JP2004052665A - Opening detection system for throttle valve - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのスロットル弁の開度検出システムに関し、特に、ブラシレスモータにて駆動されるスロットル弁の開度検出に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車部品の電子化に伴い、エンジンのスロットル弁をモータにて駆動するいわゆる電子制御スロットル装置が広く用いられている。そこでは、従来のアクセルワイヤによる機械的動作に代えて、電気信号によってスロットル弁が制御される。アクセル踏み込み量はポテンショメータ等によって電気的に検出され、その値に応じてモータが駆動されてスロットル弁の開閉が行われる。
【0003】
このような電子制御スロットル装置では、スロットル弁の開度は弁体が固定されたシャフトに磁石を取り付け、その磁束変化をホール素子等の磁気検出素子にて検出することにより行われる。特許第2920179号公報には、自動車での使用を考慮したホール素子による磁気位置センサが開示されている。当該特許では、角速度の測定を望む駆動軸に、内周に永久磁石を取り付けた円筒状のヨークが固定される。磁石の内側には固定子が配置され、固定子に設けたスリット状の磁気間隙内にホール素子が収容される。駆動軸と共に永久磁石が回転すると、ホール素子周囲の磁束が変化し、その変化に応じた信号がホール素子から出力される。この信号変化は駆動軸の回転角度と対応している。従って、ホール素子からの信号に基づき駆動軸の回転角度を算出でき、スロットル弁の開度もこの磁気位置センサを用いて検出することができる。
【0004】
ところが、特許第2920179号公報の磁気位置センサでは、ホール素子が各センサに1個しか取り付けられていないため、ホール素子が故障すると駆動軸の回転角度を全く検出できなくなる。すなわち、スロットル開度を全く把握できなくなり、自動車の心臓部であるエンジンの制御に重大な支障を生じる。そこで、スロットル開度を検出する回転角度センサでは、ホール素子の故障に備えて、さらにもう一つバックアップのホール素子を設けた冗長設計が行われている。例えば、特開2001−208510号公報や特開2001−289610号公報の回転角度検出装置には、特許第2920179号公報と類似の構成において、ホールICを2個配置したものが示されている。
【0005】
図8は従来の回転角度検出装置の構成を示す説明図である。スロットル弁が固定されたシャフトにはハブ51が取り付けられており、その内周には鉄製のロータコア52が取り付けられている。ロータコア52の内周側にはさらに磁石53が固定されている。磁石53の内側にはハブ51と同軸状にステータコア54が配置される。ステータコア54の中央部にはスリット55が設けられており、そこにホールIC56が2個配置されている。ホールIC56a,56bからは、鎖交する磁束密度に応じた電圧信号が出力され、2つのホールIC56a,56bの出力を互いに比較して異常がないか否かを確認しながらハブ51の回転角、すなわちスロットル弁の開度が検出される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような回転角度検出装置で使用されるホールICは、磁石の温度特性、すなわち温度変化に伴う磁石の磁束密度変化を補償する必要があるため、温度補償タイプのリニア出力ホールICを使用する必要がある。かかるタイプのホールICは一般のものに比べて非常に高価であり、それを2個使用すると装置コストが増大するという問題が生じる。正確な角度検出のためには温度補償が必要となる一方、故障に対するバックアップのためにはホールICを複数使用することが求められ、コストダウンと信頼性確保を両立し得るシステムの開発が望まれていた。
【0007】
本発明の目的は、コストダウンと信頼性確保を両立し得るスロットル弁の開度検出システムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のスロットル弁の開度検出システムは、ブラシレスモータによって開閉駆動されるスロットル弁を備えた電子制御スロットル装置における前記スロットル弁の開度検出システムであって、前記スロットル弁が固定され、前記ブラシレスモータによって回転駆動されるシャフトと、前記シャフトに取り付けられ、前記シャフトと共に回転する磁石を備えるハブと、磁気検出素子を備え、前記ハブと同軸状に配置されたステータコアと、前記磁石の回転に伴って変化する前記磁気検出素子の出力信号に基づき前記スロットル弁の開度を算出する開度演算手段と、前記ブラシレスモータのロータ位置検出信号に基づき、前記スロットル弁の開度を推定する開度推定手段と、前記開度演算手段による前記スロットル弁の検出開度と前記開度推定手段による前記スロットル弁の推定開度とを比較して前記磁気検出素子の故障検出を行う故障検出手段とを有することを特徴とする。
