JP3969222B2

JP3969222B2 - Abnormality detection device for motor drive system

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Publication number: JP3969222B2
Application number: JP2002201003A
Authority: JP
Inventors: 誠也佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: JP2004048875A

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。
（１）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、同モータにより駆動される被駆動部材と、同被駆動部材の動作を検出するセンサとを備え、同センサの検出結果に基づいて前記被駆動部材の駆動態様を制御する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、前記モータ駆動系についての異常の有無を検出する異常検出手段とを備えることをその要旨としている。
【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、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。
【００１５】
（２）請求項２に記載の発明は、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をその要旨としている。
【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、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】
（３）請求項３に記載の発明は、モータと、同モータにより駆動される被駆動部材と、同被駆動部材の動作を検出するセンサとを備え、同センサの検出結果に基づいて前記被駆動部材の駆動態様を制御する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で発生する逆起電力を算出する算出手段と、前記逆起電力検出手段により検出された逆起電力と前記算出手段により算出された逆起電力との比較により、前記モータ駆動系についての異常の有無を検出する異常検出手段とを備えることをその要旨としている。
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。
（４）請求項４に記載の発明は、モータと、同モータにより駆動される被駆動部材と、同被駆動部材の動作に対応した状態量を検出するセンサとを備え、同センサの検出結果に基づいて前記被駆動部材の駆動態様を制御する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、前記逆起電力検出手段の検出結果に基づいて前記被駆動部材の動作に対応した状態量を算出する算出手段と、前記センサにより検出された状態量と前記算出手段により算出された状態量との比較により、前記モータ駆動系についての異常の有無を検出する異常検出手段とを備えることをその要旨としている。
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。
【００１９】
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか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、前記逆起電力の検出として、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することをその要旨としている。
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】
（６）請求項６に記載の発明は、請求項５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、同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その要旨としている。
【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】
（７）請求項７に記載の発明は、請求項６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その要旨としている。
【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。
（８）請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記被駆動部材が直線運動することをその要旨としている。
（９）請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記モータ駆動系は、前記モータの出力軸の回転運動を前記被駆動部材の直線運動に変換する変換機構を含めて構成されることをその要旨としている。
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記モータ駆動系は、前記被駆動部材の直線運動を強制的に停止して前記被駆動部材の移動範囲を規制する規制手段を含めて構成されることをその要旨としている。
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記センサは、前記被駆動部材の動作の検出として、前記被駆動部材の軸方向への変位量を検出するとともに、前記被駆動部材が前記規制手段に突き当てられているときの前記被駆動部材の位置を基準として前記変位量を検出することをその要旨としている。
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項８〜１０のいずれかに記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記センサは、前記被駆動部材の動作の検出として、前記被駆動部材の軸方向への変位量を検出することをその要旨としている。
（１３）請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のいずれかに記載のモータ駆動系の異常検出装置において、前記センサは、前記被駆動部材上に設けられることをその要旨としている。
【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。
【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、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）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、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６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１〜１３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１〜１３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。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor drive system abnormality detection device that detects the presence or absence of an abnormality in a motor drive system that drives a driven member by a motor.
[0002]
[Prior art]
In the motor drive system as described above, a sensor for detecting the operation (rotation phase, displacement, etc.) of the motor output shaft and driven member is provided, and the position, phase, and displacement of the driven member are determined based on the detection result of the sensor. Devices that perform feedback control of speed, rotation speed, and the like are used in a wide range of technical fields. In such a motor drive system, if an abnormality occurs in the sensor, the position, phase, displacement speed, rotation speed, etc. cannot be adjusted correctly, so that the sensor operates normally without any abnormality to ensure reliability. It is required to monitor whether or not
[0003]
Therefore, conventionally, in such a motor drive system, as an abnormality detection device for detecting the presence or absence of an abnormality in a sensor for feedback control, for example, a device as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-77197 is known.
[0004]
This abnormality detection device is applied to a motor drive system in which a pinion gear is attached to a motor output shaft, a worm gear is attached to a driven member driven by the motor, and the driven member is linearly moved by rotation of the motor output shaft. . In addition, the motor drive system to which the abnormality detection device is applied includes a displacement amount sensor that detects the position (displacement amount) of the driven member in the linear motion direction, and linearly feeds back the detection result of the displacement amount sensor. The position of the driven member in the direction is adjusted.
[0005]
This abnormality detection device includes a phase sensor that detects the rotational phase of the motor output shaft for detecting an abnormality of the displacement sensor. In the motor drive system configured as described above, since there is a unique correlation between the rotational phase of the motor output shaft and the amount of displacement of the driven member, the linear motion direction is also determined by the detection result of the phase sensor. The amount of displacement of the driven member at can be obtained. Therefore, the displacement amount of the driven member obtained from the detection result of the phase sensor is compared with the displacement amount of the driven member obtained from the detection result of the displacement amount sensor, and the difference between them exceeds a predetermined value. Thus, it is determined that one of the sensors is abnormal.
[0006]
As described above, in the abnormality detection device for the feedback control sensor, a dual system including two sensors that respectively detect substantially the same control amount (displacement amount) is used. An abnormality of the feedback control sensor of the motor drive system is detected.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, if the feedback control sensors of the motor drive system are mutually monitored as a double system, it is certainly possible to detect an abnormality of such a sensor and increase its reliability. However, such an abnormality detection device has a redundant configuration including another sensor that detects a control amount (displacement amount) substantially equivalent to the feedback control sensor for detecting an abnormality of the feedback control sensor. For this reason, the configuration is wasteful in terms of cost.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a motor drive system abnormality detection device capable of detecting abnormality of the motor drive system with a simpler configuration.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
  (1)The invention according to claim 1 is a motor drive system abnormality detection device,sameA driven member driven by a motor;sameA sensor for detecting the operation of the driven memberThe driving mode of the driven member is controlled based on the detection result of the sensorIn a motor drive system abnormality detection device for detecting the presence or absence of an abnormality in a motor drive system, back electromotive force detection means for detecting a counter electromotive force generated in the motor, and operation of the motor based on a detection result of the sensor A first calculating means for calculating a speed; a second calculating means for calculating an operating speed of the motor based on the detected counter electromotive force; an operating speed calculated by the first calculating means; By comparison with the operating speed calculated by the meansAbout the motor drive systemAn abnormality detection means for detecting the presence or absence of abnormality;The gist is to provide.
[0010]
