JP7514180B2 - Motor Control Device - Google Patents
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Description
本発明は、モータの回転軸の相対角度を検出する相対角度センサ、及びモータの回転軸に対して減速機を介して連結された出力軸の絶対角度を検出する絶対角度センサの各出力値を使用してモータを制御する、モータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that controls a motor using the output values of a relative angle sensor that detects the relative angle of the motor's rotating shaft, and an absolute angle sensor that detects the absolute angle of an output shaft connected to the motor's rotating shaft via a reducer.
自動車などの車両に搭載された可変圧縮比機構の制御においては、特開２００６－２２６１３３号公報（特許文献１）に記載されるように、複リンク機構の出力軸の回転角度から内燃機関の実際の圧縮比（実圧縮比）を検出する圧縮比センサが使用されている。圧縮比センサは、モータの回転軸の回転角度を０°～３６０°の範囲で相対角度として検出する相対角度センサと、モータの回転軸に対して減速機を介して連結された出力軸の絶対角度を検出する絶対角度センサと、を含んで構成されている。そして、制御開始時における絶対角度センサの出力値を基点として、相対角度センサの出力値から出力軸の回転角度が求められている。ここで、相対角度センサ及び絶対角度センサとしては、回転角度に応じた正弦波信号（Ｓｉｎ信号）及び余弦波信号（Ｃｏｓ信号）を出力するレゾルバが使用され、Ｓｉｎ信号及びＣｏｓ信号の逆正接から回転角度が求められている。 In controlling a variable compression ratio mechanism mounted on a vehicle such as an automobile, a compression ratio sensor is used to detect the actual compression ratio of an internal combustion engine from the rotation angle of the output shaft of a multi-link mechanism, as described in JP 2006-226133 A (Patent Document 1). The compression ratio sensor includes a relative angle sensor that detects the rotation angle of the motor's rotating shaft as a relative angle in the range of 0° to 360°, and an absolute angle sensor that detects the absolute angle of the output shaft connected to the motor's rotating shaft via a reducer. The output value of the absolute angle sensor at the start of control is used as the base point, and the rotation angle of the output shaft is obtained from the output value of the relative angle sensor. Here, a resolver that outputs a sine wave signal (Sin signal) and a cosine wave signal (Cos signal) according to the rotation angle is used as the relative angle sensor and the absolute angle sensor, and the rotation angle is obtained from the arctangent of the Sin signal and the Cos signal.
ところで、相対角度センサの励磁信号が瞬断したり、又は相対角度センサの励磁信号にノイズが重畳したりすると、相対角度センサから出力されるＳｉｎ信号及びＣｏｓ信号の二乗和が正常範囲から逸脱し、相対角度センサの出力値が異常であると診断されてしまう。この場合、制御開始時における絶対角度センサの出力値を基点として相対角度センサの出力値から求められた出力軸の回転角度に代えて、絶対角度センサの出力値から求められた出力軸の回転角度を使用してモータが制御されている。 However, if the excitation signal of the relative angle sensor is interrupted momentarily or noise is superimposed on the excitation signal of the relative angle sensor, the sum of the squares of the sine and cosine signals output from the relative angle sensor will deviate from the normal range, and the output value of the relative angle sensor will be diagnosed as abnormal. In this case, the motor is controlled using the rotation angle of the output shaft calculated from the output value of the absolute angle sensor instead of the rotation angle of the output shaft calculated from the output value of the relative angle sensor, with the output value of the absolute angle sensor at the start of control as the base point.
