JP6492153B2 - 車両用駆動機構の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用駆動機構の制御装置及び制御方法に関し、詳しくは、移動可能領域の両端が２つのストッパで規定される移動体の位置を検出する技術に関する。

特許文献１には、アクチュエータによって制御軸の回転位置を変更することで、内燃機関のピストンの上死点位置と下死点位置の少なくとも一方を変化させて、機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構が開示されている。
特許文献２には、電動パワーステアリング装置の制御装置において、ラックエンドに近づいたことを判定するラックエンド判定部或いは操舵限界を判定する操舵限界判定部を具備し、ラックエンドに近づいたとき或いは操舵限界に達したときに電流指令値を制限し、制限した電流指令値が零となるタイミングでモータに電磁ブレーキをかけることが開示されている。

特開２０１２−２５１４４６号公報 特開２００７−０４５３９４号公報

例えば可変圧縮比機構のように、制御軸の角度に応じて制御量を可変とする車両用駆動機構であって、制御軸の回転がストッパで制限される車両用駆動機構では、制御軸の角度を検出するセンサがストッパの当接位置で出力する信号を学習し、学習したセンサ出力に基づいて制御軸の角度制御が行われる場合がある。
上記の学習処理においては、ストッパを当接させるときの制御軸の回転速度を速くすれば、学習に要する時間を短縮することができるが、制御軸の回転速度が速い状態でストッパが当接すると、ストッパに加わる衝撃力が大きくなる。

このため、ストッパの剛性が低い場合、学習時間を短くするために回転速度を速くするとストッパの当接時にストッパの破損が発生する可能性があり、ストッパの破損を防ぐために回転速度を遅くすると学習時間が長くなってしまうという問題があった。
ここで、ストッパが当接する直前までは制御軸を速く回転させ、その後モータトルクを小さくしてストッパを当接させるようにすれば、学習時間の短縮と衝撃力の緩和とを図ることが可能である。

しかし、学習処理の初回、つまり、センサの組み付け直後などであってストッパの当接状態でのセンサ出力の学習を全く経験していない状態では、組み付け不良などによってストッパが当接する位置のばらつきが大きい。
このため、トルク制限を開始する前にストッパが当接してしまうことを回避するには、モータトルクをより小さく変更するタイミングを早める必要が生じ、学習時間を可及的に短縮することができないという問題が生じる。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ストッパの当接状態でのセンサ出力の学習を、初回学習時であっても当接の衝撃力を許容範囲内としつつ可及的に短い時間で実施できる、車両用駆動機構の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

そのため、本願発明に係る制御装置は、移動可能に支持される移動体と、前記移動体の移動可能領域の両端を規定する２つのストッパと、前記移動体を移動方向に駆動するアクチュエータと、前記移動体の位置を検出するセンサと、を含む車両用駆動機構を制御する制御装置であって、前記２つのストッパそれぞれの当接状態における前記センサの出力を学習する学習部であって、前記２つのストッパのうちの剛性が高い側のストッパについての学習を、剛性が低い側のストッパについての学習に先行して実施する前記学習部を備え、前記学習部は、前記剛性が低い側のストッパを当接させるときに、前記剛性が高い側のストッパの当接状態からの前記センサの出力変化量の増大に応じて前記アクチュエータの操作量の上限値をより小さい値に切り替える上限値設定部を含み、前記上限値設定部は、前記剛性が高い側のストッパの当接状態からの前記センサの出力変化量が前記２つのストッパの間隔のばらつき下限に達する前に前記上限値を最も小さい値に切り替える。

また、本願発明に係る制御方法は、移動可能に支持される移動体と、前記移動体の移動可能領域の両端を規定する２つのストッパと、前記移動体を移動方向に駆動するアクチュエータと、前記移動体の位置を検出するセンサと、を含む車両用駆動機構を制御する制御方法であって、前記２つのストッパのうちの剛性が高い側のストッパに近づく方向に前記移動体を移動させるステップと、前記剛性が高い側のストッパの当接状態で前記センサの出力を学習するステップと、前記剛性が高い側のストッパの当接状態から前記剛性が低い側のストッパに近づく方向に前記移動体を移動させるステップと、前記剛性が高い側のストッパの当接状態から前記剛性が低い側のストッパに近づく方向に前記移動体を移動させるときに、前記剛性が高い側のストッパの当接状態からの前記センサの出力変化量の増大に応じて前記アクチュエータの操作量の上限値をより小さい値に切り替えるステップと、前記剛性が低い側のストッパの当接状態で前記センサの出力を学習するステップと、前記センサの出力の学習値に基づいて前記アクチュエータを制御するステップと、を含み、前記上限値を切り替えるステップは、前記剛性が高い側のストッパの当接状態からの前記センサの出力変化量が前記２つのストッパの間隔のばらつき下限に達する前に前記上限値を最も小さい値に切り替える。

上記発明によると、剛性が高い側のストッパについて学習させるときには、剛性が低い側のストッパについて学習させる場合に比べて、移動体をストッパ当接位置に向けて速く移動させることができ、また、剛性が高い側のストッパについて学習を行った後は、センサ出力と移動体の位置との相関が大略既知となるから、剛性が低い側のストッパを許容範囲内の衝撃力でかつ可及的に短い時間で当接させるようにアクチュエータを制御することが可能となる。
このため、ストッパの当接状態でのセンサ出力の学習を、初回学習時であっても当接の衝撃力を許容範囲内としつつ可及的に短い時間で実施できるようになる。