  In the above configuration, when the motor is operated, the driven member is driven thereby., CoveredThe operation of the driving member is detected by a sensor. Therefore, the operating speed of the motor can be obtained from the detection result of the sensor.
[0011]
On the other hand, back electromotive force (dielectric power) is generated inside the motor as the motor operates. Since the back electromotive force changes depending on the operating speed of the output shaft of the motor, if such back electromotive force is detected, the operating speed of the motor can be obtained from the value.
[0012]
If there is no abnormality in any of the motor and the sensor, the motor operating speed obtained based on the detection result of the sensor and the motor operating speed obtained based on the back electromotive force should match. Therefore, if the two calculated operation speeds are compared, it is possible to detect whether the motor or sensor is abnormal.
[0013]
Therefore, according to the above configuration, it is possible to detect an abnormality of the sensor without further providing a sensor for performing equivalent detection and performing mutual monitoring. Therefore, the abnormality of the sensor provided in the motor drive system can be detected with a simpler configuration.
[0015]
  (2)Claim 2Tomorrow2. The abnormality detection device for a motor drive system according to claim 1, wherein the abnormality detection means has a predetermined difference between the operation speed calculated by the first calculation means and the operation speed calculated by the second calculation means. When exceeding the judgment value ofIs the gist.
[0016]
In the above configuration, when the difference between the motor operating speed calculated by the first calculating means and the motor operating speed calculated by the second calculating means exceeds a predetermined determination value, it is determined that there is an abnormality. It has become.
[0017]
  If an abnormality occurs in the sensor, CoveredSince it becomes impossible to appropriately detect the operation of the driving member, the operating speed of the motor calculated based on the detection result becomes an inappropriate value. On the other hand, if an abnormality occurs in the motor, the correlation between the counter electromotive force generated in the motor and the operating speed of the motor is different from that in the normal state. The speed is an inappropriate value. Therefore, if an abnormality occurs in either the motor or the sensor, a significant difference is recognized between the two calculated operation speeds. Therefore, it is possible to appropriately detect abnormality of the motor or sensor by determining the presence or absence of abnormality in the above configuration.
[0018]
  (3) The invention according to claim 3 is provided with a motor, a driven member driven by the motor, and a sensor for detecting the operation of the driven member, and based on the detection result of the sensor. In a motor drive system abnormality detection device for detecting the presence or absence of an abnormality in a motor drive system that controls the drive mode of a drive member, back electromotive force detection means for detecting a counter electromotive force generated in the motor, and detection of the sensor Based on the result, the calculation means for calculating the counter electromotive force generated by the motor, and the motor by comparing the counter electromotive force detected by the counter electromotive force detection means and the counter electromotive force calculated by the calculation means. The gist of the invention is to include an abnormality detecting means for detecting the presence or absence of an abnormality in the drive system.
According to the above configuration, it is possible to detect an abnormality of the sensor without further providing a sensor that performs equivalent detection and performing mutual monitoring. Therefore, the abnormality of the sensor provided in the motor drive system can be detected with a simpler configuration.
(4) The invention according to claim 4 includes a motor, a driven member driven by the motor, and a sensor for detecting a state quantity corresponding to the operation of the driven member, and a detection result of the sensor In the motor drive system abnormality detection device for detecting the presence or absence of abnormality in the motor drive system that controls the drive mode of the driven member based on the counter electromotive force detection means for detecting the counter electromotive force generated in the motor Calculation means for calculating a state quantity corresponding to the operation of the driven member based on a detection result of the back electromotive force detection means; a state quantity detected by the sensor; and a state quantity calculated by the calculation means The gist of the present invention is to provide an abnormality detection means for detecting the presence or absence of an abnormality in the motor drive system.
According to the above configuration, it is possible to detect an abnormality of the sensor without further providing a sensor that performs equivalent detection and performing mutual monitoring. Therefore, the abnormality of the sensor provided in the motor drive system can be detected with a simpler configuration.
[0019]
  (5) A fifth aspect of the present invention is the motor drive system abnormality detection device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the back electromotive force detection means detects the back electromotive force as the motor. The gist is to calculate the back electromotive force based on a drive voltage applied to the motor, a drive current passed through the motor, and an internal resistance of the motor.
In the above configuration, the counter electromotive force generated by the motor is obtained and calculated by calculation based on the drive voltage applied to the motor, the drive current passed through the motor, and the internal resistance of the motor. .
[0020]
The counter electromotive force generated in the motor can be calculated based on the drive voltage Em applied to the motor, the drive current Im passed through the motor, and the internal resistance Rm of the motor. For example, the counter electromotive force (voltage generated by motor regeneration) Ed can be obtained by the following relational expression (1). Further, the current Id generated by the regeneration of the motor can be obtained by the following relational expression (2).
[0021]
[Expression 1]
Ed = Em−Rm · Im (1)
[0022]
[Expression 2]
Id = Em / Rm−Im (2)
Therefore, according to the above configuration, as long as the driving voltage Em, the driving current Im, and the internal resistance Rm of the motor are known, the back electromotive force of the motor can be obtained and abnormality detection can be suitably performed.
[0023]
Incidentally, the voltmeter for detecting the drive voltage Em applied to the motor and the ammeter for detecting the drive current Im passed to the motor are often required for motor drive control. Are equipped with such voltmeters and ammeters. Also, the internal resistance Rm can be obtained from the motor driving voltage Em and the driving current Im as described below. If the change according to the motor temperature or the like can be ignored, it is obtained in advance. It can also be set as a constant value. Therefore, in many motor drive systems, the above configuration can be realized without adding a special configuration.
[0024]
  (6) The invention according to claim 6 is the motor drive system abnormality detection device according to claim 5, in which the forcing means for forcibly stopping the operation of the output shaft of the motor and the motor by the forcing means. The present invention further includes an internal resistance calculating means for calculating the internal resistance of the motor from the driving voltage and driving current of the motor when the operation of the output shaft is forcibly stopped.
[0025]
Since the value of the internal resistance Rm of the motor changes depending on the temperature of the motor or the like, it may not be able to be obtained in advance depending on the use situation of the motor.
