JP5575749B2 - アクチュエータの制御方法 - Google Patents

Description

本願は、２００８年４月２２日出願の米国仮特許出願第６１／０４６８８５号明細書の利益を主張する。

概して本開示が関わる分野には、アクチュエータ、例えば、バルブ、ベーン、及び他のタイプの可変位置装置を動作させるために一般に使用されるアクチュエータが含まれる。

アクチュエータは、バルブ、ベーン、及び例えば流体の流れを調節する他のタイプの可変位置装置の位置を制御するために用いられ得る。

一例示的実施形態は、アクチュエータの制御方法を含むことができ、この方法は：（ａ）アクチュエータを駆動することにより、可変位置装置をハードストップに向かって動かすステップと；（ｂ）可変位置装置とハードストップとの間に衝突が起こったかどうかを決定するステップと；（ｃ）可変位置装置とハードストップとの間に衝突が起こった場合、現在のアクチュエータ位置を決定し、現在のアクチュエータ位置に伴いハードストップ位置をリセットするステップとを含む。

別の例示的実施形態は、アクチュエータの制御方法を含むことができ、この方法は：（ａ）アクチュエータを駆動することにより、可変位置装置をハードストップに向かって動かすステップと；（ｂ）アクチュエータに供給されるパワーを監視して、可変位置装置とハードストップとの間の衝突を検知するステップと；（ｃ）可変位置装置とハードストップとの間に衝突が起こった場合、その後の基準点として使用することのできる新しいハードストップ位置を確立するステップとを含む。

別の例示的実施形態は、アクチュエータの制御方法を含むことができ、この方法は：（ａ）第１の下側ハードストップ位置を取得するステップと；（ｂ）アクチュエータを駆動するとき、第１の下側ハードストップ位置を基準点として使用するステップと；（ｃ）バルブと下側ハードストップとの間に衝突が起こったかどうかを決定するステップと；（ｄ）バルブと下側ハードストップとの間に衝突が起こった場合、第２の下側ハードストップ位置を取得するステップと；（ｅ）第１の下側ハードストップ位置を第２の下側ハードストップ位置に更新するステップと；（ｆ）アクチュエータを駆動するとき、第２の下側ハードストップ位置を基準点として使用するステップとを含む。

本発明の他の例示的実施形態は、以下に提供される詳細な説明から明らかとなるであろう。詳細な説明及び具体例は、本発明の例示的実施形態を開示するものではあるが、説明を目的としているに過ぎず、本発明の範囲を制限する意図はないことは理解されるべきである。

本発明の例示的実施形態が、詳細な説明及び添付の図面からさらに完全に理解されるであろう。

一例示的実施形態に係るバイパスバルブアセンブリの斜視図である。 図１のバイパスバルブアセンブリの一部である例示的バタフライバルブの断面図であり、この断面は図１の線１ａ−１ａに沿ってとられている。 図１のバイパスバルブアセンブリと共に用いられ得る例示的アクチュエータの機械的行程を表す線分グラフである。 一例示的実施形態に係る初期較正手順（以下、「キャリブレーション手順」という）の実施方法の少なくとも一部分を示すフローチャートである。 一例示的実施形態に係るソフトストップ手順の実施方法の少なくとも一部分を示すフローチャートである。 ソフトストップ領域の範囲内で用いられ得る例示的アクチュエータ速度を示すグラフである。 ソフトストップ領域の範囲内で用いられ得る例示的アクチュエータ速度を示すグラフである。 ソフトストップ領域の範囲内で用いられ得る例示的アクチュエータ速度を示すグラフである。 ソフトストップ領域の範囲内で用いられ得る例示的アクチュエータ速度を示すグラフである。 一例示的実施形態に係る衝突検出手順の実施方法の少なくとも一部分を示すフローチャートである。 一例示的実施形態に係るハードストップドリフト手順の実施方法の少なくとも一部分を示すフローチャートである。

本実施形態の以下の説明は、単に例示的（説明的）な性質のものであり、本発明、その応用、又は使用を限定する意図は全くない。

バルブ、ベーン等の可変位置装置は、アクチュエータにより閉ループフィードバックを用いて制御することができる。通常、フィードバック、例えば装置の位置に関するフィードバックは、精密且つ正確であることが望ましい。正確な位置フィードバックは、調整バルブのように、単にオン・オフ状態だけでなく数多くの異なる位置の間を動くことのできる調節自在な装置について強く求められている。例えば、アクチュエータが調整バルブを部分的に閉鎖された位置に駆動しようとする場合、動作中のバルブの正確な位置を知ることは、協働する部品との意図しない衝突を回避したり、部分的に閉鎖されたバルブを通じる流体の流量を正確に計測又は制御したり、当業者が理解する他の目的を果たしたりするために有益となり得る。

正確な位置制御に関する問題は、ときに、熱膨張及び熱収縮、部品表面の磨耗などの要因、並びに部品のサイズ及び／又は位置の変化を引き起こす他の要因によって悪化する。この種の要因は、特に、部品が広範囲の動作温度及び過酷な動作条件にさらされる車両エンジンにおいてよく見ることができる。本明細書に記載される制御方法は、車両エンジン用の例示的なバイパスバルブアセンブリに関連して提供されるが、この制御方法は、車両用途及び非車両用途の双方を含む数多くの他の用途のうちの一つで用いられ得ることが理解されなければならない。他の好適な車両用途のいくつかの例としては、ほんの数例に過ぎないが、エンジンの排気ガス再循環（ＥＧＲ）バルブ及びウェイストゲートバルブ、並びに可変容量ターボチャージャベーンが挙げられる。