本発明の実施形態における可変圧縮比機構を備えた車両用内燃機関のシステム図である。 本発明の実施形態における可変圧縮比機構のストッパ構造を示す図である。 本発明の実施形態におけるストッパ位置学習の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態におけるストッパ位置学習状態での角度変化及び学習期間（制限値の切替えタイミング）の一例を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態における第１及び第２学習期間で適用する電流制限値を例示する図である。 本発明の実施形態におけるストッパ位置学習状態での角度、回転数、モータ電流の変化を例示するタイムチャートである。 本発明の実施形態における第２学習期間で適用する電流制限値を例示する図である。 本発明の実施形態におけるストッパ位置学習状態での角度変化及び学習期間（制限値の切替えタイミング）の一例を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態における第１−第３学習期間で適用する電流制限値を例示する図である。 本発明の実施形態における第３学習期間で適用する電圧制限値を例示する図である。 本発明の実施形態におけるストッパ位置学習状態で電流制限を行った場合及び電圧制限を行った場合の角度、電流の変化を例示するタイムチャートである。 本発明の実施形態における可変圧縮比機構のストッパ構造を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る制御装置及び制御方法を適用する車両用駆動機構の一例としての可変圧縮比機構を備えた車両用内燃機関１のシステム構成を示す。
図１の内燃機関１は、複リンク式ピストンクランク機構を利用した可変圧縮比機構２を備えた４サイクルの火花点火機関である。

内燃機関１の燃焼室３の天井壁面には、一対の吸気弁４および一対の排気弁５が配置されているとともに、これらの吸気弁４および排気弁５に囲まれた中央部に点火プラグ６が配置されている。
吸気弁４は吸気ポート７を開閉し、排気弁５は排気ポート１１を開閉する。
吸気ポート７の下方には、燃焼室３内に燃料を直接に噴射する筒内噴射用燃料噴射弁８が配置されている。また、吸気ポート７には、吸気ポート７内へ向けて燃料を噴射するポート噴射用燃料噴射弁４１が配置されている。

これらの筒内噴射用燃料噴射弁８およびポート噴射用燃料噴射弁４１は、いずれも駆動パルス信号が印加されることによって開弁する電磁式ないし圧電式の噴射弁であって、駆動パルス信号のパルス幅に実質的に比例した量の燃料を噴射する。
なお、内燃機関１は、ポート噴射用燃料噴射弁４１と筒内噴射用燃料噴射弁８とのいずれか一方を備えることができる。

マイクロコンピュータを備えて構成されるエンジン制御ユニット９には、内燃機関１の吸入空気流量を検出するエアフローセンサ１０、内燃機関１の排気中の酸素濃度に基づき混合気の空燃比を検出する空燃比センサ１４、クランクシャフト２１の回転角を検出するクランク角センサ１５、内燃機関１の冷却水の温度を検出する水温センサ１６、運転者により操作されるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ１７、などの各種センサの検出信号が入力される。
そして、エンジン制御ユニット９は、入力した検出信号に基づき、燃料噴射弁８，４１による燃料噴射量および噴射時期、点火プラグ６による点火時期などを制御する。

一方、車両用駆動機構の一例としての可変圧縮比機構２は、公知の複リンク式ピストンクランク機構を利用したものである。
可変圧縮比機構２は、クランクシャフト２１のクランクピン２１ａに回転自在に支持されたロアリンク２２と、ロアリンク２２の一端部のアッパピン２３とピストン２４のピストンピン２４ａとを互いに連結するアッパリンク２５と、ロアリンク２２の他端部のコントロールピン２６に一端が連結されたコントロールリンク２７と、コントロールリンク２７の他端を揺動可能に支持する制御軸（第１制御軸、第１移動体）２８と、を主体として構成されている。

クランクシャフト２１および制御軸２８は、シリンダブロック２９下部のクランクケース内で図示を省略した軸受構造により回転自在に支持されている。
制御軸２８は、該制御軸２８の回動に伴って位置が変化する偏心軸部２８ａを有し、コントロールリンク２７の端部は、偏心軸部２８ａに回転可能に嵌合している。
係る構造の可変圧縮比機構２においては、制御軸２８の回動に伴ってピストン２４の上死点位置が上下に変位し、内燃機関１の機械的な圧縮比が変化する。

また、制御軸２８を回転方向に駆動する駆動装置として、クランクシャフト２１と平行な回転中心軸を有する電動モータ（アクチュエータ）３１がシリンダブロック２９下部に配置され、電動モータ３１と軸方向に直列に並ぶように減速機３２が接続されている。
減速機３２の出力軸（第２制御軸、第２移動体）３２ａは、電動モータ３１の出力軸（図示せず）と同軸上に位置している。

従って、出力軸３２ａと制御軸２８とは互いに平行に位置しており、両者が連動して回動するように、出力軸３２ａに固定された第１アーム３３と制御軸２８に固定された第２アーム３４とが中間リンク３５によって互いに連結されている。
つまり、電動モータ３１が回転すると、減速機３２により減速されて出力軸３２ａの角度が変化する。減速機３２の出力軸３２ａの回動は、第１アーム３３から中間リンク３５を介して第２アーム３４へ伝達されて制御軸２８が回動し、制御軸２８の角度が変化することで、ピストン２４の上死点位置が上下に変位し、内燃機関１の機械的な圧縮比が変化する。

なお、図１に例示した複リンク式ピストンクランク機構では、第１アーム３３および第２アーム３４が互いに同方向に延びており、例えば減速機３２の出力軸３２ａが時計回り方向に回動すると制御軸２８も時計回り方向に回動する構成となっているが、出力軸３２ａと制御軸２８とが相互に逆方向に回動するようにリンク機構を構成することも可能である。

エンジン制御ユニット９は、可変圧縮比機構２の目標圧縮比を機関運転条件（例えば、機関負荷と機関回転速度）に基づいて演算し、目標圧縮比と実圧縮比とに基づき電動モータ３１を駆動制御する。
なお、エンジン制御ユニット９とは別体であって、エンジン制御ユニット９とＣＡＮなどを介して通信可能に構成された制御ユニットが、可変圧縮比機構２の電動モータ３１を駆動制御する構成とすることができる。
ここで、エンジン制御ユニット９は、可変圧縮比機構２の目標圧縮比として制御軸２８（又は出力軸３２ａ）の目標角度位置を演算し、制御軸２８（又は出力軸３２ａ）の角度位置を検出する角度センサ３６の出力信号から求めた実際の角度位置が目標角度位置に近づくように電動モータ３１の操作量を演算し、演算した操作量に基づき電動モータ３１への通電を制御する。