【0009】
本発明のスロットル弁の開度検出システムでは、ブラシレスモータのロータ位置検出信号からスロットル弁の開度を推定し、この推定値を磁気検出素子の出力信号に基づいて算出したスロットル弁の検出開度と比較して磁気検出素子の故障診断を行いつつスロットル弁の開度制御を行うことができる。従って、高価な温度補償タイプのリニア出力ホールICを2個使用することなく故障判定を行うことができ、信頼性を確保しつつホールICを1個削減して装置のコストダウンを図ることが可能となる。
【0010】
前記スロットル弁の開度検出システムにおいて、前記開度推定手段は、前記ロータ位置検出信号から生成され前記ブラシレスモータが所定角度回転する毎に形成される回転パルス信号に基づいて前記シャフトの回転角度を算出し、前記スロットル弁の開度を推定することを特徴とするスロットル弁の開度検出システム。
【0011】
また、前記スロットル弁の開度検出システムにおいて、前記ハブに磁性材料によって円筒形状に形成されその内周面に前記磁石が固定されたロータコアを設け、前記ステータコアを磁性材料によって形成し前記磁石の内側に配置すると共に前記磁気検出素子を1個取り付けるようにしても良い。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明による開度検出システムが適用される電子制御スロットル弁の構成を示す断面図、図2は図1のA−A線に沿った断面図である。図1の電子制御スロットル弁はエンジンの吸気通路に配置され、スロットル弁1の開度によりエンジンの吸入空気量を制御している。スロットル弁1はシャフト2に固定されており、ギア11〜14からなる減速機構15を介してブラシレスモータ3(以下、モータ3と略記する)によって駆動される。
【0013】
シャフト2は、金属製のハウジング4に固定されたベアリング16a,16bによって回動自在に支持されている。ハウジング4の図1において上部には、合成樹脂製のカバー5が取り付けられている。シャフト2に固定されたギア11には、ねじりコイルばね17が取り付けられている。このねじりコイルばね17によってシャフト2は所定の回転方向に付勢され、その付勢力によってスロットル弁1が全閉位置まで自動的に復帰する。
【0014】
シャフト2の端部には、スロットル弁1の開度を検出するセンサ部6が設けられている。図3は、センサ部6の構成を示す説明図である。センサ部6では、シャフト2の端部に合成樹脂製のハブ20が固定されている。ハブ20は段付き円筒形状に形成され、内周側には鉄等の磁性材料によって形成されたロータコア21が取り付けられている。ロータコア21の内周にはさらに磁石22が固定されている。磁石22は、上半部と下半部の2個の磁石によって円筒状に形成されており、磁力線の向きが径方向となるいわゆるラジアル着磁がなされている。磁石22の上半部は、内周側がN極、外周側がS極となるように着磁され、下半部は、内周側がS極、外周側がN極となるように着磁されている。
【0015】
カバー5の内側には基板23が固定されており、この基板23にはホールIC24が配置されたステータコア25が取り付けられている。ステータコア25もまた鉄等の磁性材料によって円柱状に形成されており、その中央部にはスリット26が設けられている。このスリット26によって、ステータコア25は図3に示すように上下に2分割され、中央にエアギャップが形成される。カバー5をハウジング4に取り付けると、ステータコア25は磁石22の内側にハブ20と同軸状に配設される。これにより、ステータコア25の外周面と磁石22の内周面との間には、均一なエアギャップが形成される。
【0016】
エアギャップを形成するスリット26には、ホールIC24が1個配置されている。ホールIC24は、ホール素子(磁気検出素子)と信号増幅回路とを一体化したICであり、温度特性の補正が行われる温度補償タイプのリニア出力ホールICである。ホールIC24からは、スリット26を通過しホールIC24に鎖交する磁束密度に応じた電圧信号が出力される。
【0017】
モータ3は、図1に示すように、ステータ31の内側にロータ32を回転自在に配置したいわゆるインナーロータ型のブラシレスモータである。ステータ31は、駆動コイル33と、コイル33が巻装されたステータコア34とから構成され、基板23に固定されている。ステータコア34は、金属板を積層して形成されており、内周側に突設された突極に駆動コイル33が巻回されて巻線が形成されている。基板23には、ロータ32の回転位置を検出するホールIC(図示せず)が設けられている。このホールICからはロータ32に回転に伴って、ロータ位置検出信号が出力される。
