JP4710839B2

JP4710839B2 - バルブタイミング調整装置のモータ駆動回路

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Publication number: JP4710839B2
Application number: JP2007014274A
Authority: JP
Inventors: 大介水野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2027-01-24
Also published as: DE102008000139A1; JP2008180146A

Description

本発明は、電動モータの回転を利用して内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置（以下、「電動バルブタイミング調整装置」という）に設けられて、当該電動モータを通電駆動するモータ駆動回路に関する。

従来、電動バルブタイミング調整装置のモータ駆動回路において、電動モータに流すモータ駆動電流の瞬時電流が過電流閾値に達した場合に、異常処置としてモータ駆動電流を制限する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、電動モータの巻線やモータ駆動回路のスイッチング素子等が過大な瞬時電流に対して保護されることになるので、電動モータ及びモータ駆動回路の故障を抑制できるのである。
特開２００４−３５０４４７号公報

さて、時々刻々と変化する内燃機関の運転状態に応じてバルブタイミングを調整する電動バルブタイミング調整装置のモータ駆動回路では、一般に電動モータの通電時間が長くなることが知られており、必要によっては電動モータを常時通電しておくこともある。そのため、モータ駆動電流が過電流閾値に達していなくても、ある程度のモータ駆動電流が連続して流れ続けると、電動モータやモータ駆動回路が発熱して故障に至るおそれがあった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、故障を抑制するバルブタイミング調整装置のモータ駆動回路を提供することにある。

請求項１〜１１に記載の発明は、電動モータの回転を利用して内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に設けられて、電動モータを通電駆動するモータ駆動回路であって、電動モータに流すモータ駆動電流の瞬時電流が過電流閾値に達することを条件に、モータ駆動電流を制限するための第一異常処置を施す第一異常処置手段と、モータ駆動電流が過電流閾値よりも小さい連続電流閾値を第一設定時間以上連続して超えること条件に、モータ駆動電流を制限するための第二異常処置を施す第二異常処置手段と、を備えることを特徴とする。

このような請求項１〜１１に記載の発明によると、モータ駆動電流の瞬時電流が過電流閾値に達した場合のみならず、モータ駆動電流が過電流閾値よりも小さな連続電流閾値を第一設定時間以上連続して超えた場合にも、異常処置を施すことができる。故に、過電流の発生時に加え、連続電流閾値を超える電流の連続発生時には、電流制限により電動モータ及びモータ駆動回路の故障を抑制できるのである。

請求項１に記載の発明によると、第二異常処置手段は、電動モータの実回転数に応じて、連続電流閾値を変化させる。これによれば、電動モータを駆動するのに必要なモータ駆動電流が電動モータの回転数に応じて変化しても、当該変化を反映した連続電流閾値に基づくことで第二異常処置の要、不要の判断が適確なものとなる。

請求項２に記載の発明によると、第二異常処置手段は、モータ駆動回路が電動モータを駆動する方向である目標回転方向と電動モータの実回転方向との異同に応じて、連続電流閾値を変化させる。これによれば、電動モータを駆動するのに必要なモータ駆動電流が目標及び実回転方向の異同に応じて変化しても、当該変化を反映した連続電流閾値に基づくことで第二異常処置の要、不要の判断が適確なものとなる。

請求項３に記載の発明によると、第二異常処置手段は、モータ駆動回路に印加される電源電圧に応じて、連続電流閾値を変化させる。これによれば、モータ駆動回路に印加される電源電圧に応じてモータ駆動電流が変動しても、当該変動を反映した連続電流閾値に基づくことで第二異常処置の要、不要の判断が適確なものとなる。

請求項４に記載の発明は、制御信号を生成する制御回路に接続され、当該制御信号に従って電動モータを通電駆動するモータ駆動回路であって、第一異常処置手段及び第二異常処置手段が制御信号を無視して、それぞれ第一異常処置及び第二異常処置を施すことを特徴とする。このような発明によると、モータ駆動電流の瞬時電流が過電流閾値に達した場合や、モータ駆動電流が連続電流閾値を第一設定時間以上連続して超えた場合には、電動モータ及びモータ駆動回路の保護に必要な異常処置を、制御回路の制御信号によることなく迅速に施すことができる。したがって、故障の抑制効果が向上するのである。

請求項５に記載の発明によると、第二異常処置手段は、目標回転方向に対して実回転方向が同一となる場合よりも、目標回転方向に対して実回転方向が異なる場合に、連続電流閾値を大きく設定する。これによれば、目標回転方向に対して実回転方向が同一となる場合と異なる場合とのうち、より大きなモータ駆動電流を必要とする後者において、より大きな連続電流閾値が第二異常処置の要、不要の判断基準となる。したがって、目標回転方向に対して実回転方向が異なることによりモータ駆動電流が増大することに起因して第二異常処置が過度に施されてしまう事態を、回避できるのである。

請求項６に記載の発明によると、モータ駆動電流が過電流閾値よりも小さい解除閾値未満に減少することを条件に、第一異常処置手段は、第一異常処置を解除する。これによれば、モータ駆動電流が過電流閾値よりも小さな解除閾値未満となることで電動モータ及びモータ駆動回路の保護が不要となるまで、確実に第一異常処置を継続できる。