また、制御軸２８（及び出力軸３２ａ）は、圧縮比の調整範囲に対応する所定の角度領域を超えて回動することがないようにストッパによって可動角度域（移動可能領域）が機械的に制限される。
つまり、可変圧縮比機構２は、制御軸２８（及び出力軸３２ａ）の回転可能な角度領域の両端を規定する２つのストッパ３７ａ，３７ｂを備え、ストッパ３７ａ，３７ｂのうちの一方が当接する制御軸２８（及び出力軸３２ａ）の角度位置で圧縮比が最大となり、他方が当接する制御軸２８（及び出力軸３２ａ）の角度位置で圧縮比が最小となる。

ストッパ３７ａ，３７ｂは、例えば、制御軸２８及び／又は出力軸３２ａの外周に突出する突起部（可動部）３８ａ，３８ｂと、シリンダブロック２９などに設けられ突起部３８ａ，３８ｂの移動空間に配置される係合部（固定部）３９ａ，３９ｂとから構成され、突起部３８ａ，３８ｂが軸回りに回動することで係合部３９ａ，３９ｂに対して離接し、突起部３８ａ，３８ｂが係合部３９ａ，３９ｂに突き当たることで制御軸２８（及び出力軸３２ａ）の回動（移動）が制限される。

図２（Ａ）、（Ｂ）は、ストッパ３７ａ，３７ｂの構造の一例を示す。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示す例では、ストッパ３７ａ，３７ｂのうちの一方のストッパ３７ａは出力軸３２ａに設けられ、他方のストッパ３７ｂは制御軸２８に設けられる。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すストッパ構造では、ストッパ３７ａの突起部３８ａは出力軸３２ａに一体的に設けられ、係合部３９ａは、突起部３８ａが図２で時計回りに回動して１２時の位置付近で当接するように出力軸３２ａの近傍に配置されている。

また、ストッパ３７ｂの突起部３８ｂは制御軸２８に一体的に設けられ、係合部３９ｂは、突起部３８ｂが図２で反時計回りに回動して６時の位置付近で当接するように制御軸２８の近傍に配置されている。
そして、図２（Ａ）は、ストッパ３７ｂの突起部３８ｂが係合部３９ｂに当接した状態であり、係る状態から制御軸２８及び出力軸３２ａが更に反時計回りの方向に回動することはできず、時計回りの方向への回動が許容される。

図２（Ａ）の状態から制御軸２８及び出力軸３２ａが時計回りの方向に回動して、回動角が１８０deg程度に達すると、ストッパ３７ａの突起部３８ａが係合部３９ａに当接する図２（Ｂ）の状態になり、制御軸２８及び出力軸３２ａが更に時計回りの方向に回動することができなくなる。
このように、ストッパ３７ａが当接する角度位置が制御軸２８及び出力軸３２ａの時計回りの方向への回動制限位置となり、ストッパ３７ｂが当接する角度位置が制御軸２８及び出力軸３２ａの反時計回りの方向への回動制限位置となる。

そして、ストッパ３７ａが当接する角度位置とストッパ３７ｂが当接する角度位置との間の略１８０degの角度領域が、制御軸２８及び出力軸３２ａの回転可能な角度領域となる。
換言すれば、ストッパ３７ａが当接する角度位置とストッパ３７ｂが当接する角度位置とで圧縮比の最大圧縮比と最小圧縮比とが規定され、ストッパ３７ａが当接する角度位置での圧縮比とストッパ３７ｂが当接する角度位置での圧縮比との間が圧縮比可変領域となる。
なお、図２に示した例では制御軸２８の可動角度領域の大きさを略１８０degとしてあるが、可動角度領域の大きさは１８０degに限定されるものでないことは明らかである。

ところで、角度センサ３６の取り付け位置のばらつきや角度センサ３６の出力特性のばらつきなどによって、制御軸２８及び出力軸３２ａが可動角度領域内のどの角度に位置しているかの検出精度が低下し、引いては、圧縮比の制御精度が低下する。
そこで、エンジン制御ユニット９は、ストッパ３７ａが当接する角度位置での角度センサ３６の出力、及び、ストッパ３７ｂが当接する角度位置での角度センサ３６の出力を検出してそれぞれ基準出力値として記憶するストッパ位置学習を行う。つまり、エンジン制御ユニット９は、ストッパ位置学習を行う学習部としての機能をソフトウエア的に備えている。
そして、エンジン制御ユニット９は、角度センサ３６の出力及び基準出力値から制御軸２８（出力軸３２ａ）の角度を検出し、角度検出値に基づいて可変圧縮比機構２の電動モータ３１の操作量を演算して出力する。

以下では、エンジン制御ユニット９が実施するストッパ位置学習の処理内容を詳細に説明する。
図３のフローチャートは、エンジン制御ユニット９によるストッパ位置の学習処理の流れを示す。

エンジン制御ユニット９は、ステップＳ１０１で、内燃機関１の運転状態などが学習実施条件を満たしているか否かを判定し、学習実施条件を満たしていればステップＳ１０２に進む。ここで、例えば、内燃機関１の暖機完了後であって、内燃機関１が所定運転領域で定常運転されていることなどを学習実施条件とすることができる。
エンジン制御ユニット９は、ステップＳ１０２で、ストッパ位置学習の初回であるか否かを判定する。

ストッパ位置学習の初回とは、角度センサ３６を組み付けた後にストッパ３７ａ，３７ｂの双方についてストッパ位置学習の実施履歴がなく、基準出力値が不定の状態であり、例えば、車両の組み立て工場における検査調整工程での学習や整備工場で角度センサ３６の交換を行った直後などが該当する。
但し、学習の初回にステップＳ１０３以降に進む構成に限定されるものではなく、ステップＳ１０２の判定処理を省略することができる。また、整備工場などにおいてセンサやアクチュエータなどの調整、交換作業が行われたときに、エンジン制御ユニット９に対し初回学習の指令を出力するための手段を備える構成とすることができる。
ストッパ位置学習の初回である場合、エンジン制御ユニット９は、ステップＳ１０３に進み、最初に学習を実施するストッパとして記憶されている一方のストッパが当接する回転方向に制御軸２８及び出力軸３２ａを回動させるように電動モータ３１を制御する。

