JP6589712B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの駆動を制御する電子制御装置に関する。

従来、特許文献１に記載のように、モータの駆動を制御するモータ駆動装置（電子制御装置）が知られている。モータ駆動装置は、モータの回転を検出する回転センサを備えていない。これに対し、モータ駆動装置は、位相検出部を備えている。位相検出部は、モータの各相電圧及び各相コイルのインピーダンスに基づき、各相コイルに生じる誘起電圧を推定している。そして、位相検出部は、推定した誘起電圧に基づいて、モータの回転位置を検出している。

特開２０００−１３４９８１号公報

しかしながら、各相コイルに生じる誘起電圧を推定するためには、複雑な演算を必要とする。そのため上記構成では、位相検出部の回路構成が複雑となる虞や、位相検出部の処理負荷が増大する虞がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、回転センサを用いることなく、複雑な演算を行わずにモータの回転を判定する電子制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として下記の実施形態における具体的手段との対応関係を示すものであって、技術的範囲を限定するものではない。

本発明のひとつは、モータ（２１０）の駆動を制御する電子制御装置であって、
モータに駆動電流を流し、モータを回転させる回転制御部（１０，２０）と、
駆動電流を検出し、検出信号を出力する電流検出部（３０）と、
時間経過に伴う検出信号の値の変動に基づき、駆動電流においてモータのトルク変動に伴って生じるトルクリップルを検出するリップル検出部（Ｓ１０）と、
リップル検出部によりトルクリップルが検出された場合にはモータが回転していると判定し、トルクリップルが検出されない場合にはモータが回転していないと判定する回転判定部（Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２６）と、
を備え、
回転判定部は、検出されたトルクリップルが立ち上がっているか又は立ち下がっているかを判定し、トルクリップルが立ち上がっている場合にモータが一方の方向に回転していると判定し、トルクリップルが立ち下がっている場合にモータが他方の方向に回転していると判定する。

上記構成において、リップル検出部は、時間経過に伴う検出信号の値の変動に基づき、トルクリップルを検出する。そのため、リップル検出部は、トルクリップルを検出するために複雑な演算を行う必要がない。また、回転判定部は、リップル検出部がトルクリップルを検出したか否かに基づき、モータが回転しているか否かを判定する。これによれば、回転判定部は、判定を行うために複雑な演算を行う必要がない。以上によれば、電子制御装置では、回転センサを用いることなく、複雑な演算を行わずにモータの回転を判定することができる。

第１実施形態に係る電子制御装置、アクチュエータ、及び、ウェイストゲートバルブの概略構成を示す図である。 電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。 時間経過に応じた駆動電流の値を示す図である。 開度算出処理の処理手順を示すフローチャートである。 トルクリップルの波形について説明するための図である。 トルクリップルの波形について説明するための図である。 トルクリップルの波形について説明するための図である。 トルクリップルの波形について説明するための図である。 マイコンによる開度の算出例について説明するための図である。 マイコンによる開度の算出例について説明するための図である。 マイコンによる開度の算出例について説明するための図である。 第２実施形態に係る電子制御装置、アクチュエータ、及び、ウェイストゲートバルブの概略構成を示す図である。 電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。 開度算出処理の処理手順を示すフローチャートである。

図面を参照して説明する。なお、複数の実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。

（第１実施形態）
先ず、図１〜図３に基づき、電子制御装置１００の概略構成について説明する。

本実施形態において、電子制御装置１００は、車両用のＥＣＵである。図１に示すように、電子制御装置１００は、アクチュエータ２００を制御する。アクチュエータ２００の駆動により、ウェイストゲートバルブ３００が開閉動作を行う。ウェイストゲートバルブ３００は、ウエストゲートバルブ、又は、ＷＧＶとも称することができる。

また、本実施形態において、電子制御装置１００は、アクチュエータ２００に加えて、エンジンも制御している。例えば、電子制御装置１００は、スロットルバルブの開度を調整するスロットルアクチュエータを制御する。また、電子制御装置１００は、燃料噴射量を調整するインジェクタ、及び、点火プラグに高電圧を印加する点火装置を制御する。

アクチュエータ２００は、モータ２１０と、平ギア２２０と、ウォーム２３０と、ヘリカルギア２４０と、アーム２５０と、を有している。モータ２１０は、出力軸２１２と、出力軸２１２に設けられたモータギア２１４と、を有している。モータギア２１４には、平ギア２２０が噛み合っている。平ギア２２０の軸部にはウォーム２３０が連結されている。また、ウォーム２３０は、ヘリカルギア２４０と噛み合っている。

ヘリカルギア２４０は、軸部２４２を中心に回転する。軸部２４２には、ヘリカルギア２４０と一体回転するアーム２５０が設けられている。アーム２５０の一端は、ロッド３１０を介してウェイストゲートバルブ３００が連結されている。以下、平ギア２２０、ウォーム２３０、ヘリカルギア２４０、及び、アーム２５０をまとめて、出力ギアとも称する。出力ギアは、モータギア２１４の回転力及び回転方向を変換して、ロッド３１０に伝達するものである。また、モータギア２１４、平ギア２２０、ウォーム２３０、ヘリカルギア２４０、及び、アーム２５０をまとめて、ギアとも称する。ギアは、ギヤとも称することができる。

