JP5730665B2 - モータ制御装置および方法 - Google Patents

Description

本発明はモータ制御装置および方法に係り、より詳しくは、連続可変バルブリフト装置を駆動するモータを制御する装置および方法に関する。

連続可変バルブリフト（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｌｉｆｔ；以下では「ＣＶＶＬ」という）システムは、偏心したコントロールシャフト（ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｈａｆｔ）の回転を通じてカムの押し量を変更しバルブの開閉度を可変とする。この時、バルブの開閉度を示すバルブリフトはコントロールシャフトの角度によって決定され、コントロールシャフトの角度はモータによって変更される。

ＣＶＶＬシステムは、バルブリフトの現在値と目標値の差によってモータを制御し、予め定義された作動範囲内でコントロールシャフトの角度を変更することによってバルブリフトを制御する。この時、ＣＶＶＬシステムにおいて、バルブリフトは、空気量、すなわち、エンジンの駆動力を決定するため、バルブリフトの制御性能は、エンジンの制御および反応性能を決定する重要な要素である。
このとき、モータによるＣＶＶＬ機構の制御はモータの高電消耗を引き起こすため、最適なモータ制御条件が必要となる。

特開２００５−２８２５７３号公報 特開２００６−１６１６２３号公報

本発明は、車両の条件に応じてＣＶＶＬシステムの空気量制御およびエンジン性能を定義するバルブリフトの制御を実行するためのモータ制御装置および方法を提供することを目的とする。

本発明によるモータ制御方法は、可変バルブリフト装置と連動するモータを制御するモータ制御方法であって、バルブリフト測定値とバルブリフト目標値を利用して前記可変バルブリフト装置制御のために前記モータへの制御有無を決定するステップ、前記モータを制御するためにバッテリ電圧と予め定められた基準電圧範囲を比較するステップ、前記バッテリ電圧が前記基準電圧範囲に含まれる場合、前記バッテリ電圧に対応する電圧因子を決定するステップ、および、
予め定められた基準信号値に前記電圧因子を適用して前記モータへの駆動信号値を決定するステップ、を含むことを特徴とする。

前記電圧因子を決定するステップは、前記バッテリ電圧と予め定められた電圧閾値との差に該当する電圧差分値を計算するステップ、および、前記電圧差分値に対応する前記電圧因子を決定するステップ、を含むことを特徴とする。

前記制御有無を決定するステップは、前記バルブリフト測定値と前記バルブリフト目標値間の差に該当するバルブリフト差分値によって前記モータへの制御有無を決定することを特徴とする。

前記駆動信号値を決定するステップは、前記バルブリフト差分値に対応する前記基準信号値を利用して前記駆動信号値を決定することを特徴とする。

前記バッテリ電圧が前記基準電圧範囲の最大値を超過する場合、前記基準信号値を前記駆動信号値として決定するステップをさらに含むことを特徴とする。

前記駆動信号値が予め定められた最大信号値を超過する場合、前記最大信号値によって前記モータを制御するステップ、および、前記駆動信号値が前記最大信号値を超過しない場合、前記駆動信号値によって前記モータを制御するステップ、をさらに含むことを特徴とする。

前記バッテリ電圧が前記基準電圧範囲の最小値よりも小さい場合、バルブリフトを最高点位置に移動させる電圧制御信号値によって前記モータを制御するステップをさらに含むことを特徴とする。

前記電圧制御信号値によって前記モータを制御するステップ以後に、前記モータの駆動を中止する最小信号値によって前記モータを制御するステップをさらに含むことを特徴とする。

また、本発明は、可変バルブリフトを制御するモータ制御装置であって、前記可変バルブリフトと連動してバルブリフトを制御するモータ、前記バルブリフトを測定する位置センサ、前記モータに電源を供給するバッテリ、および、前記位置センサによって測定されたバルブリフト測定値によって前記モータに対する制御有無を決定し、前記モータを制御するために前記バッテリの電圧を用いて駆動信号値を決定し、前記駆動信号値によって前記モータを制御する制御コントローラ、を含むことを特徴とする。

前記制御コントローラは、前記バッテリの電圧が予め定められた基準電圧範囲に含まれる場合、前記モータの電圧降下を防ぐために予め定められた基準信号値を増加させて前記駆動信号値を決定することを特徴とする。