ここで、エンジン制御ユニット９は、例えば、学習対象のストッパで回転が制限される角度位置を超える角度位置を目標角度位置として設定して、角度センサ３６の出力と目標角度位置とから電動モータ３１を制御したり、電動モータ３１の回転速度を学習用の目標回転速度に制御したりして、学習対象のストッパが当接する回転方向に電動モータ３１を駆動する。
最初に学習を実施するストッパとしては、制御軸２８の可動角度領域の両端を規定する２つのストッパ３７ａ，３７ｂのうちのより剛性が高い側（耐衝撃性が高い側）が予め選定されている。

例えば、図２に示したストッパ構造では、各ストッパ３７ａ，３７ｂを構成する突起部３８ａ，３８ｂ及び係合部３９ａ，３９ｂが同等の剛性を有していても、ストッパ３７ｂは、ストッパ３７ａに比べて電動モータ３１から離れていて、電動モータ３１からストッパ３７ｂまでの部品は電動モータ３１からストッパ３７ａまでの部品よりも多いため、ストッパ３７ｂの剛性はストッパ３７ａの剛性よりも低くなる。

このため、図２に示したストッパ構造を採用する場合には、最初に学習を実施するストッパとして、剛性が相対的に高いストッパ３７ａが選定される。
剛性の高い側のストッパ３７ａは剛性が低い側のストッパ３７ｂよりも耐衝撃性が高く、より速い速度で当接させることが可能で、初期位置（学習開始時の制御軸２８の角度位置）からストッパ当接位置までより短時間で制御軸２８を回動させることができ、学習時間の短縮を図れる。

つまり、エンジン制御ユニット９は、ステップＳ１０３において、相対的に高い剛性を有するストッパ３７ａが耐え得る衝撃力が発生する可及的に速い速度で、制御軸２８を回動させるように電動モータ３１を制御する。
たとえば、剛性が相対的に低いストッパ３７ｂの学習を行わせる場合は、剛性が低い分だけ当接時の耐衝撃性がストッパ３７ａに比べて低く、当接位置に向けて制御軸２８を回転させるときの速度（トルク）をストッパ３７ａの学習を行わせる場合に比べて遅く（小さく）する必要がある。このため、ストッパ当接位置まで回転させるのに要する時間がより長くなり、学習時間が長くなってしまう。

更に、いずれのストッパ３７ａ，３７ｂについてもストッパ位置学習を行っていない状態では、ストッパが当接する位置のばらつき範囲が広く、当接直前でモータトルクを弱めるなどの衝撃緩和のための制御を的確に行うことが難しいため、剛性が低いストッパ３７ｂの学習を、当接の衝撃力を十分に抑制しつつ短時間で実施することは難しい。
そこで、エンジン制御ユニット９は、ストッパ３７ａ，３７ｂのうち、より剛性が高く耐衝撃性が高いストッパ３７ａ、換言すれば、より速い回転速度（より高いトルク）での当接が許容され当接状態にするまでの時間を短くできるストッパ３７ａについて、最初のストッパ位置学習を行う。

ストッパ３７ａが当接する回転方向に制御軸２８を回転駆動して突起部３８ａが係合部３９ａに突き当たると、その位置で制御軸２８の回転が停止し、角度センサ３６の出力が略一定値に保持されるようになる。
このため、エンジン制御ユニット９は、ステップＳ１０４で角度センサ３６の出力が略一定値を保持するようになったか否かを判定することで、ストッパ３７ａが当接状態に安定したか否かを検出する。

具体的には、エンジン制御ユニット９は、角度センサ３６の出力が前回値と略同等である状態が所定時間以上継続しているときに、角度センサ３６の出力が安定状態になったと判定する。
そして、角度センサ３６の出力が変動している場合、エンジン制御ユニット９は、ステップＳ１０３に戻って、ストッパ３７ａを当接させるための駆動制御を継続し、角度センサ３６の出力が略一定値を保持するようになると、ステップＳ１０５へ進む。

エンジン制御ユニット９は、ステップＳ１０５において、そのときの角度センサ３６の出力値を、ストッパ３７ａの当接位置（圧縮比の上限値又は下限値）でのセンサ出力として記憶する。
次いで、エンジン制御ユニット９は、ステップＳ１０６に進み、制御軸２８の回転駆動方向を逆転させ、ストッパ３７ａの当接位置からストッパ３７ｂの当接位置に向けて制御軸２８を回転させるように電動モータ３１を制御する。

ここで、ストッパ３７ｂは、ストッパ３７ａに比べて剛性の低いストッパであるため、ストッパ３７ａを当接させたときと同等のトルクで当接させると、当接時の衝撃力で部品の撓みや変形などが生じる可能性がある。このため、エンジン制御ユニット９は、ストッパ３７ｂが当接するときの衝撃力を、ストッパ３７ａを当接させるときに比べて弱める緩衝制御を実施する。
但し、ストッパ３７ａの当接位置からの動き出しから、当接の衝撃力が許容範囲内になるようなトルクに制限すると、ストッパ３７ｂの当接位置まで回転させるのに要する時間が長くなってしまう。一方、ストッパ３７ａの当接位置でのセンサ出力を既に学習してあることで、エンジン制御ユニット９は、角度センサ３６の出力がどの程度になったらストッパ３７ｂが当接するようになるかの予測ができる。

そこで、エンジン制御ユニット９は、ストッパ３７ａの当接位置からの回転角の変化（角度センサ３６の出力値の変化）に基づいて検出される角度変化の途中のタイミングで電動モータ３１の操作量をより小さく制限し、ストッパ３７ｂの当接位置まで応答良く移動させつつ、ストッパ３７ｂが当接するときの衝撃力を弱める緩衝制御を実施する。
つまり、エンジン制御ユニット９は、ストッパ３７ａの当接位置からの動き出し直後の所定角度域では、ストッパ３７ｂが当接することはないと推定されるので、制御軸２８をストッパ３７ｂの当接時における許容最大トルクよりも高いトルク（許容最大速度よりも速い速度）で回転駆動させるようにして学習時間（移動時間）の短縮を図る。