アクチュエータ２００では、モータ２１０の通電によりモータギア２１４が回転する。モータギア２１４の回転は、平ギア２２０及びウォーム２３０を介してヘリカルギア２４０に伝達される。そして、ヘリカルギア２４０の回転に伴いロッド３１０が移動する。これにより、ウェイストゲートバルブ３００が開閉動作を行う。以上によれば、ヘリカルギア２４０の回転角度は、モータ２１０の回転角度に応じて決まる。ヘリカルギア２４０の回転角度は、ウェイストゲートバルブ３００の開度に対応している。以下、ウェイストゲートバルブ３００の開度の値を、ヘリカルギア２４０の回転角度の値によって示す。ウェイストゲートバルブ３００の開度は、単に開度とも称する。

図２に示すように、電子制御装置１００は、駆動回路１０と、マイコン２０と、電流検出回路３０と、第１ＡＤＣ４０と、を備えている。また、電子制御装置１００は、端子として、電源端子１００ａ、第１モータ端子１００ｂ、第２モータ端子１００ｃ、及び、グランド端子１００ｄを有している。

駆動回路１０は、マイコン２０からの制御信号に応じて、モータ２１０に駆動電流を流すものである。詳しく言うと、駆動回路１０は、モータ２１０のアーマチャコイル等に駆動電流を流すものである。本実施形態において、モータ２１０は直流モータである。そのため、駆動回路１０は、モータ２１０に直流電流を流すように構成されている。

駆動回路１０は、４個のＦＥＴ１２〜１８を有し、Ｈブリッジ回路を構成している。本実施形態において、ＦＥＴ１２〜１８は、Ｎチャネル型とされている。ＦＥＴ１２，１４のドレインは、電源端子１００ａを介して、電源４００と電気的に接続されている。電源４００は、例えば、１２Ｖを出力する車両用のバッテリである。

ＦＥＴ１２，１６のソースは、第１モータ端子１００ｂを介して、モータ２１０と電気的に接続されている。ＦＥＴ１４のソース及びＦＥＴ１８のドレインは、第２モータ端子１００ｃを介してモータ２１０と電気的に接続されている。ＦＥＴ１６のドレイン及びＦＥＴ１８のソースは、グランド端子１００ｄを介して、グランド５００と電気的に接続されている。

各ＦＥＴ１２〜１８のゲートは、マイコン２０と電気的に接続されている。マイコン２０は、各ＦＥＴ１２〜１８に制御信号を出力している。マイコン２０は、制御信号により、ＦＥＴ１２〜１８のオンオフ状態を制御している。マイコン２０は、ＦＥＴ１２，１８をオンにするとともにＦＥＴ１４，１６をオフにすることで、モータ２１０を正転させる。一方、マイコン２０は、ＦＥＴ１２，１８をオフにするとともにＦＥＴ１４，１６をオンにすることで、モータ２１０を逆転させる。駆動回路１０及びマイコン２０は、特許請求の範囲に記載の回転制御部に相当する。

電流検出回路３０は、駆動電流を検出するものである。本実施形態において、電流検出回路３０は、抵抗３２とオペアンプ３４とを有している。抵抗３２の一端は、ＦＥＴ１４のソース及びＦＥＴ１８のドレインの接続点と電気的に接続されている。抵抗３２の他端は、第２モータ端子１００ｃと電気的に接続されている。よって、抵抗３２は、ＦＥＴ１４のソース及びＦＥＴ１８のドレインと、第２モータ端子１００ｃと、を電気的に中継している。これにより、抵抗３２には、駆動電流が流れる。

オペアンプ３４は、抵抗３２に流れる駆動電流を電圧に変換して出力する。オペアンプ３４の入力端子は、抵抗３２の両端に接続されている。オペアンプ３４の出力端子は、第１ＡＤＣ４０と電気的に接続されている。なお、電流検出回路３０は、特許請求の範囲に記載の電流検出部に相当する。

第１ＡＤＣ４０は、オペアンプ３４が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するものである。第１ＡＤＣ４０は、マイコン２０と電気的に接続されている。第１ＡＤＣ４０は、変換したデジタル信号をマイコン２０に出力する。以下、第１ＡＤＣ４０がマイコン２０へ出力する信号を電流信号と示す。電流信号は、駆動電流の値を示すデジタル信号である。電流信号、及び、オペアンプの出力するアナログ信号は、特許請求の範囲に記載の検出信号に相当する。

マイコン２０は、電流信号に基づき、駆動電流が所定値となるように制御信号を生成している。すなわち、マイコン２０は、駆動電流が所定値となるように、モータ２１０を電流フィードバック制御している。

ところで、モータ２１０では、回転角度に応じた磁気抵抗の変化によりコギングが生じる。詳しく言うと、コギングとは、モータ２１０の回転角度に応じた磁気抵抗の変化により、モータ２１０のトルクが変動することである。このコギング等により、駆動電流の値は、モータ２１０の回転角度に応じて変動する。よって、モータ２１０が回転している場合には、図３に示すように、所定の時間間隔で駆動電流の値が変動する。

この駆動電流の変動は、トルクリップルと称することができる。すなわち、トルクリップルは、モータ２１０のトルク変動に伴って生じる駆動電流の値の変動である。以下、駆動電流においてトルクリップルが生じた後から次のトルクリップルが生じるまでの時間を、リップル間隔と示す。

本実施形態においてアクチュエータ２００には、モータ２１０の回転角度を算出する回転センサが設けられていない。言い換えると、アクチュエータ２００には、ウェイストゲートバルブ３００の開度を検出する開度センサが設けられていない。

これに対し、マイコン２０は、時間経過に伴う電流信号の値の変動に基づき、トルクリップルを検出する。言い換えると、マイコン２０は、時間経過に伴う駆動電流の値の変動に基づき、トルクリップルを検出する。