前記制御コントローラは、前記バッテリ電圧に対応する因子を用いて前記基準信号値を増加させることを特徴とする。

前記基準信号値は、予め定められたバルブリフト目標値と前記バルブリフト測定値間の差分値に対応することを特徴とする。

前記駆動信号値は、パルス幅変調方式に従うことを特徴とする。

本発明によれば、バッテリ電圧によるモータ性能低下を防いでＣＶＶＬ制御効果を極大にし、モータ制御によるバッテリ負荷を低減してバッテリ電圧降下および性能低下を防止し、バッテリの異常時にモータ負荷を取り除くことによって問題発生時の走行距離を増大することができる。

本発明の実施形態によるモータ制御装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態によるモータの制御方法を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態によるモータ制御装置および方法について説明する。
本発明の実施形態によるモータ制御装置は、図１に示す通りであり、モータ制御装置１００は、位置センサ１３０、モータ１５０、およびバッテリ１７０を含み、モータ１５０を通じて連続可変バルブリフト（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｌｉｆｔ；以下では「ＣＶＶＬ」という）装置１０のバルブリフト（ｖａｌｖｅ ｌｉｆｔ）を制御する。
制御コントローラ１１０は、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以下では「ＰＷＭ」という）方式によってモータ１５０を制御する。
位置センサ１３０はＣＶＶＬ装置１０のバルブリフトを測定する。
モータ１５０はＣＶＶＬ装置１０と連動してバルブリフトを制御する。
バッテリ１７０はモータ制御装置１００の電源を供給する。

次に、図２を参照して本発明のモータ制御装置がモータを制御する方法について説明する。
本発明の実施形態によるモータの制御方法は図２に示す通りであり、制御コントローラ１１０は、バルブリフトの測定値とバルブリフトの目標値間の差分値に該当するバルブリフト差分値（Ｄｉｆｆ＿ＶＬＦＴ）が、予め定められた閾値（Ａ）を超過するか否かを判断する（Ｓ１０１）。
Ｓ１０１ステップの判断結果に応じ、バルブリフト差分値（Ｄｉｆｆ＿ＶＬＦＴ）が閾値（Ａ）を超過する場合、制御コントローラ１１０は、バッテリ１７０の電圧（ＶＢ）が予め定められた第１基準電圧（ａ）以上であるかを判断する（Ｓ１０３）。

Ｓ１０３ステップの判断結果に応じ、バッテリ１７０の電圧（ＶＢ）が予め定められた基準電圧（ａ）以上である場合、制御コントローラ１１０は、ＰＷＭ駆動信号値を求めるためのＰＷＭ因子（ＰＷＭ＿ＤＲ＿Ｐ＿ＦＡＣ）を決定する（Ｓ１０５）。ここで、制御コントローラ１１０は、ＰＷＭ因子（ＰＷＭ＿ＤＲ＿Ｐ＿ＦＡＣ）を「０」に決定する。
Ｓ１０３ステップの判断結果に応じ、バッテリ１７０の電圧（ＶＢ）が予め定められた基準電圧（ａ）以上でない場合、制御コントローラ１１０は、バッテリ１７０の電圧（ＶＢ）が予め定められた基準電圧範囲に含まれるかを判断する（Ｓ１０７）。ここで、基準電圧範囲は、第１基準電圧（ａ）未満であって第２基準電圧（ｂ）以上である。

Ｓ１０７ステップの判断結果に応じ、バッテリ１７０の電圧（ＶＢ）が基準電圧範囲に含まれる場合、制御コントローラ１１０は、バッテリ１７０の電圧（ＶＢ）と予め定められた電圧閾値との差に該当する電圧差分値（Ｄｉｆｆ＿ＶＢ）を計算する（Ｓ１０９）。
次に、制御コントローラ１１０は、電圧差分値（Ｄｉｆｆ＿ＶＢ）によってＰＷＭ駆動信号値を求めるためのＰＷＭ因子（ＰＷＭ＿ＤＲ＿Ｐ＿ＦＡＣ）を決定する（Ｓ１１１）。ここで、制御コントローラ１１０は、予め格納されたＰＷＭ因子テーブルを用いてＰＷＭ因子（ＰＷＭ＿ＤＲ＿Ｐ＿ＦＡＣ）を決定する。
このとき、ＰＷＭ因子テーブルは表１のように示すことができる。

