JP2020129934A - アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの駆動対象における始動応答性を低下させることなく１つの位置センサでアクチュエータの駆動対象における動作位置を検出するとともに、１つの位置センサの異常有無を検知する。【解決手段】ＶＣＲ機構２０の第２コントロールシャフト２３の実角度に基づいてアクチュエータ２５を制御するＶＣＲコントローラ４０は、１つのモータ角度センサの出力値からモータ電気角を検出し、第２コントロールシャフト２３の初期実角度と第２コントロールシャフト２３の駆動を開始してからのモータ電気角の変化に基づいて実角度を検出する。そして、ＶＣＲコントローラ４０は、検出された実角度及びモータ電気角の相対関係が、実角度及びモータ電気角の相対関係を予め学習して得られた初期相対関係から乖離しているか否かによって、モータ角度センサの異常を検知する。【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータ制御装置に関する。

従来のアクチュエータ制御装置として、例えば特許文献１に記載されるように、アクチュエータで駆動される種々の駆動対象の動作位置（例えば内燃機関のカムシャフトの回転位置）を検出する第１の位置センサと当該アクチュエータの動作位置（例えば電動モータの電気角）を検出する第２の位置センサとに接続されたものが知られている。このようなアクチュエータ制御装置では、第１の位置センサから取得された駆動対象の位置情報を、第２の位置センサから取得されたアクチュエータの位置情報によって補完することで、駆動対象の位置検出精度を向上させている。

特開２００８−２１５２３８号公報

ところで、上記のアクチュエータ制御装置では、２つのセンサを接続する必要があることに加え、１つのセンサを接続する場合と比較して、入力回路の増大や演算回路の高機能化が必要となる。このため、特に自動車の分野における近年のコスト低減要求に鑑みると、第１の位置センサを省略し、アクチュエータの動作位置を検出する第２の位置センサによって、アクチュエータの駆動対象の動作位置を検出することが望まれる。

しかしながら、第１の位置センサを用いずに、第２の位置センサでアクチュエータの駆動対象における動作位置を検出する場合には、駆動対象を始動させる際に、駆動対象の基準位置においてアクチュエータの動作位置を学習させる必要がある。この場合には、駆動対象を目標位置へ変位させる前に、基準位置へ変位させる時間が必要となるため、駆動対象の始動応答性を低下させるおそれがある。

また、従来においては、第１の位置センサの出力と第２の位置センサの出力とを比較することで２つの位置センサの異常を診断することが可能であったが、位置センサが１つしかない場合には、従来の異常診断方法を適用できないという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、アクチュエータの駆動対象における始動応答性を低下させることなく１つの位置センサでアクチュエータの駆動対象の動作位置を検出するとともに、１つの位置センサの異常有無を検知するアクチュエータ制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明のアクチュエータ制御装置は、アクチュエータで駆動される駆動対象の動作位置に基づいてアクチュエータを制御するものであって、１つのセンサの出力値からアクチュエータの動作位置を検出し、駆動対象の駆動開始位置と駆動対象の駆動を開始したときからのアクチュエータの動作位置の変位とに基づいて駆動対象の動作位置を検出し、検出されたアクチュエータの動作位置と検出された駆動対象の動作位置との相対関係が、アクチュエータの動作位置と駆動対象の動作位置との相対関係を予め学習して得られた初期相対関係から乖離しているか否かによって、駆動対象の位置検出における異常を検知するように構成されている。

本発明に係るアクチュエータ制御装置によれば、アクチュエータの駆動対象における始動応答性を低下させることなく１つの位置センサでアクチュエータの駆動対象における動作位置を検出するとともに、１つの位置センサの異常有無を検知することができる。

車両用内燃機関の一例を示す構成図である。 アクチュエータ及びその制御装置の一例を示す回路ブロック図である。 第１実施形態のアクチュエータ駆動制御処理を示すフローチャートである。 実角度とモータ電気角との相対関係を示す図である。 内燃機関の停止・始動時におけるモータ電気角の時間変化を示す図である。 初期相対関係に対する整合性を説明するための図である。 基準位置におけるモータ電気角を示す図である。 実角度の算出方法を説明するための説明図であり、（ａ）モータ電気角の時間変化、（ｂ）電気角積算値の時間変化、及び（ｃ）実角度の時間変化を示す。 フィードバック制御処理の一例を示すフローチャートである。 相対関係学習処理の一例を示すフローチャートである。 始動電気角診断処理の一例を示すフローチャートである。 整合性判定処理の一例を示すフローチャートである。 基準電気角診断処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態のアクチュエータ駆動制御処理を示すフローチャートである。 第３実施形態のアクチュエータ駆動制御処理を示すフローチャートである。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。図１は、アクチュエータ制御装置を適用した車両用内燃機関の一例を示す。

内燃機関１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１のシリンダボア１１Ａに往復動可能に嵌挿されたピストン１２と、吸気ポート１３Ａ及び排気ポート１３Ｂが形成されたシリンダヘッド１３と、クランクシャフト１４と、コンロッド（コネクティングロッド）１５と、を有している。

ピストン１２は、クランクシャフト１４に対して、コンロッド１５のロアリンク１５Ａ及びアッパリンク１５Ｂを介して連結されている。そして、ピストン１２の冠面１２Ａとシリンダヘッド１３の下面との間に、燃焼室Ｓが形成されている。

シリンダヘッド１３には、吸気ポート１３Ａのうち燃焼室Ｓに臨む開口端を開閉する吸気バルブ１６Ａと、排気ポート１３Ｂのうち燃焼室Ｓに臨む開口端を開閉する排気バルブ１６Ｂと、が備えられている。また、シリンダヘッド１３には、燃焼室Ｓに臨む位置に、燃料を噴射する燃料噴射弁１７と、燃料と空気との混合気を着火する点火栓１８と、が取り付けられている。

クランクシャフト１４は、複数のジャーナル部１４Ａとクランクピン部１４Ｂとを有し、シリンダブロック１１の主軸受（図示せず）に、ジャーナル部１４Ａが回転可能に支持されている。クランクピン部１４Ｂは、ジャーナル部１４Ａから偏心しており、ここにロアリンク１５Ａが回動可能に連結されている。アッパリンク１５Ｂは、下端側が連結ピン１５Ｃによりロアリンク１５Ａの一端に回動可能に連結され、上端側がピストンピン１２Ｂによりピストン１２に回動可能に連結されている。

また、内燃機関１０は、燃焼室Ｓの容積を変更することで、圧縮比を可変とする可変圧縮比（ＶＣＲ：Variable Compression Ratio）機構２０を備えている。ＶＣＲ機構２０は、例えば、特開２００２−２７６４４６号公報に開示されるような複リンク機構によって、燃焼室Ｓの容積を変更させることで、内燃機関１０の圧縮比を可変とする。

ＶＣＲ機構２０は、コントロールリンク２１、第１コントロールシャフト２２、第２コントロールシャフト２３、減速機２４、及び電動のアクチュエータ２５を有している。コントロールリンク２１は、上端側が連結ピン２１Ａによりロアリンク１５Ａの他端に回動可能に連結され、下端側が第１コントロールシャフト２２を介してシリンダブロック１１の下部に回動可能に連結されている。詳しくは、第１コントロールシャフト２２は、回動可能にシリンダブロック１１に支持されていると共に、その回転中心から偏心している偏心カム部２２Ａを有し、この偏心カム部２２Ａにコントロールリンク２１の下端部が回動可能に嵌合している。