更に、エンジン制御ユニット９は、ストッパ３７ｂが当接する可能性がある角度域に達したことをストッパ３７ａの当接位置からの回転角の変化に基づいて検出し、ストッパ３７ｂの当接時における許容最大トルク以下のモータトルク（許容最大速度以下の回転速度）になるように、電動モータ３１の操作量をそれまでよりも小さく制限する。
エンジン制御ユニット９は、上記の緩衝制御を実施することによって、ストッパ３７ａの当接位置からストッパ３７ｂの当接位置にまで回転するのに要する時間（ストッパ３７ｂについての学習時間）の短縮を図りつつ、ストッパ３７ｂが当接時の衝撃力で撓んだり変形したりすることを抑制する。

エンジン制御ユニット９は、ストッパ３７ｂの当接位置に向けて制御軸２８を回転駆動している状態で、ステップＳ１０７へ進み、角度センサ３６の出力が略一定値を保持するようになったか否かを判定することで、ストッパ３７ｂが当接状態に安定したか否かを、ステップＳ１０４と同様に検出する。
角度センサ３６の出力が略一定値を保持するようになるまでは、エンジン制御ユニット９は、ステップＳ１０６に戻って、ストッパ３７ｂを当接させるための電動モータ３１の駆動制御を継続する。

そして、ストッパ３７ｂが当接状態に安定し、角度センサ３６の出力が略一定値を保持するようになると、エンジン制御ユニット９は、ステップＳ１０８へ進み、そのときの角度センサ３６の出力値を、ストッパ３７ｂの当接位置でのセンサ出力として記憶する。
上記のようにして、まず、ストッパ３７ａの当接位置でのセンサ出力値を学習し、次いで、ストッパ３７ｂの当接位置でのセンサ出力値を学習すると、エンジン制御ユニット９は、角度センサ３６の出力と制御軸２８の角度位置（実圧縮比）との相関を学習値に基づき校正し、角度センサ３６の出力に基づく電動モータ３１の制御を実施する。

以下では、上記ステップＳ１０６における緩衝制御をより詳細に説明する。
図４のタイムチャートは、電動モータ３１の電流指令値の制限値（上限値）ＣＬを変更する緩衝制御の一例を説明するための図である。
なお、エンジン制御ユニット９は、電動モータ３１の電流指令値が電流制限値ＣＬを上回るときに電流制限値ＣＬを電流指令値とすることで、電流指令値が電流制限値ＣＬを上回ることがないようにする。

図４に示すように、エンジン制御ユニット９は、時刻ｔ０の学習開始時点から時刻ｔ１のストッパ３７ａの当接安定状態を経て、ストッパ３７ａの当接位置からの制御軸２８の回転角度が所定角度θαに達する時刻ｔ２になるまでの第１学習期間（移動前半）では、電流制限値ＣＬとして図５（Ａ）に示す特性の電流制限値ＣＬを用いる。
一方、ストッパ３７ａの当接位置からの制御軸２８の回転角度（角度変化量）Δθが所定角度θαに達した時刻ｔ２からストッパ３７ｂについてのストッパ位置学習が完了するまでの第２学習期間（移動後半）では、エンジン制御ユニット９は、電流制限値ＣＬとして図５（Ｂ）に示す特性の電流制限値を用いる。

なお、エンジン制御ユニット９は、回転角度Δθを、ストッパ３７ａの当接位置でのセンサ出力値からの角度センサ３６の出力変化量に基づき検出する。
つまり、エンジン制御ユニット９は、ストッパ３７ａの当接位置でのセンサ出力値（学習値）からの角度センサ３６の出力変化量に基づき電流制限値ＣＬの切替えタイミングを検出し、電流制限値ＣＬの切替えを実施する。

ここで、図５（Ｂ）に示す電流制限値ＣＬは、図５（Ａ）に示す電流制限値ＣＬよりも低く、これにより、第１学習期間でのモータトルクよりも第２学習期間でのモータトルクが小さく制限されるようにしてある。
換言すれば、初期位置から剛性が比較的高いストッパ３７ａに当接するようになるまでの間、及び、ストッパ３７ａの当接位置からの回転角が所定角度になるまでの間は、制御軸２８を応答良く移動させるように比較的高いモータトルクを発生させるようにする。一方、ストッパ３７ａの当接位置からの回転角が所定角度θαに達してからストッパ３７ｂが当接するようになるまでの間でのモータトルクは、ストッパ３７ｂの当接時における衝撃力が許容範囲内になるように移動開始初期よりも低く制限される。

電流制限値ＣＬは、電動モータ３１の回転速度及び回転方向に応じて割り付けられており、本願では、ストッパ３７ａの当接位置に近づく回転方向をプラスの回転速度で表し、ストッパ３７ｂの当接位置に近づく回転方向をマイナスの回転速度で表すものとする。
第１学習期間で用いる図５（Ａ）の電流制限値ＣＬは、マイナスの回転速度での制限値がプラスの回転速度での制限値よりも低く設定され、プラスの回転速度での制限値は全回転速度域で一定値ＣＬ０を保持し、マイナスの回転速度での制限値は、回転速度が零のときに制限値ＣＬ０と同じ値で回転速度の絶対値が増大するに従って低下し所定速度ＲＳＬ１以上では一定値ＣＬ１を保持する特性としてある。
なお、第１学習期間において電流制限を行わないように緩衝制御を設定することができる。

図５（Ａ）におけるマイナスの回転速度での制限値は、ストッパ３７ａの当接位置からストッパ３７ｂの当接位置に近づけるときに用いる電流制限値であるが、ストッパ３７ａの当接位置からの動き出しにおいては大きな起動電流を確保するために制限値ＣＬ１よりも大きな制限値ＣＬを用い、その後のストッパ３７ｂの当接位置の直前までは、所期の回転速度を保持できる電流制限値ＣＬ１にまで低下させる特性としてある。
但し、フリクションなどが小さいために、モータ回転時のトルクに比べてモータ起動トルクがそれほど必要ない場合には、ストッパ３７ａの当接位置からの動き出しにおいても制限値ＣＬ１を用いるように、マイナスの回転速度域での制限値を一律にＣＬ１とすることができる。