In that respect, in the above configuration, the operation of the output shaft of the motor is forcibly stopped, and the internal resistance Rm of the motor is calculated from the driving voltage Em and driving current Im of the motor at that time. Since the counter electromotive force is generated with the operation of the output shaft of the motor, the counter electromotive force is not generated as long as the operation of the output shaft is stopped. Therefore, the internal resistance Rm of the current motor can be directly obtained from the drive voltage Em and the drive current Im in such a state. For example, the internal resistance Rm at this time can be obtained from the following relational expression (3).
[0026]
[Equation 3]
Rm = Em / Im (3)
Therefore, according to the above configuration, the back electromotive force of the motor can be accurately obtained regardless of the change in the internal resistance Rm of the motor according to the temperature and the like, and the accuracy of abnormality detection can be further improved. The forcing means may be any means as long as it is means for forcibly stopping the operation of the motor output shaft from the outside, such as a brake, by means other than adjustment of power supplied to the motor. it can.
[0027]
  (7) The invention according to claim 7 is the motor drive system abnormality detection device according to claim 6, wherein the abnormality is detected based on the internal resistance of the motor calculated by the internal resistance calculation means. The gist is to further include an abnormality detecting means.
[0028]
  In the above configuration, the temperature abnormality of the motor is detected based on the internal resistance Rm calculated as described above. As described above, since the internal resistance Rm of the motor is dependent on the temperature, the temperature of the motor can be estimated from the value. Therefore, according to the above configuration, it is possible to detect a motor temperature abnormality such that the motor temperature deviates from an appropriate range.
(8) The invention described in claim 8 is the motor drive system abnormality detection device according to any one of claims 1 to 7, wherein the driven member linearly moves.
(9) The invention according to claim 9 is the abnormality detection device for the motor drive system according to claim 8, wherein the motor drive system converts the rotational motion of the output shaft of the motor into a linear motion of the driven member. The gist is to include a conversion mechanism for conversion.
(10) The invention described in claim 10 is the motor drive system abnormality detection device according to claim 8 or 9, wherein the motor drive system forcibly stops the linear motion of the driven member, and The gist of the invention is to include a restricting means for restricting the movement range of the driven member.
(11) According to an eleventh aspect of the present invention, in the motor drive system abnormality detection device according to the tenth aspect, the sensor detects the operation of the driven member in the axial direction of the driven member. The gist is to detect the amount of displacement, and to detect the amount of displacement based on the position of the driven member when the driven member is abutted against the restricting means.
(12) The invention described in claim 12 is the abnormality detection device for a motor drive system according to any one of claims 8 to 10, wherein the sensor detects the operation of the driven member as the driven member. The gist is to detect the amount of displacement in the axial direction.
(13) The invention according to claim 13 is the motor drive system abnormality detection device according to any one of claims 1 to 12, wherein the sensor is provided on the driven member. .
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The abnormality detection device of this embodiment is configured to detect abnormality of a motor drive system that drives the variable valve lift mechanism 200 shown in FIG. 1 by a brush type DC motor 11. The variable valve lift mechanism 200 is a mechanism that makes the valve lift amount of the engine valve (intake valve in the present embodiment) of the internal combustion engine variable, and is disposed in the cylinder head of the internal combustion engine. First, the variable valve lift mechanism 200 will be described with reference to FIGS.
[0030]
As shown in FIG. 2, the variable valve lift mechanism 200 is driven to open and close in response to a camshaft 202 provided with a cam 203, a rocker arm 206 that is pivotally supported, and rocking of the rocker arm 206. The intake valve 201 is provided in a cylinder head of an internal combustion engine. In general, the drive shaft 20, the input arm 204, the swing cam 205, and the support pipe 208 are provided.
[0031]
Incidentally, in this internal combustion engine, each cylinder is provided with a pair of intake valves 201 and a rocker arm 206, and the pair of intake valves 201 are driven to open and close by a single cam 203. The variable valve lift mechanism 200 is provided with one input arm 204 for each cylinder corresponding to one cam 203 of each cylinder. Two swing cams 205 are provided for each cylinder on both sides (see FIG. 3) of the input arm 204, corresponding to the pair of intake valves 201 of each cylinder.
[0032]
The support pipe 208 is formed in a hollow cylindrical shape and is arranged in parallel with the camshaft 202. The support pipe 208 is fixed to the cylinder head so as not to move or rotate in the axial direction. The drive shaft 20 is inserted into the support pipe 208 so as to be slidable in the axial direction. In addition, an input arm 204 and two swing cams 205 are pivotally supported on the outer periphery of the support pipe 208 so that the support pipe 208 can swing around its axis and does not move in the axial direction.
[0033]
The input arm 204 includes an arm portion 204a that extends from a portion that is pivotally supported by the support pipe 208, and a roller 204b that is rotatably pivotally supported at the distal end portion of the arm portion 204a. It can come into contact with the cam 203.
[0034]
The swing cam 205 is provided with a substantially triangular nose 205a protruding from a portion supported by the support pipe 208. One side of the nose 205a (the lower side in FIG. 2) is a cam surface 205b that is curved in a concave shape. A roller 206a rotatably supported on the rocker arm 206 is pressed against the cam surface 205b by the biasing force of the valve spring of the intake valve 201.
[0035]
In the variable valve lift mechanism 200, the input arm 204 and the swing cam 205 are integrally swung. Therefore, when the camshaft 202 is rotated, the input arm 204 is swung by the cam 203, and the swing cam 205 is also swung in conjunction therewith. The intake valve 201 is driven to open and close via the rocker arm 206 by the swing of the swing cam 205.
[0036]
Further, the variable valve lift mechanism 200 is provided with a mechanism for changing the relative phase difference between the input arm 204 and the swing cam 205 around the axis of the support pipe 208, whereby the valve lift amount of the intake valve 201 is variable. And can be. That is, if the relative phase difference between them is increased, the swing angle of the rocker arm 206 with respect to the swing angle of the input arm 204 and the swing cam 205 is increased, and the valve lift amount of the intake valve 201 is increased. If the relative phase difference is reduced, the swing angle of the rocker arm 206 with respect to the swing angle of the input arm 204 and the swing cam 205 is reduced, and the valve lift amount of the intake valve 201 is reduced.
[0037]
Next, a mechanism for changing the relative phase difference in the variable valve lift mechanism 200 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, a space is formed inside the portions of the input arm 204 and the two swing cams 205 that are pivotally supported by the support pipe 208. Inside the space, a slider gear 207 is accommodated on the outer periphery of the support pipe 208 in a state of being rotatably supported and slidable in the axial direction.
[0038]
At the center of the slider gear 207, a helical gear 207b having a right-hand spiral helical spline formed on the outer periphery thereof is provided. On the left and right sides, there are provided helical gears 207c each having a left-hand spiral helical spline formed on the outer periphery thereof, contrary to the helical gear 207b.