アクチュエータ２５は動力源として後述の電動モータ１００を内蔵し、電動モータ１００の軸出力は、減速機２４によって減速されて第２コントロールシャフト２３を軸線周りに回動させる。第１コントロールシャフト２２及び第２コントロールシャフト２３には、それぞれ互いに噛み合うギア（例えばウォーム及びウォームホイール）が形成されている。第２コントロールシャフト２３が回動すると、噛合するギアによって第１コントロールシャフト２２が軸線周りに回動し、電動モータ１００の軸出力が第１コントロールシャフト２２に伝達される。

第２コントロールシャフト２３は、回動制限手段によって回動が所定角度範囲に制限されている。回動制限手段は、例えば、第２コントロールシャフト２３の外周面から半径方向に突出した突出部と回転方向で当接する第１ストッパ及び第２ストッパ（いずれも図示省略）をシリンダブロック１１に固定又は形成することで実現される。以下において、第２コントロールシャフト２３の突出部が第１ストッパに当接した位置を第１ストッパ位置といい、第２コントロールシャフト２３の突出部が第２ストッパに当接した位置を第２ストッパ位置というものとする。

このようなＶＣＲ機構２０において、アクチュエータ２５が減速機２４を介して第２コントロールシャフト２３を所定角度範囲で一方向又はその反対方向に回動させることで、第１コントロールシャフト２２の回動角度が制御される。そして、第１コントロールシャフト２２が回動すると、第１コントロールシャフト２２の回動中心から偏心している偏心カム部２２Ａの中心位置が変化する。これにより、コントロールリンク２１の下端の搖動支持位置が変化することで、ピストン上死点（ＴＤＣ）におけるピストン１２の位置が高くなったり低くなったりして燃焼室Ｓの容積が増減し、内燃機関１０の圧縮比が低圧縮比又は高圧縮比のいずれかへ変更される。したがって、内燃機関１０の圧縮比は、第２コントロールシャフト２３の回動角度に応じて変化する。

内燃機関１０の燃焼制御は、マイクロコンピュータを内蔵したＥＣＵ（Engine Control Unit）３０が、内燃機関１０の運転状態に基づいて、燃料噴射弁１７の噴射量および噴射時期、及び点火栓１８の点火時期等を電子制御することで行われる。ＥＣＵ３０は、内燃機関１０の運転状態を検出するために、内燃機関１０の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ３１の出力信号、及び内燃機関１０の負荷Ｑを検出する負荷センサ３２の出力信号等、各種信号を入力するように構成されている。ここで、内燃機関１０の負荷Ｑとしては、例えば、吸気負圧、吸気流量、過給圧力、アクセル開度、スロットル開度など、内燃機関１０が発生するトルクと密接に関連する状態量を使用することができる。

また、ＥＣＵ３０は、例えば、内燃機関１０の回転速度及び負荷に適合した圧縮比が設定されたマップを参照する等して、内燃機関１０の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに応じた目標圧縮比を演算する。そのうえで、ＥＣＵ３０は、目標圧縮比に応じた第２コントロールシャフト２３の回動角度（目標角度）φｔを算出する。そして、ＥＣＵ３０は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等によって通信可能に接続されたＶＣＲコントローラ４０に対して、目標角度φｔに対応する信号（目標角度信号）を出力する。

ＶＣＲコントローラ４０は、第２コントロールシャフト２３の実際の回動角度（実角度）φが、ＥＣＵ３０が出力した目標角度信号に対応する目標角度φｔに近づくように、アクチュエータ２５の駆動を制御するアクチュエータ制御装置である。第２コントロールシャフト２３の実角度φは、駆動対象であるＶＣＲ機構２０の動作位置である。第２コントロールシャフト２３の実角度φは、ＶＣＲコントローラ４０においてアクチュエータ２５から出力される信号を入力する等して算出されるが、詳細については後述する。

図２は、アクチュエータ２５及びＶＣＲコントローラ４０の内部構成を示す。アクチュエータ２５は、前述のように、電動モータ１００を内蔵している。電動モータ１００は、３相ブラシレスモータであり、Ｕ相コイル１００ｕ、Ｖ相コイル１００ｖ及びＷ相コイル１００ｗのスター結線された３相コイルをそれぞれ巻き回してなる略円筒状のステータ（図示省略）と、このステータの中央部に形成されている空間においてステータの軸線を中心として回転可能に配置されたロータ（永久磁石回転子）１００Ｒと、を備えている。

アクチュエータ２５の動作位置である電動モータ１００のモータ電気角θは、モータ角度センサ１００ａによって検出され、モータ角度センサ１００ａは、ＶＣＲコントローラ４０に対して、電動モータ１００のモータ電気角θに対応した電気角信号を出力する。モータ角度センサ１００ａとしては、例えば、レゾルバや、ホール素子又はホールＩＣ（Integrated Circuit）等を用いうる。モータ角度センサ１００ａは、０［rad］から２π［rad］までの範囲でモータ電気角θを検出する。また、モータ角度センサ１００ａは、ロータ１００Ｒが回転しなければ、電源供給遮断前と電源供給再開後との間で同一のモータ電気角θに対応した電気角信号を出力するように構成されている。

また、アクチュエータ２５は、車載バッテリＢの直流電力を交流電力に変換して電動モータ１００の３相コイルへ供給するインバータ２００を内蔵している。インバータ２００では、車載バッテリＢの正極側の母線ＢＬ１と車載バッテリＢの負極側の母線ＢＬ２との間において、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームが並列に接続されている。Ｕ相アームは、スイッチング素子２０１ａ，２０１ｂを直列接続してなり、Ｖ相アームは、スイッチング素子２０１ｃ，２０１ｄを直列接続してなり、Ｗ相アームは、スイッチング素子２０１ｅ，２０１ｆを直列接続してなる。そして、各相アームにおける２つのスイッチング素子間が、電動モータ１００における対応相のコイルに接続されて、３相ブリッジ回路が構成されている。スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆは、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）又はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等、ダイオードが逆並列に接続された、電力制御用の半導体素子で構成される。スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆの各制御端子（例えばゲート端子）はＶＣＲコントローラ４０の出力ポートと接続されている。

正極側の母線ＢＬ１にはイグニッションスイッチＩＧＮが配置されている。イグニッションスイッチＩＧＮがオン状態であるときに通電し、イグニッションスイッチＩＧＮがオフ状態であるときに通電が遮断される。

イグニッションスイッチＩＧＮとインバータ２００との間において正極側の母線ＢＬ１からＶＣＲコントローラ４０へ第１接続線ＢＬ３が分岐している。そして、車載バッテリＢとイグニッションスイッチＩＧＮとの間における正極側の母線ＢＬ１と第１接続線ＢＬ３とを接続する第２接続線ＢＬ４には、外部からのオン・オフ制御が可能な電源リレーＲＬＹが配置されている。電源リレーＲＬＹは、オン状態となったときに通電し、オフ状態となったときに通電を遮断する。なお、第１接続線ＢＬ３には、電源リレーＲＬＹを経由してインバータ２００に向かう電流を遮断するように、電流制限手段（例えばダイオード等）Ｄが配置されることが好ましい。