また、図５（Ａ）におけるプラスの回転速度での制限値ＣＬ０は、ストッパ３７ａを当接させるときに用いる電流制限値であり、ストッパ３７ａは比較的高い剛性を有していて耐衝撃性が高いから、電流制限値ＣＬ１よりも高い制限値ＣＬ０として、より大きなトルクでの制御軸２８の駆動を許容する。
一方、第２学習期間で用いる図５（Ｂ）の電流制限値は、剛性の低いストッパ３７ｂを当接させるときに用いる制限値であるため、プラスの回転速度域及びマイナスの回転速度域との双方で図５（Ａ）の制限値ＣＬ１よりも低い値に設定される。

図５（Ｂ）におけるマイナスの回転速度での制限値ＣＬ２は、剛性の低いストッパ３７ｂを当接させるときに適用されることになるため、制限値ＣＬ１よりも小さく、ストッパ３７ｂを当接させるときの許容最大トルク以下に制御できる値に設定される。
つまり、ストッパ３７ａの当接位置からストッパ３７ｂの当接位置に近づけるときに、当初（第１学習期間）は電流制限値ＣＬを制限値ＣＬ１とすることで高い応答でストッパ３７ｂの当接位置に近づけることができるモータトルクを発生させる。そして、ストッパ３７ｂの当接位置に十分に近づいたと推定される第２学習期間では、電流制限値ＣＬを制限値ＣＬ１からより小さい制限値ＣＬ２に切替えて、当接時にストッパ３７ｂに加わる衝撃力が許容範囲内となるモータトルクにまで低下させる。

また、図５（Ｂ）におけるプラスの回転速度での制限値ＣＬ３は、ストッパ３７ｂが当接した衝撃で跳ね返り（ストッパ３７ｂの当接位置から離れストッパ３７ａの当接位置に向かう回転変化）が発生したときに適用されることになるため、跳ね返りから復帰するモータトルクが得られるように、電流制限値ＣＬ３は制限値ＣＬ１と制限値ＣＬ２との中間値に設定される（ＣＬ２＜ＣＬ３＜ＣＬ１）。なお、図５（Ｂ）に点線で示したように回転速度が零からプラス方向に増加するに従って制限値ＣＬがＣＬ２から徐々に増大し、制限値ＣＬ３に達した後制限値ＣＬ３を保持する特性とすることができる。
また、図５（Ｂ）に点線で示したようにプラス及びマイナスの回転速度で制限値ＣＬ２が適用される特性とすること、つまり、第２学習期間での電流制限値を一律に制限値ＣＬ２（ＣＬ３＝ＣＬ２）とすることができる。

図６のタイムチャートは、第２学習期間で図５（Ｂ）の電流制限値ＣＬを適用したときの制御軸２８の角度、制御軸２８の回転速度（回転数ｒｐｍ）、モータ電流、モータ電流制限値ＣＬの変化を例示する。
図６において、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの制御軸２８の角度位置がストッパ３７ｂの当接位置に達するまでの間、更に、ストッパ３７ｂが当接状態を維持する時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は、当接時の衝撃力が許容範囲内となるモータトルクに制限できる電流制限値ＣＬ２により電流指令値が制限され、ストッパ３７ｂが当接するときの衝撃力が十分に緩和される。

ストッパ３７ｂが突き当たったことによる跳ね返りによって時刻ｔ２からストッパ３７ａの当接位置に近づくプラス方向の回転が生じると、電流制限値ＣＬが電流制限値ＣＬ２からより大きな電流制限値ＣＬ３に切替えられ、ストッパ３７ｂに近づくマイナス方向に回転方向を転じさせるモータトルクを発生させる。
そして、時刻ｔ３で、制御軸２８の回転方向がストッパ３７ｂの当接位置に近づくマイナス方向に戻ると、電流制限値ＣＬが電流制限値ＣＬ２に再び戻され、ストッパ３７ｂが当接するときの衝撃力を抑制する。
時刻ｔ４でストッパ３７ｂが当接し、その後、ストッパ３７ｂが当接状態を保持するようになると、そのときの角度センサ３６の出力値が、ストッパ３７ｂの当接状態でのセンサ出力として学習される。

ところで、第２学習期間でマイナス方向に回転しているときの電流制限値ＣＬは、図５（Ｂ）に示したように一律に制限値ＣＬ２とすることができる他、図７に示すように、マイナス方向の低回転速度域で制限値をより低くすることができる。
図７に示す第２学習期間用の電流制限値は、ストッパ３７ｂに向かう方向であるマイナスの回転方向での電流制限値のうち、回転速度が０から所定回転速度ＲＳＬ２までの間で、電流制限値ＣＬ２よりも更に低い電流制限値ＣＬ４（ＣＬ４＜ＣＬ２＜ＣＬ３＜ＣＬ１）に設定され、所定回転速度ＲＳＬ２から所定回転速度ＲＳＬ３までの間では回転速度の増大に応じて徐々に電流制限値ＣＬを電流制限値ＣＬ４から電流制限値ＣＬ２にまで増大させ、所定回転速度ＲＳＬ３以上で電流制限値ＣＬ２を保持する特性に設定される。

マイナスの回転方向の低回転域で適用される電流制限値ＣＬ４は、ストッパ３７ｂが当接したときの許容トルクに基づき適合され、ストッパ３７ｂが当接したときの衝撃を更に弱めることができる。
また、図７の特性において、プラス側の回転速度域では、図５（Ｂ）と同様に電流制限値ＣＬ３（ＣＬ２＜ＣＬ３＜ＣＬ１）が適用される。
また、エンジン制御ユニット９は、ストッパ３７ａの当接状態からストッパ３７ｂの当接位置に向けて制御軸２８を回転させるときに、ストッパ３７ａの当接状態からの角度変化量（移動量）の増大に応じた電流制限値（回転速度−電流制限値テーブル）の切替えを２回以上実施することができる。