図１及び図１ａを参照すると、様々な例示的方法の実施形態において利用され得る例示的バイパスバルブアセンブリ１０が示され、これはアクチュエータユニット１２と、連結部１４と、バルブユニット１６とを備え得る。アクチュエータユニット１２は、概してバルブユニット１６を動作させる機械的出力を提供し、この実施形態に従えば、電動アクチュエータと、ガバナと、内部位置センサとを備える（いずれも図示せず）。電動アクチュエータは、例えばブラシレスモータを含め、当業者に周知されている任意のタイプの好適なアクチュエータ手段であってよい。ガバナは電子制御装置であってもよく、位置制御論理と、受信したコマンドメッセージを実行し、それに従い電動アクチュエータを制御するために必要な他のリソースとを備える。内部位置センサは、アクチュエータユニット１２内の電動アクチュエータの位置を測定するもので、様々な公知のセンサ装置の一つとして実現され得る。また、アクチュエータユニット１２は、油圧手段、空気圧手段、又は他の当該技術分野において公知の手段によって動力を受けることも可能である。

この特定の実施形態において、機械的出力は、出力アーム２０を介してアクチュエータユニット１２から連結部１４に伝達され、入力アーム２２を介して連結部１４からバルブユニット１６に伝達される。当然ながら、それに代えて他の連結装置及び構成を用いることもできる。バルブユニット１６は、概して、そこを通じる流体の流量を制御するもので、本明細書に示される例示的なバタフライバルブ２４を含め、様々な異なるバルブ機構のうちの一つを備え得る。当業者は理解するとおり、入力アーム２２はバルブ２４と動作可能に結合され、バルブ軸３２を中心にバルブフラップ３０を回転させることによりバルブの位置又は動作状態を制御することができる。

動作中、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）又は他の電子装置が、アクチュエータユニット１２にコマンドメッセージを送る。このコマンドメッセージは、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）メッセージなどの形態であってもよく、典型的には電動アクチュエータの目標位置を含む。ガバナが、目標位置を含むコマンドメッセージを処理して設定位置を作成し、概してこの設定位置が、電動アクチュエータの制御に用いられる初期目標位置となる。当業者は、内部論理等に関する理由から、設定位置はときに目標位置と異なり得ることを理解するであろう；これは、特にソフトストップ手順に関連してさらに詳細に後述する。電動アクチュエータが設定位置に動くと、アクチュエータユニット１２により機械的出力が生成され、既に説明したとおり、それが連結部１４を介してバルブユニット１６に伝達される。

機械的出力により、バルブ２４は、完全に閉鎖された位置から完全に開放された位置までに及び得る可動域にわたって駆動される（図１ａには部分的に閉鎖された位置が示される）。バルブ２４が完全に閉鎖された位置にあるとき、バルブフラップ３０は下側ハードストップ３４に接触し、それによりバルブは、それ以上閉鎖方向に向かって動かないように物理的に制限される。同様に、上側ハードストップ３６は完全に開放された位置に対応し、バルブ２４がその点を越えてさらに開くことを妨げる。ハードストップは、様々な形態で提供されてもよく、図１ａに示される例示的な着座面３４、３６以外の実施形態を含み得る。例えば、ハードストップとしては、動作制限ストップか、又はアクチュエータユニット１２、連結部１４、及び／又はバルブユニット１６の可動域を定める他の部品を挙げることができる。

先述のとおり、アクチュエータユニット１２は、電動アクチュエータの位置、従ってバルブ２４の位置（バルブ位置は、アクチュエータ位置の関数として計算することができる）に関する電子的なフィードバックを提供することのできる内部位置センサを備える。しかしながら、バルブの実際の位置と計算された位置とは異なり得る。アクチュエータユニット１２とバルブユニット１６とは、連結部１４の長さだけ離れているため、曝露されている熱環境が異なることもあり、ひいてはそれらの部品が被る熱成長の程度に影響が及び得る。例えば、アクチュエータユニット１２の部品がエンジン排気に近い場合、そうした部品は、バルブユニット１６の部品より速い速度で膨張し得る。その場合、電動アクチュエータの検知位置に基づいてバルブ２４の位置を計算すると、小さい誤差又はオフセットが生じ得る。この誤差は、システムにおけるラッシュ又はスロップなどの要因によってさらに大きくなり得る。

アクチュエータフィードバックの精度は、下側ハードストップの位置を定期的又は動的にリセットすることにより向上させることができ、次にその位置は、その後の基準点として用いられ得る。図１ａに示される実施形態に従えば、バルブフラップ３０が下側ハードストップ３４に接触すると、アクチュエータの現在の位置が決定され得るとともに、その現在のアクチュエータ位置に従い下側ハードストップ位置が再校正され得る。下側ハードストップの位置を定期的にリセットすることにより、バルブ２４又は任意の他の可変位置装置は、下側ハードストップ３４の近傍の位置においてより正確に動作し得る。このリセット又は再校正技術は、本明細書に記載されるものを含む他の手順及び特徴と併せて用いられ得る。