ＶＣＲコントローラ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサ４０Ａを有している。また、ＶＣＲコントローラ４０は、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリ４０Ｂと、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリ４０Ｃと、外部デバイスとのインタフェースとなる入出力部４０Ｄと、を有している。ＶＣＲコントローラ４０において、プロセッサ４０Ａ、不揮発性メモリ４０Ｂ、揮発性メモリ４０Ｃ及び入出力部４０Ｄは、通信バス４０Ｅによって相互に通信可能に接続される。入出力部４０Ｄには、ＥＣＵ３０が出力した目標角度信号、及び、モータ角度センサ１００ａが出力した電気角信号が入力され、プロセッサ４０Ａは、所定の制御周期Δｔ毎に目標角度φｔ及びモータ電気角θを取得する。

ＶＣＲコントローラ４０が車載バッテリＢからの電源供給によって起動した後、プロセッサ４０Ａは、不揮発性メモリ４０Ｂに格納された制御プログラムを揮発性メモリ４０Ｃに読み出す。これにより、プロセッサ４０Ａは、目標角度φｔ及びモータ電気角θを用いて、アクチュエータ２５の駆動制御処理を実行する。駆動制御処理において、プロセッサ４０Ａは、インバータ２００のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆに対する制御信号を生成し、これを各スイッチング素子の制御端子へ出力する。

また、ＶＣＲコントローラ４０は、セルフシャットオフを行うことができるように構成されている。セルフシャットオフは、イグニッションスイッチＩＧＮのオフ操作後においてもＶＣＲコントローラ４０への電源供給が継続し、かつ、オフ操作から所定時間が経過したときに電源供給を遮断する動作である。なお、イグニッションスイッチＩＧＮのオフ操作後、ＶＣＲコントローラ４０に電源供給されている期間をセルフシャットオフ期間というものとする。

セルフシャットオフでは、プロセッサ４０Ａが、第１接続線ＢＬ３の電圧が入出力部４０Ｄを介してＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換された電圧変換値に基づいて、イグニッションスイッチＩＧＮのオン操作又はオフ操作を検知する。プロセッサ４０Ａは、イグニッションスイッチＩＧＮのオフ操作を検知したときに、電源リレーＲＬＹに対してこれをオン状態とする制御信号を、入出力部４０Ｄを介して出力する。これにより、イグニッションスイッチＩＧＮがオフ状態であっても、車載バッテリＢからＶＣＲコントローラ４０への電源供給を可能にしている。そして、プロセッサ４０Ａは、内蔵タイマ等を用いて、イグニッションスイッチＩＧＮのオフ操作を検知してからの経過時間が所定時間に達したと判定したときに、電源リレーＲＬＹに対してこれをオフ状態にする制御信号を、入出力部４０Ｄを介して出力する。これにより、車載バッテリＢからＶＣＲコントローラ４０への電源供給を遮断する。

［第１実施形態に係る駆動制御処理］
図３は、ＶＣＲコントローラ４０のプロセッサ４０ＡがイグニッションスイッチＩＧＮのオン操作を契機として実行を開始するアクチュエータ２５の駆動制御処理のうち、第１実施形態の一例を示す。なお、後述の相対関係学習処理の実施の有無を示す学習実施フラグＦＡは、アクチュエータ２５の駆動制御処理を１回も実施していない場合には、未実施を示す値（例えば０）に設定されて不揮発性メモリ４０Ｂに予め格納されている。以下の実施形態において同様である。

ステップＳ１（図中では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、プロセッサ４０Ａは、学習実施フラグＦＡが、未実施を示す値（例えば０）となっているか否かを判定する。学習実施フラグＦＡは、駆動制御処理の開始に際して不揮発性メモリ４０Ｂから揮発性メモリ４０Ｃに読み出される。プロセッサ４０Ａは、学習実施フラグＦＡが未実施を示す値（例えば０）となっている場合には（ＹＥＳ）、後述の相対関係学習処理を実施すべく、処理をステップＳ２へ進める。一方、プロセッサ４０Ａは、学習実施フラグＦＡが実施済みを示す値（例えば１）となっている場合には（ＮＯ）、後述の始動電気角診断処理を実施すべく、処理をステップＳ４へ進める。

ステップＳ２では、プロセッサ４０Ａは、駆動制御処理を初めて実施する際に、電動モータ１００のモータ電気角θと第２コントロールシャフト２３の実角度φとの相対関係（初期相対関係）を学習して記憶する相対関係学習処理を実施する。

図４は、第２コントロールシャフト２３の実角度φと電動モータ１００のモータ電気角θとの相対関係を示す。モータ電気角θは、第２コントロールシャフト２３が第１ストッパ位置から第２ストッパ位置まで一方向に回動するときに、０［rad］から２π［rad］までの上昇を繰り返して、実角度φに対して鋸波状に変化する。相対関係学習処理では、第１ストッパ位置を基準位置として第２コントロールシャフト２３を回動させたときに、実角度φとモータ電気角θとの相対関係を学習して記憶する。相対関係学習処理の詳細については後述する。

プロセッサ４０Ａは、相対関係学習処理を実施した後のステップＳ３において、揮発性メモリ４０Ｃの学習実施フラグＦＡを、実施済みを示す値（例えば１）に書き換える。その後、プロセッサ４０Ａは、処理をステップＳ６へ進めて、フィードバック制御処理を開始する。プロセッサ４０Ａは、後述のように、セルフシャットオフ期間において書き換えた学習実施フラグＦＡの値を不揮発性メモリ４０Ｂに記憶させる。したがって、相対関係学習処理は、学習実施フラグＦＡの値が未実施を示す値（例えば０）に書き換えられない限り、１回だけ行われる。

ステップＳ４では、プロセッサ４０Ａは、内燃機関１０の始動時における電動モータ１００のモータ電気角θが、内燃機関１０の前回停止時におけるモータ電気角θから乖離しているか否かを診断する始動電気角診断処理を実施する。

図５は、内燃機関１０の前回停止時と始動時とを含むモータ電気角θの時間変化を示す。内燃機関１０の前回停止時におけるモータ電気角θを停止時電気角（停止位置）θ_stpとすると、内燃機関１０始動時におけるモータ電気角θは、通常、停止時電気角θ_stpを中心とした所定公差ＴＨ１内に収まって、停止時電気角θ_stpから乖離しないはずである。しかし、第２コントロールシャフト２３が内燃機関１０の前回停止時から始動時までの間に何らかの原因によって回動した場合、又は、モータ角度センサ１００ａに異常が発生した場合、内燃機関１０の始動時におけるモータ電気角θが停止時電気角θ_stpから乖離することがある（図中の黒丸）。このため始動電気角診断処理では、モータ電気角θが停止時電気角θ_stpから乖離しているか否かを診断することで、モータ角度センサ１００ａに異常が発生している可能性を検知する。始動電気角診断処理の詳細については後述する。

ステップＳ５では、プロセッサ４０Ａは、始動電気角診断処理の診断結果が正常である場合には（ＹＥＳ）、フィードバック制御処理を開始すべく、処理をステップＳ６へ進める。一方、プロセッサ４０Ａは、始動電気角診断処理の診断結果が異常である場合には（ＮＯ）、モータ角度センサ１００ａに異常が発生している可能性があるので、後述の基準電気角診断処理を行うべく、処理をステップＳ１１へ進める。

ステップＳ６では、プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３の実角度φが目標角度φｔに近づくようにアクチュエータ２５を駆動制御するフィードバック制御処理を行う。フィードバック制御処理の詳細については後述する。