図８及び図９は、ストッパ３７ａの当接状態からの角度変化量Δθが第１角度θ１に達した時点で第１回目の電流制限値（回転速度−電流制限値のテーブル）の切替えを実施し、更に、角度変化量Δθが第２角度θ２（θ１＜θ２）に達した時点で第２回目の電流制限値（回転速度−電流制限値のテーブル）の切替えを実施する緩衝制御を示す。
図８に示したストッパ３７ａの当接状態から角度変化量Δθが第１角度θ１に達するまでの第１学習期間（マイナス方向への起動期間）では、図９（Ａ）に示す特性の電流制限値ＣＬを適用する。

第１学習期間においてマイナス方向の回転速度で用いる電流制限値ＣＬ１１は、ストッパ３７ａの当接状態からのマイナス方向へのモータ起動のための電流を確保できる値に設定され、プラス方向の回転速度で用いる電流制限値ＣＬ１０は電流制限値ＣＬ１１よりも大きい値に設定される。
尚、第１学習期間におけるプラス方向の回転速度域では、電流制限値ＣＬによる制限を行わない設定とすることができる。

図８に示した、角度変化量Δθが第１角度θ１から第２角度θ２に達するまでの第２学習期間では、図９（Ｂ）に示す特性の電流制限値ＣＬを適用する。
第２学習期間は、ストッパ３７ａの位置とストッパ３７ｂの位置との間隔角度のばらつきを考慮し、ストッパ３７ｂの当接が発生しないと推定される角度域になるように第２角度θ２が設定され、係る第２学習期間では、ストッパ３７ｂに近づく方向に制御軸２８を速やかに回転させることで学習時間の短縮を図れる。

そこで、第２学習期間でのマイナス方向の電流制限値ＣＬ１２（ＣＬ１２＜ＣＬ１１）を、所期の回転速度を保持できる値、つまり、図５（Ａ）に示した電流制限値ＣＬ１と同等の値とする。
また、第２学習期間でのプラス方向の電流制限値ＣＬ１３は、ストッパ３７ｂが当接して跳ね返ったときにストッパ３７ｂに向けて再加速することを抑制できるように適合され、ＣＬ１２＜ＣＬ１３＜ＣＬ１０に設定される。
但し、第２学習期間は、前述のようにストッパ３７ａ，３７ｂの位置ばらつきがあってもストッパ３７ｂの当接が発生しないと推定される角度域であるから、電流制限値ＣＬ１２をマイナス回転方向とプラス回転方向との双方で用いる設定とすることができる。

図８に示した、角度変化量Δθが第２角度θ２に達した後の第３学習期間では、図９（Ｃ）に示す特性の電流制限値ＣＬを適用する。
第３学習期間は、ストッパ３７ｂを当接させる期間であるため、マイナス方向の回転速度域では、図７に示した電流制限値ＣＬ４と同等の電流制限値ＣＬ１４（ＣＬ１４≦ＣＬ１２）を適用し、プラス方向の回転速度域では、第２学習期間でのプラス方向の電流制限値ＣＬ１３と同等の値を適用する。

上記のように、回転速度−電流制限値テーブルの切替えを２回実施する構成とし、ストッパ３７ａの当接状態からストッパ３７ｂを当接させるまでの移動期間を前半、中盤、後半に区分けすれば、移動前半においてはストッパ３７ａの当接状態からストッパ３７ｂの当接位置に向けて制御軸２８を回転させるためのモータ起動を応答良く行え、次いで、移動中盤においてはストッパ３７ｂの当接位置付近にまで制御軸２８を可及的に速く回転させ、更に、移動後半はストッパ３７ｂが当接するときのトルクを十分に抑えて当接の衝撃力を許容範囲内に制御できる。
なお、電流制限値ＣＬを制御軸２８の回転速度毎に割り付けることを省略し、回転方向及び角度変化量Δθに応じて電流制限値ＣＬを切替える構成とすることができ、更に、回転速度及び回転方向に応じた電流制限値ＣＬの割り付けを省略し、角度変化量Δθの増大に応じて電流制限値ＣＬをより小さい値に切替える構成とすることができる。
ここで、角度変化量Δθは、前述したように、ストッパ３７ａの当接位置からの制御軸２８の回転角度である。

また、電流制限値ＣＬを目標回転速度と実回転速度との偏差に応じて修正することで、ストッパ３７ｂの当接位置に向けて制御軸２８を回転させるときの回転速度の制御精度を向上させることができる。
更に、角度変化量Δθがストッパ３７ｂの当接が発生し得る角度域になったとき、つまり、図４の第２学習期間若しくは図８の第３学習期間である移動後半において、角度変化量Δθの増大に応じて設定される電流制限値ＣＬを初期値とし、その後に単位角度だけ角度変化量が増す毎（或いは所定単位時間の経過毎）に電流制限値ＣＬをより小さい値に設定することができる。

ところで、モータ電流の指令値が電流制限値ＣＬを超えないようにする制御では、ストッパが当接したときに電動モータ３１に実際に流れる電流値が誘起電圧変化などによって電流制限値ＣＬを超え、ストッパ当接時のモータトルクが過大になってしまう可能性がある。
そこで、エンジン制御ユニット９は、図４の第２学習期間若しくは図８の第３学習期間において、電流制限と共にモータ印加電圧を上限値以下に制限する電圧制限処理を行うことができる。

図１０は、図８の第３学習期間においてモータ印加電圧の制限に用いる電圧制限値（電圧上限値）ＶＬの特性の一例を示す。なお、図１０の電圧制限値（電圧上限値）ＶＬの特性は、図４の第２学習期間においても適用することが可能である。
図１０において、剛性が相対的に高いストッパ３７ａに近づく方向であるプラスの回転速度域においては、前述の電流制限値ＣＬ３、ＣＬ１３の電流値に相当する印加電圧を電圧制限値（印加電圧上限値）ＶＬ０とする。一方、剛性が相対的に低いストッパ３７ｂに近づく方向であるマイナスの回転速度域においては、当接時の最大許容電流値（許容最大トルク）となる電圧を電圧制限値ＶＬ１（ＶＬ１＜ＶＬ０）とする。