ここで図２及び図３を見ると、それぞれアクチュエータ経路の図及びフローチャートが示され、これらは、電動アクチュエータの制御方法の実施形態３００を説明するものである。ここに示される特定の実施形態は、下側ハードストップ位置２０２と上側ハードストップ位置２０４とを決定する初期キャリブレーション手順を含み、それらの位置の各々は、概して、次に別のハードストップ位置が決定されるまでこの方法により用いられる。初期キャリブレーション手順は、アクチュエータに最初にパワーを送り込んだり、又はその電源をオンにしたりしたときに実行されることが多い。明確にして説明するため、以下の記載は、アクチュエータの動作を物理的に制限する実際のハードストップと、許容範囲等を設けるようにアクチュエータの動作を電子的に制限する電子的なハードストップとを区別しない。例えば、図２には、下側ハードストップ２０２のすぐ右に電子的なハードストップが位置し得るとともに、上側ハードストップ２０４のすぐ左に電子的なハードストップが位置し得る。従って、用語「ハードストップ」は、それがバルブユニットに位置しようと、又は他の場所に位置しようと、アクチュエータ可動域を物理的に制限するか、又は物理的ハードストップを考慮してアクチュエータ可動域を電子的に制限する任意のタイプの機能を広義に指す。

初めのステップ３０２において、アクチュエータは、バルブフラップ３０が上側ハードストップ３６に接触するまでバルブ２４を開放方向に駆動し、接触した時点で、現在のアクチュエータ位置が計測され、上側ハードストップ位置２０４として記憶される。上側ハードストップ位置は、概して、アクチュエータが開放方向に動くことのできる最遠点に相当し、その点でアクチュエータは、それ以上の動きが物理的に制限される。この特定の実施形態に従えば、上側ハードストップ位置２０４は一定のままであり、別の初期キャリブレーション手順が実行されない限り変化することはない；しかしながら、上側ハードストップ位置が定期的に決定又は変更される他の実施形態を用いることもできる。

次に、初期キャリブレーション手順では下側ハードストップ位置２０２が決定され、これは、いくつかの異なる方法のうちの一つで行うことができる。例えば、「完全なキャリブレーション手順」が行われる場合、アクチュエータはその可動域の反対側へと、バルブフラップ３０が下側ハードストップ３４に物理的に接触するまで駆動され、接触した時点で下側ハードストップ位置２０２が計測される（ステップ３０４）。バルブと下側ハードストップとの接触は、後述するものを含め、様々な技術を用いて検知され得る。

「部分的なキャリブレーション手順」が実行される場合、制御方法は、下側ハードストップ位置２０２を直接計測するのではなく、それを計算する。アクチュエータスパン２０６は、アクチュエータが線形か、回転か等にかかわらず、概してアクチュエータの最大行程に相当し、概して下側ハードストップ位置２０２から上側ハードストップ位置２０４まで延在する。アクチュエータスパンは、長さの増分、度数の増分、ホール効果装置（ＨＥＤ）の増分、又は当業者に公知の他の何らかの増分など、増分に関して設けられ得る。以下では、アクチュエータ位置はアクチュエータスパンのパーセンテージとして；例えば、下側ハードストップ位置（０％）、上側ハードストップ位置（１００％）等と記載する。図３の実施形態に従えば、制御方法は、それ以前の手順でアクチュエータスパン値が決定されたかどうか；すなわち、以前のアクチュエータスパン値を確認する。以前のアクチュエータスパン値がそれより前に決定された場合、ステップ３０６はその情報を電子メモリから検索し、上側ハードストップ位置２０４と以前のアクチュエータスパン値とを用いることによって下側ハードストップ位置２０２を計算する。

以前のアクチュエータスパン値を利用できない場合、ステップ３０８ではデフォルトのアクチュエータスパン値が用いられ、従って下側ハードストップ位置２０２を計算することができる。例として、デフォルトのアクチュエータスパン値にエンドオブライン（ＥＯＬ）値が用いられ得る。ＥＯＬ値は、その特定のアクチュエータの実施に特有の所定の可動域に対応するもので、例えば、アクチュエータ製造業者によって提供され得る。

上記の例の各々において、上側ハードストップ位置２０４は物理的に計測され、及び下側ハードストップ位置２０２は、状況に応じて、物理的に計測される（ステップ３０４）か、或いは上側ハードストップ位置とアクチュエータスパン値とを用いて計算される（ステップ３０６、３０８）。この下側ハードストップ位置２０２は、次に下側ハードストップとの衝突が起こるまで用いることができ、次に衝突した時点で、新しく計測又は修正された下側ハードストップ位置が決定される。下側ハードストップの位置を定期的にリセット又は更新することにより、この制御方法は、その位置のより精密な現在の詳細を提供することができる。これにより、特に熱成長又は他の現象に起因してハードストップ位置が時間とともにドリフトする状況下で、アクチュエータのフィードバックの精度を向上させることができる。

図２及び図４は、アクチュエータの制御方法の異なる実施形態４００を示す。この方法は、「ソフトストップ手順」を用い、これは概して、アクチュエータがソフトストップ領域にあるときアクチュエータをより遅いアクチュエータ速度で駆動することにより、バルブ２４とハードストップ３４、３６とが高速で衝突することを回避するものである。かかる衝突を回避することにより、ソフトストップ領域２１０はアクチュエータユニット１２、連結部１４、バルブユニット１６、及び／又は他の装置の部品が破損する可能性を低減し得る。以下の説明は、下側ハードストップで用いられるソフトストップ領域に関するが、しかしながら、同様のソフトストップ領域が上側ハードストップでも同様に用いられ得ることは理解されるべきである。