そして、マイコン２０は、検出したトルクリップルに基づき、モータ２１０が回転しているか否かを判定する。すなわち、マイコン２０は、電流信号に基づき、モータ２１０が回転しているか否かを判定する。言い換えると、マイコン２０は、駆動電流に基づき、モータ２１０が回転しているか否かを判定する。さらに言い換えると、マイコン２０は、駆動電流に基づき、ウェイストゲートバルブ３００の開度が変化しているか否かを判定する。

トルクリップルの波形は、モータ２１０の回転方向に応じて変化する。これに対し、マイコン２０は、トルクリップルの波形に基づき、モータ２１０の回転方向を判定する。言い換えるとマイコン２０は、モータ２１０が正転しているか、又は、逆転しているかをトルクリップルの波形に基づき判定する。さらに言い換えると、モータ２１０が一方に回転しているか、又は、他方に回転しているかをトルクリップルの波形に基づき判定する。

さらにマイコン２０は、トルクリップルの個数に基づき、モータ２１０の回転角度を算出する。すなわちマイコン２０は、トルクリップルの個数に基づき、開度を算出する。以下、マイコン２０が開度を算出する処理を、開度算出処理と示す。開度算出処理は、開度推定処理と称することもできる。マイコン２０は、算出した開度、及び、エンジンの制御内容に基づき、モータ２１０の駆動を制御する。

マイコン２０は、記憶領域として、メモリを有している。マイコン２０のメモリは、特許請求の範囲に記載の記憶部に相当する。メモリには、単位開度値が予め記憶されている。単位開度値は、駆動電流においてトルクリップルが生じた後から次のトルクリップルが生じるまでの間に、開度が変化する値である。すなわち、単位開度値はリップル間隔においてモータ２１０が回転する角度である、言い換えると、単位開度値は、駆動電流においてトルクリップルが生じた後から次のトルクリップルが生じるまでの間に、モータ２１０が回転する回転角度を示している。単位開度値は、特許請求の範囲に記載の単位角度値に相当する。

単位開度値は、モータ２１０の構造、及び、ギアの構造に応じて設定される。電子制御装置１００では、例えば、モータ２１０として８スロットモータを採用する。また、アクチュエータ２００では、ウェイストゲートバルブ３００の可動開度域を０°〜１８０°とする。さらに、アクチュエータ２００では、モータギア２１４に対するヘリカルギア２４０の減速ギア比が２６とされた構成を採用する。すなわち、開度が１８０°変化する度に、モータギア２１４が１３回転する構成を採用する。

この構成では、モータ２１０が８スロットモータであるため、モータ２１０が約４５°回転する度に、駆動電流に１つのトルクリップルが生じる。そして、減速ギア比が２６とされているため、モータ２１０が４５°回転する度に、開度が１．７３°変化する。以上によれば、駆動電流に１つのトルクリップルが生じる度に、開度が１．７３°変化する。この１．７３°に対応する値が、単位開度値である。

マイコン２０は、単位開度値とともに検出回数を用いて開度を算出する。検出回数は、マイコン２０が検出したトルクリップルの個数に対応するものである。マイコン２０は、検出したトルクリップルの個数に基づき、検出回数を変化させる。マイコン２０は、検出回数と単位開度値とを乗算することで、開度を算出する。マイコン２０は、検出回数を算出する度に、算出した検出回数をメモリに記憶する。

本実施形態において、検出回数には、特定の開度に対応する初期値が設定されている。ウェイストゲートバルブ３００の可動開度域が０°〜１８０°であって、単位開度値が１．７３°の場合、検出回数は、０〜１０４の値をとる。開度が０°のとき検出回数が０とされ、開度が１８０°のとき検出回数が１０４とされる。

マイコン２０は、検出回数の初期値を設定することで、開度の絶対値を算出することができる。本実施形態においてマイコン２０は、開度の絶対値に基づき、モータ２１０を制御している。検出回数の初期値は、特許請求の範囲に記載の基準角に相当する。アクチュエータ２００には、ストッパが設けられている。開度が所定値になると、ストッパにより、ギアの回転及びモータ２１０の回転が停止する。

例えば、マイコン２０は、モータ２１０を一方向に回転させつつ、駆動電流にトルクリップルが生じているか否かを判定する。そして、マイコン２０は、トルクリップルが生じていない場合に、検出回数を初期値である０又は１０４に設定する。

また、マイコン２０は、トルクリップルが生じているか否かを判定することなく、検出回数の初期値を設定することもできる。例えばマイコン２０は、モータ２１０及びギアの回転がストッパにより停止するように、モータ２１０を一方向に所定期間回転させる。そして、マイコン２０は、検出回数を、初期値である０又は１０４に設定する。

なお、駆動電流にノイズが生じる場合もある。ノイズとしては、電子制御装置１００内の回路で生じるものや、外部の電磁波が電子制御装置１００に入力されることで生じるものが想定される。

次に、図４〜図１１に基づき、マイコン２０における開度算出処理の処理手順について説明する。

マイコン２０は、例えば、電子制御装置１００に電源が入力された場合に、開度算出処理を開始する。そしてマイコン２０は、電子制御装置１００に電源が入力されている間、開度算出処理を繰り返し行う。なお、マイコン２０は、開度算出処理を開始してから終了するまでに掛かる時間を、リップル間隔に較べて短い長さとする。すなわち、マイコン２０は、リップル間隔に較べて短い長さで、１回の開度算出処理を行う。