上記特性の電圧制限値ＶＬを超えないようにモータ印加電圧を制限すると、図１１に示すように、ストッパ当接位置に近づくときの角度変化の応答は遅くなるものの、ストッパが当接したときにモータ電流が許容最大トルクに相当する電流制限値を超えることを抑制できる。
なお、剛性が低いストッパ３７ｂに当接させるときに、モータ電流の制限値を変更することなく、角度変化量が所定値になったタイミングでモータ印加電圧をより小さく制限する（電圧制限値ＶＬをより小さい値に変更する）構成とすることができる。

以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば種々の変形態様を採り得ることは自明である。
例えば、剛性が相互に異なる２つのストッパは、２つ異なる回転体（制御軸２８、減速機３２の出力軸３２ａ）にそれぞれ設けられたストッパに限定されず、１つの回転体に２つの剛性が異なるストッパが配設される駆動機構に本願発明を適用することができる。

図１２は、減速機３２の出力軸３２ａの外周に突出する突起部３８ａと、図１２で時計回りの方向に出力軸３２ａが回転したときに１２時の付近で突起部３８ａが突き当たる第１係合部４０ａとで一方のストッパ３７ａが構成され、前記突起部３８ａと、図１２で反時計回りの方向に出力軸３２ａが回転したときに６時の付近で突起部３８ａが突き当たる第２係合部４０ｂとで他方のストッパ３７ｂが構成される。
係る構成により、出力軸３２ａの角度可変領域は、ストッパ３７ａが当接する角度位置とストッパ３７ｂが当接する角度位置との間の角度領域となる。

ここで、突起部３８ａの回転方向における第１係合部４０ａの肉厚ｗ１が、突起部３８ａの回転方向における第２係合部４０ｂの肉厚ｗ２よりも厚く、第１係合部４０ａと突起部３８ａとの組み合わせで構成されるストッパ３７ａの剛性は、第２係合部４０ｂと突起部３８ａとの組み合わせで構成されるストッパ３７ｂの剛性よりも高い。
図１２に示すストッパ構造の場合、ストッパ３７ａの剛性はストッパ３７ｂの剛性よりも高いので、エンジン制御ユニット９は、ストッパ位置学習を行うときに、まず、ストッパ３７ａ（第１係合部４０ａと突起部３８ａと）を当接させてストッパ３７ａの当接位置での角度センサ３６の出力を学習する。

次いで、エンジン制御ユニット９は、ストッパ３７ｂの当接位置に向けて制御軸２８を回転駆動するが、このときストッパ３７ａの当接位置からの角度変化に応じて制限値を切り替えることで、モータ操作量（電流及び／又は電圧）をより小さく制限し、ストッパ３７ｂが当接するときの衝撃力を許容範囲内に抑制しつつ、ストッパ３７ｂの当接位置に応答良く近づけることができる。
また、図１２に示した例では、出力軸３２ａに２つのストッパ３７ａ，３７ｂを設けたが、制御軸２８に２つのストッパ３７ａ，３７ｂを設けることができる。

また、駆動機構は可変圧縮比機構２に限定されるものではなく、例えば、制御軸の角度に応じて内燃機関の吸気バルブ若しくは排気バルブのリフト特性を可変とする可変動弁機構などにも、本願発明を適用できることは明らかである。
更に、駆動機構を構成する移動体は、中心軸周りに回転する軸に限定されず、例えば、ラックアンドピニオンのラックを移動体とし、このラックの前後方向の直線運動をストッパで制限する構造の駆動機構において、本願発明を適用することができる。

１…内燃機関、２…可変圧縮比機構（駆動機構）、９…エンジン制御ユニット（制御装置）、２８…制御軸（移動体）、３１…電動モータ（アクチュエータ）、３２…減速機、３６…角度センサ、３７ａ…ストッパ（高剛性）、３７ｂ…ストッパ（低剛性）

Claims (2)

1. 移動可能に支持される移動体と、前記移動体の移動可能領域の両端を規定する２つのストッパと、前記移動体を移動方向に駆動するアクチュエータと、前記移動体の位置を検出するセンサと、を含む車両用駆動機構を制御する制御装置であって、
   前記２つのストッパそれぞれの当接状態における前記センサの出力を学習する学習部であって、前記２つのストッパのうちの剛性が高い側のストッパについての学習を、剛性が低い側のストッパについての学習に先行して実施する前記学習部を備え、
   前記学習部は、前記剛性が低い側のストッパを当接させるときに、前記剛性が高い側のストッパの当接状態からの前記センサの出力変化量の増大に応じて前記アクチュエータの操作量の上限値をより小さい値に切り替える上限値設定部を含み、
   前記上限値設定部は、前記剛性が高い側のストッパの当接状態からの前記センサの出力変化量が前記２つのストッパの間隔のばらつき下限に達する前に前記上限値を最も小さい値に切り替える、
   車両用駆動機構の制御装置。
2. 移動可能に支持される移動体と、前記移動体の移動可能領域の両端を規定する２つのストッパと、前記移動体を移動方向に駆動するアクチュエータと、前記移動体の位置を検出するセンサと、を含む車両用駆動機構を制御する制御方法であって、
   前記２つのストッパのうちの剛性が高い側のストッパに近づく方向に前記移動体を移動させるステップと、
   前記剛性が高い側のストッパの当接状態で前記センサの出力を学習するステップと、
   前記剛性が高い側のストッパの当接状態から前記剛性が低い側のストッパに近づく方向に前記移動体を移動させるステップと、
   前記剛性が高い側のストッパの当接状態から前記剛性が低い側のストッパに近づく方向に前記移動体を移動させるときに、前記剛性が高い側のストッパの当接状態からの前記センサの出力変化量の増大に応じて前記アクチュエータの操作量の上限値をより小さい値に切り替えるステップと、
   前記剛性が低い側のストッパの当接状態で前記センサの出力を学習するステップと、
   前記センサの出力の学習値に基づいて前記アクチュエータを制御するステップと、
   を含み、
   前記上限値を切り替えるステップは、前記剛性が高い側のストッパの当接状態からの前記センサの出力変化量が前記２つのストッパの間隔のばらつき下限に達する前に前記上限値を最も小さい値に切り替える、
   車両用駆動機構の制御方法。