この例示的実施形態では、制御方法４００において、現在の位置２２０（例えば、７５％）から目標位置２２２（例えば、５％）までアクチュエータが動かされ、この目標位置２２２は、ソフトストップ領域２１０内にある。図２に示されるとおり、ソフトストップ領域２１０は、下側ハードストップ２０２（例えば、０％）からソフトストップ位置２３０（例えば、１０％）まで延在する。ソフトストップ領域２１０の長さは、アクチュエータスパン全体に対するパーセンテージとして決定することができる。例えば、この特定の実施形態では、ソフトストップ領域２１０はアクチュエータスパン２０６の１０％である。或いは、ソフトストップ領域２１０の長さは固定値であっても、又は例えば他の何らかのパーセンテージ以外のものをベースとする方法に基づく値であってもよい。

初めのステップ４０２において、この制御方法は、現在の位置２２０から目標位置２２２に動くようにとのコマンドメッセージを受け取る。目標位置２２２がソフトストップ領域２１０の範囲内ではない場合、設定位置は単純に目標位置であり、当該技術分野で公知の数多くの技術のうちの一つにより、アクチュエータが目標位置まで動かされる（ステップ４０４）。しかしながら、目標位置２２２がソフトストップ領域２１０の範囲内にある場合−この例のように−、アクチュエータは、初めに第１のアクチュエータ速度で現在の位置２２０からソフトストップ位置２３０まで動き（ステップ４１０）、次に第２のより遅いアクチュエータ速度でソフトストップ位置２３０から目標位置２２２まで動く（ステップ４１２）。この場合、設定位置（すなわち、アクチュエータのガバナにより用いられる内部目標位置）は、初めはソフトストップ位置２３０に設定され、次にアクチュエータがソフトストップ位置に達すると、目標位置２２２に設定される。

図４ａ〜ｄを参照すると、ステップ４１２において用いられ得るより遅いアクチュエータ速度のいくつかの例があり、これには一定の速度（図４ａ）及び変化する速度（図４ｂ〜ｄ）が含まれる。図４ｂでは、第２のアクチュエータ速度−すなわち、アクチュエータがソフトストップ領域にある間に動かされる速度−は、アクチュエータが目標アクチュエータ位置２２２に達するまで線形的に減少し；図４ｃでは、第２のアクチュエータ速度は指数関数的に減少し；及び図４ｄでは、第２のアクチュエータ速度は階段関数に従い減少する。これらの速度関数は、あくまでも説明のために提供されるに過ぎず、概してステップ４１０におけるアクチュエータ速度より遅い限り、変更可能なものも含めた他の速度関数が用いられ得ることは認識されるべきである。

アクチュエータと下側ハードストップとの間に衝突が検出されない場合、アクチュエータは、新しいコマンドを受信するか、又は他の何らかの行動が取られるまで、目標位置２２２に留まる（ステップ４２０）。限定はされないが、後述するものを含む様々な衝突検出技術が用いられ得る。ソフトストップ手順は、概してハードストップとの衝突の影響を最小限に抑えるように設計されるため、特定の状況下ではソフトストップ手順を無効にすることが可能である。例えば、アクチュエータがハードストップから離れるように動くときには、ソフトストップ手順は無効にされ得る。

ここで、目標位置が目標位置２２２（５％）ではなく、下側ハードストップ位置２０２（０％）である例を考える。アクチュエータは、バルブ２４、又は他の何らかの可変位置装置が下側ハードストップ３４に接触するまで駆動される。衝突の検出後、ステップ４２２においてアクチュエータは閉鎖方向に駆動され続けるため、バルブが下側ハードストップに強く押し付けられる。この手順は、本明細書では「着座手順」と称され、バルブをハードストップに対して比較的継続的に駆動することにより、バルブとハードストップとの間の密閉性を高め得る。

一例示的実施形態において、電動アクチュエータの焼損を回避するため、アクチュエータがソフトストップ領域２１０に入り、下側ハードストップ位置２０２に向かって進むとき、「パワー制限モード」が開始され得る。このようにすることで、下側ハードストップに当たった場合、アクチュエータはハードストップに対して着座の力を及ぼし続けるが、但し電気モータに損傷を与えない方法でそれを行うことができる。パワー制限モードの一実施形態に従えば、バルブがハードストップに接触した後、着座時のデューティサイクルはランプ関数的に変化するか、又はその他の形で増加する。この増加は、それが着座時の最大デューティサイクルに達するか、又は電流が着座時の最大電流を超えるか、そのいずれかが先に起こるまで続く。着座時の最大電流はデューティサイクルの増加をクリッピングするか、又はその他の方法で制限し、着座時のデューティサイクルをその最大値未満のレベルに維持するものと予想される。

衝突が検出されると、ステップ４２４において下側ハードストップの位置が決定され、リセット又は再校正される。衝突が起こるたびに下側ハードストップ位置をリセットすることにより、この制御方法はアクチュエータのフィードバックの精度を向上させることができる。これは、特に熱成長等の要因に起因してハードストップ位置が動的に変化する状況下で有益であり得る。

種々の方法でハードストップ位置をリセットし得ることは理解されるべきである。例えば、下側ハードストップ位置２０２は、単純に、旧い位置に代えて新しい位置を保存することによりリセットすることができる。或いは、下側ハードストップ位置２０２は、直前の既知の値に基づく一次フィルタを含め、種々の数学的な技法を用いることによりリセットしてもよい。例えば、ルックアップテーブルと２つの下側ハードストップ位置（すなわち、新しい位置の値及び旧い位置の値）とを用いて、旧い、すなわち以前の計測値を調整し得る増分を求めてもよい。この種の技法により、誤った読み取りの影響を均したり、又は軽減したりすることができる。