図４に示すように、マイコン２０は、先ず、所定期間内における駆動電流の波形を解析する（Ｓ１０）。なお、マイコン２０は、Ｓ１０で解析する駆動電流における時間の長さを、リップル間隔に較べて十分短い長さとする。すなわち、マイコン２０は、リップル間隔に較べて十分短い長さで、Ｓ１０の処理を行う。マイコン２０においてＳ１０の処理を行う機能は、特許請求の範囲に記載のリップル検出部に相当する。

次に、マイコン２０は、Ｓ１０で解析した駆動電流においてトルクリップルを検出したか否かを判定する（Ｓ１２）。マイコン２０は、Ｓ１２の処理を行うことで、モータ２１０が回転しているか否かを判定することができる。言い換えると、マイコン２０は、Ｓ１２の処理を行うことで、開度が変化しているか否かを判定することができる。

図５〜図８では、トルクリップルが生じた場合における駆動電流の波形を示している。図５〜図８の黒丸は、マイコン２０が第１ＡＤＣ４０から電流信号を取得するタイミングを示している。よって、図５〜図８の黒丸の値は、マイコン２０に入力される電流信号の値に対応している。

駆動電流では、所定の開度域でのみトルクリップルが生じる。以下、トルクリップルが生じていない場合における駆動電流の状態を定常状態と示す。定常状態における駆動電流の値は、トルクリップルが生じている場合に対して、変動し難い。以下、定常状態における駆動電流の値を定常値と示す。なお、図５〜図８では、定常値が一定値となるようにマイコン２０が駆動回路１０に制御信号を出力している場合において、モータ２１０に流れる駆動電流の値を示している。

本実施形態では、モータ２１０の正転によりウェイストゲートバルブ３００が開くように動作する。一方、モータ２１０の逆転によりウェイストゲートバルブ３００が閉じるように動作する。なお、モータ２１０の正転によりウェイストゲートバルブ３００が開き、モータ２１０の逆転によりウェイストゲートバルブ３００が閉じる構成を採用することもできる。

トルクリップルが立ち上がるか立ち下がるかは、モータ２１０の回転方向に応じて決まる。本実施形態では、モータ２１０が正転している場合にトルクリップルが立ち上がるように、モータ２１０が構成されている。すなわち、モータ２１０が逆転している場合にトルクリップルが立ち下がるように、モータ２１０が構成されている。

以下、モータ２１０が正転している場合におけるトルクリップルの波形を、正転波形と示す。一方、モータ２１０が逆転している場合におけるトルクリップルの波形を、逆転波形と示す。

次に、駆動電流において生じるトルクリップル及びノイズの波形の例として、図５〜図８における４つの例について説明する。図５に示すトルクリップルの波形は、正転波形である。図５に示す例では、モータ２１０が正転し、時間ｔ１、時間ｔ２、時間ｔ３、時間ｔ４、時間ｔ５、時間ｔ１９、時間ｔ２０、時間ｔ２１の順に時間が経過している。駆動電流では、時間ｔ２から時間ｔ５の間でトルクリップルが生じている。

時間ｔ１から時間ｔ２の間において、駆動電流は定常状態とされている。例えば、時間ｔ１から時間ｔ２の間における駆動電流の平均値が定常値である。時間ｔ２から時間ｔ３の間では、時間が経過するほど、駆動電流の値が大きくなる。そして、時間ｔ３を過ぎると、駆動電流の値が下降する。時間ｔ３のときにおける駆動電流の値は、駆動電流においてトルクリップルが生じている状態での最大値である。

時間ｔ３から時間ｔ４の間では、時間が経過するほど、駆動電流の値が小さくなる。そして、時間ｔ４を過ぎると、駆動電流の値が上昇する。時間ｔ４のときにおける駆動電流の値は、駆動電流においてトルクリップルが生じている状態での最小値である。なお、時間ｔ４における駆動電流の値は、定常値よりも小さい。時間ｔ４から時間ｔ５の間では、時間が経過するほど、駆動電流の値が大きくなる。時間ｔ５のとき、駆動電流は、ほぼ定常値とされている。

以上のように、図５に示すトルクリップルでは、駆動電流の値が定常値から立ち上がった後に下降し、再び上昇している。モータ２１０が正転している場合、図５に示す駆動電流では、時間経過に伴って時間ｔ１から時間ｔ５までの間の波形を繰り返す。この例において、リップル間隔は、時間ｔ１から時間ｔ５までの時間である。以下、駆動電流においてトルクリップルが生じる時間をリップル時間と示す。図５に示す例において、リップル時間は、時間ｔ２から時間ｔ５までの時間である。

駆動電流では、時間ｔ１９から時間ｔ２１の間でノイズが生じている。時間ｔ１９のとき、駆動電流は、ほぼ定常値とされている。時間ｔ１９から時間ｔ２０の間では、時間が経過するほど、駆動電流の値が大きくなる。そして、時間ｔ２０を過ぎると、駆動電流の値が下降する。すなわち、回転角度が時間ｔ２０のときにおける駆動電流の値は、駆動電流においてノイズが生じている状態での最大値である。

時間ｔ２０から時間ｔ２１の間では、時間が経過するほど、駆動電流の値が小さくなる。時間ｔ２１のとき、駆動電流は、ほぼ定常値とされている。以上のように、ノイズでは、駆動電流の値が定常値から立ち上がった後に下降し、定常値に戻っている。以下、駆動電流にノイズが生じている時間をノイズ時間と示す。詳しく言うと、ノイズ時間は、時間ｔ１９から時間ｔ２１までの時間である。