請求項７に記載の発明によると、第一異常処置が第一設定時間よりも短い第二設定時間以上継続することを条件に、第一異常処置手段は、電動モータへの通電を停止する第一異常処置を施す。これによれば、第一異常処置が第二設定時間以上継続してもモータ駆動電流が解除閾値未満に減少せず、当該処置が解除されないような状況では、電動モータへの通電が停止されるので、電動モータ及びモータ駆動回路を確実に保護できるのである。また、通電停止の条件を構成する第二設定時間は、第二異常処置の条件を構成する第一設定時間よりも短いので、モータ駆動電流の連続発生に比べて緊急性の高い過電流の連続発生に対し迅速に処置を施すことができるのである。

請求項８に記載の発明によると、モータ駆動電流が連続電流閾値を連続して超える時間が第一異常処置中に第一設定時間に達することを条件に、第一異常処置手段は、第二異常処置に優先させて第一異常処置を継続する。これによれば、過電流閾値に達したモータ駆動電流が解除閾値未満にまで減少していない状況下において、モータ駆動電流が連続電流閾値を第一設定時間以上連続して超えた場合には、モータ駆動電流の連続発生に比べて緊急性の高い過電流の発生に対し優先的に処置を施すことができるのである。

請求項９に記載の発明によると、第二異常処置中に瞬時電流が過電流閾値に達することを条件に、第一異常処置手段は、第二異常処置に優先させて第一異常処置を施す。これによれば、モータ駆動電流が連続電流閾値を第一設定時間以上連続して超える状況下において、モータ駆動電流の瞬時電流が過電流閾値に達した場合には、モータ駆動電流の連続発生に比べて緊急性の高い過電流の発生に対し優先的に処置を施すことができるのである。

請求項１０に記載の発明によると、モータ駆動電流が連続電流閾値未満に減少することを条件に、第二異常処置手段は、第二異常処置を解除する。これによれば、モータ駆動電流が連続電流閾値未満となることで電動モータ及びモータ駆動回路の保護が不要となるまで、確実に第二異常処置を継続できる。

請求項１１に記載の発明によると、モータ駆動電流が第三設定時間以上連続して連続電流閾値未満となることを条件に、第二異常処置手段は、第二異常処置を解除する。これによれば、モータ駆動電流が偶発的に又は誤差の範囲で連続電流閾値未満となることで第二異常処置が解除された直後に電流が元へと戻り、閾値超えの電流が連続発生しているのと実質的に同じ状況となることを、回避できるのである。

請求項１２に記載の発明は、電動モータと、電動モータを通電駆動する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のモータ駆動回路と、電動モータの回転に応じて内燃機関のクランク軸及びカム軸の間の相対位相を調整することにより、内燃機関のバルブタイミングを調整する位相調整機構と、を備えることを特徴とする。このような発明によると、過電流の発生時に加え、連続電流閾値を超える電流の連続発生時には、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のモータ駆動回路による電流制限により、電動モータ及びモータ駆動回路の故障を抑制できるのである。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

（第一実施形態）
図２は、本発明の第一実施形態による電動バルブタイミング調整装置１０を示している。車両に搭載される電動バルブタイミング調整装置１０は、電動モータ１２の回転に応じて内燃機関のクランク軸及びカム軸２間の相対位相（以下、「機関位相」という）を調整することにより、吸気弁又は排気弁のバルブタイミングを調整する。

まず、図２に示す電動バルブタイミング調整装置１０の電動モータ１２について説明する。電動モータ１２はブラシレスモータであり、モータケース１３、モータ軸１４及び巻線１５（図７参照）を備えている。モータケース１３は、内燃機関にステーを介して固定される。モータケース１３は、モータ軸１４を正逆回転自在に支持していると共に、各巻線１５を固定している。電動モータ１２では、図３の時計方向となる正転方向の回転磁界が各巻線１５への通電によって形成されるときには、当該正転方向へモータ軸１４が回転駆動される。一方、図３の反時計方向となる逆転方向の回転磁界が各巻線１５への通電によって形成されるときには、当該逆転方向へモータ軸１４が回転駆動される。

図４に示すように電動モータ１２は、回転角センサ１６をさらに備えている。回転角センサ１６はホール素子等からなり、モータ軸１４の回転方向に並んで複数設けられている。回転角センサ１６は、モータ軸１４の磁極Ｎ，Ｓが所定角度範囲内に位置するときと位置しないときとで電圧レベルが変化するセンサ信号を出力する。

次に、図２に示す電動バルブタイミング調整装置１０の位相調整機構２０について説明する。位相調整機構２０は、駆動側回転体２２、従動側回転体２４、遊星歯車ユニット３０及びリンクユニット５０を備えている。

駆動側回転体２２は、内燃機関のクランク軸との間にタイミングチェーンが巻き掛けられるタイミングスプロケットである。クランク軸の出力トルクが駆動側回転体２２へ入力されるときには、駆動側回転体２２はクランク軸と連動して、当該クランク軸に対する相対位相を保ちつつ図５の時計方向へ回転する。従動側回転体２４は内燃機関のカム軸２に同軸上に固定されており、カム軸２と一体に図５の時計方向へ回転する。以上より本実施形態では、モータ軸１４の正転方向が内燃機関の回転方向と同一方向に、またモータ軸１４の逆転方向が内燃機関の回転方向と反対方向に設定されている。

