部材を駆動する構成のモータ駆動系についての適用例を説明したが、モータの出力軸の回転により被駆動部材を回転駆動させる構成のモータ駆動系についても、本発明を適用することができる。その場合には勿論、被駆動部材の回転（位相）、若しくはモータ出力軸の回転（位相）を検出するセンサの検出結果に基づいて上記回転速度ω１を求めて異常検出を行うこととなる。
【００９８】
・上記実施形態では、モータとしてブラシ式のＤＣモータを採用するモータ駆動系への適用例を説明したが、本発明はそれ以外のタイプのモータを採用したモータ駆動系に対しても適用することができる。要はそれが、モータと、そのモータにより駆動される被駆動部材と、それらモータの出力軸又は被駆動部材の動作を検出するセンサとを備えて構成されたモータ駆動系であって、直接的にせよ、間接的にせよ、そのモータの逆起電力を検出可能であれば、本発明の適用は可能である。
【００９９】
次に、上記各実施形態及びその変形例から把握できる他の技術的思想を、その効果とともに、以下に記載する。
（イ）前記更なる異常検出手段は、前記算出された内部抵抗が所定の判定値を超えるときに異常有りと判定する請求項４に記載のモータ駆動系の異常検出装置。一般に、モータの内部抵抗はその温度の上昇とともに増大するため、上記構成の如く異常有りを判定することで、モータの不適切な高温化による異常を好適に検出できる。
【０１００】
（ロ）前記モータは、ＤＣモータである請求項１〜５、及び上記（イ）のいずれかに記載のモータ駆動系の異常検出装置。
（ハ）前記モータは、ブラシ式のＤＣモータである請求項１〜５、及び上記（イ）のいずれかに記載のモータ駆動系の異常検出装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態についてその全体構造の模式図。
【図２】可変バルブリフト機構及びその周辺の断面図。
【図３】可変バルブリフト機構の斜視断面構造を示す断面図。
【図４】同実施形態での異常検出処理のフローチャート。
【図５】逆起電力Ｅｄとモータ回転速度との相関関係を示すグラフ。
【図６】同実施形態での内部抵抗算出及び温度異常検出処理のフローチャート。
【図７】内部抵抗Ｒｍとモータ温度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…モータ駆動部、１１…モータ、１１ａ…出力軸、１２…ギア、１３…ギア、１４…送りねじ機構、１５…変位量センサ、１６…ストッパ、２０…駆動軸、２０ａ…係止ピン、３０…制御部、３１…モータ制御ＣＰＵ、３２…駆動回路、３２ａ…電圧計、３２ｂ…電流計、４０…エンジン用電子制御装置（エンジン用ＥＣＵ）、２００…可変バルブリフト機構、２０１…吸気バルブ、２０２…カムシャフト、２０３…カム、２０４…入力アーム、２０４ａ…アーム部、２０４ｂ…ローラ、２０５…揺動カム、２０５ａ…ノーズ部、２０５ｂ…カム面、２０６…ロッカアーム、２０６ａ…ローラ、２０７…スライダギア、２０７ａ…長孔、２０７ｂ、２０７ｃ…ヘリカルギア、２０８…支持パイプ、２０８ａ…長孔。
Claims (5)
- モータと、そのモータにより駆動される被駆動部材と、それらモータの出力軸又は被駆動部材の動作を検出するセンサとを備えて構成されたモータ駆動系についての異常の有無を検出するモータ駆動系の異常検出装置において、
前記モータで発生する逆起電力を検出する逆起電力検出手段と、
前記センサの検出結果に基づいて前記モータの作動速度を算出する第１算出手段と、
前記検出された逆起電力に基づいて前記モータの作動速度を算出する第２算出手段と、
前記第１算出手段により算出された作動速度と前記第２算出手段により算出された作動速度との比較により、異常の有無を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動系の異常検出装置。 - 前記異常検出手段は、前記第１算出手段により算出された作動速度と前記第２算出手段により算出された作動速度との差が所定の判定値を超えたとき、異常有りと判定する請求項１に記載のモータ駆動系の異常検出装置。
- 前記逆起電力検出手段は、前記モータに印加される駆動電圧と前記モータに流される駆動電流と前記モータの内部抵抗とに基づいて、前記逆起電力を算出して検出する請求項１又は２に記載のモータ駆動系の異常検出装置。
- 請求項３に記載のモータ駆動系の異常検出装置において、
前記モータの出力軸の作動を強制的に停止させる強制手段と、
その強制手段によって前記モータの出力軸の作動を強制的に停止させたときの前記モータの駆動電圧及び駆動電流より前記モータの内部抵抗を算出する内部抵抗算出手段と、
を更に備えることを特徴とするモータ駆動系の異常検出装置。 - 請求項４に記載のモータ駆動系の異常検出装置において、
前記内部抵抗算出手段により算出された前記モータの内部抵抗に基づいて、異常を検出する更なる異常検出手段を更に備える
ことを特徴とするモータ駆動系の異常検出装置。
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