図６に示すトルクリップルの波形は、逆転波形である。図６に示す例では、モータ２１０が逆転し、時間ｔ６、時間ｔ７、時間ｔ８、時間ｔ９、時間ｔ１０、時間ｔ１９、時間ｔ２０、時間ｔ２１の順に時間が経過している。この例において、トルクリップルでは、駆動電流の値が定常値から立ち下がった後に上昇し、再び下降している。駆動電流は、時間ｔ６から時間ｔ７までの間において定常状態である。駆動電流では、時間ｔ７から時間ｔ１０の間でトルクリップルが生じている。

時間ｔ７から時間ｔ８の間では、時間が経過するほど、駆動電流の値が小さくなる。時間ｔ８のときにおける駆動電流の値は、駆動電流においてトルクリップルが生じている状態での最小値である。そして、時間ｔ８から時間ｔ９の間では、時間が経過するほど、駆動電流の値が大きくなる。時間ｔ９のときにおける駆動電流の値は、駆動電流においてトルクリップルが生じている状態での最大値である。なお、時間ｔ９における駆動電流の値は、定常値よりも大きい。

時間ｔ９から時間ｔ１０の間では、時間が経過するほど、駆動電流の値が小さくなる。時間ｔ１０のとき、駆動電流は、ほぼ定常値とされている。モータ２１０が逆転している場合、図６に示す駆動電流では、時間ｔ６から時間ｔ１０までの間の波形を繰り返す。この例において、リップル間隔は、時間ｔ６から時間ｔ１０までの時間である。また、図６に示す例において、リップル時間は、時間ｔ７から時間ｔ１０までの時間である。

図７に示すトルクリップルの波形は、正転波形である。図７に示す例では、モータ２１０が正転し、時間ｔ１１、時間ｔ１２、時間ｔ１３、時間ｔ１４、時間ｔ１９、時間ｔ２０、時間ｔ２１の順に時間が経過している。この例において、トルクリップルでは、駆動電流の値が定常値から立ち上がった後に下降している。駆動電流は、時間ｔ１１から時間ｔ１２までの間において定常状態である。駆動電流では、時間ｔ１２から時間ｔ１４の間でトルクリップルが生じている。

時間ｔ１２から時間ｔ１３の間では、時間が経過するほど、駆動電流の値が大きくなる。時間ｔ１３のときにおける駆動電流の値は、駆動電流においてトルクリップルが生じている状態での最大値である。

そして、時間ｔ１３から時間ｔ１４の間では、時間が経過するほど、駆動電流の値が小さくなる。時間ｔ１４のとき、駆動電流は、ほぼ定常値とされている。モータ２１０が正転している場合、図７に示す駆動電流では、時間ｔ１１から時間ｔ１４までの間の波形を繰り返す。この例において、リップル間隔は、時間ｔ１１から時間ｔ１４までの時間である。また、図７に示す例において、リップル時間は、時間ｔ１２から時間ｔ１４までの時間である。

図８に示すトルクリップルの波形は、逆転波形である。図８に示す例では、モータ２１０が逆転し、時間ｔ１５、時間ｔ１６、時間ｔ１７、時間ｔ１８、時間ｔ１９、時間ｔ２０、時間ｔ２１の順に時間が経過している。この例において、トルクリップルでは、駆動電流の値が定常値から立ち下がった後に上昇している。駆動電流は、時間ｔ１５から時間ｔ１６までの間において定常状態である。駆動電流では、時間ｔ１６から時間ｔ１８の間でトルクリップルが生じている。

時間ｔ１６から時間ｔ１７の間では、時間が経過するほど、駆動電流の値が小さくなる。時間ｔ１７のときにおける駆動電流の値は、駆動電流においてトルクリップルが生じている状態での最小値である。

そして、時間ｔ１７から時間ｔ１８の間では、時間が経過するほど、駆動電流の値が大きくなる。時間ｔ１８のとき、駆動電流は、ほぼ定常値とされている。モータ２１０が逆転している場合、図８に示す駆動電流では、時間ｔ１５から時間ｔ１８までの間の波形を繰り返す。この例において、リップル間隔は、時間ｔ１５から時間ｔ１８までの時間である。また、図８に示す例において、リップル時間は、時間ｔ１６から時間ｔ１８までの時間である。

Ｓ１０においてマイコン２０は、駆動電流に対してパターンマッチングを行うことで、トルクリップルを検出する。言い換えると、マイコン２０は、上記した４つの例のどれかと同じ挙動で駆動電流が変動しているか否かに基づき、駆動電流にトルクリップルが生じているか否かを判定する。マイコン２０は、例えば、駆動電流の値の上昇又は下降のタイミング、駆動電流の値の変動におけるピーク値の大きさ、及び、変動する時間の長さに基づき、パターンマッチングを行う。

このとき、駆動電流の値の変動がトルクリップルによるものかノイズよるものかを区別できるように、マイコン２０がパターンマッチングを行う。一般的に、リップル時間は、ノイズ時間よりも長い。そのため、マイコン２０は、駆動電流の値の変動に掛かる時間が所定時間よりも長い場合に、ノイズではなくトルクリップルが駆動電流に生じていると判定する。

マイコン２０は、Ｓ１２においてトルクリップルを検出していないと判定すると、モータ２１０が回転していないと判定する。そして、マイコン２０は、Ｓ１２においてトルクリップルを検出していないと判定すると、検出回数を保持する（Ｓ１４）。言い換えると、マイコン２０は、検出回数の値を変化させない。