[0039]
Helical splines corresponding to the helical gears 207b and 207c are formed on the inner circumferences of the helical gears 207b and 207c that are pivotally supported by the support pipe 208 of the input arm 204 and the two swing cams 205, respectively. . In other words, a right-hand spiral helical spline is formed on the inner periphery of the shaft support portion of the input arm 204, and meshed with the helical gear 207b. In addition, a left-hand spiral helical spline is formed on the inner periphery of the shaft support portion of each swing cam 205, and meshed with both helical gears 207c.
[0040]
Further, in the slider gear 207, an elongated hole 207a extending in the circumferential direction is formed in a portion between one of the helical gears 207c (the right gear in FIG. 3) and the helical gear 207b. The support pipe 208 is formed with an elongated hole 208a extending in the axial direction so as to overlap a part of the elongated hole 207a. The drive shaft 20 inserted into the support pipe 208 is integrally provided with a locking pin 20a that protrudes through the overlapping portion of the two long holes 207a and 208a.
[0041]
Here, when the drive shaft 20 moves in the axial direction, the drive shaft 20 is pushed by the locking pin 20a, and accordingly, the slider gear 207 also moves in the axial direction together with the helical gears 207b and 207c. As the helical gears 207b and 207c move in the axial direction, the input arm 204 and the swing cams 205 that are spline-engaged with the helical gears 207b and 207c do not move in the axial direction. It can be rotated around the axis. However, since the direction of the helical spline is opposite between the input arm 204 and the two swing cams 205, the rotation direction at this time is opposite. Therefore, the relative phase difference between the input arm 204 and both swing cams 205 is changed in accordance with the axial movement of the drive shaft 20 so that the valve lift amount of the intake valve 201 is variable as described above. Become. As described above, the variable valve lift mechanism 200 is driven according to the movement of the drive shaft 20 in the axial direction, and the valve lift amount of the intake valve 201 is variable.
[0042]
Next, the configuration of a motor drive system that moves the drive shaft 20 in the axial direction to drive the variable valve lift mechanism 200 will be described. As shown in FIG. 1, the motor drive system is mainly configured to include a motor drive unit 10 that moves the drive shaft 20 in the axial direction and a control unit 30 that controls the motor drive unit 10. Yes.
[0043]
First, the motor drive unit 10 of this motor drive system will be described. The motor drive unit 10 converts the motor 11, the two gears 12 and 13 that transmit the rotation of the motor 11, and the rotation transmitted through the gears 12 and 13 into linear motion in the axial direction of the drive shaft 20. The feed screw mechanism 14 is configured to be configured.
[0044]
Specifically, a gear 12 is attached to the output shaft 11a of the motor 11 so as to be integrally rotatable, and the gear 12 is meshed with a gear 13 attached to the nut portion of the feed screw mechanism 14 so as to be integrally rotatable. The nut portion of the feed screw mechanism 14 is meshed with a male screw portion formed on the outer periphery of the drive shaft 20, and can be rotated around the axis of the drive shaft 20 and supported in a state where its axial displacement is restricted. Has been. In the motor drive unit 10, a mechanism using a ball screw is adopted as the feed screw mechanism 14. Further, in this motor drive system, a displacement amount sensor 15 for detecting a displacement amount D in the axial direction is disposed on the drive shaft 20.
[0045]
In the motor drive unit 10, when the output shaft 11 a is rotated by the motor 11, the rotation is transmitted to the nut portion of the feed screw mechanism 14 via the gears 12 and 13. Thus, the rotation transmitted to the nut portion is converted into a linear motion in the axial direction of the drive shaft 20 by the feed screw mechanism 14, and the drive shaft 20 is moved in the axial direction. Then, the displacement amount D of the moved drive shaft 20 is detected by the displacement amount sensor 15.
[0046]
Further, a stopper 16 is fixed to the cylinder head of the internal combustion engine so that the tip of the drive shaft 20 comes into contact when the drive shaft 20 moves to a predetermined position. When the tip of the drive shaft 20 comes into contact with the stopper 16, further movement of the drive shaft 20 is forcibly stopped. As a result, the stopper 16 limits the movement range of the drive shaft 20.
[0047]
In this motor drive system, the displacement amount D of the drive shaft 20 is controlled with reference to the position where the tip of the drive shaft 20 contacts the stopper 16. That is, the amount of displacement D when the drive shaft 20 is located at the position where the tip abuts against the stopper 16 is defined as “0”, and the amount of movement of the drive shaft 20 from that position is defined as the amount of displacement D. Displacement amount control is performed.
[0048]
Next, the control unit 30 that controls the motor driving unit 10 configured as described above will be described. As shown in FIG. 1, the control unit 30 includes a motor control CPU 31 and a drive circuit 32.
[0049]
The power supply line of the motor 11 is connected to the drive circuit 32. On the power supply line, a voltmeter 32a and an ammeter 32b for detecting a drive voltage Em and a drive current Im supplied to the motor 11 are arranged. The drive circuit 32 is connected to the motor control CPU 31 via a signal line. The motor control CPU 31 is also connected via a signal line to an engine electronic control unit (ECU) 40 that performs various controls of the internal combustion engine. The motor control CPU 31 is also connected to the displacement sensor 15, the voltmeter 32a, and the ammeter 32b, and the detection signals of these sensors are also input.
[0050]
The control unit 30 configured in this way performs feedback control of the displacement amount of the drive shaft 20 as follows.
The engine electronic control unit 40 repeatedly calculates the optimum valve lift amount of the intake valve 201 based on the engine operation state such as the engine rotation speed and the throttle opening during the operation of the internal combustion engine. The engine electronic control unit 40 calculates a target value (target displacement amount) Dt of the displacement amount of the drive shaft 20 for setting the calculated optimal valve lift amount, and uses the target displacement amount Dt as a command signal to calculate the motor. It transmits to control CPU31.
[0051]
The motor control CPU 31 compares the actual displacement amount (actual displacement amount) Do of the drive shaft 20 detected by the displacement amount sensor 15 with the received target displacement amount Dt. Then, the motor control CPU 31 calculates the drive voltage Em and drive current Im of the motor 11 necessary for bringing the actual displacement amount Do close to the target displacement amount Dt and finally matching them, and sends them to the drive circuit 32 as command signals. Send.
[0052]
The drive circuit 32 adjusts the drive voltage Em and the drive current Im supplied to the motor 11 based on the received command signal.
Thus, in this motor drive system, feedback control of the displacement amount D of the drive shaft 20 based on the detection result of the displacement amount sensor 15 is performed so that the valve lift amount corresponding to the engine operating state can be obtained.
[0053]
By the way, in such a motor drive system, an abnormality occurs in the displacement sensor 15 and a detection signal according to the actual displacement Do cannot be obtained, or an abnormality occurs in the motor 11 and it is not driven according to the command signal. If this happens, the optimum valve lift cannot be obtained.
[0054]
Therefore, in this embodiment, the motor control CPU 31 performs a process for detecting whether or not the motor 11 and the displacement sensor 15 are abnormal while performing a process related to the feedback control of the displacement D. Hereinafter, such an abnormality detection process will be described in detail with reference to FIGS.
