JP4797768B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
・モータの動作位置が、同モータの駆動に伴って動作する部分とストッパ部材との当接によって規制される位置(限界動作位置)ではないこと。
・モータの動作位置を変更するべく同モータが駆動されていること。
・モータの動作位置が変化していないこと。
請求項1に記載の発明は、モータの駆動に伴って動作する部分との当接を通じて同モータの動作位置の変化を限界動作位置で規制するストッパ部材と、前記モータの動作位置の変化に伴って周期的に変化する位置センサの出力信号に基づき同モータの動作位置を検出する位置検出系と有してなり、前記位置検出系によって検出される検出動作位置が目標とする動作位置になるように該検出動作位置に基づく前記モータの動作位置のフィードバック制御を実行するとともに、前記検出動作位置と前記目標とする動作位置とが一致しない状況において同検出動作位置が変化しないときに動作不良状態である旨を判定する異常判定を実行するモータ制御装置であって、前記モータは、電動の回転機であってその回転に伴って互いに位相のずれたパルス信号を周期的に出力する複数の電気角センサを有し、それら電気角センサの出力パターンに基づく通電相の切り換えを通じて駆動されるものであり、前記位置検出系は、前記モータの回転に伴って互いに位相のずれたパルス信号を各別に出力する複数の前記位置センサを有してなるとともに、それら位置センサからのパルス信号のエッジ間隔が前記複数の電気角センサからのパルス信号のエッジ間隔より短く設定されてなり、前記複数の位置センサからのパルス信号のエッジをカウントしたカウント値に基づいて前記モータの動作位置を検出するものであり、前記複数の電気角センサからのパルス信号のエッジ発生毎に前回のエッジ発生時における前記カウント値と今回のエッジ発生時における前記カウント値との実関係を求め、該求めた実関係が正常な関係と異なることをもって前記検出動作位置と実動作位置とが不一致であると判定され、それら動作位置が不一致であると判定されるときには、それら動作位置を一致させるべく前記検出動作位置を補正するとともに、その補正を通じて前記検出動作位置と前記実動作位置とが一致するまでの間、前記異常判定の実行を禁止することをその要旨とする。
ここで、実動作位置と検出動作位置とが一致していないときに実動作位置が前記限界動作位置になると、検出動作位置が限界動作位置ではなくモータを回転させることの可能な位置であるにもかかわらず、特定方向にモータを回転させることができない状態になってしまう。そのため、このとき前記異常判定を実行すると、動作不良状態になっていると誤って判定されてしまう。この点、上記構成によれば、そのように検出動作位置と前記実動作位置とが不一致であるときに異常判定の実行が禁止されるために、動作不良状態の誤判定を的確に抑制することができる。
また、通常、モータ(電動の回転機)の回転時には、複数の電気角センサから互いに位相のずれたパルス信号が周期的に出力される。そのため、それら電気角センサからのパルス信号のエッジをカウントすることにより、そのカウント値に基づいてモータの動作位置(回転角)を大まかに検出することはできる。ただし、モータの動作位置の検出に高い精度が要求される場合には、そうした大まかな位置検出ではその検出精度が足りなくなる。そのため上記構成では、モータの回転に伴って各電気角センサからのパルス信号のエッジ間隔よりも短いエッジ間隔で周期的にパルス信号を出力する位置センサが設けられ、その位置センサからのパルス信号のエッジをカウントしたカウント値に基づいてモータの動作位置が検出される。これにより、モータの動作位置の検出を高精度で行うことが可能になる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のモータ制御装置において、前記検出動作位置を補正することは、前記実関係の前記正常な関係からのずれ量に相当する分だけ前記カウント値を変更することにより行われることをその要旨とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、前記モータは、内燃機関の機関バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構の駆動に用いられるものであることをその要旨とする。
図1は、本実施の形態にかかるモータ制御装置が搭載される内燃機関についてそのシリンダヘッド周りの断面構造を示している。
可変動弁機構14は、吸気カムシャフト11に対して平行に延びるロッカシャフト15およびコントロールシャフト16と、それらシャフト15,16の軸線を中心に揺動する入力アーム17および出力アーム18とを備えている。そして、回転する吸気カム11aにより押されて入力アーム17が揺動すると、これに伴い出力アーム18が揺動するようになっている。
そしてブラシレスモータ25の駆動制御に際しては、電子制御装置30により、各種センサの出力信号に基づき機関運転状態や同ブラシレスモータ25の回転角が演算されるとともに、その演算結果に基づいてブラシレスモータ25が駆動される。これにより、可変動弁機構14の駆動(詳しくは、コントロールシャフト16の軸方向位置)が制御されて吸気バルブ9のバルブ特性が制御される。