【0018】
ロータ32は、ロータシャフト35と、ロータシャフト35に固定されたロータコア36及びロータコア36の外周に固定されたロータマグネット37とから構成される。ロータマグネット37は円筒状に形成され、N,Sの2極が設けられている(極対数1)。ロータシャフト35はベアリング38a,38bにて回転自在に支持されており、ベアリング38aはカバー5に、ベアリング38bはハウジング4に取り付けられたブラケット39にそれぞれ取り付けられている。ロータコア36には、円柱状のマグネット取付部36aと、ギヤ14が形成されている。ギヤ14は、アイドラギヤ18のギヤ13と噛合している。アイドラギヤ18は、ブラケット39に固定されたギアシャフト19に回転自在に支持されている。アイドラギヤ18にはギヤ13と一体にギヤ12が形成されており、ギヤ12はシャフト2に固定されたギア11と噛合している。これにより、モータ3におけるロータ32の回転が減速されてシャフト2に伝達される。
【0019】
このような電子制御スロットル弁では、センサ部6のホールIC24からの出力信号やモータ3のホールICからのロータ位置検出信号は、図4のような制御系を備えた制御装置に送られる。図4は、当該電子制御スロットル弁における制御系の構成を示すブロック図である。制御装置(CPU)41では、ホールIC24からの出力信号によってハブ20の回転角度、すなわちスロットル弁1の回転角度(バルブ開度)が算出される。また、ロータ位置検出信号に基づいてハブ20の回転角度が推定され、両者の結果を互いに比較して異常がないか否かを確認しながらスロットル弁1の開度制御が行われる。
【0020】
制御装置(CPU)41には、モータ3のロータ位置検出信号に基づいて生成された回転パルス信号▲1▼〜▲6▼が入力される。図5は、回転パルス信号の構成を示す説明図である。回転パルス信号は、モータ3が所定角度回転する毎に出力されるワンショットパルス信号であり、図5に示すように、ロータ位置検出信号(センサ信号)の各相(U,V,W)の立ち上がりと立ち下がりを捉えて生成される。つまり、U相のセンサ信号の立ち上がりにより回転パルス信号▲1▼が生成され、W相のセンサ信号の立ち下がりにより回転パルス信号▲2▼、V相のセンサ信号の立ち上がりにより回転パルス信号▲3▼が生成される。次に、U相のセンサ信号の立ち下がりにより回転パルス信号▲4▼が生成され、W相のセンサ信号の立ち上がりにより回転パルス信号▲5▼、V相のセンサ信号の立ち下がりにより回転パルス信号▲6▼が生成される。モータ3は極対数1の3相全波通電のDCブラシレスモータであるため、回転パルス信号は電気角60°毎に出力される。
【0021】
制御装置41では、これらの回転パルス信号▲1▼〜▲6▼を受けると共に、それらを論理合成してパルス信号を形成しアップダウンカウンタ43に入力する。一方、回転パルス信号▲1▼〜▲6▼は回転方向検出部42に入力され、各信号の入力順序より導かれる論理順序からモータ3の回転方向、すなわちスロットル弁1の動作方向(開方向か閉方向か)が判定される。例えば、回転パルス信号▲1▼〜▲6▼が図5のようなU,V,Wの論理を有する場合、信号▲1▼の後に信号▲2▼が来れば正転、信号▲2▼の後に信号▲1▼が来れば逆転と判断できる。そして、この判定結果はアップダウンカウンタ43にも入力され、アップダウンカウンタ43からは回転方向とパルス積算数がスロットル開度推定部(開度推定手段)44に入力される。
【0022】
スロットル開度推定部44では、パルス積算数に基づきモータ3におけるロータ32の回転角度を求め、これと減速機構15の減速比からシャフト2の回転角度を算出する。この場合、シャフト2の回転角度は弁開度に対応して0〜90°であることから、減速比をRとすると、ロータ32の回転角度は0〜90R°となる。極対数1のモータ3にて電気角60°毎に回転パルス信号が1個出力されることから、モータ3の極対数をPとすると、スロットル弁1の開度90°に対し、回転パルス信号は90R×P/60=1.5×R×Pとなる。つまり、スロットル開度推定部44では、スロットル弁1の開度を分解能N=1.5×R×Pにて推定できる。図6は、回転パルス信号の増減とスロットル開度の関係を示す説明図である。図6に示すように、スロットル弁1の開度は回転パルス信号の加算又は減算することによって段階的に推定でき、その分解能がNとなる。当該電子制御スロットル弁において、例えば減速比を10とすると、P=1であることから、N=15となり、スロットル弁1の開度は6°間隔で推定可能となる。
【0023】