[0055]
First, the outline of the abnormality detection process performed by the motor control CPU 31 will be described here. This abnormality detection process is performed by comparing the rotational speeds ω1 and ω2 of the motor 11 obtained in two ways based on different detection signals as follows.
[0056]
The rotational speed ω1 is the rotational speed of the motor 11 obtained based on the transition of the actual displacement Do detected by the displacement sensor 15. This rotational speed ω1 can be obtained from the relationship among the time differentiation of the actual displacement Do, the number of teeth of each gear 12, 13 and the feed amount of the drive shaft 20 per rotation of the nut portion in the feed screw mechanism 14.
[0057]
The rotational speed ω2 is the rotational speed of the motor 11 obtained based on the back electromotive force Ed of the motor 11 obtained from the driving voltage Em and the driving current Im detected by the voltmeter 32a and the ammeter 32b. The back electromotive force Ed can be obtained by the above-described relational expression (1) as long as the drive voltage Em and drive current Im and the internal resistance Rm of the motor 11 are known. The back electromotive force Ed is a voltage generated by regenerative power generation accompanying the rotation of the motor 11, and the correlation between the back electromotive force Ed and the rotation speed of the motor 11 is determined as a characteristic of the motor 11. You can ask for it. Incidentally, in this motor 11, those correlations are the relationships illustrated in FIG.
[0058]
These rotational speeds ω1 and ω2 should be essentially the same, otherwise it can be determined that an abnormality has occurred in the displacement sensor 15 or the motor 11. For example, when an abnormality occurs in the displacement sensor 15 or the communication line of the detection signal thereof, and a detection signal of the actual displacement Do not conforming to the actual operation of the drive shaft 20 is input to the motor control CPU 31, The rotational speed ω1 is an inappropriate value that does not match the actual condition. When an abnormality such as a short circuit or disconnection of the internal wiring occurs in the motor 11, the correlation among the driving voltage Em, the driving current Im, and the internal resistance Rm changes, and the rotational speed ω2 becomes an inappropriate value. Therefore, the rotational speeds ω1 and ω2 do not match when an abnormality occurs in either the motor 11 or the displacement sensor 15.
[0059]
Therefore, the motor control CPU 31 transmits an abnormal signal to the engine control ECU 40 when a significant difference is recognized as a result of comparing the two rotational speeds ω1 and ω2.
[0060]
Thus, in this embodiment, the drive shaft 20 is the driven member, the displacement sensor 15 is the sensor for detecting the operation of the driven member, the voltmeter 32a, the ammeter 32b, and the motor control CPU 31 are the above-described sensors. Each corresponds to the counter electromotive force detection means.
[0061]
FIG. 4 is a flowchart showing a detailed processing procedure of such “abnormality detection processing”. This process is repeatedly executed during engine operation by the motor control CPU 31 as an interruption process at predetermined intervals.
[0062]
When shifting to this processing, the motor control CPU 31 first reads the actual displacement Do detected by the displacement sensor 15 in Step S1, and in Step S2, the driving voltage Em detected by the voltmeter 32a and the ammeter 32b and Read drive current Im. In the subsequent step S3, the actual displacement Do read in step S1 is time-differentiated to calculate the rotational speed ω1.
[0063]
Further, in step S4, the motor control CPU 31 calculates the counter electromotive force Ed from the relational expression (1) from the drive voltage Em and drive current Im read in step S2 and the internal resistance Rm of the motor 11 obtained in advance. Is calculated. Further, the rotational speed ω2 is calculated from the calculated back electromotive force Ed. Here, the correlation between the back electromotive force Ed in the motor 11 illustrated in FIG. 5 and the rotational speed of the motor 11 is stored in advance in the memory of the motor control CPU 31 as a map, and the rotational speed ω2 is used using the map. Is calculated.
[0064]
Thereafter, in the subsequent step S5, the motor control CPU 31 compares the two calculated rotational speeds ω1 and ω2, and determines whether there is an abnormality based on the comparison result. Specifically, when the difference (| ω1−ω2 |) between the rotational speeds ω1 and ω2 is equal to or smaller than a predetermined determination value α (S5: NO), it is determined that there is no abnormality, and the present process is temporarily terminated. . On the other hand, when the difference exceeds the determination value α, the motor control CPU 31 determines that there is an abnormality (S5: YES), and outputs an abnormality signal that notifies the engine electronic control device 40 in step S6. Then, this process is temporarily terminated.
[0065]
In this embodiment, the process of step S3 corresponds to the process of the first calculation means, the process of step S4 corresponds to the process of the second calculation means, and the process of step S5 corresponds to the process of the abnormality detection means. is doing. The rotational speed ω1 corresponds to the motor operating speed calculated by the first calculating means, and the rotational speed ω2 corresponds to the motor operating speed calculated by the second calculating means.
[0066]
According to such an abnormality detection process, the motor 11 and the displacement amount can be obtained without complicating the configuration in which the sensors (displacement amount sensor 15) for feedback control of the displacement amount D of the drive shaft 20 are mutually monitored as a double system. It can be detected that any of the sensors 15 is abnormal.
[0067]
By the way, the internal resistance Rm of the motor 11 of this embodiment has temperature dependence, and its value may change depending on the situation. If the value of the internal resistance Rm is inappropriate, the rotational speed ω2 obtained using the internal resistance Rm also becomes an inappropriate value, and the accuracy of abnormality detection is reduced. Therefore, in this embodiment, in the following manner, during the feedback control of the motor 11, the internal resistance Rm is obtained every time there is an opportunity, and the value is updated.
[0068]
During the rotation of the output shaft 11a, the motor 11 generates the back electromotive force Ed by regeneration as described above. At this time, if the value of the internal resistance Rm is uncertain, there are two unknown parameters, the back electromotive force Ed and the internal resistance Rm. Therefore, only the driving voltage Em and the driving current Im that can be measured with the above configuration are used. The values of the back electromotive force Ed and the internal resistance Rm cannot be obtained. However, since the counter electromotive force Ed is not generated if the output shaft 11a of the motor 11 is not rotating, that is, the counter electromotive force Ed is “0”, the drive voltage Em and the drive current Im at that time are not generated. Is applied to the above relational expression (3), the internal resistance Rm can be obtained.
[0069]
On the other hand, in the motor drive system of this embodiment, as described above, when the tip of the drive shaft 20 abuts against the stopper 16, that is, when the drive shaft 20 is moved to a position where the displacement amount D is “0”, The further movement of the drive shaft 20 toward the stopper 16 is forcibly stopped. In conjunction with this, the rotation of the output shaft 11a of the motor 11 is also forcibly stopped. Therefore, in this embodiment, the stopper 16 has a configuration corresponding to the “forcing means” for forcibly stopping the operation (rotation) of the output shaft 11 a of the motor 11.
[0070]