図２，３に示すように遊星歯車ユニット３０は、太陽歯車３１、遊星キャリア３２、遊星歯車３３及び伝達回転体３４等から構成されている。内歯車からなる太陽歯車３１は駆動側回転体２２に同軸上に螺子止めされており、クランク軸の出力トルクの伝達によって駆動側回転体２２と一体に回転する。遊星キャリア３２は継手３５を介してモータ軸１４に連結されており、モータ軸１４からの回転トルクの伝達によってモータ軸１４と一体に回転する。遊星キャリア３２は、駆動側回転体２２に対して偏心する円筒面状の外周面部により偏心部３６を形成している。外歯車からなる遊星歯車３３はベアリング３７を介して偏心部３６に嵌合しており、太陽歯車３１に対し偏心して配置されている。遊星歯車３３は太陽歯車３１に内周側から噛合しており、駆動側回転体２２に対するモータ軸１４の相対回転に応じて遊星運動する。伝達回転体３４は、従動側回転体２４の外周側に同心的に嵌合している。伝達回転体３４には、回転方向に等間隔に並ぶ複数の係合孔３８が設けられている。また、遊星歯車３３には、各係合孔３８内に突出する複数の係合突起３９が設けられている。そして、それら各係合突起３９が係合孔３８に係合することにより、遊星歯車３３の自転運動が抽出されて伝達回転体３４の回転運動へ変換されるようになっている。

図５，６に示すようにリンクユニット５０は、リンク５２，５３、案内部５４及び可動体５６等から構成されている。尚、図５，６では、断面を表すハッチングを省略している。第一リンク５２は、駆動側回転体２２に回り対偶によって連繋している。第二リンク５３は、従動側回転体２４に回り対偶によって連繋していると共に、可動体５６を介した回り対偶によって第一リンク５２に連繋している。図２，６に示すように案内部５４は、伝達回転体３４において遊星歯車３３とは反対側の端面を含む部分により形成されている。案内部５４には、可動体５６が滑動自在に嵌合する案内溝５８が形成されている。案内溝５８は、案内部５４の回転中心からの距離が長手方向で変化する螺旋溝状に形成されている。

このような構成の位相調整機構２０において、モータ軸１４が駆動側回転体２２に対して相対回転しないときには、遊星歯車３３が遊星運動せずに駆動側回転体２２及び伝達回転体３４と一体に回転する。その結果、可動体５６が案内溝５８内を案内されず、リンク５２，５３の相対位置関係が変化しないので、モータ軸１４とカム軸２とが連れ回りするようにして、駆動側回転体２２及び従動側回転体２４の間の相対位相、ひいてはバルブタイミングを決める機関位相が保持される。一方、モータ軸１４が駆動側回転体２２に対して正転方向へ相対回転するときには、遊星歯車３３の遊星運動により伝達回転体３４が駆動側回転体２２に対して図６の反時計方向へ相対回転する。その結果、可動体５６が案内溝５８内を案内されてリンク５２，５３の相対位置関係が変化することにより、従動側回転体２４が駆動側回転体２２に対して図５の時計方向へ相対回転するため、機関位相と共にバルブタイミングが進角する。また一方、モータ軸１４が駆動側回転体２２に対して逆転方向へ相対回転するときには、その正転方向への相対回転時とは逆の原理により従動側回転体２４が駆動側回転体２２に対して図５の反時計方向へ相対回転するため、機関位相と共にバルブタイミングが遅角する。

次に、図２に示す電動バルブタイミング調整装置１０の電気回路系６０について説明する。電気回路系６０は、制御回路６２及びモータ駆動回路８０を備えている。尚、図２では、模式的に制御回路６２及びモータ駆動回路８０が電動モータ１２の外部に位置するように示されているが、制御回路６２及びモータ駆動回路８０の配置箇所については、仕様等に応じて適宜設定することができる。

制御回路６２はマイクロコンピュータを主体に構成されており、図４に示すようにモータ駆動回路８０と接続されている。制御回路６２は、電動モータ１２の実回転数Ｒｒ及び実回転方向Ｄｒをモータ駆動回路８０から与えられる。制御回路６２は、モータ駆動回路８０からの実回転数Ｒｒ及び実回転方向Ｄｒ等に基づき実バルブタイミングを割り出すと共に、スロットル開度等のエンジン情報に基づき目標バルブタイミングを設定する。そして、得られた実バルブタイミング及び目標バルブタイミングの間の位相差に基づき制御回路６２は、電動モータ１２の目標回転数Ｒｔ及び目標回転方向Ｄｔをそれぞれ設定し、それらの設定結果を制御信号により表してモータ駆動回路８０へ出力する。

モータ駆動回路８０には、信号生成ブロック８１、制御ブロック８２及び通電ブロック８３が設けられている。尚、本実施形態の各ブロック８１〜８３は、専用の回路要素によってハード的に実現されている。

信号生成ブロック８１は、電動モータ１２の各回転角センサ１６と制御回路６２と制御ブロック８２とに接続されている。信号生成ブロック８１は、各回転角センサ１６からのセンサ信号に基づき電動モータ１２の実回転数Ｒｒ及び実回転方向Ｄｒをそれぞれ割り出し、それらの割出結果を制御回路６２及び制御ブロック８２へ入力する。

制御ブロック８２は、制御回路６２と信号生成ブロック８１と通電ブロック８３とに接続されている。制御ブロック８２は、制御回路６２から制御信号によって与えられる目標回転数Ｒｔ及び目標回転方向Ｄｔと、信号生成ブロック８１から与えられる実回転数Ｒｒ及び実回転方向Ｄｒとに基づき、通電ブロック８３へ入力する通電指令値Ｅを決定する。