この後、制御コントローラ１１０は、バルブリフト差分値（Ｄｉｆｆ＿ＶＬＦＴ）に対応するＰＷＭ基準信号値（ＰＷＭ＿ＢＡＳ）にＰＷＭ因子（ＰＷＭ＿ＤＲ＿Ｐ＿ＦＡＣ）を適用してＰＷＭ駆動信号値（ＰＷＭ＿ＤＲ）を決定する（Ｓ１１３）。ここで、制御コントローラ１１０は、数１によってＰＷＭ駆動信号値（ＰＷＭ＿ＤＲ）を計算することができる。

次に、制御コントローラ１１０は、ＰＷＭ駆動信号値（ＰＷＭ＿ＤＲ）が予め定められたＰＷＭ最大信号値（ＰＷＭ＿ＭＡＸ）を超過するかを判断する（Ｓ１１５）。
Ｓ１１５ステップの判断結果に応じ、ＰＷＭ駆動信号値（ＰＷＭ＿ＤＲ）がＰＷＭ最大信号値（ＰＷＭ＿ＭＡＸ）を超過する場合、制御コントローラ１１０は、ＰＷＭ最終信号値（ＰＷＭ＿ＤＲ＿ＦＮＬ）をＰＷＭ最大信号値（ＰＷＭ＿ＭＡＸ）として設定する（Ｓ１１７）。ここで、制御コントローラ１１０は、ＰＷＭ最終信号値（ＰＷＭ＿ＤＲ＿ＦＮＬ）、すなわちＰＷＭ最大信号値（ＰＷＭ＿ＭＡＸ）によってモータ１５０を制御する。

Ｓ１１５ステップの判断結果に応じ、ＰＷＭ駆動信号値（ＰＷＭ＿ＤＲ）がＰＷＭ最大信号値（ＰＷＭ＿ＭＡＸ）を超過しない場合、制御コントローラ１１０は、ＰＷＭ最終信号値（ＰＷＭ＿ＤＲ＿ＦＮＬ）をＰＷＭ駆動信号値（ＰＷＭ＿ＤＲ）として設定する（Ｓ１１９）。ここで、制御コントローラ１１０は、ＰＷＭ最終信号値（ＰＷＭ＿ＤＲ＿ＦＮＬ）、すなわちＰＷＭ駆動信号値（ＰＷＭ＿ＤＲ）によってモータ１５０を制御する。
Ｓ１０７ステップの判断結果に応じ、バッテリ１７０の電圧（ＶＢ）が基準電圧範囲に含まれない場合、制御コントローラ１１０は、高電流消耗部品であるモータ１５０の駆動をほぼ無くして最も基本的なエンジン駆動のみを実行するために、ＰＷＭ最終信号値（ＰＷＭ＿ＤＲ＿ＦＮＬ）をＰＷＭ電圧制御信号値（ＩＤ＿ＰＷＭ＿ＶＢ＿ＬＩＭＰ）として設定する（Ｓ１２１）。ここで、モータ１５０は、ＰＷＭ電圧制御信号値（ＩＤ＿ＰＷＭ＿ＶＢ＿ＬＩＭＰ）によってバルブリフトを最高点位置に移動させる。

この後、制御コントローラ１１０は、モータ１５０の逆回転や変動を防ぐために、ＰＷＭ最終信号値（ＰＷＭ＿ＤＲ＿ＦＮＬ）をＰＷＭ最小信号値（ＰＷＭ＿ＨＯＬＤ＿ＬＩＭＰ）として再設定する（Ｓ１２３）。ここで、モータ１５０は。ＰＷＭ最小信号値（ＰＷＭ＿ＨＯＬＤ＿ＬＩＭＰ）によって駆動を中止する。

次に、制御コントローラ１１０は、バッテリ１７０の電圧（ＶＢ）が第２基準電圧（ｂ）未満であるかを判断する（Ｓ１２５）。
Ｓ１２５ステップの判断結果に応じ、バッテリ１７０の電圧（ＶＢ）が第２基準電圧（ｂ）未満である場合、制御コントローラ１１０は再びＳ１２３ステップを実行する。
Ｓ１２５ステップの判断結果に応じ、バッテリ１７０の電圧（ＶＢ）が第２基準電圧（ｂ）未満でない場合、制御コントローラ１１０は再びＳ１０７ステップを実行する。
Ｓ１０１ステップの判断結果に応じ、バルブリフト差分値（Ｄｉｆｆ＿ＶＬＦＴ）が閾値（Ａ）を超過しない場合、制御コントローラ１１０はモータ制御方法を終了する。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１０ ・・・ＣＶＶＬ装置
１００ ・・・モータ制御装置
１１０ ・・・制御コントローラ
１３０ ・・・位置センサ
１５０ ・・・モータ
１７０ ・・・バッテリ