ここでは先ず、各センサS1〜S5の出力信号について説明する。
図3は、ブラシレスモータ25の回転角の変化に伴う各センサS1〜S5の出力信号の推移(同図(a)〜(e))、およびそれら出力信号の変化に応じて変更される各種カウンタのカウント値の推移を示している(同図(f)〜(h))。
図4は、各種カウンタのカウント値を変更する処理(カウント処理)の具体的な処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置30により、位置センサS4,S5からのパルス信号のエッジ間隔よりも短い間隔をもって周期的に実行される。
この制御にかかる処理では先ず、アクセルペダルの踏み込み量や機関回転速度に基づいて、ブラシレスモータ25の回転角についての制御目標値(目標回転角TMA)が算出される。次に、この目標回転角TMAと上述のように検出される回転角(検出回転角MA(ここでは、ストロークカウンタのカウント値Cs))との偏差が求められるとともに、同偏差に基づいてモータ制御量Msigが算出される。そして、このモータ制御量Msigに応じて、ブラシレスモータ25の各相の巻線に対する供給電力量や電力供給時間が調節される。こうした処理を通じて、ブラシレスモータ25の回転トルクが機関運転状態に見合うように調節される。なお、目標回転角TMAと検出回転角MAとが一致している場合には、このとき設定されている通電パターンに対応する各巻線に対して、ブラシレスモータ25の回転角を現状の角度で維持することの可能な所定量の電力が供給される。
上記目標回転角TMAと検出回転角MAとが異なる場合には、それら目標回転角TMAおよび検出回転角MAの関係によって定まる回転方向にブラシレスモータ25が回転するように、前述した通電パターンが順次切り換えられる。
(条件1)コントロールシャフト16がストッパ部材27,28に当接していないこと。具体的には、検出回転角MAが前記限界動作角ではないこと。
(条件2)ブラシレスモータ25に実際に電流が流れていること。具体的には、ブラシレスモータ25の巻線電流が所定量以上であること。なお巻線電流は、例えばブラシレスモータ25の各相の巻線への通電/非通電を切り換えるスイッチング素子に内蔵された電流検出用の抵抗等を用いて検出される。
(条件3)目標回転角TMAと検出回転角MAとが異なっており、同検出回転角MAを変更するべくブラシレスモータ25が駆動されていること。具体的には、前記デューティ信号のデューティ比が所定比率以上であること。
本実施の形態の装置では、上記ノイズの発生に起因して位置カウンタのカウント値Cpがブラシレスモータ25の実際の回転角に対応する値からずれると、そのずれ分だけ上記差ΔCpが正常値Jからずれるといったように、ずれ分が上記差ΔCpに現れる。そのため、上記(ニ)の処理のように、上記差ΔCpの正常値Jからのずれ量に相当する補正値Kcp分の補正を位置カウンタのカウント値Cpに加えることにより、ブラシレスモータ25の実際の回転角に対応する値からの上記カウント値Cpのずれを解消することができる。また本実施の形態では、上記差ΔCpおよび補正値Kcpを、これを求めるための新たなセンサ等を追加することなく、駆動用としてブラシレスモータ25に取り付けられている電気角センサS1〜S3を用いて求めることができる。
前述したように、ブラシレスモータ25の正回転中において位置センサS4(同図(a))の出力信号にノイズが侵入すると(タイミングT12〜T14)、位置カウンタのカウント値Cp(同図(d)に二点差線で示す値)が、ブラシレスモータ25の実際の回転角に対応する値(同図(d)に実線で示す値)に対して「4」だけ小さくなる。その後において電気角カウンタのカウント値Ce(同図(c))が変化すると(タイミングT11)、このとき上記差ΔCpとして、その正常値J(=4)に対して「−4」だけずれた値(=0)が算出される。そして、正常値Jからの上記差ΔCpのずれ量(=4)が補正値Kcpとして算出されて、同補正値Kcpが位置カウンタのカウント値Cp(二点鎖線)に加算される。これにより、同図(d)中に矢印Aで示すように、位置カウンタのカウント値Cpがブラシレスモータ25の実際の回転角に対応する値(実線)になるように補正される。
なお、図9および図10は補正処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、それらフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置30により、位置センサS4,S5からのパルス信号のエッジ発生周期よりも短い所定周期毎に実行される。
すなわち先ず、電気角センサS1〜S3からのパルス信号のエッジが発生したときに(ステップS202:YES)、このときの位置カウンタのカウント値Cpが今回のエッジ発生時におけるカウント値Cptとして記憶されるとともに、記憶されていたカウント値Cptが前回のエッジ発生時におけるカウント値Cplとして記憶される(ステップS203)。その後、それらカウント値Cpt,Cplの差ΔCp(=Cpt−Cpl)が算出される(S204)。