Therefore, when the drive shaft 20 is moved to a position where the displacement amount D becomes “0” during the feedback control, the motor control CPU 31 deliberately moves the tip of the drive shaft 20 in the direction in which the displacement amount D becomes small, that is, the stopper 16. The power supply to the motor 11 is continued so as to drive the drive shaft 20 in the direction of pressing against the motor 11. Then, the driving voltage Em and driving current Im of the motor 11 at that time are detected, and the current internal resistance Rm of the motor is calculated from the relational expression (3).
[0071]
Furthermore, in this embodiment, the temperature abnormality of the motor 11 is also detected using the internal resistance Rm thus obtained. As described above, the internal resistance Rm of the motor 11 is temperature-dependent, and if an influence other than the temperature can be ignored, a unique correlation is established between the internal resistance Rm and the temperature of the motor 11. In that case, the temperature of the motor 11 is obtained from the internal resistance Rm, and a temperature abnormality such as an abnormally high temperature of the motor 11 can be detected. In the motor 11, there is a correlation as illustrated in FIG. 7 between the internal resistance Rm and its temperature. Therefore, after obtaining the internal resistance Rm in the above-described manner, the motor control CPU 31 determines whether there is a temperature abnormality depending on whether the value exceeds the determination value β corresponding to the allowable upper limit temperature of the motor 11. .
[0072]
FIG. 6 is a flowchart showing the processing procedure of the motor control CPU 31 for calculating the internal resistance Rm and detecting the temperature abnormality described above. The processing of this flowchart is repeatedly executed during engine operation by the motor control CPU 31 as interruption processing at predetermined time intervals.
[0073]
When the processing shifts to this routine, the motor control CPU 31 first determines in step S10 whether the target displacement amount Dt of the drive shaft 20 is “0” and the actual displacement amount Do is “0”. That is, it is determined whether or not the tip of the drive shaft 20 is held in a state where it abuts against the stopper 16. If the above condition is not satisfied (S10: NO), the process is temporarily terminated.
[0074]
On the other hand, if the tip of the drive shaft 20 is held in a state where it abuts against the stopper 16 (S10: YES), the motor control CPU 31 should drive the motor 11 in a direction in which the displacement amount D of the drive shaft 20 becomes small. The command signal is output to the drive circuit 32. As a result, the motor 11 is supplied with electric power for driving in the direction in which the displacement amount D of the drive shaft 20 is reduced. However, since the tip of the drive shaft 20 abuts against the stopper 16, the output is actually output. The shaft 11a is not rotated.
[0075]
After forcibly stopping the rotation of the output shaft 11a of the motor 11 in this manner, the motor control CPU 31 obtains the drive voltage Em and drive current Im of the motor 11 from the voltmeter 32a and ammeter 32b in step S12. Read. In subsequent step S13, the internal resistance Rm at that time is calculated using the relational expression (3). The current internal resistance Rm of the motor 11 is obtained through the processes in steps S11 to S13.
[0076]
After obtaining the internal resistance Rm in this way, the motor control CPU 31 further determines whether or not there is a temperature abnormality in the motor 11 from the internal resistance Rm in step S14. If the obtained internal resistance Rm is equal to or less than the determination value β (S14: NO), it is determined that there is no temperature abnormality, and the process proceeds to step S16. On the other hand, if the internal resistance Rm exceeds the determination value β (S14: YES), the motor control CPU 31 outputs an abnormality signal to the engine electronic control unit 40 in step S15 to the effect that a temperature abnormality has been detected. To do. The temperature abnormality of the motor 11 is detected by the processes in steps S14 and S15.
[0077]
After performing the temperature abnormality detection process in this way, in step S16, the motor control CPU 31 outputs a command signal to the drive circuit 32 to stop the drive of the motor 11 started in the process of step S11. Is temporarily terminated. In this embodiment, when the calculation of the internal resistance Rm and the detection of the temperature abnormality are completed in this way, the condition in step S10 is not satisfied once, and this process is not executed until it is satisfied again.
[0078]
In this embodiment, the processes in steps S11 to S13 correspond to the process of the internal resistance calculation means, and the processes of steps S14 and S15 correspond to the process of the further abnormality detection means.
[0079]
According to this embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In this embodiment, the rotational speed ω1 of the motor 11 calculated based on the detection result of the displacement sensor 15 and the rotational speed of the motor 11 calculated based on the counter electromotive force Ed generated by the motor 11. An abnormality is detected by comparison with ω2. Therefore, the abnormality of the displacement sensor 15 can be detected without adopting a redundant configuration in which the displacement sensor 15 for feedback control is mutually monitored as a dual system. Therefore, it is possible to detect an abnormality in the sensor for feedback control provided in the motor drive system with a simpler configuration.
[0080]
(2) In this embodiment, when the difference between the rotational speeds ω1 and ω2 is equal to or greater than a predetermined determination value α, that is, when a significant difference is confirmed between the rotational speeds ω1 and ω2, it is determined that there is an abnormality. Anomaly detection is in progress. Therefore, abnormality of the motor 11 or the displacement amount sensor 15 can be detected appropriately.
[0081]
(3) In this embodiment, the back electromotive force Ed is calculated and detected based on the drive voltage Em and drive current Im supplied to the motor 11 and the internal resistance Rm of the motor 11. Therefore, the counter electromotive force Ed can be obtained relatively easily, and the abnormality detection can be performed more easily.
[0082]
(4) In this embodiment, the back electromotive force Ed is obtained from the detection results of the voltmeter 32a and the ammeter 32b that detect the drive voltage Em and the drive current Im supplied to the motor 11, respectively. These voltmeters 32a and ammeters 32b are already installed in many motor drive systems using motors. In such motor drive systems, the above-described abnormality detection can be performed without adding a special configuration.
[0083]
(5) In this embodiment, the current internal resistance Rm of the motor 11 is based on the drive voltage Em and drive current Im of the motor 11 when the rotation of the output shaft 11a of the motor 11 is forcibly stopped by the stopper 16. It has been calculated. Therefore, the back electromotive force Ed of the motor 11 can be obtained accurately regardless of the change in the internal resistance Rm of the motor 11 according to the temperature or the like, and the accuracy of abnormality detection can be further improved.
[0084]
(6) In this embodiment, when the target displacement amount Dt and the actual displacement amount Do are both “0”, that is, when the drive shaft 20 is held at the contact position with the stopper 16, The above-described internal resistance Rm is calculated. Therefore, the internal resistance Rm can be calculated without interrupting variable control of the valve lift amount.
[0085]
(7) In this embodiment, further abnormality detection is performed based on the calculated internal resistance Rm of the motor 11. As a result, it is possible to detect a motor temperature abnormality such as the motor temperature deviating from an appropriate range.
[0086]
In addition, you may change the structure of the said embodiment as follows.