図７に示すように通電ブロック８３は、インバータ部８４及び切換駆動部８５を有している。インバータ部８４はブリッジ回路からなり、車両のバッテリ８７に接続されて電源電圧が印加されている。インバータ部８４において複数のスイッチング素子８６には、電動モータ１２の対応する巻線１５が接続されている。また、切換駆動部８５には、制御ブロック８２とインバータ部８４の各スイッチング素子８６とが接続されている。切換駆動部８５は、制御ブロック８２から与えられる通電指令値Ｅに従って各スイッチング素子８６の駆動信号をパルス幅変調する。その結果、各スイッチング素子８６のオンオフが駆動信号のオンオフによって切り換えられるので、電動モータ１２が通電されて目標回転方向Ｄｔへと回転駆動されることとなる。

次に、第一実施形態の特徴部分をさらに詳細に説明する。

図７に示すように通電ブロック８３は、インバータ部８４及び切換駆動部８５に加えてさらに、検出部８８を有している。検出部８８は、インバータ部８４の通電経路上に設けられた負荷抵抗素子８９と制御ブロック８２とに接続されており、負荷抵抗素子８９を流れる電流Ｉを検出してその結果を制御ブロック８２へ入力する。ここで、検出部８８の検出電流Ｉは、電動モータ１２を駆動するためにインバータ部８４を通じて巻線１５に流すモータ駆動電流と一致する。

制御ブロック８２は、図４，７に示すように通電ブロック８３から与えられるモータ駆動電流Ｉの検出結果を随時監視して異常を判定し、その結果に応じて適切な異常処置を施す。ここで異常の判定は、図８に示す閾値Ｉｏ，Ｉｏｃ，Ｉｓとモータ駆動電流Ｉとの相関に基づく。

具体的には、（Ａ）モータ駆動電流Ｉの瞬時電流が過電流閾値Ｉｏに達したことを条件に、瞬時高負荷異常が発生したと判定する。したがって、この場合には、瞬時高負荷異常処置として、過電流閾値Ｉｏよりも小さい解除閾値Ｉｏｃ未満にモータ駆動電流Ｉを制限するための通電指令値Ｅ（図７参照）が、制御回路６２からの制御信号を無視して決定され、モータ駆動電流Ｉが解除閾値Ｉｏｃ未満に減少することを条件に、当該処置が解除されることとなる。

尚、過電流閾値Ｉｏについては、電動モータ１２の巻線１５及びインバータ部８４のスイッチング素子８６等が瞬間的な過電流により故障に至る事態を抑制できるように、設定される。また、解除閾値Ｉｏｃについては、瞬時高負荷異常処置の解除後にモータ駆動電流Ｉが誤差の範囲で変動しても過電流閾値Ｉｏに達することがないように、閾値Ｉｏの設定値に応じて設定される。そして特に本実施形態では、図８に示す如く、過電流閾値Ｉｏ及び解除閾値Ｉｏｃの双方が電動モータ１２の実回転数Ｒｒに対して略一定値となるように、設定されるのである。

また、（Ｂ）モータ駆動電流Ｉの瞬時電流が過電流閾値Ｉｏに達して瞬時高負荷異常処置が開始された後、モータ駆動電流Ｉが解除閾値Ｉｏｃ未満に減少しないことにより当該処置が設定時間Ｔｏｓ以上継続することを条件に、高負荷継続異常が発生したと判定する。したがって、この場合には、高負荷継続異常処置として、モータ駆動電流Ｉを０に制限して電動モータ１２への通電を停止するための通電指令値Ｅ（図７参照）が、制御信号を無視して決定され、車両のイグニッションスイッチがオフになるまで、当該処置が継続されることとなる。

尚、設定時間Ｔｏｓについては、電動モータ１２の巻線１５及びインバータ部８４のスイッチング素子８６等が高負荷の連続電流により故障に至る事態を確実に阻止できるよう、比較的短い時間に設定される。

さらに、（Ｃ）過電流閾値Ｉｏ及び解除閾値Ｉｏｃよりも小さい中間値である連続電流閾値Ｉｓをモータ駆動電流Ｉの瞬時電流が超えた後、モータ駆動電流Ｉが設定時間Ｔｓ以上連続して閾値Ｉｓを超えることを条件に、中負荷継続異常が発生したと判定する。したがって、この場合には、中負荷継続異常処置として、連続電流閾値Ｉｓ未満にモータ駆動電流Ｉを制限するための通電指令値Ｅ（図７参照）が、制御信号を無視して決定され、モータ駆動電流Ｉが設定時間Ｔｓｃ以上連続して閾値Ｉｓ未満となることを条件に、当該処置が解除されることとなる。

尚、連続電流閾値Ｉｓ及び設定時間Ｔｓについては、電動モータ１２の巻線１５及びインバータ部８４のスイッチング素子８６等が中負荷の連続電流により発熱して故障に至る事態を抑制できるよう、それぞれ設定される。その結果、本実施形態の時間Ｔｓは、設定時間Ｔｏｓよりも長い時間とされるのである。また特に本実施形態では、図８に示す如く、連続電流閾値Ｉｓが実回転数Ｒｒに応じて変化するように設定される。ここで、連続電流閾値Ｉｓの実回転数Ｒｒに対する相関は、電動モータ１２を駆動するのに必要なモータ駆動電流Ｉの実回転数Ｒｒに対する相関に基づいて予め設定されている。したがって、電動モータ１２の駆動に必要なモータ駆動電流Ｉが実回転数Ｒｒに応じて変化しても、当該変化を反映した閾値Ｉｓに基づくことで中負荷継続異常を適確に判定できるのである。