一方、制御装置41には、センサ部6からホールIC24の出力信号が入力される。ホールIC24の出力信号はA/D変換・角度演算部(開度演算手段)45に入力され、ホールIC24からのアナログ信号がデジタル信号に変換され、その値によりハブ20の回転角度(スロットル開度)が算出される。この場合、ホールIC24の出力電圧とハブ20の回転角度との間は一定の関係があり、ホールIC24の出力電圧値からハブ20の回転角度を算出できる。
【0024】
図7は、スリット26における磁束密度とハブ20の回転角度の関係を示す説明図である。センサ部6では、ハブ20の回転角に応じてスリット26を通過する磁束密度が変化する。磁石22が図3のような位置、すなわち極性切換部27がスリット26と平行になる位置を0°とすると、そこでは破線にて示したような磁気回路が成立し、磁石22の磁束はステータコア25の一方側から他方側に流れる。ハブ20が回転すると、先の場合と反対方向に流れる磁束が発生し、それらが互いに打ち消し合いスリット26には両者の差に相当する量の磁束が流れる。ハブ20の回転に伴いスリット26を流れる磁束量が変化し、ハブ20が90°回転すると磁束密度は0となる。ハブ20がさらに回転すると磁束の方向が逆になり180°にて極値となる。その後、ハブ20が270°回転すると磁束密度は再び0となり、磁束の方向が逆になり図3の位置に戻る(360°)。
【0025】
このようにスリット26を通過する磁束密度が変化すると、この変化に応じてホールIC24の出力もリニアに変化する。A/D変換・角度演算部45では、図7のような磁束密度変化に対応したホールIC24の出力変化を、回転角と関係付けてテーブル等の形で備えている。これにより、ホールIC24の出力電圧値から、テーブル等を参照することによりハブ20の回転角、すなわちスロットル弁1の回転角(開度)が算出される。
【0026】
スロットル開度推定部44によるスロットル弁1の推定開度と、A/D変換・角度演算部45によるスロットル弁1の検出開度は角度センサ故障検出部(故障検出手段)46に入力される。角度センサ故障検出部46では、ホールIC24の出力電圧に基づいて算出されたバルブ開度が、モータ3の回転角度から算出された推定角度が所定角度差内に収まっているか否かが判断される。両者の角度差は推定角度の分解能によって異なるが、概ね回転パルス信号3個分程度が設定される(前述の例で言えば、3×6°=18°=±9°)。
【0027】
出力系統の異なる2つの信号によって求めた弁開度が所定角度差内に収まっていれば、ホールIC24は正常に作動していると判断され、A/D変換・角度演算部45での検出開度がスロットル開度信号として出力される。スロットル開度信号は、制御装置41の図示しないモータドライバ部に送られ、アクセル踏み込み量やエンジンの温度や負荷等に基づき、スロットル弁1の開度がフィードバック制御される。これに対し推定開度と検出開度が所定角度差外の場合には、ホールIC24の故障と判断され、異常判定信号が出力される。異常判定信号が出力されると、運転者に対し直ちに故障を知らせる表示が行われ、スロットル弁1はスロットル開度推定部44にて求めた推定角度にて制御される。
【0028】
なお、A/D変換・角度演算部45とアップダウンカウンタ43の間では、イニシャルリセットにより、ホールIC24の初期出力電圧とアップダウンカウンタ43の初期値が関連付けられ、シャフト2とモータ3の回転角度の同期が取られる。この場合、ホールIC24の初期出力電圧は、スロットル弁1の開度が何度のときを基準とするかによって変化し、必ずしも0Vが初期値とは限らない。例えば、アイドル運転時のスロットル弁1の開度(例えば15°)で、ホールIC24の出力がゼロとなるように設定することもある。従って、A/D変換・角度演算部45とアップダウンカウンタ43の初期値のリセットを行うことにより、かかる場合にも推定値との比較が有効となり、幅広いスロットル開度制御を行うことが可能となる。
【0029】
このようにスロットル弁の駆動源としてブラシレスモータを使用する装置では、モータ側にてロータ位置検出を行っており、その信号を用いることによりモータの回転角度を検出できる。モータ回転角度が分かれば、それに減速比を乗じることによりスロットル弁1の開度を推定することができ、バックアップ用のホールICを使用することなく、故障診断を行いつつスロットル弁の開度制御を行うことが可能となる。このため、高価な温度補償タイプのリニア出力ホールICを1個削減することができ、信頼性を確保しつつ装置のコストダウンを図ることが可能となる。
【0030】
なお、ロータ位置検出信号から得られる回転パルス信号は、モータが所定角度回転すると出力されるワンショットパルス信号のため、スロットル弁の開度はある分解能を持った段階的な推定値となる。しかしながら、ホールIC24の故障診断用に取得する値としては、10°程度の分解能の推定値で十分であり、この程度の分解能であれば最低限のエンジン動作を行わせることも可能である。