In the above embodiment, in the process shown in FIG. 6, the current internal resistance Rm is obtained, and the temperature abnormality of the motor 11 is detected based on the obtained internal resistance Rm. If it is not necessary to detect such a temperature abnormality, the processes in steps S14 and S15 may be omitted.
[0087]
In the above embodiment, the internal resistance Rm is calculated when the target displacement amount Dt and the actual displacement amount Do are both “0”, that is, when the drive shaft 20 is held at the contact position with the stopper 16. Has been implemented. The calculation implementation conditions are not limited to this, and may be changed as appropriate. If the influence on the variable control of the valve lift amount can be ignored, the drive shaft 20 is forced to the contact position with the stopper 16 as necessary regardless of the target displacement amount Dt and the actual displacement amount Do at that time. The internal resistance Rm can also be calculated.
[0088]
In the above embodiment, when calculating the internal resistance Rm of the motor 11, the rotation of the output shaft 11 a of the motor 11 is forcibly stopped by stopping the movement of the drive shaft 20 by the stopper 16. Other means may be used to forcibly stop the operation of the output shaft 11a of the motor 11. In short, any means can be used instead of the stopper 16 as long as the operation of the output shaft 11a of the motor 11 is forcibly stopped from the outside without adjusting the power supply to the motor 11 such as cutting off the power supply. Can be adopted.
[0089]
Further, if the influence of the change in the internal resistance Rm of the motor 11 according to the usage condition such as temperature on the abnormality detection accuracy can be ignored, the processing shown in the flowchart of FIG. 6 may be omitted. In that case, the back electromotive force Ed is calculated with the internal resistance Rm as a predetermined constant value.
[0090]
In the above embodiment, the counter electromotive force Ed is obtained from the drive voltage Em and drive current Im of the motor 11 detected by the voltmeter 32a and the ammeter 32b, and the internal resistance Rm of the motor 11 obtained in advance. However, the back electromotive force Ed may be obtained in another manner. For example, if the back electromotive force Ed can be directly detected, it can be directly detected to calculate the rotational speed ω2.
[0091]
Further, instead of using the counter electromotive force Ed, that is, the voltage generated in the motor 11 due to regeneration, the rotational speed ω2 may be obtained using the counter electromotive current Id, that is, the current generated in the motor 11 due to regeneration. In this case, the relationship between the back electromotive force Id, the drive voltage Em, the drive current Im, and the internal resistance Rm is as shown in the above relational expression (2).
[0092]
In the above embodiment, the abnormality is detected by comparing the rotational speed ω1 and the rotational speed ω2, but may be changed to the following mode, for example. While obtaining the counter electromotive force Ed of the motor 11 as in the above embodiment, the estimated value Ed ′ of the counter electromotive force of the motor 11 at that time is calculated from the rotational speed ω1 of the motor 11 calculated based on the actual displacement Do. Is calculated inversely. Then, abnormality detection is performed based on a comparison between the estimated value Ed ′ and the back electromotive force Ed. Even in such an aspect, it is possible to perform abnormality detection substantially similar to the above embodiment.
[0093]
Further, from the transition of the rotational speed ω2 calculated from the back electromotive force Ed, an estimated value D ′ of the displacement amount of the drive shaft 20 at that time is obtained in reverse calculation, and the actual displacement amount Do detected by the displacement amount sensor 15 is obtained. And the estimated value D ′ may be compared to detect abnormality. Also in this case, the abnormality detection substantially similar to the above embodiment can be performed.
[0095]
In the above embodiment, the motor control CPU 31 executes the processes related to the abnormality detection, the internal resistance calculation, and the temperature abnormality detection. However, part or all of these processes are performed by the engine electronic control unit. 40 may be performed.
[0096]
  In the above embodiment, the case where the abnormality detection device of the motor drive system is applied to the variable valve lift mechanism 200 has been described, but the application of the present invention is not limited to such a configuration. In short, a motor and a driven member driven by the motor, CoveredAnd a sensor configured to detect a movement of the driving member.TakuIn the case of a dynamic system, the present invention can be applied as the abnormality detection device.
[0097]
  In the above embodiment, the application example of the motor drive system configured to drive the driven member by converting the rotation of the output shaft of the motor into a linear motion has been described. The present invention can also be applied to a motor drive system configured to rotate. In that case, of course, rotation of the driven member (phase)The rotation speed ω1 is obtained based on the detection result of the sensor to be detected, and abnormality detection is performed.
[0098]
  In the above embodiment, an example of application to a motor drive system that employs a brush type DC motor as a motor has been described. However, the present invention is also applicable to a motor drive system that employs other types of motors. Can do. In short, it is a motor and a driven member driven by the motor., CoveredThe present invention can be applied to any motor drive system that includes a sensor that detects the operation of the drive member, and can detect the back electromotive force of the motor, either directly or indirectly. Is possible.
[0099]
  Next, other technical ideas that can be grasped from the above embodiments and their modifications will be described below together with the effects thereof.
  (A) The further abnormality detecting means determines that there is an abnormality when the calculated internal resistance exceeds a predetermined determination value.6An abnormality detection device for a motor drive system as described in 1. In general, since the internal resistance of a motor increases as its temperature rises, it is possible to suitably detect an abnormality due to an inappropriate increase in the temperature of the motor by determining the presence of an abnormality as described above.
[0100]
  (B) the motor is a DC motor;13And the abnormality detection apparatus of the motor drive system in any one of said (A).
  (C) The motor is a brush type DC motor.13And the abnormality detection apparatus of the motor drive system in any one of said (A).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of the overall structure of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a variable valve lift mechanism and its surroundings.
FIG. 3 is a sectional view showing a perspective sectional structure of a variable valve lift mechanism.
FIG. 4 is a flowchart of abnormality detection processing in the embodiment.
FIG. 5 is a graph showing the correlation between counter electromotive force Ed and motor rotation speed.
FIG. 6 is a flowchart of internal resistance calculation and temperature abnormality detection processing in the embodiment.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between internal resistance Rm and motor temperature.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor drive part, 11 ... Motor, 11a ... Output shaft, 12 ... Gear, 13 ... Gear, 14 ... Feed screw mechanism, 15 ... Displacement sensor, 16 ... Stopper, 20 ... Drive shaft, 20a ... Locking pin, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Control part, 31 ... Motor control CPU, 32 ... Drive circuit, 32a ... Voltmeter, 32b ... Ammeter, 40 ... Electronic controller for engines (ECU for engines), 200 ... Variable valve lift mechanism, 201 ... Intake valve 202 ... Cam shaft 203 ... Cam 204 ... Input arm 204a ... Arm part 204b Roller 205 ... Swing cam 205a Nose part 205b Cam surface 206 Rocker arm 206a Roller 207 Slider gear, 207a ... long hole, 207b, 207c ... helical gear, 208 ... support pipe, 208a ... long hole.