ステップＳ７では、プロセッサ４０Ａは、現在のモータ電気角θ及び実角度φの相対関係が、ステップＳ２の相対関係学習処理により記憶された初期相対関係と整合しているか否かを判定する整合性判定処理を行う。

図６は、相対関係学習処理によって得られた初期相対関係において任意の実角度φに対するモータ電気角θの整合性について示す。モータ角度センサ１００ａが正常である場合、モータ角度センサ１００ａから得られるモータ電気角θとこれを後述のように用いて算出される実角度φとの相対関係は、相対関係学習処理によって得られた初期相対関係に従うはずである。すなわち、実角度φが実角度φmとして算出されたときのモータ電気角θは、初期相対関係に従って、実角度φmに対応するモータ電気角θmを中心とした所定公差ＴＨ２内に収まり、モータ電気角θmから乖離しないはずである。しかし、モータ角度センサ１００ａに異常が発生した場合には、実角度φmであるときのモータ電気角θがモータ電気角θmから乖離することがある（図中の黒丸）。このため整合性判定処理は、現在のモータ電気角θ及び実角度φの相対関係が、相対関係学習処理により記憶された初期相対関係と整合しているか否かを判定することで、モータ角度センサ１００ａに異常が発生しているか否かを診断する。整合性判定処理の詳細については後述する。

ステップＳ８では、プロセッサ４０Ａは、前述の整合性判定処理の判定結果が正常である場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ９へ進める一方、判定結果が異常である場合には（ＮＯ）、フィードバック制御処理を中止して、処理をステップＳ１３へ進める。

ステップＳ９では、プロセッサ４０Ａは、イグニッションスイッチＩＧＮがオフ操作されたか否かを判定する。具体的には、プロセッサ４０Ａが、第１接続線ＢＬ３の電圧が入出力部４０Ｄを介してＡ／Ｄ変換された電圧変換値に基づいて、イグニッションスイッチＩＧＮがオフ操作されたか否かを検知する。そして、プロセッサ４０Ａは、イグニッションスイッチＩＧＮがオフ操作されたと判定した場合には（ＹＥＳ）、セルフシャットオフを行うとともに、処理をステップＳ１０へ進める。一方、プロセッサ４０Ａは、イグニッションスイッチＩＧＮがオフ操作されていないと判定した場合には（ＮＯ）、フィードバック制御処理を続行すべく、処理をステップＳ６へ戻す。

ステップＳ１０では、プロセッサ４０Ａは、揮発性メモリ４０Ｃに一時的に記憶された各種情報を不揮発性メモリ４０Ｂに書き込んで記憶させる。具体的には、プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３の実角度φの現在値を停止時実角度φ_stpとして記憶させるとともに、モータ電気角θの現在値を停止時電気角θ_stpとして記憶させる。また、ステップＳ２の相対関係学習処理により得られた初期相対関係や学習実施フラグＦＡの値を不揮発性メモリ４０Ｂに記憶させる。さらに、基準電気角診断処理（ステップＳ１１）又は整合性判定処理（ステップＳ７）によりモータ角度センサ１００ａが異常であると診断又は判定した場合には、モータ角度センサ１００ａの異常情報を記憶させる。

ステップＳ１１では、プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３の基準位置におけるモータ電気角θが異常であるか否かを診断する基準電気角診断処理を実施する。基準電気角診断処理は、モータ角度センサ１００ａが故障しているのか、あるいは、内燃機関１０の停止中に第２コントロールシャフト２３が単に回動してしまったのか、を確定する目的で行うものである。

図７は、第２コントロールシャフト２３の基準位置におけるモータ電気角θを示している。図７において、相対関係学習処理によって記憶された初期相対関係の基準位置におけるモータ電気角θを基準電気角θ_ref[0]とする。また、相対関係学習処理の後に、基準電気角診断処理により第２コントロールシャフト２３を基準位置まで回動させたときのモータ電気角θを基準電気角θ_ref[1]とする。前述の始動電気角診断処理において、モータ電気角θが停止時電気角θ_stpから乖離していると診断された場合、モータ角度センサ１００ａに異常が発生している可能性がある。モータ角度センサ１００ａが正常である場合には、第２コントロールシャフト２３を基準位置まで回動させれば、基準電気角θ_ref[1]は基準電気角θ_ref[0]を中心とした所定公差ＴＨ３内に収まって、基準電気角θ_ref[0]から乖離しないはずである。これは、内燃機関１０の前回停止時から始動時までの間に第２コントロールシャフト２３が何らかの原因によって回動してしまった場合でも同様である。しかし、モータ角度センサ１００ａに異常が発生している場合には、基準電気角θ_ref[1]は基準電気角θ_ref[0]から乖離してしまう（図中の黒丸）。したがって、基準電気角診断処理は、始動時におけるモータ電気角θが停止時電気角θ_stpから乖離している原因が、モータ角度センサ１００ａに異常が発生していることにあるのか否かを診断する。基準電気角診断処理の詳細については後述する。

ステップＳ１２において、プロセッサ４０Ａは、基準電気角診断処理により基準位置におけるモータ電気角θが異常であると判定した場合には（ＹＥＳ）、フィードバック制御処理を実施することなく、処理をステップＳ１３へ進める。一方、プロセッサ４０Ａは、基準電気角診断処理により基準位置におけるモータ電気角θが正常であると判定した場合には（ＮＯ）、フィードバック制御処理を開始すべく、処理をステップＳ６へ進める。

ステップＳ１３では、プロセッサ４０Ａはフェールセーフ処理を行う。フェールセーフ処理としては、電動モータ１００に対する電力供給を直ちに遮断することが考えられる。これとは別に、第２コントロールシャフト２３の実角度φが内燃機関１０の圧縮比を最低にする角度となるようにアクチュエータ２５を強制的に駆動してから電動モータ１００に対する電力供給を遮断することが考えられる。電動モータ１００に対する電力供給の遮断は以下のようにして行うことができる。例えば、スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆに対してこれらを全てオフ状態にする制御信号を出力することで、電動モータ１００に対する電力供給を遮断できる。あるいは、母線ＢＬ１，ＢＬ２に電源リレーが配置されている場合には、電源リレーをオフ状態にする制御信号を出力することで、電動モータ１００に対する電力供給を遮断できる。プロセッサ４０Ａは、ステップＳ１３を実行した後、処理をステップＳ１０へ進める。

（フィードバック制御処理）
まず、フィードバック制御処理の概要とともに、第２コントロールシャフト２３の実角度φを算出する方法について説明する。

フィードバック制御処理において、プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３の目標角度φｔと第２コントロールシャフト２３の実角度φとの偏差に基づいて電動モータ１００の操作量を算出する。そして、プロセッサ４０Ａは、この操作量に基づいて、インバータ２００のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆに対する制御信号を生成し、これらの制御端子へ出力する。例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動の場合には、プロセッサ４０Ａは、例えばＰＩ制御等において、目標角度φｔと実角度φとの偏差を適用して電動モータ１００の操作量を算出する。そして、プロセッサ４０Ａは、操作量に応じて変化させた正弦波変調波と三角波搬送波との比較による比較出力から制御信号を生成し出力する。

第２コントロールシャフト２３の実角度φは、概略的には以下のようにして得られる。すなわち、所定の制御周期Δｔ毎に、第２コントロールシャフト２３の回動開始からの実角度φの変化量Δφをモータ電気角θに基づいて算出する。次に、第２コントロールシャフト２３の回動開始時における初期実角度（駆動開始位置）φ_０に対して変化量Δφを加算する。これにより、第２コントロールシャフト２３の実角度φが得られる。