【0031】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、モータ3の相数や極対数、減速機構15の減速比などはあくまでも一例であり、本発明のシステムが前述の数値に限定されないのは言うまでもない。また、前述の実施の形態では磁石22を2個のセグメントマグネットによって構成した例を示したが、磁石22をリングマグネットによって構成することも可能である。
【0032】
【発明の効果】
本発明のスロットル弁の開度検出システムによれば、ブラシレスモータによって開閉駆動されるスロットル弁を備えた電子制御スロットル装置において、スロットル弁が固定されたシャフトの回転を検出する磁気検出素子の出力信号に基づいてスロットル弁の開度を算出する開度演算手段と、ブラシレスモータのロータ位置検出信号に基づいてスロットル弁の開度を推定する開度推定手段と、開度演算手段によるスロットル弁の検出開度と開度推定手段によるスロットル弁の推定開度とを比較して磁気検出素子の故障検出を行う故障検出手段とを設けたので、ブラシレスモータのロータ位置検出信号からスロットル弁の開度を推定し、この推定値を磁気検出素子の出力信号に基づいて算出したスロットル弁の検出開度と比較することにより、磁気検出素子の故障診断を行いつつスロットル弁の開度制御を行うことができる。従って、高価な温度補償タイプのリニア出力ホールICを2個使用することなく異常判定を行うことができ、信頼性を確保しつつホールICを1個削減して装置のコストダウンを図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による開度検出システムが適用される電子制御スロットル弁の構成を示す断面図である。
【図2】図1のA−A線に沿った断面図である。
【図3】センサ部の構成を示す説明図である。
【図4】図1の電子制御スロットル弁における制御系の構成を示すブロック図である。
【図5】回転パルス信号の構成を示す説明図である。
【図6】回転パルス信号の増減とスロットル開度の関係を示す説明図である。
【図7】ステータコアのスリットにおける磁束密度とハブの回転角度との関係を示す説明図である。
【図8】従来の回転角度検出装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
1 スロットル弁
2 シャフト
3 ブラシレスモータ
4 ハウジング
5 カバー
6 センサ部
11〜14 ギア
15 減速機構
16a,16b ベアリング
17 ねじりコイルばね
18 アイドラギヤ
19 ギアシャフト
20 ハブ
21 ロータコア
22 磁石
23 基板
24 ホールIC
25 ステータコア
26 スリット
27 極性切換部
31 ステータ
32 ロータ
33 駆動コイル
34 ステータコア
35 ロータシャフト
36 ロータコア
36a マグネット取付部
37 ロータマグネット
38a,38b ベアリング
39 ブラケット
41 制御装置(CPU)
42 アップダウンカウンタ
42 回転方向検出部
43 アップダウンカウンタ
44 スロットル開度推定部(開度推定手段)
45 A/D変換・角度演算部(開度演算手段)
46 角度センサ故障検出部(故障検出手段)
51 ハブ
52 ロータコア
53 磁石
54 ステータコア
55 スリット
56a,56b ホールIC[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an opening detection system for a throttle valve of an engine, and more particularly, to an opening detection of a throttle valve driven by a brushless motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, so-called electronically controlled throttle devices that drive a throttle valve of an engine by a motor have been widely used with the digitization of automobile parts. Here, the throttle valve is controlled by an electric signal instead of the mechanical operation by the conventional accelerator wire. The accelerator depression amount is electrically detected by a potentiometer or the like, and a motor is driven according to the value to open and close the throttle valve.