また、中負荷継続異常処置におけるモータ駆動電流Ｉについては、０〜Ｉｓの範囲の中間値となるように制限することが望ましいが、０にまで制限してカットするようにしてもよい。さらに、中負荷継続異常処置の解除条件を構成する設定時間Ｔｓｃについては、モータ駆動電流Ｉが偶発的に又は誤差の範囲で閾値Ｉｓを下回ることによる処置解除直後に電流Ｉが元へと戻り、閾値Ｉｓ超えの電流Ｉが連続発生しているのと実質的に同じ状況となる事態を回避できるように、設定される。

以上において、瞬時高負荷又は高負荷継続異常が中負荷継続異常と同時期に発生する可能性があるが、それら瞬時高負荷及び高負荷継続異常は中負荷継続異常に比べて緊急性を要する。そこで、本実施形態では、（Ｄ）モータ駆動電流Ｉが閾値Ｉｓを連続して超える時間が瞬時高負荷又は高負荷継続異常処置中に設定時間Ｔｓに達した場合、即ちそれらの異常処置中に条件（Ｃ）が成立した場合には、中負荷継続異常処置に優先して瞬時高負荷又は高負荷継続異常処置を継続する。また本実施形態では、（Ｅ）中負荷継続異常処置中にモータ駆動電流Ｉの瞬時電流が過電流閾値Ｉｏに達した場合、即ち中負荷継続異常処置中に条件（Ａ）が成立した場合には、中負荷継続異常処置に優先して瞬時高負荷異常処置を施す。さらに本実施形態では、（Ｆ）中負荷継続異常処置中に高負荷継続異常処置の継続時間が設定時間Ｔｏｓに達した場合、即ち中負荷継続異常処置中に条件（Ｂ）が成立した場合には、中負荷継続異常処置に優先して高負荷継続異常処置を施すのである。

さて、図４，７に示すように制御ブロック８２は、条件（Ａ）〜（Ｆ）の成立により異常処置が施される間、異常の種類Ｋをモニタ信号により表して制御回路６２へ出力する。したがって、制御回路６２は、制御ブロック８２からのモニタ信号から、異常の種類Ｋが瞬時高負荷異常、高負荷継続異常及び中負荷継続異常のいずれであるかを判断し、その異常に応じた適切な目標回転数Ｒｔ（例えば０）を表すように制御信号を生成する。ここで本実施形態では、異常に応じた制御信号が制御回路６２により生成される前に、異常処置が制御ブロック８２により自己制御的に施されることになるので、異常時には、電動モータ１２の巻線１５及びインバータ部８４のスイッチング素子８６等を迅速に保護できるのである。

このように第一実施形態では、条件（Ａ）の成立による瞬時高負荷異常処置並びに条件（Ｂ）の成立による高負荷継続異常処置が特許請求の範囲に記載の「第一異常処置」に相当し、条件（Ｃ）の成立による中負荷継続異常処置が特許請求の範囲に記載の「第二異常処置」に相当する。したがって、本実施形態の制御ブロック８２は、特許請求の範囲に記載の「第一異常処置手段」と「第二異常処置手段」とを構成しているのである。

次に、上述の特徴を実現するための制御ブロック８２の制御フローについて、図１を参照しつつ説明する。尚、本制御フローは、イグニッションスイッチがオンすることにより開始される。

制御フローのステップＳ１０では、目標回転数Ｒｔ及び目標回転方向Ｄｔを表す制御回路６２からの制御信号に従って通電指令値Ｅを決定する通常制御により、電動モータ１２を駆動する。この後、本実施形態では、瞬時高負荷及び高負荷継続異常処置を施すためのステップＳ２０と、中負荷継続異常処置を施すためのステップＳ３０とが並列的に実行されることとなる。

まず、瞬時高負荷及び高負荷継続異常処置を施すためのステップＳ２０の詳細について説明する。

ステップＳ２０の詳細ステップＳ２０１では、モータ駆動電流Ｉが過電流閾値Ｉｏに達したか否かを判定する。

ステップＳ２０１において、否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０へ戻ることによって通常制御を継続する。一方、ステップＳ２０１において肯定判定がなされた場合には、条件（Ａ）が成立したとして、即ち瞬時高負荷異常が発生したとしてステップＳ２０２，Ｓ２０３を実行する。ここでステップＳ２０２では、高負荷継続異常タイマのカウントアップを開始する。また続くステップＳ２０３では、瞬時高負荷異常処置を実施してモータ駆動電流Ｉを即時制限し、瞬時高負荷異常を表すモニタ信号を制御回路６２へ出力する。