ここで図５を参照すると、アクチュエータの制御方法の別の実施形態５００が示される。一例示的実施形態は「衝突検出手順」に関するものであってよく、これは概して、アクチュエータに供給されるパワーを監視して、ハードストップとの衝突が起こったかどうかを決定する。以下の説明は、ソフトストップ領域２１０の範囲内で行われる衝突検出手順に関するが、こうした衝突検出機能はソフトストップ領域外でも使用可能であることは理解されるべきである。初めのステップ５０２において、この方法は、アクチュエータに供給されるパワーの量を監視する。電動アクチュエータの場合、アクチュエータに供給される電流及び／又は電圧が観測され得る；油圧又は空気圧アクチュエータの場合、アクチュエータパワーを表す他の変数が監視され得る。下側ハードストップ３４にバルブ２４が物理的に突き当たると、アクチュエータに供給されるパワーは上昇するものと予想される。

従って、一例示的実施形態は、検知されたアクチュエータパワーを衝突閾値と比較する。検知されたアクチュエータパワーが衝突閾値に達するか、又はそれを超えた場合、ステップ５０４において衝突時間タイマが始動する。検知されたパワーが衝突閾値を超えない場合、衝突は起きていないものと見なされ、衝突フラグが「０」に設定される（ステップ５１０）。ハードストップとの物理的な接触がなくても、ときにアクチュエータパワーの一時的なサージが生じ得る。従って、方法５００は、衝突が起こったと決定する前に、アクチュエータパワーが一定の時間（衝突持続時間と称される）にわたり衝突閾値を超えることがさらに必要となり得る。衝突時間タイマ値が衝突持続時間を超えない場合、改めて衝突は起こっていないものと見なされ、衝突フラグが「０」に設定される。一方、アクチュエータに供給されるパワーが、衝突持続時間より長い時間にわたって衝突閾値を超える場合、本方法ではハードストップとの衝突が起こったものと見なされ、衝突フラグが「１」に設定される（ステップ５１２）。

一例示的実施形態において、衝突閾値は０．５ワット〜１０ワット（境界値を含む）であり、衝突持続時間は１０ミリ秒〜１秒（境界値を含む）である。こうしたパラメータを用いることにより、アクチュエータパワーの一時的な急上昇をハードストップ衝突と誤って解釈することが防止され得る。先行するステップ、特にアクチュエータパワーのサンプリングは十分に高い頻度で実行し、衝突閾値未満まで下がるアクチュエータパワーの一時的な低下を検出することができなければならない。それが起こった場合には、衝突時間タイマは停止される。アクチュエータパワーの低下が一時的なものに過ぎない−すなわち、アクチュエータパワーが衝突閾値を上回る高いレベルまで回復する−場合、衝突時間タイマはリセットされ、再始動され得る。

図６には、別の実施形態６００；すなわち、ハードストップの位置の変化を考慮するための「ハードストップドリフト手順」を用いる実施形態が示される。例として、方法６００は、バルブ２４が下側ハードストップ３４に着座しているときの、熱成長又は他の力に起因する下側ハードストップ３４の移動−ときにドリフト又はクリープと称される現象−を考慮するために用いられ得る。以下の説明では、２つの例示的なドリフト状況を考察する：第１の状況では、下側ハードストップが上側ハードストップに向かって上方にドリフトし、第２の状況では、下側ハードストップが上側ハードストップから離れるように下方にドリフトする。

第１の例では、下側ハードストップが新しい下側ハードストップ位置２０２’（破線で示される新しいアクチュエータ位置）まで上方にドリフトするとき、アクチュエータは下側ハードストップ位置２０２に着座している。ハードストップが被るドリフト量は距離２４２として示され、これは、この例では約２％である。ステップ６０２では、新しい下側ハードストップ位置２０２’が計測され、それに基づいて新しいアクチュエータスパン２０６’が計算される。既に説明したとおり、単純に以前の下側ハードストップ位置に代えて新しい下側ハードストップ位置２０２’を保存してもよく、又はステップ６０２において、一次フィルタなどの技法を用いてそれを確立してもよい。

全てのアクチュエータ位置は、下側ハードストップ位置からが基準となるため、新しい下側ハードストップ位置２０２’に伴い、全体のアクチュエータスパン２０６’及びソフトストップ位置２３０’がシフトする。通常、アクチュエータスパンが上側ハードストップ位置２０４を越えて延在することは望ましくない。従って、この方法は、新しくシフトされたアクチュエータスパン２０６’が上側ハードストップ２０４を越えて延在するかどうかを確認し、越えて延在する場合、従ってアクチュエータスパンは切り詰められる。図２に示されるとおり、アクチュエータスパン２０６’は、上側ハードストップ位置２０４を越えて延在しないように切り詰められているか、又は切って短くされている。この「スパン制限手順」は、アクチュエータがその物理的な境界を越える可動域で動作することを防止し、しかし正確なバルブ制御がそれほど重要ではない上端でスパンを切り詰める点で、望ましいものであり得る。換言すれば、バルブ２４などのほとんどの用途において、完全に開放された位置にあるバルブの正確な制御に関しては、完全に閉鎖された位置にあるバルブの正確な制御に関するほど重要な問題とはならない。