Claims

A motor, and a driven member driven by the motor, and a sensor for detecting the operation of the driven member, the motor drive system for controlling the driving mode of the driven member based on a detection result of the sensor In the motor drive system abnormality detection device that detects the presence or absence of abnormality,
Back electromotive force detection means for detecting back electromotive force generated by the motor;
First calculating means for calculating an operating speed of the motor based on a detection result of the sensor;
Second calculating means for calculating an operating speed of the motor based on the detected counter electromotive force;
Comparison of the operating speed and calculated by the operation speed and the second calculation means calculated by the first calculating means, and an abnormality detecting means for detecting the presence or absence of abnormality of the motor drive system
An abnormality detection apparatus for a motor drive system.

In the motor drive system abnormality detection device according to claim 1,
The abnormality detecting means determines that there is an abnormality when a difference between the operating speed calculated by the first calculating means and the operating speed calculated by the second calculating means exceeds a predetermined determination value.
An abnormality detection apparatus for a motor drive system.

A motor drive system that includes a motor, a driven member driven by the motor, and a sensor that detects an operation of the driven member, and controls a driving mode of the driven member based on a detection result of the sensor. In the motor drive system abnormality detection device that detects the presence or absence of abnormality,
  Back electromotive force detection means for detecting back electromotive force generated by the motor;
  Calculation means for calculating a back electromotive force generated in the motor based on a detection result of the sensor;
  And an abnormality detection means for detecting the presence or absence of an abnormality in the motor drive system by comparing the counter electromotive force detected by the counter electromotive force detection means and the counter electromotive force calculated by the calculation means.
  An abnormality detection apparatus for a motor drive system.

A motor, a driven member driven by the motor, and a sensor for detecting a state quantity corresponding to the operation of the driven member, and controlling the driving mode of the driven member based on the detection result of the sensor In the motor drive system abnormality detection device for detecting the presence or absence of abnormality in the motor drive system
  Back electromotive force detection means for detecting back electromotive force generated by the motor;
  Calculation means for calculating a state quantity corresponding to the operation of the driven member based on the detection result of the back electromotive force detection means;
  An abnormality detection unit configured to detect presence / absence of an abnormality in the motor drive system by comparing the state quantity detected by the sensor and the state quantity calculated by the calculation unit;
  An abnormality detection apparatus for a motor drive system.

In the motor drive system abnormality detection device according to any one of claims 1 to 4,
The back electromotive force detection means calculates the back electromotive force based on a drive voltage applied to the motor, a drive current applied to the motor, and an internal resistance of the motor as detection of the back electromotive force.
An abnormality detection apparatus for a motor drive system.

In the motor drive system abnormality detection device according to claim 5,
Forcing means for forcibly stopping the operation of the output shaft of the motor, and the inside of the motor from the driving voltage and driving current of the motor when the operation of the output shaft of the motor is forcibly stopped by the forcing means An internal resistance calculating means for calculating resistance;
An abnormality detection apparatus for a motor drive system.

The abnormality detection device for a motor drive system according to claim 6,
Abnormality is detected based on the internal resistance of the motor calculated by the internal resistance calculation means Further comprising an abnormality detecting means for
An abnormality detection apparatus for a motor drive system.

In the abnormality detection apparatus of the motor drive system in any one of Claims 1-7,
The driven member moves linearly
An abnormality detection apparatus for a motor drive system.

The abnormality detection apparatus for a motor drive system according to claim 8,
The motor drive system includes a conversion mechanism that converts the rotational movement of the output shaft of the motor into the linear movement of the driven member.
An abnormality detection apparatus for a motor drive system.

The abnormality detection apparatus for a motor drive system according to claim 8 or 9,
The motor drive system includes a restricting unit that forcibly stops linear movement of the driven member and restricts a movement range of the driven member.
An abnormality detection apparatus for a motor drive system.

The abnormality detection device for a motor drive system according to claim 10,
The sensor detects the amount of displacement of the driven member in the axial direction as detection of the operation of the driven member, and the driven member when the driven member is abutted against the regulating means The displacement is detected with reference to the position of
An abnormality detection apparatus for a motor drive system.

In the abnormality detection apparatus of the motor drive system in any one of Claims 8-10,
The sensor detects an amount of displacement of the driven member in the axial direction as detection of the operation of the driven member.
An abnormality detection apparatus for a motor drive system.

In the motor drive system abnormality detection device according to any one of claims 1 to 12,
The sensor is provided on the driven member.
An abnormality detection apparatus for a motor drive system.