[0003]
In such an electronically controlled throttle device, the opening of the throttle valve is determined by attaching a magnet to a shaft on which the valve body is fixed, and detecting a change in magnetic flux with a magnetic detection element such as a Hall element. Japanese Patent No. 2920177 discloses a magnetic position sensor using a Hall element in consideration of use in an automobile. In this patent, a cylindrical yoke having a permanent magnet attached to the inner circumference is fixed to a drive shaft for which angular velocity is to be measured. A stator is arranged inside the magnet, and a Hall element is accommodated in a slit-shaped magnetic gap provided in the stator. When the permanent magnet rotates together with the drive shaft, the magnetic flux around the Hall element changes, and a signal corresponding to the change is output from the Hall element. This signal change corresponds to the rotation angle of the drive shaft. Therefore, the rotation angle of the drive shaft can be calculated based on the signal from the Hall element, and the opening of the throttle valve can also be detected using this magnetic position sensor.
[0004]
However, in the magnetic position sensor disclosed in Japanese Patent No. 2920179, since only one Hall element is mounted on each sensor, if the Hall element fails, the rotation angle of the drive shaft cannot be detected at all. That is, it is impossible to grasp the throttle opening at all, which causes serious trouble in controlling the engine, which is the heart of the vehicle. Therefore, in a rotation angle sensor for detecting a throttle opening, a redundant design is provided in which another backup hall element is provided in preparation for a failure of the hall element. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-208510 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-289610 show a rotation angle detection device in which two Hall ICs are arranged in a configuration similar to that of Japanese Patent No. 2920179.