次に、マイコン２０は、検出回数と単位開度値とを乗算して開度を算出する（Ｓ１６）。マイコン２０がＳ１４の処理を行った場合、検出回数の値は、前回の開度算出処理における値と同じである。そのため、マイコン２０は、Ｓ１４の処理を行った場合、Ｓ１６で算出する開度の値を、前回の開度算出処理で算出した開度と同じ値とする。マイコン２０は、Ｓ１６の処理を行った後、開度算出処理を終了する。

マイコン２０は、Ｓ１２においてトルクリップルを検出したと判定すると、検出したトルクリップルが正転波形か逆転波形かを判定する（Ｓ１８）。言い換えると、マイコン２０は、検出したトルクリップルが立ち上がっているか立ち下がっているかを判定する。

マイコン２０は、Ｓ１８においてトルクリップルが正転波形であると判定すると、モータ２１０が正転していると判定する。そして、マイコン２０は、Ｓ１８においてトルクリップルが正転波形であると判定すると、検出回数をインクリメントする（Ｓ２０）。言い換えると、マイコン２０は、Ｓ１８においてトルクリップルが正転波形であると判定すると、検出回数の値を１つ増やす。

マイコン２０は、Ｓ２０の処理を行った後、Ｓ１６の処理を行う。マイコン２０は、Ｓ２０の処理を行った場合、Ｓ１６で算出する開度の値を、前回の開度算出処理で算出した開度よりも単位開度値分大きい値とする。

マイコン２０は、Ｓ１８においてトルクリップルが逆転波形であると判定すると、モータ２１０が逆転していると判定する。そして、マイコン２０は、Ｓ１８においてトルクリップルが逆転波形であると判定すると、検出回数をデクリメントする（Ｓ２２）。言い換えると、マイコン２０は、Ｓ１８においてトルクリップルが逆転波形であると判定すると、検出回数の値を１つ減らす。

マイコン２０は、Ｓ２２の処理を行った後、Ｓ１６の処理を行う。マイコン２０は、Ｓ２２の処理を行った場合、Ｓ１６で算出する開度の値を、前回の開度算出処理で算出した開度よりも単位開度値分小さい値とする。マイコン２０においてＳ１２〜Ｓ２２の処理を行う機能は、特許請求の範囲に記載の回転判定部に相当する。

次、図９〜図１１に示す３つの駆動電流の波形に基づき、マイコン２０による開度の算出例について説明する。なお、単位開度値は、１．７３°とする。

図９に示す駆動電流では、時間ｔ２２から時間ｔ２３までの間に、３つの正転波形のトルクリップルが生じている。マイコン２０は、開度算出処理を行うことで、時間ｔ２２から時間ｔ２３までの間に開度が５．１９°大きくなっていることを検出する。言い換えると、マイコン２０は、時間ｔ２３における開度として、時間ｔ２２における開度の値よりも５．１９°大きい値を算出する。この５．１９°は、単位開度値である１．７３°に対して、検出した正転波形のトルクリップルの数である３を乗算した値である。

図１０に示す駆動電流では、時間ｔ２４から時間ｔ２５までの間に、５つの正転波形のトルクリップルが生じている。マイコン２０は、開度算出処理を行うことで、時間ｔ２４から時間ｔ２５までの間に開度が８．６５°大きくなっていることを検出する。この８．６５°は、単位開度値である１．７３°に対して、検出した正転波形のトルクリップルの数である５を乗算した値である。

図１１に示す駆動電流では、時間ｔ２６から時間ｔ２７までの間に、５つの正転波形のトルクリップルが生じている。なお、時間ｔ２６から時間ｔ２７までに掛かる時間は、時間ｔ２２から時間ｔ２３までに掛かる時間よりも短く、且つ、時間ｔ２４から時間ｔ２５までに掛かる時間よりも短い。

図１１に示す駆動電流に対して、マイコン２０は、開度算出処理により、時間ｔ２６から時間ｔ２７までの間に開度が８．６５°大きくなっていることを検出する。図１１に示す例では、図９に示す例に較べて時間が短くされているが、開度が変化する値は大きい。また、図１１に示す例では、図１０に示す例に較べて時間が短くされているが、開度が変化する値は同じである。

次に、上記した電子制御装置１００の効果について説明する。

本実施形態において、マイコン２０は、時間経過に伴う電流信号の値の変動に基づき、トルクリップルを検出する。そのため、マイコン２０は、トルクリップルを検出するために、複雑な演算を行う必要がない。また、マイコン２０は、トルクリップルを検出したか否かに基づき、モータ２１０が回転しているか否かを判定する。これによれば、マイコン２０は、判定を行うために、複雑な演算を行う必要がない。以上によれば、電子制御装置１００では、回転センサを用いることなく、複雑な演算を行わずにモータ２１０の回転を判定することができる。

モータ２１０の回転方向に伴い、駆動電流で生じるトルクリップルの立ち上がり及び立ち下がりが変化する。これに対し、本実施形態においてマイコン２０は、トルクリップルの立ち上がり及び立ち下がりに基づき、モータ２１０の回転方向を判定する。これによれば、マイコン２０は、モータ２１０が回転しているか否かのみを判定する構成に較べて、ウェイストゲートバルブ３００の詳しい状態を検出することができる。したがって、マイコン２０は、ウェイストゲートバルブ３００の詳しい状態に基づき、モータ２１０を制御することができる。