ここで、図８を参照して、第２コントロールシャフト２３の実角度φを算出する方法の詳細について説明する。図８（ａ）は、電動モータ１００が一方向に回転したときのモータ電気角θの時間変化を示す。図８（ａ）に示すように、第２コントロールシャフト２３の回動開始時を時刻ｔ_０とする。電動モータ１００が一方向に回転すると、モータ電気角θは増大する。しかし、モータ角度センサ１００ａは２π［rad］より大きいモータ電気角θを検出できないので、モータ電気角θが２π［rad］に達すると再度０［rad］となる。したがって、電動モータ１００が一方向に回転するときには、モータ電気角θは、２π［rad］から０［rad］に変化するときを除いて、単調に増大する。なお、電動モータ１００が逆方向に回転するときには、モータ電気角θは、０［rad］から２π［rad］に変化するときを除いて、単調に減少する。

プロセッサ４０Ａは、図８（ａ）中の黒丸で示されるように、制御周期Δｔ毎にモータ電気角θを検出する。制御周期Δｔは、電動モータ１００が使用回転速度範囲のうちの最大速度で回転しているときのモータ電気角θの１周期よりも短い時間である。プロセッサ４０Ａは、制御周期Δｔの間隔で検出した２つのモータ電気角θの差分から、制御周期Δｔにおけるモータ電気角θの電気角変化量Δθを算出する。例えば、最初の制御周期Δｔにおけるモータ電気角θの電気角変化量Δθは、時刻ｔ_０における初期モータ電気角θ_０と時刻ｔ_０から制御周期Δｔ後の時刻ｔ_１におけるモータ電気角θ_１との差分（θ_１−θ_０）から算出される（Δθ＝θ_１−θ_０）。

プロセッサ４０Ａは、図８（ａ）に示すように、時刻ｔ_１においてモータ電気角θ_１が検出され、１制御周期Δｔ後の時刻ｔ_２においてモータ電気角θ_２が検出され、θ_１＞θ_２である場合には、モータ電気角θが２π［rad］に達して０［rad］に戻ったと判断する。この場合、プロセッサ４０Ａは、モータ電気角θの電気角変化量Δθを、Δθ＝（２π−θ_１）＋θ_２なる式で算出する。

図８（ｂ）は、電気角積算値ΣΔθの時間変化を示す。プロセッサ４０Ａは、制御周期Δｔ毎にモータ電気角θの電気角変化量Δθを積算して電気角積算値ΣΔθを算出する。

図８（ｃ）は、実角度φの時間変化を示す。プロセッサ４０Ａは、電気角積算値ΣΔθと時刻ｔ_０からの実角度φの変化量Δφとの相関関係を示す相関係数Ｋを電気角積算値ΣΔθに乗算することで、実角度φの変化量Δφを算出する（Δφ＝Ｋ×ΣΔθ）。例えば、電動モータ１００の極対数をＰ（１以上の整数）とし、減速機２４の減速比をＧ（＞１）とした場合には、プロセッサ４０Ａは相関係数ＫをＫ＝１／（Ｐ×Ｇ）なる式で算出することができる。極対数がＰ＝５かつ減速比がＧ＝１００である場合にはＫ＝０．００２となるので、電動モータ１００が５００回転したときに第２コントロールシャフト２３が１回転することになる（但し、第２コントロールシャフト２３の回動角度は第１ストッパ位置と第２ストッパ位置との間に制限される）。

そして、プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３の時刻ｔ_０における実角度φである初期実角度φ_０と時刻ｔ_０からの実角度φの変化量Δφとを加算することで、第２コントロールシャフト２３の実角度φを算出する（φ＝φ_０＋Δφ）。

図９は、プロセッサ４０Ａが駆動制御処理（図３のステップＳ６）のサブルーチンとして実施するフィードバック制御処理の一例を示す。

ステップＳ１０１では、プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３の回動開始時における初期実角度φ_０が揮発性メモリ４０Ｃに設定されている場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ１０２を省略して、処理をステップＳ１０３へ進める。一方、プロセッサ４０Ａは、初期実角度φ_０が設定されていない場合には、処理をステップＳ１０２へ進める。

ステップＳ１０２では、プロセッサ４０Ａは、フィードバック制御処理を開始する際の初期実角度φ_０を設定し、これを揮発性メモリ４０Ｃに記憶する。具体的には、始動電気角診断処理により始動時のモータ電気角θが正常であると診断されてからフィードバック制御処理を開始する場合には、初期実角度φ_０は、前回の駆動制御処理時にステップＳ１０において不揮発性メモリ４０Ｂに記憶した停止時実角度φ_stpに設定される。また、基準電気角診断処理により基準位置におけるモータ電気角θが正常であると診断されてからフィードバック制御処理を開始する場合には、基準電気角診断処理の終了時に第２コントロールシャフト２３は基準位置にある。このため初期実角度φ_０は、第２コントロールシャフト２３の基準位置における実角度φとして既知の基準角度φ_refに設定される。さらに、相対関係学習処理を実行してからフィードバック制御処理を開始する場合には、相対関係学習処理の終了時に第２コントロールシャフト２３が第２ストッパ位置にある。このため初期実角度φ_０は、第２ストッパ位置における第２コントロールシャフト２３の実角度φとして既知の第２ストッパ位置角度φ_corefに設定される。あるいは、初期実角度φ_０は、相対関係学習処理において第２コントロールシャフト２３を第２ストッパ位置まで回動したときに算出される実角度φに設定されてもよい。

ステップＳ１０３では、プロセッサ４０Ａは、電気角信号からモータ電気角θを取得する。ステップＳ１０４では、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ１０３で取得したモータ電気角θと前回のステップＳ１０３で取得したモータ電気角θ_lastとに基づいて、電気角変化量Δθを算出する（Δθ＝θ―θ_last）。なお、フィードバック制御処理を開始して最初にステップＳ１０４を実行する際には、モータ電気角θ_lastは存在していないので、電気角変化量Δθは初期値として零に設定されている。

ステップＳ１０５では、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ１０４で算出した電気角変化量を積算して電気角積算値ΣΔθを算出する。具体的には、プロセッサ４０Ａは、前回のステップＳ１０５で算出した電気角積算値ΣΔθ_lastにステップＳ１０４で算出した電気角変化量Δθを加算することで電気角積算値ΣΔθを算出する。なお、フィードバック制御処理を開始して最初にステップＳ１０５を実行する際には、電気角積算値ΣΔθは初期値として零に設定されている。

ステップＳ１０６では、プロセッサ４０Ａは、初期実角度φ_０及び電気角積算値ΣΔθに基づいて、第２コントロールシャフト２３の実角度φを算出する。すなわち、モータ電気角θと実角度φとの間における既知の相関係数Ｋを用いて、実角度φは、φ＝φ_０＋Ｋ×ΣΔθなる式により算出される。

プロセッサ４０Ａは、ステップＳ１０７において、目標角度信号から目標角度φｔを取得し、ステップＳ１０８において、ステップＳ１０６で算出した実角度φと目標角度φｔとの偏差に基づいて、電動モータ１００の操作量を算出する。そして、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ１０９において、電動モータ１００の操作量に基づいて制御信号を生成し、これをスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆの制御端子へ出力する。