シフトされたアクチュエータスパン２０６’が上側ハードストップ位置２０４を越えない状況では、アクチュエータスパンを切り詰める必要はない。こうした場合、シフトされたアクチュエータスパン２０６’と以前のアクチュエータスパン２０６とは、同じ長さであり得る。

ここで、下側ハードストップが、反対方向に、新しい下側ハードストップ位置２０２”まで下方にドリフトする例を考える。この場合にも、この方法では、下側ハードストップ、従って新しいアクチュエータスパン２０６”が、依然として許容可能な範囲内にあるかどうかが確認される。新しい下側ハードストップ位置２０２”が衝突許容点２７４を越えて延在している場合、ステップ６１２においてエラーメッセージが生成されるとともに、用途によっては、アクチュエータが無効化される可能性がある。アクチュエータが大きくシフトしたために下側ハードストップが衝突許容点２７４を越える場合、それは、ギヤ又は連結部材の故障など、アクチュエータに機械的な問題がある証拠であることが多い。下側ハードストップ位置が衝突許容点２７４を越えていない−すなわち、それが許容可能な動作範囲内にある−場合、ステップ６０２で計算された新しいアクチュエータ位置が用いられ得る。

上記の方法及び手順の１つ又は複数が、特定の状況下で積分値をリセットする「積分器リセット」機能を利用することができる。例えば、ガバナが積分型のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を用いる場合、積分因子は、バルブ２４がハードストップの一方に接触するとワインドアップされ得るか、又は増加し得る。これが起こると、積分器リセット機能がその積分因子を所定の値又は校正可能な値にリセットし得る。

実施形態１はアクチュエータの制御方法を含んでもよく、これは、
（ａ）アクチュエータを駆動することにより、可変位置装置をハードストップに向かって動かすステップと、
（ｂ）可変位置装置とハードストップとの間に衝突が起こったかどうかを決定するステップと
（ｃ）可変位置装置とハードストップとの間に衝突が起こった場合、現在のアクチュエータ位置を決定し、現在のアクチュエータ位置に伴いハードストップ位置をリセットするステップと、
を含む。

実施形態２は、（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）が、第１のハードストップ位置と第２のハードストップ位置とを決定する初期キャリブレーション手順の一部であり、前記第１のハードストップ位置及び前記第２のハードストップ位置の各々が、次に別のハードストップ位置が決定されるまでこの方法により用いられる実施形態１を含み得る。

実施形態３は、初期キャリブレーション手順が、第１のハードストップ位置と第２のハードストップ位置との双方を計測する完全なキャリブレーション手順である実施形態２を含み得る。

実施形態４は、初期キャリブレーション手順が、第２のハードストップ位置を計測し、且つ、以前のアクチュエータスパン値、又はデフォルトのアクチュエータスパン値からなる群から選択される少なくとも１つのアクチュエータスパン値を使用することによって第１のハードストップ位置を計算する、部分的なキャリブレーション手順である実施形態３を含み得る。

実施形態５は、（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）が、アクチュエータがソフトストップ領域内にあるとき、アクチュエータをより遅いアクチュエータ速度で駆動するソフトストップ手順の一部である実施形態１〜４のいずれか１つを含み得る。

実施形態６は、より遅いアクチュエータ速度が、一定の速度、線形的に減少する速度、指数関数的に減少する速度、又は段階的に減少する速度からなる群から選択される少なくとも１つの速度を含む実施形態５を含み得る。

実施形態７は、（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）が、可変位置装置とハードストップとの間に衝突が起こった後、アクチュエータをハードストップに向かって駆動し続ける着座手順の一部である実施形態１〜６のいずれか１つを含み得る。

実施形態８は、着座手順が、パワー制限モードを利用してアクチュエータの着座時のデューティサイクルを増加させ、着座時のデューティサイクルは、それが着座時の最大デューティサイクルを超えるか、又はアクチュエータ電流が着座時の最大電流を超えるか、そのいずれかが先に起こるまで増加する実施形態７を含み得る。

実施形態９は、（ｂ）が、アクチュエータパワーを監視して、可変位置装置とハードストップとの間に衝突が起こったかどうかを決定する衝突検出手順を用いる実施形態１〜８のいずれか１つを含み得る。

実施形態１０は、衝突検出手順が、ｉ）アクチュエータパワーを衝突閾値と比較するステップと、ｉｉ）アクチュエータパワーが衝突閾値に達するか、又はそれを超えた場合、タイマを始動させるステップと、ｉｉｉ）アクチュエータパワーが衝突閾値未満に下がった場合、タイマを停止するステップとを含み、
タイマ値が衝突持続時間を超える場合に衝突が起こる、実施形態９を含み得る。

実施形態１１は、（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）が、可変位置装置が下側ハードストップに着座しているときの、下側ハードストップの位置の変化を考慮するハードストップドリフト手順の一部である実施形態１〜１０のいずれか１つを含み得る。

実施形態１２は、アクチュエータスパンが上側ハードストップを越えて延在する場合、ハードストップドリフト手順がアクチュエータスパンを切り詰める実施形態１１を含み得る。

実施形態１３は、下側ハードストップが衝突許容点を越えて延在する場合、ハードストップドリフト手順がエラーメッセージを生成する実施形態１１又は１２を含み得る。

実施形態１４は、ハードストップドリフト手順が積分型のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を用い、及び可変位置装置が下側ハードストップに着座すると、積分器リセット機能が積分因子をリセットする実施形態１１〜１３のいずれか１つを含み得る。