[0005]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional rotation angle detecting device. A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the Hall IC used in such a rotation angle detection device needs to compensate for the temperature characteristics of the magnet, that is, the change in the magnetic flux density of the magnet due to the temperature change, a temperature-compensated linear output Hall IC is used. There is a need to. This type of Hall IC is very expensive compared to the general type, and using two of them increases the cost of the device. While temperature compensation is required for accurate angle detection, multiple Hall ICs are required for backup against failures, and the development of a system that can achieve both cost reduction and reliability is desired. I was
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a throttle valve opening detection system that can achieve both cost reduction and reliability.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An opening detection system for a throttle valve according to the present invention is an opening detection system for the throttle valve in an electronically controlled throttle device including a throttle valve driven to be opened and closed by a brushless motor, wherein the throttle valve is fixed and the brushless A shaft that is rotationally driven by a motor, a hub that is attached to the shaft and includes a magnet that rotates with the shaft, a magnetic sensing element, and a stator core that is arranged coaxially with the hub; and An opening calculating means for calculating an opening of the throttle valve based on an output signal of the magnetic detecting element which changes according to an opening degree; and an opening estimation for estimating an opening of the throttle valve based on a rotor position detection signal of the brushless motor. Means, the detected opening of the throttle valve and the opening estimation by the opening calculating means Characterized in that by comparing the estimated opening degree of the throttle valve according to stages and a failure detection unit that performs failure detection of the magnetic detection element.
[0009]
In the throttle valve opening detection system of the present invention, the throttle valve opening is estimated from the rotor position detection signal of the brushless motor, and the estimated value is calculated based on the output signal of the magnetic detection element. It is possible to control the opening degree of the throttle valve while performing the failure diagnosis of the magnetic detection element as compared with the case of FIG. Therefore, it is possible to determine a failure without using two expensive temperature-compensation type linear output Hall ICs, and it is possible to reduce the cost of the apparatus by reducing one Hall IC while ensuring reliability. It becomes.
[0010]
In the throttle valve opening detection system, the opening estimating means calculates a rotation angle of the shaft based on a rotation pulse signal generated from the rotor position detection signal and formed every time the brushless motor rotates a predetermined angle. A throttle valve opening detection system, which calculates and estimates the opening of the throttle valve.
[0011]
In the throttle valve opening detection system, a rotor core formed of a magnetic material in a cylindrical shape on the hub and having the magnet fixed to an inner peripheral surface thereof is provided, and the stator core is formed of a magnetic material, and the inside of the magnet is formed inside the magnet. And one magnetic detection element may be attached.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an electronic control throttle valve to which an opening detection system according to the present invention is applied, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. The electronically controlled throttle valve of FIG. 1 is arranged in the intake passage of the engine, and controls the intake air amount of the engine by the opening degree of the throttle valve 1. The throttle valve 1 is fixed to a
[0013]
The
[0014]
At the end of the
[0015]
A
[0016]
One
[0017]
As shown in FIG. 1, the
[0018]
The
[0019]
In such an electronically controlled throttle valve, an output signal from the
[0020]
The control device (CPU) 41 receives rotation pulse signals (1) to (6) generated based on a rotor position detection signal of the
[0021]
The
[0022]
The throttle
[0023]
On the other hand, an output signal of the
[0024]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the magnetic flux density in the
[0025]
When the magnetic flux density passing through the
[0026]
The estimated opening of the throttle valve 1 by the throttle
[0027]
If the valve opening determined by the two signals having different output systems falls within a predetermined angle difference, it is determined that the
[0028]
Note that, between the A / D conversion /
[0029]
As described above, in an apparatus using a brushless motor as a drive source of the throttle valve, the rotor position is detected on the motor side, and the rotation angle of the motor can be detected by using the signal. Once the motor rotation angle is known, the opening of the throttle valve 1 can be estimated by multiplying the motor rotation angle by the reduction ratio, and the opening of the throttle valve 1 can be controlled while performing a failure diagnosis without using a backup Hall IC. It is possible to do. For this reason, one expensive temperature compensation type linear output Hall IC can be reduced, and the cost of the device can be reduced while ensuring reliability.