このようなステップＳ２０３の後のステップＳ２０４では、高負荷継続異常タイマが設定時間Ｔｏｓ以上になったか否かを判定する。

ステップＳ２０４において否定判定がなされた場合には、ステップＳ２０５へ移行して、モータ駆動電流Ｉが解除閾値Ｉｏｃ未満に減少したか否かを判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、ステップＳ２０３へ戻ることによって瞬時高負荷異常処置を継続する一方、肯定判定がなされた場合には、瞬時高負荷異常は解消されたとしてステップＳ２０６，Ｓ２０７を実行する。ここでステップＳ２０６では、瞬時高負荷異常処置を解除し、また続くステップＳ２０７では、高負荷継続異常タイマを停止してリセットした後、ステップＳ１０へ戻ることによって通常制御を再開する。

以上に対し、ステップＳ２０４において肯定判定がなされた場合には、条件（Ｂ）が成立したとして、即ち高負荷継続異常が発生したとしてステップＳ２０８へ移行する。このステップＳ２０８では、イグニッションスイッチがオフするまで、高負荷継続異常処置を実施して電動モータ１２への通電を停止し、その間、高負荷継続異常を表すモニタ信号を制御回路６２へ出力する。

以上、ステップＳ２０の詳細について説明した。以下、中負荷継続異常処置を施すためのステップＳ３０の詳細について説明する。

ステップＳ３０の詳細ステップＳ３０１では、モータ駆動電流Ｉが連続電流閾値Ｉｓを超えたか否かを判定する。

ステップＳ３０１において否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０へ戻ることによって通常制御を継続させる。一方、ステップＳ３０１において肯定判定がなされた場合には、ステップＳ３０２へ移行する。このステップＳ３０２では、中負荷継続異常タイマが停止しているときはそのカウントアップを開始し、中負荷継続異常タイマがカウントアップ状態にあるときはそのカウントアップを継続する。

このようなステップＳ３０２の後のステップＳ３０３では、中負荷継続異常タイマが設定時間Ｔｓ以上になったか否かを判定する。

ステップＳ３０３において、否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０へ戻ることによって通常制御を継続する。一方、ステップＳ３０３において肯定判定がなされた場合には、条件（Ｃ）が成立したとして、即ち中負荷継続異常が発生したとしてステップＳ３０４，Ｓ３０５を実行する。ここでステップＳ３０４では、中負荷継続異常タイマを停止してリセットする。また続くステップＳ３０５では、中負荷継続異常処置を実施してモータ駆動電流Ｉを制限し、中負荷継続異常を表すモニタ信号を制御回路６２へ出力する。

但し、本実施形態では、ステップＳ３０５による中負荷継続異常処置の実行が、ステップＳ２０３による瞬時高負荷異常処置又はステップＳ２０８による高負荷継続異常処置の実行と重なる可能性がある。したがって、中負荷継続異常処置の実行が瞬時高負荷異常処置と重なる場合には、中負荷継続異常処置を停止して瞬時高負荷異常処置の実行を優先させる。これにより、条件（Ｄ）又は条件（Ｅ）が成立する場合の上述の優先処理が実現されることとなる。また、中負荷継続異常処置の実行が高負荷継続異常処置と重なる場合には、中負荷継続異常処置を停止して高負荷継続異常処置の実行を優先させる。これにより、条件（Ｄ）又は条件（Ｆ）が成立する場合の上述の優先処理が実現されることとなる。

さて、ステップＳ３０５の後のステップＳ３０６では、モータ駆動電流Ｉが連続電流閾値Ｉｓ未満に減少したか否かを判定する。

ステップＳ３０６において肯定判定がなされた場合には、中負荷継続異常処置の解除の可否を判定するためにステップＳ３０７，Ｓ３０８を実行する。ここでステップＳ３０７では、解除タイマのカウントアップを開始し、さらにステップＳ３０８では、解除タイマが設定時間Ｔｓｃ以上になったか否かを判定する。

ステップＳ３０８において否定判定がなれた場合には、ステップＳ３０５へ戻ることによって中負荷継続異常処置を継続する。一方、肯定判定がなされた場合には、中負荷継続異常が解消されたとしてステップＳ３０９，Ｓ３１０を実行する。ここでステップＳ３０９では、中負荷継続異常処置を解除し、また続くステップＳ３１０では、解除タイマを停止してリセットした後、ステップＳ１０へ戻ることによって通常制御を再開する。

以上に対し、ステップＳ３０６において否定判定がなされた場合には、ステップＳ３１１へ移行する。このステップＳ３１１では、解除タイマが停止しているときはその停止状態を維持し、解除タイマがカウントアップ状態にあるときはそのカウントアップを停止してリセットする。ここで、後者の処理によれば、モータ駆動電流Ｉが偶発的に又は誤差の範囲で閾値Ｉｓを下回ることによる解除タイマのカウントアップ開始後に電流Ｉが元へ戻るようなことがあっても、中負荷継続異常処置の解除を拒否して、電動モータ１２の巻線１５やインバータ部８４のスイッチング素子８６等を保護できるのである。尚、このようなステップＳ３１１の後には、ステップＳ３０５へ戻ることによって中負荷継続異常処置が継続されることとなる。

ここまで説明した第一実施形態によれば、瞬時高負荷異常や高負荷継続異常の発生時のみならず、中負荷継続異常の発生時にも、それぞれ適切な異常処置によってモータ駆動電流Ｉを制限できる。したがって、電動モータ１２への常時通電が必要な構成等、通電時間が比較的長くなる構成であっても、電動モータ１２の巻線１５及びインバータ部８４のスイッチング素子８６等の故障を十分に抑制できるのである。