実施形態１５は、可変位置装置が車両エンジンに位置するバルブであり、バイパスバルブ、排気ガス再循環（ＥＧＲ）バルブ、又はウェイストゲートバルブからなる群から選択される実施形態１〜１４のいずれか１つを含み得る。

実施形態１６は、
（ａ）アクチュエータを駆動することにより、可変位置装置をハードストップに向かって動かすステップと、
（ｂ）アクチュエータに供給されるパワーを監視して、可変位置装置とハードストップとの間の衝突を検知するステップと、
（ｃ）可変位置装置とハードストップとの間に衝突が起こった場合、その後の基準点として使用することのできる新しいハードストップ位置を確立するステップと、
を含むアクチュエータの制御方法を含み得る。

実施形態１７は、（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）が、下側ハードストップ位置と上側ハードストップ位置と決定する初期キャリブレーション手順の一部であり、下側ハードストップ位置及び上側ハードストップ位置の各々が、次に別のハードストップ位置が決定されるまでこの方法により用いられる実施形態１６を含み得る。

実施形態１８は、初期キャリブレーション手順が、下側ハードストップ位置と上側ハードストップ位置との双方を計測する完全なキャリブレーション手順である実施形態１７を含み得る。

実施形態１９は、初期キャリブレーション手順が、上側ハードストップ位置を計測し、且つ、以前のアクチュエータスパン値、又はデフォルトのアクチュエータスパン値からなる群から選択される少なくとも１つのアクチュエータスパン値を使用することによって下側ハードストップ位置を計算する、部分的なキャリブレーション手順である実施形態１７を含み得る。

実施形態２０は、（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）が、アクチュエータがソフトストップ領域内にあるとき、アクチュエータをより遅いアクチュエータ速度で駆動するソフトストップ手順の一部である実施形態１６〜１９のいずれか１つを含み得る。

実施形態２１は、より遅いアクチュエータ速度が、一定の速度、線形的に減少する速度、指数関数的に減少する速度、又は段階的に減少する速度からなる群から選択される少なくとも１つの速度を含む実施形態２０を含み得る。

実施形態２２は、（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）が、可変位置装置とハードストップとの間に衝突が起こった後、アクチュエータをハードストップに向かって駆動し続ける着座手順の一部である実施形態１６〜２１のいずれか１つを含み得る。

実施形態２３は、着座手順が、パワー制限モードを利用してアクチュエータの着座時のデューティサイクルを増加させ、着座時のデューティサイクルは、それが着座時の最大デューティサイクルを超えるか、又はアクチュエータ電流が着座時の最大電流を超えるか、そのいずれかが先に起こるまで増加する実施形態２２を含み得る。

実施形態２４は、（ｂ）が、衝突検出手順であって、ｉ）アクチュエータパワーを衝突閾値と比較するステップと、ｉｉ）アクチュエータパワーが衝突閾値に達するか、又はそれを超えた場合、タイマを始動させるステップと、ｉｉｉ）アクチュエータパワーが衝突閾値未満に下がった場合、タイマを停止するステップとを含み、
タイマ値が衝突持続時間を超える場合に衝突が起こる、衝突検出手順を用いることにより、アクチュエータに供給されるパワーを監視するステップをさらに含む実施形態１６〜２３のいずれか１つを含み得る。

実施形態２５は、（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）が、可変位置装置が下側ハードストップに着座しているときの、下側ハードストップの位置の変化を考慮するハードストップドリフト手順の一部である実施形態１６〜２４のいずれか１つを含み得る。

実施形態２６は、アクチュエータスパンが上側ハードストップを越えて延在する場合、ハードストップドリフト手順がアクチュエータスパンを切り詰める実施形態２５を含み得る。

実施形態２７は、下側ハードストップが衝突許容点を越えて延在する場合、ハードストップドリフト手順がエラーメッセージを生成する実施形態２６を含み得る。

実施形態２８は、ハードストップドリフト手順が積分型のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を用い、及び可変位置装置が下側ハードストップに着座すると、積分器リセット機能が積分因子をリセットする実施形態２７を含み得る。

実施形態２９は、可変位置装置が車両エンジンに位置するバルブであり、バイパスバルブ、排気ガス再循環（ＥＧＲ）バルブ、又はウェイストゲートバルブからなる群から選択される実施形態１６〜２８のいずれか１つを含み得る。

実施形態３０は、
（ａ）第１の下側ハードストップ位置を取得するステップと、
（ｂ）アクチュエータを第１の動きで駆動するとき、第１の下側ハードストップ位置を基準点として使用するステップと、
（ｃ）バルブと下側ハードストップとの間に衝突が起こったかどうかを決定するステップと、
（ｄ）バルブと下側ハードストップとの間に衝突が起こった場合、第２の下側ハードストップ位置を取得するステップと、
（ｅ）第１の下側ハードストップ位置を第２の下側ハードストップ位置に更新するステップと、
（ｆ）アクチュエータを第２の動きで駆動するとき、第２の下側ハードストップ位置を基準点として使用するステップと、
を含む、アクチュエータの制御方法を含み得る。