モータ２１０の回転角度に伴い、駆動電流で生じるトルクリップルの数が多くなる。これに対し、本実施形態においてマイコン２０は、トルクリップルの数に基づき、開度を算出している。これによれば、マイコン２０は、ウェイストゲートバルブ３００のより詳しい状態を検出することができる。したがって、マイコン２０は、ウェイストゲートバルブ３００のより詳しい状態に基づき、モータ２１０を制御することができる。

本実施形態において、マイコン２０は、開度の絶対値を算出し、開度の絶対値に基づきモータ２１０を制御している。これによれば、マイコン２０は、開度の相対値を算出する構成に較べて、ウェイストゲートバルブ３００のより詳しい状態に基づき、モータ２１０を制御することができる。

（第２実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した電子制御装置１００と共通する部分についての説明は割愛する。

図１２及び図１３に示すように、アクチュエータ２００には、回転センサ６００が配置されている。回転センサ６００は、ヘリカルギア２４０の回転角度を検出し、検出した回転角度に基づくセンサ信号を電子制御装置１００へ出力する。すなわち、回転センサ６００は、開度を検出するセンサである。言い換えると、回転センサ６００はモータ２１０の回転を検出するセンサである。回転センサ６００は、開度センサと称することもできる。例えば、モータ２１０が一方向に回転することで、センサ信号の値は正弦波を示すように変化する。

電子制御装置１００は、第２ＡＤＣ５０をさらに備えている。また、電子制御装置１００は、端子として、回転センサ６００と電気的に接続されるセンサ端子１００ｅをさらに有している。

第２ＡＤＣ５０は、アナログ信号であるセンサ信号をデジタル信号に変換するものである。第２ＡＤＣ５０は、センサ端子１００ｅを介して回転センサ６００と電気的に接続されている。また、第２ＡＤＣ５０は、マイコン２０とも電気的に接続されている。第２ＡＤＣ５０は、デジタル信号に変換したセンサ信号をマイコン２０に出力する。

マイコン２０は、駆動電流に加えて、センサ信号を用いて開度算出処理を行う。すなわち、マイコン２０は、センサ信号を用いて、モータ２１０が回転しているか否かを判定する。詳しく言うと、マイコン２０は、第１ＡＤＣ４０からの電流信号、及び、第２ＡＤＣ５０の出力信号に基づき、開度算出処理を行う。

図１４に示すように、マイコン２０は、開度算出処理を開始すると、先ず、回転センサ６００に異常が生じているか否かを判定する（Ｓ２４）。マイコン２０は、センサ信号の波形等に基づき、Ｓ２４の判定を行う。回転センサ６００の異常とは、故障等である。なお、マイコン２０においてＳ２４の処理を行う機能は、特許請求の範囲に記載のセンサ判定部に相当する。

マイコン２０は、Ｓ２４において回転センサ６００に異常が生じていないと判定すると、センサ信号に基づき開度を算出する（Ｓ２６）。詳しく言うと、マイコン２０は、センサ信号の位相に応じて、開度を算出する。Ｓ２６においてマイコン２０は、開度の絶対値を算出する。なお、Ｓ１６の処理に較べてＳ２６の処理では、マイコン２０における開度の算出精度や、算出した開度の信頼性を高くし易い。マイコン２０においてＳ２６の処理を行う機能は、特許請求の範囲に記載の回転判定部に相当する。マイコン２０は、Ｓ２６の処理を行った後に、開度算出処理を終了する。

マイコン２０は、Ｓ２４において回転センサ６００に異常が生じていると判定すると、Ｓ１０〜Ｓ２２の処理を行う。すなわち、マイコン２０は、トルクリップルに基づき開度を算出する。本実施形態においてＳ１０〜Ｓ２２の処理は、フェールセーフ処理と称することもできる。例えば、マイコン２０は、Ｓ１６で開度を算出する際、回転センサ６００に異常が生じる直前にＳ２６で算出した開度の絶対値を用いる。これにより、マイコン２０は、Ｓ１６において開度の絶対値を算出することができる。

本実施形態において、マイコン２０は、回転センサ６００に異常が生じている場合であってもモータ２１０の回転を判定することができる。また、回転センサ６００が正常な場合には、マイコン２０における判定精度を高くし易い。

なお、本実施形態では、回転センサ６００がヘリカルギア２４０に設けられた例を示したが、これに限定するものではない。少なくとも、マイコン２０が、センサ信号に基づき開度を算出できる構成であればよい。回転センサ６００は、モータギア２１４に設けられていてもよい。また、回転センサ６００は、モータ２１０の内部に設けられていてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

なお、上記施形態では、マイコン２０が開度の絶対値を算出する例を示したが、これに限定するものではない。例えば、マイコン２０は、エンジンを制御する際、開度を現在の値に対して所定の値変化させることが必要な場合がある。この場合には、マイコン２０が、特定の時間を基準に開度が変化した値を算出してもよい。この例では、マイコン２０が、開度の相対値を算出している。

上記実施形態では、マイコン２０が開度を算出する例を示したが、これに限定するものではない。マイコン２０は、モータ２１０が回転しているか否かのみを判定し、開度を算出しない例を採用することもできる。すなわち、マイコン２０は、Ｓ１４〜Ｓ２２の処理を行わない例を採用することもできる。よって、マイコン２０は、Ｓ１２の判定結果に基づき、モータ２１０の回転を制御する。

この例において、マイコン２０は、Ｓ１２の処理によりモータ２１０の回転を判定し、ウェイストゲートバルブ３００が全閉位置又は全開位置にあるか否かを判定する。そして、マイコン２０は、全閉位置又は全開位置にあるか否かに基づき、モータ２１０の回転を制御する。