すなわち先ず、各電気角センサS1〜S3からのパルス信号の前回のエッジ発生時および今回のエッジ発生時のそれぞれにおける電気角カウンタのカウント値Ceの変化方向に基づいて、ブラシレスモータ25の回転状態が判断される(ステップS205,S206)。そして、ブラシレスモータ25が正回転状態である場合には(ステップS205:YES)、前記正常値Jとして「4」が設定される(ステップS207)。一方、ブラシレスモータ25が逆回転状態である場合には(ステップS205:NO且つステップS206:YES)、正常値Jとして「−4」が設定される(ステップS208)。他方、ブラシレスモータ25が回転反転状態である場合には(ステップS205:NO且つステップS206:NO)、正常値Jとして「0」が設定される(ステップS209)。
そして、このように補正値Kcpが設定された後、同補正値Kcpを位置カウンタのカウント値Cpに加算する処理が実行される(図10のステップS211〜S218)。
補正値Kcpが「0」でない場合には(ステップS219:NO)、前記補正実行フラグが「オン」操作される(ステップS220)。したがって、この場合には(図9のステップS201:NO)、位置カウンタのカウント値Cpを補正する処理(図10のステップS211〜S218)が繰り返し実行される。
以下、上述した補正処理の処理態様について、図11を参照して具体的に説明する。
(1)検出回転角MAと実際の回転角とが不一致であると判定されるときに、それら回転角を一致させるべく位置カウンタのカウント値Cpを補正するとともに、その補正を通じて検出回転角MAと実際の回転角とが一致するまでの期間、モータロック状態の発生の有無を判定する異常判定の実行を禁止するようにした。そのため、検出回転角MAが実際の回転角からずれることに起因するブラシレスモータ25の回転角の制御精度の低下や可変動弁機構14の制御精度の低下を抑制するとともに、モータロック状態の誤判定を的確に抑制することができる。
・動作不良状態である旨を判定するための条件は、例えば検出回転角MAと目標回転角TMAとの偏差が所定値以上の状態が所定期間継続されていることといった条件を採用するなど、検出回転角MAと目標回転角TMAとが一致しない状況において同検出回転角MAが殆ど変化しない状態であることを判定可能な条件であれば、適宜変更可能である。
Claims (4)
- モータの駆動に伴って動作する部分との当接を通じて同モータの動作位置の変化を限界動作位置で規制するストッパ部材と、前記モータの動作位置の変化に伴って周期的に変化する位置センサの出力信号に基づき同モータの動作位置を検出する位置検出系と有してなり、前記位置検出系によって検出される検出動作位置が目標とする動作位置になるように該検出動作位置に基づく前記モータの動作位置のフィードバック制御を実行するとともに、前記検出動作位置と前記目標とする動作位置とが一致しない状況において同検出動作位置が変化しないときに動作不良状態である旨を判定する異常判定を実行するモータ制御装置であって、
前記モータは、電動の回転機であってその回転に伴って互いに位相のずれたパルス信号を周期的に出力する複数の電気角センサを有し、それら電気角センサの出力パターンに基づく通電相の切り換えを通じて駆動されるものであり、
前記位置検出系は、前記モータの回転に伴って互いに位相のずれたパルス信号を各別に出力する複数の前記位置センサを有してなるとともに、それら位置センサからのパルス信号のエッジ間隔が前記複数の電気角センサからのパルス信号のエッジ間隔より短く設定されてなり、前記複数の位置センサからのパルス信号のエッジをカウントしたカウント値に基づいて前記モータの動作位置を検出するものであり、
前記複数の電気角センサからのパルス信号のエッジ発生毎に前回のエッジ発生時における前記カウント値と今回のエッジ発生時における前記カウント値との実関係を求め、該求めた実関係が正常な関係と異なることをもって前記検出動作位置 と実動作位置とが不一致であると判定され、それら動作位置が不一致であると判定されるときには、それら動作位置を一致させるべく前記検出動作位置を補正するとともに、その補正を通じて前記検出動作位置と前記実動作位置とが一致するまでの間、前記異常判定の実行を禁止する
ことを特徴とするモータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置において、
前記検出動作位置を補正することは、前記実関係の前記正常な関係からのずれ量に相当する分だけ前記カウント値を変更することにより行われる
ことを特徴とするモータ制御装置。 - 請求項2に記載のモータ制御装置において、
前記検出動作位置が前記実動作位置へと徐々に移行するように、前記カウント値を徐々に変更する
ことを特徴とするモータ制御装置。 - 前記モータは、内燃機関の機関バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構の駆動に用いられるものである
請求項1〜3のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
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