（第二実施形態）
図９に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態の制御ブロック８２では、中負荷継続異常処置の条件（Ｃ）を構成する連続電流閾値Ｉｓについて、電動モータ１２の実回転数Ｒｒに応じて変化させるのみならず、電動モータ１２の目標回転方向Ｄｔと実回転方向Ｄｒとの異同に応じて変化させる。

具体的には、図１０に示すように、制御回路６２から与えられる目標回転方向Ｄｔ及び信号生成ブロック８１から与えられる実回転方向Ｄｒが共に正転方向又は逆転方向である場合には、連続電流閾値Ｉｓを小側閾値Ｉｓｓに設定する。これに対し、目標回転方向Ｄｔ及び実回転方向Ｄｒのうち一方が正転方向、他方が逆転方向である場合には、連続電流閾値Ｉｓを閾値Ｉｓｓよりも大きな大側閾値Ｉｓｌに設定する。但し、図９に示すように、いずれの閾値Ｉｓｓ，Ｉｓｌについても、互いの大小関係を維持する範囲において実回転数Ｒｒに対しては所定の相関をもって変化するように、設定される。

このように第二実施形態によれば、目標回転方向Ｄｔに対して実回転方向Ｄｒが同一となる場合と異なる場合とのうち、より大きなモータ駆動電流Ｉを必要とする後者においては、より大きな閾値Ｉｓｌが連続電流閾値Ｉｓとして中負荷継続異常の判定基準となる。したがって、方向Ｄｔ，Ｄｒの不一致によりモータ駆動電流Ｉが増大しても、中負荷継続異常の判定を適確に行って、中負荷継続異常処置が過度に施されてしまう事態を回避できるのである。

（第三実施形態）
図１１に示すように、本発明の第三実施形態は第二実施形態の変形例である。第三実施形態の制御ブロック８２では、中負荷継続異常処置の条件（Ｃ）を構成する連続電流閾値Ｉｓについて、電動モータ１２の実回転数Ｒｒに応じて変化させる代わりに、インバータ部８４に印加されるバッテリ８７の電源電圧Ｖに応じて変化させる。

具体的には、電源電圧Ｖが所定値Ｖｔｈよりも低い領域Ｖｌでは、電源電圧Ｖに対して線形関係を有するように、連続電流閾値Ｉｓを設定する。また、電源電圧Ｖが所定値Ｖｔｈ以上の領域Ｖｈでは、電源電圧Ｖに対して略一定値となるように、連続電流閾値Ｉｓを設定する。尚、本実施形態では、過電流閾値Ｉｏ及び解除閾値Ｉｏｃについても、電源電圧Ｖに対して連続電流閾値Ｉｓの場合と同様の相関となるように、設定される。

このような第三実施形態によれば、電動モータ１２の駆動に必要なモータ駆動電流Ｉが電源電圧Ｖに応じて変動しても、当該変動を反映した閾値Ｉｓに基づくことで中負荷継続異常を適確に判定できるのである。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

例えば、制御ブロック８２の機能については、マイクロコンピュータによりプログラムを実行することによって実現するようにしてもよい。

また、連続電流閾値Ｉｓについては、電動モータ１２の実回転数Ｒｒと、電動モータ１２の目標回転方向Ｄｔ及び実回転方向Ｄｒの異同と、バッテリ８７の電源電圧Ｖとのうち、少なくとも一つに応じて変化させることができる。即ち、第二実施形態において、方向Ｄｔ，Ｄｒの異同にのみに応じて連続電流閾値Ｉｓを設定してもよいし、第三実施形態において、方向Ｄｔ，Ｄｒの異同と電源電圧Ｖとの二次元的な相関により連続電流閾値Ｉｓを設定してもよいし、第二実施形態において、実回転数Ｒｒと方向Ｄｔ，Ｄｒの異同と電源電圧Ｖとの三次元的な相関により連続電流閾値Ｉｓを設定してもよいのである。

さらに、電動モータ１２としては、ブラシレスモータ以外のモータを採用してもよい。尚、通電ブロック８３の構成については、電動モータ１２の種類に応じて適宜変更することができる。

またさらに、電気回路系６０と組み合わせる位相変化機構としては、電動モータ１２の回転を利用して機関位相を調整することによりバルブタイミングを調整可能なものであれば、適宜採用することができる。

本発明の第一実施形態の制御フローを示すフローチャートである。本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す構成図であって、図５のII−II線断面図に相当する。図２のIII−III線断面図である。図２の電気回路系を示すブロック図である。図２のV−V線断面図である。図２のVI−VI線断面図である。図４の通電ブロックを詳細に示すブロック図である。本発明の第一実施形態の特徴部分を説明するための模式図である。本発明の第二実施形態の特徴部分を説明するための模式図である。本発明の第二実施形態の特徴部分を説明するための模式図である。本発明の第三実施形態の特徴部分を説明するための模式図である。