（相対関係学習処理）
図１０は、プロセッサ４０Ａが駆動制御処理（図３のステップＳ２）のサブルーチンとして実施する相対関係学習処理の一例を示す。

ステップＳ２０１では、プロセッサ４０Ａは、アクチュエータ２５の駆動を制御して、第２コントロールシャフト２３を第１ストッパ位置（基準位置）に向けて回動させる。

ステップＳ２０２では、プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３が第１ストッパ位置（基準位置）まで回動したか否かを判定する。例えば、プロセッサ４０Ａは、電動モータ１００にロック電流が発生しているか否かによって、第２コントロールシャフト２３が第１ストッパ位置まで回動したか否かを判定できる。あるいは、プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３が第１ストッパ位置まで回動したと推定される時間が経過したか否かによって、第２コントロールシャフト２３が第１ストッパ位置まで回動したか否かを判定できる。

プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３が第１ストッパ位置まで回動したと判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ２０３へ進める。一方、プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３が第１ストッパ位置まで回動していないと判定した場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ２０１へ戻す。

ステップＳ２０３では、プロセッサ４０Ａは、モータ角度センサ１００ａが出力した電気角信号から、第２コントロールシャフト２３の基準位置における電動モータ１００のモータ電気角θである基準電気角θ_ref[0]を取得する。なお、基準電気角の符号θ_refに付した［０］は、相対関係学習処理によって取得されたことを意味している。

ステップＳ２０４では、プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３の基準位置における実角度φとして基準角度φ_refを設定する。通常、基準角度φ_refを０［deg］に設定する場合が多いが（φ_ref＝０）、これに限らず、基準角度φ_refを任意の値に設定することができる。

ステップＳ２０５では、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ２０３で取得した基準電気角θ_ref[0]とステップＳ２０４で設定した基準角度φ_refとを関連付けて、第２コントロールシャフト２３の基準位置における相対関係（θ_ref[0]，φ_ref）として揮発性メモリ４０Ｃに記憶する。

ステップＳ２０６では、プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３の回動開始時における初期実角度φ_０を基準角度φ_refに設定する。

ステップＳ２０７では、プロセッサ４０Ａは、入出力部４０Ｄを介してインバータ２００に対する制御信号を出力することで、第２コントロールシャフト２３を基準位置から第２ストッパ位置に向けて回動させる。

プロセッサ４０Ａは、ステップＳ２０８ではモータ電気角θを取得し、ステップＳ２０９では実角度φを算出する。ステップＳ２０８及びステップＳ２０９は、前述のフィードバック制御処理におけるステップＳ１０３〜ステップＳ１０６の処理と同様であるので、説明を割愛する。

ステップＳ２１０では、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ２０５と同様に、ステップＳ２０８で取得したモータ電気角θとステップＳ２０９で算出した実角度φとを関連付けた相対関係（θ，φ）を、揮発性メモリ４０Ｃに記憶する。

ステップＳ２１１では、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ２０２と同様に、第２コントロールシャフト２３が第２ストッパ位置まで回動したか否かを判定する。そして、プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３が第２ストッパ位置まで回動したと判定した場合には（ＹＥＳ）、相対関係学習処理を終了する。一方、プロセッサ４０Ａは、第２コントロールシャフト２３が第２ストッパ位置まで回動していないと判定した場合には（ＮＯ）、新たな相対関係（θ，φ）の記憶を続行すべく、処理をステップＳ２０７へ戻す。

（始動電気角診断処理）
図１１は、プロセッサ４０Ａが駆動制御処理（図３のステップＳ４）のサブルーチンとして実施する始動電気角診断処理の一例を示す。

ステップＳ３０１では、プロセッサ４０Ａは、前回の駆動制御処理の実行時にステップＳ１０において不揮発性メモリ４０Ｂに記憶した停止時電気角θ_stpを揮発性メモリ４０Ｃに読み出す。ステップＳ３０２では、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ１０３と同様に、モータ電気角θを取得する。

ステップＳ３０３では、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ３０２で取得されたモータ電気角θが、ステップＳ３０１で読み出された停止時電気角θ_stpに対して乖離しているか否かを判定する。具体的には、プロセッサ４０Ａは、停止時電気角θ_stpとモータ電気角θとの差分の絶対値｜θ_stp−θ｜が所定公差ＴＨ１（＞０）未満である場合にはモータ電気角θが停止時電気角θ_stpに対して乖離していないと判定する。

ステップＳ３０３において、プロセッサ４０Ａは、モータ電気角θが停止時電気角θ_stpに対して乖離していないと判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ３０４へ進めて、内燃機関１０の始動時におけるモータ電気角θは正常であると診断する。一方、ステップＳ３０３において、プロセッサ４０Ａは、モータ電気角θが停止時電気角θ_stpに対して乖離していると判定した場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ３０５へ進めて、内燃機関１０の始動時におけるモータ電気角θは異常であると診断する。

（整合性判定処理）
図１２は、プロセッサ４０Ａが駆動制御処理（図３のステップＳ７）のサブルーチンとして実施する整合性判定処理の一例を示す。

ステップＳ４０１では、プロセッサ４０Ａは、相対関係学習処理の実施により不揮発性メモリ４０Ｂに記憶した初期相対関係を参照して、前述のフィードバック制御処理におけるステップＳ１０６で算出された最新の実角度φに対応するモータ電気角θmを取得する（図６参照）。

ステップＳ４０２では、プロセッサ４０Ａは、前述のフィードバック制御処理におけるステップＳ１０３で取得された最新のモータ電気角θが、ステップＳ４０１で取得されたモータ電気角θmから乖離しているか否かを判定する。具体的には、プロセッサ４０Ａは、モータ電気角θmと最新のモータ電気角θとの差分の絶対値｜θm−θ｜が所定公差ＴＨ２（＞０）未満である場合には、最新のモータ電気角θがモータ電気角θmから乖離していないと判定する。

ステップＳ４０２において、プロセッサ４０Ａは、最新のモータ電気角θがモータ電気角θmに対して乖離していないと判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ４０３へ進める。そして、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ４０３において、現在のモータ電気角θ及び実角度φの相対関係が初期相対関係と整合しているとして、モータ角度センサ１００ａは正常であると診断する。

一方、ステップＳ４０２において、プロセッサ４０Ａは、最新のモータ電気角θがモータ電気角θmに対して乖離していると判定した場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ４０４へ進める。そして、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ４０４において、現在のモータ電気角θ及び実角度φの相対関係が初期相対関係と整合していないとして、モータ角度センサ１００ａが異常であると診断する。

（基準電気角診断処理）
図１３は、プロセッサ４０Ａが駆動制御処理（図３のステップＳ１１）のサブルーチンとして実施する基準電気角診断処理の一例を示す。

ステップＳ５０１及びステップＳ５０２では、プロセッサ４０Ａは、相対関係学習処理のステップＳ２０１及びステップＳ２０２と同様に、第２コントロールシャフト２３を第１ストッパ位置（基準位置）まで回動させる。

ステップＳ５０３では、プロセッサ４０Ａは、モータ角度センサ１００ａが出力した電気角信号から、第２コントロールシャフト２３の基準位置における電動モータ１００のモータ電気角θである基準電気角θ_ref[1]を取得する。なお、基準電気角の符号θ_refに付した［１］は、基準電気角診断処理によって取得されたことを意味している。