また、マイコン２０は、モータ２１０の回転方向を検出し、開度を算出しない例を採用することもできる。すなわち、マイコン２０は、Ｓ１０、Ｓ１２、及び、Ｓ１８の処理を行い、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ２０、及び、Ｓ２２の処理を行わない例を採用することもできる。マイコン２０は、Ｓ１２及びＳ１８の判定結果に基づき、モータ２１０の回転を制御する。

この例において、マイコン２０は、ウェイストゲートバルブ３００が全閉位置又は全開位置にあるか否か、及び、ウェイストゲートバルブ３００の動く方向を判定することができる。よって、マイコン２０は、ウェイストゲートバルブ３００が全閉位置又は全開位置にあるか否か、及び、ウェイストゲートバルブ３００の動く方向に基づき、モータ２１０の回転を制御する。

上記実施形態において、モータ２１０は直流モータである例を示したが、これに限定するものではない。モータ２１０が、交流モータである例を採用することもできる。例えば、モータ２１０が三相交流モータの場合、モータ２１０における１つの相に流れる駆動電流を電流検出回路３０が検出する。そして、マイコン２０は、交流電流である駆動電流において生じるトルクリップルの値に基づき、開度算出処理を行う。なお、この例では、駆動回路１０がモータ２１０に交流を流すように構成される。

上記実施形態において、駆動回路１０は、４個のＦＥＴ１２〜１８を有し、Ｈブリッジ回路を構成する例を示した。しかしながら、これに限定するものではない。駆動回路１０は、マイコン２０からの制御信号に応じてモータ２１０に駆動電流を流す構成であればよい。Ｎチャネル型のＦＥＴ１２〜１８とは異なるスイッチング素子を駆動回路１０が有していてもよい。

上記実施形態において、抵抗３２は、ＦＥＴ１４のソース及びＦＥＴ１８のドレインと、第２モータ端子１００ｃと、の間に配置された例を示したが、これに限定するものではない。抵抗３２は、駆動電流が流れる箇所に配置されていればよい。また、電流検出回路３０は抵抗３２とオペアンプ３４とを有する例を示したが、これに限定するものではない。電流検出回路３０は駆動電流を検出するものであればよい。

上記実施形態において、電子制御装置１００は、出力ギアを回転させることで車両のウェイストゲートバルブ３００の開閉を制御する例を示したが、これに限定するものではない。電子制御装置１００はモータ２１０を制御する構成であればよい。

１０…駆動回路、１２…ＦＥＴ、１４…ＦＥＴ、１６…ＦＥＴ、１８…ＦＥＴ、２０…マイコン、３０…電流検出回路、３２…抵抗、３４…オペアンプ、４０…第１ＡＤＣ、５０…第２ＡＤＣ、１００…電子制御装置、１００ａ…電源端子、１００ｂ…第１モータ端子、１００ｃ…第２モータ端子、１００ｄ…グランド端子、１００ｅ…センサ端子、２００…アクチュエータ、２１０…モータ、２１２…出力軸、２１４…モータギア、２２０…平ギア、２３０…ウォーム、２４０…ヘリカルギア、２４２…軸部、２５０…アーム、３００…ウェイストゲートバルブ、３１０…ロッド、４００…電源、５００…グランド、６００…回転センサ

Claims (5)

1. モータ（２１０）の駆動を制御する電子制御装置であって、
   前記モータに駆動電流を流し、前記モータを回転させる回転制御部（１０，２０）と、
   前記駆動電流を検出し、検出信号を出力する電流検出部（３０）と、
   時間経過に伴う前記検出信号の値の変動に基づき、前記駆動電流において前記モータのトルク変動に伴って生じるトルクリップルを検出するリップル検出部（Ｓ１０）と、
   前記リップル検出部により前記トルクリップルが検出された場合には前記モータが回転していると判定し、前記トルクリップルが検出されない場合には前記モータが回転していないと判定する回転判定部（Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２６）と、
   を備え、
   前記回転判定部は、検出された前記トルクリップルが立ち上がっているか又は立ち下がっているかを判定し、前記トルクリップルが立ち上がっている場合に前記モータが一方の方向に回転していると判定し、前記トルクリップルが立ち下がっている場合に前記モータが他方の方向に回転していると判定する電子制御装置。
2. 前記モータの構造に基づき予め設定された単位角度値を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記単位角度値は、前記駆動電流に前記トルクリップルが生じた後から次の前記トルクリップルが生じるまでの間に前記モータが回転する回転角度を示し、
   前記回転判定部は、検出された前記トルクリップルの数と、前記単位角度値と、を乗算することで、前記モータの回転した角度を算出する請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記記憶部には、前記モータにおける特定の回転角度である基準角が記憶され、
   前記回転判定部は、前記記憶部から前記基準角を取得し、取得した前記基準角に対して前記モータが回転した回転角度を算出する請求項２に記載の電子制御装置。
4. 前記モータの回転角度を検出する回転センサ（６００）からセンサ信号が入力されるとともに、入力された前記センサ信号が正常か否かを判定するセンサ判定部（Ｓ２４）をさらに備え、
   前記回転判定部は、
   前記センサ判定部により前記センサ信号が正常であると判定された場合に、前記センサ信号に基づき前記モータの回転を判定し、
   前記センサ判定部により前記センサ信号が異常であると判定された場合に、前記リップル検出部の検出に基づき前記モータの回転を判定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子制御装置。
5. 前記モータは直流モータである請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子制御装置。

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