本発明の実施形態の上記の説明は、単に例示的な性質のものに過ぎず、従ってその変形例は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱したものと見なされてはならない。上述の方法、手順、態様、特徴等の様々な組み合わせは、共に用いることができる。ほんのいくつか例を挙げれば、衝突検出手順をソフトストップ手順で用いたり、又は着座手順をハードストップドリフト手順で用いたり、又は衝突検出手順を初期キャリブレーション手順で用いたりすることが可能である。さらに、上記の方法及び手順では、説明される例示的実施形態とは異なるステップの順序又は組み合わせを用いることができる。上記の実施形態は、概して下側ハードストップに関するが、既に説明したとおり上側ハードストップにも、並びに電子的なハードストップにも適用可能である。

本明細書及び特許請求の範囲において使用されるとき、用語「例えば（ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ）」、「例として（ｆｏｒ ｉｎｓｔａｎｃｅ）」、「〜など（ｓｕｃｈ ａｓ）」、及び「〜のような（ｌｉｋｅ）」、並びに動詞「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及びそれらの他の動詞形態は、１つ又は複数の部品又は他の項目の列挙と併せて使用されるとき、各々、非制限的なものとして解釈されるべきであり、すなわち、そうした列挙は、他の追加的な部品又は項目を排除するものと見なされてはならない。他の用語は、異なる解釈を必要とする文脈のなかで使用される場合を除き、最も広義の妥当な意味を用いて解釈されなければならない。

Claims (15)

1. アクチュエータの制御方法であって、
   （ａ）前記アクチュエータを駆動することにより、可変位置装置をハードストップに向かって動かすステップと、
   （ｂ）前記可変位置装置と前記ハードストップとの間に衝突が起こったかどうかを決定するステップと、
   （ｃ）前記可変位置装置と前記ハードストップとの間に衝突が起こった場合、検出手段を用いて現在のアクチュエータ位置を決定し、前記検出手段から、前記アクチュエータ位置を制御する手段に動作可能に接続された記憶手段へと前記現在のアクチュエータ位置を送信し、前記現在のアクチュエータ位置に伴い前記記憶手段内のハードストップ位置をリセットし、前記記憶手段から、前記アクチュエータ位置を制御する手段へとリセットされたハードストップ位置を送信するステップと、
   を含む、方法。
2. 前記（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）が、第１のハードストップ位置と第２のハードストップ位置とを決定する初期較正手順の一部であり、前記第１のハードストップ位置または前記第２のハードストップ位置の各々が、次に別のハードストップ位置が決定されるまで前記方法により用いられる、請求項１に記載の方法。
3. 前記初期較正手順が、前記第１のハードストップ位置と前記第２のハードストップ位置との双方を計測する完全な較正手順である、請求項２に記載の方法。
4. 前記初期較正手順が、前記第２のハードストップ位置を計測し、且つ、以前のアクチュエータスパン値、又はデフォルトのアクチュエータスパン値からなる群から選択される少なくとも１つのアクチュエータスパン値を使用することによって前記第１のハードストップ位置を計算する、部分的な較正手順である、請求項２に記載の方法。
5. 前記（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）が、前記アクチュエータがソフトストップ領域内にあるとき、前記アクチュエータをより遅いアクチュエータ速度で駆動するソフトストップ手順の一部である、請求項１に記載の方法。
6. 前記より遅いアクチュエータ速度が、一定の速度、線形的に減少する速度、指数関数的に減少する速度、又は段階的に減少する速度からなる群から選択される少なくとも１つの速度を含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）が、前記可変位置装置と前記ハードストップとの間に衝突が起こった後、前記アクチュエータを前記ハードストップに向かって駆動し続ける着座手順の一部である、請求項１に記載の方法。
8. 前記着座手順が、パワー制限モードを利用して前記アクチュエータの着座時のデューティサイクルを増加させ、前記着座時のデューティサイクルは、それが着座時の最大デューティサイクルを超えるか、又はアクチュエータ電流が着座時の最大電流を超えるか、そのいずれかが先に起こるまで増加する、請求項７に記載の方法。
9. 前記（ｂ）が、前記アクチュエータパワーを監視して、前記可変位置装置と前記ハードストップとの間に衝突が起きたかどうかを決定する衝突検出手順を用いる、請求項１に記載の方法。
10. 前記衝突検出手順が、
    ｉ）前記アクチュエータパワーを衝突閾値と比較するステップと、
    ｉｉ）前記アクチュエータパワーが前記衝突閾値に達するか、又はそれを超えた場合、タイマを始動させるステップと、
    ｉｉｉ）前記アクチュエータパワーが前記衝突閾値未満に下がった場合、前記タイマを停止するステップと、
    を含み、
    前記タイマ値が衝突持続時間を超える場合に衝突が起こる、請求項９に記載の方法。
11. 前記（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）が、前記可変位置装置が下側ハードストップに着座しているときの、前記下側ハードストップの位置の変化を考慮するハードストップドリフト手順の一部である、請求項１に記載の方法。
12. 前記アクチュエータスパンが上側ハードストップを越えて延在する場合、前記ハードストップドリフト手順がアクチュエータスパンを切り詰める、請求項１１に記載の方法。
13. 前記下側ハードストップが衝突許容点を越えて延在する場合、前記ハードストップドリフト手順がエラーメッセージを生成する、請求項１２に記載の方法。
14. 前記ハードストップドリフト手順が積分型のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を用い、及び前記可変位置装置が前記下側ハードストップに着座すると、積分器リセット機能が積分因子をリセットする、請求項１１に記載の方法。
15. 前記可変位置装置が車両エンジンに位置するバルブであり、バイパスバルブ、排気ガス再循環（ＥＧＲ）バルブ、又はウェイストゲートバルブからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
    

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