ステップＳ５０４では、プロセッサ４０Ａは、相対関係学習処理により不揮発性メモリ４０Ｂに記憶した基準電気角θ_ref[0]を揮発性メモリ４０Ｃに読み出す。

ステップＳ５０５では、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ５０３で取得された基準電気角θ_ref[1]が、ステップＳ５０４で読み出された基準電気角θ_ref[0]に対して乖離しているか否かを判定する。具体的には、プロセッサ４０Ａは、基準電気角θ_ref[0]と基準電気角θ_ref[1]との差分の絶対値｜θ_ref[0]−θ_ref[1]｜が閾値ＴＨ３（＞０）未満である場合にはモータ電気角θが停止時電気角θ_stpに対して乖離していないと判定する。

ステップＳ５０５において、プロセッサ４０Ａは、基準電気角θ_ref[1]が基準電気角θ_ref[0]に対して乖離していないと判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ５０６へ進める。そして、プロセッサ４０Ａは、始動電気角診断処理において始動時のモータ電気角θが停止時電気角θ_stpから乖離したのは、内燃機関１０の前回停止時から始動時までに第２コントロールシャフト２３が単に回動したためであるから、モータ角度センサ１００ａは正常であると診断する。

一方、ステップＳ５０５において、プロセッサ４０Ａは、基準電気角θ_ref[1]が基準電気角θ_ref[0]に対して乖離していると判定した場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ５０７へ進める。そして、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ５０７において、モータ角度センサ１００ａは異常であると診断する。

このような第１実施形態に係る駆動制御処理によれば、内燃機関１０の始動時における第２コントロールシャフト２３の初期実角度φ_０には、内燃機関１０の前回停止時に記憶した停止時実角度φ_stpを用いている。このため、駆動制御処理を開始するたびに、第２コントロールシャフト２３を基準位置まで回動して電動モータ１００のモータ電気角θを学習する必要がない。したがって、ＶＣＲコントローラ４０は、ＶＣＲ機構２０の始動応答性を低下させることなく、１つのモータ角度センサ１００ａの電気角信号から取得したモータ電気角θに基づいて第２コントロールシャフト２３の実角度φを検出できる。

また、第１実施形態に係る駆動制御処理によれば、ＶＣＲコントローラ４０は、整合性判定処理により、フィードバック制御処理中にモータ角度センサ１００ａの異常を検知することができる。したがって、ＶＣＲコントローラ４０が１つのモータ角度センサ１００ａと接続され、第２コントロールシャフト２３の実角度φを検出する角度センサが存在しない場合であっても、ＶＣＲ機構２０の始動応答性を低下させることなく、モータ角度センサ１００ａの異常を検知できる。

ところで、基準電気角診断処理によればモータ角度センサ１００ａの異常を検知できるが、本駆動制御処理においては、基準電気角診断処理の前に敢えて始動電気角診断処理を行っている。これにより、始動時のモータ電気角θが停止時電気角θ_stpから乖離している場合にのみ基準電気角診断処理が行われる。したがって、アクチュエータ２５の駆動制御処理を開始するたびに第２コントロールシャフト２３を基準位置まで回動させて、ＶＣＲ機構２０の始動応答性が低下することが抑制される。

［第２実施形態に係る駆動制御処理］
図１４は、ＶＣＲコントローラ４０のプロセッサ４０ＡがイグニッションスイッチＩＧＮのオン操作を契機として実行を開始するアクチュエータ２５の駆動制御処理のうち、第２実施形態の一例を示す。以下、第１実施形態の駆動制御処理と異なる点について説明し、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付すことでその説明を省略又は簡潔にする。

第２実施形態に係る駆動制御処理では、始動電気角診断処理により始動時のモータ電気角θが異常と診断された場合でも、基準電気角診断処理を直ちに実施しない点で第１実施形態と異なる。

プロセッサ４０Ａは、ステップＳ５において始動時のモータ電気角θが異常である場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ１０ａへ進める。

ステップＳ１０ａでは、プロセッサ４０Ａは、制限付きフィードバック制御処理を行う。始動電気角診断処理において始動時のモータ電気角θが異常であると診断した場合、内燃機関１０の始動時におけるモータ電気角θが停止時電気角θ_stpから乖離している。始動時におけるモータ電気角θが停止時電気角θ_stpから乖離する原因には、モータ角度センサ１００ａに異常が発生した可能性も含まれる。モータ角度センサ１００ａに異常が発生している状態で通常のフィードバック制御処理を行うと、内燃機関１０の運転状態に応じた圧縮比に設定できないだけでなく、内燃機関１０の耐久性や車両の走行安全性に影響を与えるおそれがある。このため、通常のフィードバック制御処理に制限を設けた制限付きフィードバック制御処理を行っている。

制限付きフィードバック制御処理としては、例えば、目標圧縮比Ｐｔの設定範囲やＰＩ制御等におけるゲインに制限を設けた状態で、フィードバック制御処理を行う。但し、本実施形態において、目標圧縮比Ｐｔの設定可能範囲には、第２コントロールシャフト２３が基準位置にあるときの圧縮比が含まれるようにする。

ステップＳ１０ｂにおいて、目標角度φｔが基準角度φ_refである場合には、プロセッサ４０Ａは、基準電気角診断処理を行うべく、処理をステップＳ１１へ進める。一方、目標角度φｔが基準角度φ_refでない場合には、プロセッサ４０Ａは、制限付きフィードバック制御処理を続行すべく、処理をステップＳ１０ｂへ戻す。

このような第２実施形態に係る駆動制御処理によれば、始動電気角診断処理により異常と診断された場合でも、基準電気角診断処理を直ちに実施せずに、まず制限付きフィードバック制御処理を行っている。したがって、第２実施形態に係る駆動制御処理によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することに加え、始動時のモータ電気角θの異常診断後、ＶＣＲ機構２０の動作を優先させることができるという顕著な効果を奏する。特に、制限付きフィードバック制御中に、ＶＣＲ機構２０の動作に影響を殆ど与えることなく基準電気角診断処理を実施できるので、ＶＣＲ機構２０の始動応答性が低下しにくくなる。

［第３実施形態に係る駆動制御処理］
図１５は、ＶＣＲコントローラ４０のプロセッサ４０ＡがイグニッションスイッチＩＧＮのオン操作を契機として実行を開始するアクチュエータ２５の駆動制御処理のうち、第３実施形態の一例を示す。

第３実施形態に係る駆動制御処理では、始動電気角診断処理により異常と診断された場合でも基準電気角診断処理を実施せず、イグニッションスイッチＩＧＮのオフ操作によるセルフシャットオフ期間に基準電気角診断処理を実施する点で第１実施形態と異なる。なお、本実施形態では、セルフシャットオフ期間に基準電気角診断処理を行うべく、電動モータ１００への電流を供給する必要があることから、第１接続線ＢＬ３の電流制限手段Ｄは省略される。

プロセッサ４０Ａは、ステップＳ５において始動時のモータ電気角θが異常である場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ５ａへ進める。ステップＳ５ａでは、プロセッサ４０Ａは、第２実施形態のステップＳ１０ａと同様に、制限付きフィードバック制御処理を行う。

ステップＳ５ｂでは、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ９と同様に、イグニッションスイッチＩＧＮがオフ操作されたか否かを判定する。そして、プロセッサ４０Ａは、イグニッションスイッチＩＧＮがオフ操作されたと判定した場合には（ＹＥＳ）、セルフシャットオフを行うとともに、処理をステップＳ１１へ進める。一方、プロセッサ４０Ａは、イグニッションスイッチＩＧＮがオフ操作されていないと判定した場合には（ＮＯ）、制限付きフィードバック制御処理を続行すべく、処理をステップＳ５ａへ戻す。