[0030]
Since the rotation pulse signal obtained from the rotor position detection signal is a one-shot pulse signal output when the motor rotates by a predetermined angle, the opening degree of the throttle valve is a stepwise estimated value having a certain resolution. However, as a value acquired for the failure diagnosis of the
[0031]
The present invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention. For example, the number of phases and the number of pole pairs of the
[0032]
【The invention's effect】
According to the throttle valve opening detection system of the present invention, in an electronically controlled throttle device including a throttle valve that is opened and closed by a brushless motor, an output signal of a magnetic detection element that detects rotation of a shaft to which the throttle valve is fixed. Opening calculation means for calculating the opening of the throttle valve based on the throttle valve, opening estimation means for estimating the opening of the throttle valve based on the rotor position detection signal of the brushless motor, and detection of the throttle valve by the opening calculation means Failure detection means for detecting a failure of the magnetic detection element by comparing the opening with the estimated opening of the throttle valve by the opening estimation means is provided, so that the opening of the throttle valve can be determined from the rotor position detection signal of the brushless motor. By estimating and comparing the estimated value with the detected opening of the throttle valve calculated based on the output signal of the magnetic detection element, While performing failure diagnosis of the air-detection element can be controlling the opening degree of the throttle valve. Therefore, abnormality determination can be performed without using two expensive temperature-compensation type linear output Hall ICs, and it is possible to reduce the cost of the apparatus by reducing one Hall IC while ensuring reliability. It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an electronically controlled throttle valve to which an opening detection system according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a sensor unit.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control system in the electronically controlled throttle valve of FIG. 1;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of a rotation pulse signal.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the increase and decrease of the rotation pulse signal and the throttle opening.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between a magnetic flux density in a slit of a stator core and a rotation angle of a hub.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional rotation angle detection device.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1
25
42 Up /
45 A / D converter / angle calculator (opening calculator)
46 Angle sensor failure detection unit (failure detection means)
Claims (3)
前記スロットル弁が固定され、前記ブラシレスモータによって回転駆動されるシャフトと、
前記シャフトに取り付けられ、前記シャフトと共に回転する磁石を備えるハブと、
磁気検出素子を備え、前記ハブと同軸状に配置されたステータコアと、
前記磁石の回転に伴って変化する前記磁気検出素子の出力信号に基づき前記スロットル弁の開度を算出する開度演算手段と、
前記ブラシレスモータのロータ位置検出信号に基づき、前記スロットル弁の開度を推定する開度推定手段と、
前記開度演算手段による前記スロットル弁の検出開度と前記開度推定手段による前記スロットル弁の推定開度とを比較して前記磁気検出素子の故障検出を行う故障検出手段とを有することを特徴とするスロットル弁の開度検出システム。An opening detection system for the throttle valve in an electronically controlled throttle device including a throttle valve driven to be opened and closed by a brushless motor,
A shaft on which the throttle valve is fixed and which is rotationally driven by the brushless motor;
A hub attached to the shaft and comprising a magnet that rotates with the shaft;
A stator core comprising a magnetic sensing element and arranged coaxially with the hub,
Opening calculation means for calculating an opening of the throttle valve based on an output signal of the magnetic detection element that changes with rotation of the magnet;
Opening degree estimating means for estimating the opening degree of the throttle valve based on a rotor position detection signal of the brushless motor;
Failure detecting means for comparing the detected opening of the throttle valve by the opening calculating means with the estimated opening of the throttle valve by the opening estimating means to detect a failure of the magnetic detecting element; Throttle valve opening detection system.
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