Claims (11)

1. 可変バルブリフト装置と連動するモータを制御するモータ制御方法であって、
   バルブリフト測定値とバルブリフト目標値を利用して前記可変バルブリフト装置制御のために前記モータへの制御有無を決定するステップ、
   前記モータを制御するためにバッテリ電圧と予め定められた基準電圧範囲を比較するステップ、
   前記バッテリ電圧が前記基準電圧範囲に含まれる場合、前記バッテリ電圧に対応する電圧因子を決定するステップ、および、
   予め定められた基準信号値に前記電圧因子を適用して前記モータへの駆動信号値を決定するステップ、を含み、
   前記バッテリ電圧と予め定められた基準電圧範囲を比較するステップにおいて、前記バッテリ電圧が前記基準電圧範囲の最小値よりも小さい場合、
   バルブリフトを最高点位置に移動させる電圧制御信号値によって前記モータを制御するステップをさらに含み、
   前記電圧制御信号値によって前記モータを制御するステップ以後に、
   前記モータの駆動を中止する最小信号値によって前記モータを制御するステップをさらに含むことを特徴とするモータ制御方法。
2. 前記電圧因子を決定するステップは、
   前記バッテリ電圧と予め定められた電圧閾値との差に該当する電圧差分値を計算するステップ、および、
   前記電圧差分値に対応する前記電圧因子を決定するステップ、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御方法。
3. 前記制御有無を決定するステップは、
   前記バルブリフト測定値と前記バルブリフト目標値間の差に該当するバルブリフト差分値によって前記モータへの制御有無を決定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御方法。
4. 前記駆動信号値を決定するステップは、
   前記バルブリフト差分値に対応する前記基準信号値を利用して前記駆動信号値を決定することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御方法。
5. 前記バッテリ電圧が前記基準電圧範囲の最大値を超過する場合、前記基準信号値を前記駆動信号値として決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御方法。
6. 前記駆動信号値が予め定められた最大信号値を超過する場合、前記最大信号値によって前記モータを制御するステップ、および、
   前記駆動信号値が前記最大信号値を超過しない場合、前記駆動信号値によって前記モータを制御するステップ、
   をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御方法。
7. 可変バルブリフトを制御するモータ制御装置であって、
   前記可変バルブリフトと連動してバルブリフトを制御するモータ、
   前記バルブリフトを測定する位置センサ、
   前記モータに電源を供給するバッテリ、および
   前記位置センサによって測定されたバルブリフト測定値によって前記モータに対する制御有無を決定し、前記モータを制御するために前記バッテリの電圧を用いて駆動信号値を決定し、前記駆動信号値によって前記モータを制御する制御コントローラ、を含み、
   前記制御コントローラは、更に、
   前記バッテリの電圧と予め定められた基準電圧範囲を比較し、前記バッテリの電圧が前記基準電圧範囲の最小値よりも小さい場合、
   前記バルブリフトを最高点位置に移動させる前記電圧制御信号値によって前記モータを制御し、
   前記電圧制御信号値によって前記モータを制御した後に、
   前記モータの駆動を中止する最小信号値によって前記モータを制御することを特徴とするモータ制御装置。
8. 前記制御コントローラは、
   前記バッテリの電圧が予め定められた基準電圧範囲に含まれる場合、前記モータの電圧降下を防ぐために予め定められた基準信号値を増加させて前記駆動信号値を決定することを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
9. 前記制御コントローラは、
   前記バッテリ電圧に対応する因子を用いて前記基準信号値を増加させることを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
10. 前記基準信号値は、
    予め定められたバルブリフト目標値と前記バルブリフト測定値間の差分値に対応することを特徴とする請求項８または９に記載のモータ制御装置。
11. 前記駆動信号値は、パルス幅変調方式に従うことを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。

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