プロセッサ４０Ａは、ステップＳ１１において基準電気角診断処理を行った後、処理をステップＳ１０へ進める。

このような第３実施形態に係る駆動制御処理によれば、始動電気角診断処理により異常と診断された場合でも、基準電気角診断処理を直ちに実施せずに、まず制限付きフィードバック制御処理を行っている。したがって、第３実施形態に係る駆動制御処理によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することに加え、始動時のモータ電気角θの異常診断後、ＶＣＲ機構２０の動作を優先させることができるという顕著な効果を奏する。特に、ＶＣＲ機構２０の動作に影響を与えないセルフシャットオフ期間に基準電気角診断処理を実施できるので、ＶＣＲ機構２０の始動応答性が低下しにくくなる。

以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば種々の変形態様を採り得ることは自明である。

第１〜第３実施形態における整合性判定処理では、現在のモータ電気角θ及び実角度φの相対関係が、相対関係学習処理により記憶された初期相対関係と整合しているか否かを判定していた。これによりモータ角度センサ１００ａに異常が発生しているか否かを診断していた。これに替えて、あるいは、これに加えて、整合性判定処理では、以下のようにしてモータ角度センサ１００ａに異常が発生しているか否かを診断することができる。すなわち、ノックコントロール領域において各圧縮比に応じた進角上限値から遅角下限値の範囲を超えた実点火時期となった場合、モータ電気角θに基づいて算出された実角度φが異常であるから、モータ角度センサ１００ａが異常であると診断することができる。

第１〜第３実施形態のフィードバック制御処理におけるステップＳ１０２では、始動電気角診断処理により始動時のモータ電気角θが正常であると診断された場合には、初期実角度φ_０は停止時実角度φ_stpに設定された。しかし、第２コントロールシャフト２３の実角度φの算出精度を向上させるために、初期実角度φ_０として、停止時電気角θ_stpと始動時におけるモータ電気角θとの差分に応じて停止時実角度φ_stpを補正した補正値を用いることができる。具体的には、停止時電気角θ_stpと始動時におけるモータ電気角θとの差分（θ_stp−θ）に相関係数Ｋを乗算した乗算値を停止時実角度φ_stpに加算することで、停止時実角度φ_stpを補正できる。

第１〜第３実施形態の基準電気角診断処理において、相対関係学習処理により第２コントロールシャフト２３の第２ストッパ位置における実角度φとモータ電気角θとの相対関係を学習して記憶している場合、第２ストッパ位置を基準位置として用いてもよい。これは、基準電気角診断処理の開始時に、実角度φが第１ストッパ位置より第２ストッパ位置に近い角度を示す場合には、第２コントロールシャフト２３が基準位置まで回動する時間を短縮して、ＶＣＲ機構２０の始動応答性を良好ならしめる点で有効である。

第１〜第３実施形態の基準電気角診断処理において、第２コントロールシャフト２３を基準位置まで回動させたときのモータ電気角θである基準電気角θ_ref[1]が初期相対関係における基準電気角θ_ref[0]から乖離した場合には、直ちにモータ角度センサ１００ａが異常であると診断していた。これに替えて、基準電気角診断処理を連続して複数回行ってもよい。その結果、第２コントロールシャフト２３を基準位置まで複数回回動させたときのモータ電気角θが、すべて基準電気角θ_ref[1]を中心とする所定範囲内となった場合には、モータ角度センサ１００ａが異常であると診断せずに、新たに相関関係学習処理を行ってもよい。この場合には、新たに行った相関関係学習処理で得られた新たな初期相関関係に基づいて、整合性判定処理や基準電気角診断処理を行う。

第１〜第３実施形態において、整合性判定処理の結果、モータ角度センサ１００ａが異常であると判定された場合、異常診断の精度を高めるために、さらに基準電気角診断処理を行ってもよい。なお、整合性判定処理としては、ノックコントロール領域における実点火時期に基づいてモータ角度センサ１００ａに異常が発生しているか否かを診断するという、前述の診断方法も含まれる。

具体的には、第１実施形態に係る駆動制御処理では、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ８で異常と判定した場合には、内燃機関１０の次回始動時に、ステップＳ５において強制的に処理をステップＳ１１へ進める。第２実施形態に係る駆動制御処理では、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ８で異常と判定した場合には、内燃機関１０の次回始動時に、ステップＳ５において強制的に処理をステップＳ１０ａへ進める。第３実施形態に係る駆動制御処理では、プロセッサ４０Ａは、ステップＳ８で異常と判定した場合には、内燃機関１０の次回始動時に、ステップＳ５において、処理をステップＳ５ａへ進める。

第１〜第３実施形態において、本発明に係るアクチュエータ制御装置として、ＶＣＲ機構２０（第２コントロールシャフト２３）を駆動対象としたアクチュエータ２５を制御するＶＣＲコントローラ４０を例に説明した。しかし、本発明に係るアクチュエータ制御装置は、ＶＣＲ機構２０に限らず、内燃機関１０に関連する様々な機構を駆動対象としたアクチュエータの制御装置として適用可能である。例えば、内燃機関１０における吸排気バルブの開閉タイミングやリフト量を可変とする可変バルブ機構を駆動対象としたアクチュエータの制御装置として適用することができる。要するに、第１の位置センサから取得された駆動対象の動作位置情報を、第２の位置センサから取得されたアクチュエータの動作位置情報によって補完することで、駆動対象の動作位置検出精度を向上させるアクチュエータ制御装置であればよい。

１０…内燃機関、２０…ＶＣＲ機構、２３…第２コントロールシャフト、２５…アクチュエータ、４０…ＶＣＲコントローラ、４０Ａ…プロセッサ、１００…電動モータ、１００ａ…モータ角度センサ、θ…モータ電気角、Δθ…電気角変位量、ΣΔθ…電気角積算値、φ…第２コントロールシャフトの実角度、θ_stp…停止時電気角、φ_stp…停止時実角度

Claims (3)

1. アクチュエータで駆動される駆動対象の動作位置に基づいて前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置であって、
   １つのセンサの出力値から前記アクチュエータの動作位置を検出し、
   前記駆動対象の駆動開始位置と前記駆動対象の駆動を開始したときからの前記アクチュエータの動作位置の変位とに基づいて前記駆動対象の動作位置を検出し、
   検出された前記アクチュエータの動作位置と検出された前記駆動対象の動作位置との相対関係が、前記アクチュエータの動作位置と前記駆動対象の動作位置との相対関係を予め学習して得られた初期相対関係から乖離しているか否かによって、前記駆動対象の位置検出における異常を検知するように構成されたアクチュエータ制御装置。
2. 前記駆動開始位置は、前記アクチュエータの制御を前回停止したときに記憶された、前記駆動対象の動作位置である、請求項１に記載されたアクチュエータ制御装置。
3. 前記アクチュエータの制御を前回停止したときに前記アクチュエータの動作位置を停止位置として記憶し、
   前記アクチュエータの制御を開始したときの前記アクチュエータの動作位置が前記停止位置から乖離している場合には、前記駆動対象の動作位置が基準位置となるように前記アクチュエータを制御する、請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ制御装置。