符号の説明

２カム軸、１０電動バルブタイミング調整装置、１２電動モータ、１４モータ軸、１５巻線、２０位相調整機構、６０電気回路系、６２制御回路、８０モータ駆動回路、８１信号生成ブロック、８２制御ブロック（第一異常処置手段、第二異常処置手段）、８３通電ブロック、８４インバータ部、８５切換駆動部、８６スイッチング素子、８７バッテリ、８８検出部、８９負荷抵抗素子、Ｄｒ実回転方向、Ｄｔ目標回転方向、Ｅ通電指令値、Ｉモータ駆動電流、Ｉｏ過電流閾値、Ｉｏｃ解除閾値、Ｉｓ連続電流閾値、Ｉｓｌ大側閾値、Ｉｓｓ小側閾値、Ｋ異常の種類、Ｒｒ実回転数、Ｒｔ目標回転数、Ｔｏｓ設定時間（第二設定時間）、Ｔｓ設定時間（第一設定時間）、Ｔｓｃ設定時間（第三設定時間）、Ｖ電源電圧

Claims

電動モータの回転を利用して内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に設けられて、前記電動モータを通電駆動するモータ駆動回路であって、
前記電動モータに流すモータ駆動電流の瞬時電流が過電流閾値に達することを条件に、前記モータ駆動電流を制限するための第一異常処置を施す第一異常処置手段と、
前記モータ駆動電流が前記過電流閾値よりも小さい連続電流閾値を第一設定時間以上連続して超えること条件に、前記モータ駆動電流を制限するための第二異常処置を施す第二異常処置手段と、
を備え、
前記第二異常処置手段は、前記電動モータの実回転数に応じて、前記連続電流閾値を変化させることを特徴とするモータ駆動回路。
電動モータの回転を利用して内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に設けられて、前記電動モータを通電駆動するモータ駆動回路であって、
前記電動モータに流すモータ駆動電流の瞬時電流が過電流閾値に達することを条件に、前記モータ駆動電流を制限するための第一異常処置を施す第一異常処置手段と、
前記モータ駆動電流が前記過電流閾値よりも小さい連続電流閾値を第一設定時間以上連続して超えること条件に、前記モータ駆動電流を制限するための第二異常処置を施す第二異常処置手段と、
を備え、
前記第二異常処置手段は、前記モータ駆動回路が前記電動モータを駆動する方向である目標回転方向と前記電動モータの実回転方向との異同に応じて、前記連続電流閾値を変化させることを特徴とするモータ駆動回路。
電動モータの回転を利用して内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に設けられて、前記電動モータを通電駆動するモータ駆動回路であって、
前記電動モータに流すモータ駆動電流の瞬時電流が過電流閾値に達することを条件に、前記モータ駆動電流を制限するための第一異常処置を施す第一異常処置手段と、
前記モータ駆動電流が前記過電流閾値よりも小さい連続電流閾値を第一設定時間以上連続して超えること条件に、前記モータ駆動電流を制限するための第二異常処置を施す第二異常処置手段と、
を備え、
前記第二異常処置手段は、前記モータ駆動回路に印加される電源電圧に応じて、前記連続電流閾値を変化させることを特徴とするモータ駆動回路。
電動モータの回転を利用して内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に設けられて、前記電動モータを通電駆動するモータ駆動回路であって、
前記電動モータに流すモータ駆動電流の瞬時電流が過電流閾値に達することを条件に、前記モータ駆動電流を制限するための第一異常処置を施す第一異常処置手段と、
前記モータ駆動電流が前記過電流閾値よりも小さい連続電流閾値を第一設定時間以上連続して超えること条件に、前記モータ駆動電流を制限するための第二異常処置を施す第二異常処置手段と、
を備え、
制御信号を生成する制御回路に接続され、前記制御信号に従って前記電動モータを通電駆動するモータ駆動回路であって、
前記第一異常処置手段及び前記第二異常処置手段が前記制御信号を無視して、それぞれ前記第一異常処置及び前記第二異常処置を施すことを特徴とするモータ駆動回路。
前記第二異常処置手段は、前記目標回転方向に対して前記実回転方向が同一となる場合よりも、前記目標回転方向に対して前記実回転方向が異なる場合に、前記連続電流閾値を大きく設定することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動回路。
前記モータ駆動電流が前記過電流閾値よりも小さい解除閾値未満に減少することを条件に、前記第一異常処置手段は、前記第一異常処置を解除することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のモータ駆動回路。
前記第一異常処置が前記第一設定時間よりも短い第二設定時間以上継続することを条件に、前記第一異常処置手段は、前記電動モータへの通電を停止する前記第一異常処置を施すことを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動回路。
前記モータ駆動電流が前記連続電流閾値を連続して超える時間が前記第一異常処置中に前記第一設定時間に達することを条件に、前記第一異常処置手段は、前記第二異常処置に優先させて前記第一異常処置を継続することを特徴とする請求項６又は７に記載のモータ駆動回路。
前記第二異常処置中に前記瞬時電流が前記過電流閾値に達することを条件に、前記第一異常処置手段は、前記第二異常処置に優先させて前記第一異常処置を施すことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のモータ駆動回路。
前記モータ駆動電流が前記連続電流閾値未満に減少することを条件に、前記第二異常処置手段は、前記第二異常処置を解除することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のモータ駆動回路。
前記モータ駆動電流が第三設定時間以上連続して前記連続電流閾値未満となることを条件に、前記第二異常処置手段は、前記第二異常処置を解除することを特徴とする請求項１０に記載のモータ駆動回路。
電動モータと、
前記電動モータを通電駆動する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のモータ駆動回路と、
前記電動モータの回転に応じて内燃機関のクランク軸及びカム軸の間の相対位相を調整することにより、前記内燃機関のバルブタイミングを調整する位相調整機構と、
を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。