しかしながら、このように回転角度を求める角度センサを切り替えると、絶対角度センサの分解能が相対角度センサの分解能に比べて低いことから切替前後における回転角度に段差が生じ易く、目標角度と回転角度との偏差の微分値が大きくなってしまう。このため、可変圧縮比機構を目標圧縮比に近づけるフィードバック制御において、モータに供給する駆動電流が大きく変動してしまうおそれがあった。モータに供給する駆動電流が大きく変動すると、例えば、電子制御装置の駆動回路の発熱、可変圧縮比機構を制御するときの応答性や保持性に影響が及んでしまう。 However, when switching the angle sensor that determines the rotation angle in this way, because the resolution of the absolute angle sensor is lower than that of the relative angle sensor, a step is likely to occur in the rotation angle before and after switching, and the differential value of the deviation between the target angle and the rotation angle becomes large. This means that there is a risk that the drive current supplied to the motor will fluctuate significantly in the feedback control that brings the variable compression ratio mechanism closer to the target compression ratio. If the drive current supplied to the motor fluctuates significantly, this can affect, for example, heat generation in the drive circuit of the electronic control device and the responsiveness and retention when controlling the variable compression ratio mechanism.
そこで、本発明は、モータの回転軸の相対角度を検出する相対角度センサの出力値が異常になり、モータの回転軸に対して減速機を介して連結された出力軸の絶対角度を検出する絶対角度センサの出力値を使用してモータを制御するようになっても、モータに供給する駆動電流の変動を抑制可能な、モータ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a motor control device that can suppress fluctuations in the drive current supplied to the motor even when the output value of a relative angle sensor that detects the relative angle of the motor's rotating shaft becomes abnormal and the motor is controlled using the output value of an absolute angle sensor that detects the absolute angle of the output shaft connected to the motor's rotating shaft via a reducer.
モータの制御装置は、モータの回転軸の相対角度を検出する相対角度センサの出力値、及びモータの回転軸に対して減速機を介して連結された出力軸の絶対角度を検出する絶対角度センサの出力値を使用して、モータを目標角度に制御する。そして、モータの制御装置は、相対角度センサの出力値が正常である場合、制御開始時における絶対角度センサの出力値を基点として相対角度センサの出力値から求められた出力軸の回転角度を使用して前記モータを制御する。また、モータの制御装置は、相対角度センサの出力値が異常になった場合、その直後の制御サイクルにおいて、その直前に求められた出力軸の回転角度を使用してモータを制御し、それ以降の制御サイクルにおいて、絶対角度センサの出力値から求められた出力軸の回転角度を使用して前記モータを制御する。 The motor control device controls the motor to a target angle using the output value of a relative angle sensor that detects the relative angle of the motor's rotating shaft and the output value of an absolute angle sensor that detects the absolute angle of an output shaft connected to the motor's rotating shaft via a reducer. If the output value of the relative angle sensor is normal, the motor control device controls the motor using the rotation angle of the output shaft calculated from the output value of the relative angle sensor, with the output value of the absolute angle sensor at the start of control as the base point. If the output value of the relative angle sensor becomes abnormal, the motor control device controls the motor in the control cycle immediately after the abnormality using the rotation angle of the output shaft calculated immediately before that, and controls the motor in the control cycle thereafter using the rotation angle of the output shaft calculated from the output value of the absolute angle sensor.
本発明によれば、モータの回転軸の相対角度を検出する相対角度センサの出力値が異常になり、モータの回転軸に対して減速機を介して連結された出力軸の絶対角度を検出する絶対角度センサの出力値を使用してモータを制御するようになっても、モータに供給する駆動電流の変動を抑制することができる。 According to the present invention, even if the output value of a relative angle sensor that detects the relative angle of the motor's rotating shaft becomes abnormal and the motor is controlled using the output value of an absolute angle sensor that detects the absolute angle of the output shaft connected to the motor's rotating shaft via a reducer, it is possible to suppress fluctuations in the drive current supplied to the motor.
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、車両に搭載された内燃機関（エンジン）１００の一例を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an example of an internal combustion engine 100 mounted on a vehicle.
内燃機関１００は、シリンダブロック１１０と、シリンダブロック１１０のシリンダボア１１２に往復動可能に嵌挿されたピストン１２０と、吸気ポート１３０Ａ及び排気ポート１３０Ｂが形成されたシリンダヘッド１３０と、吸気ポート１３０Ａ及び排気ポート１３０Ｂの開口端を開閉する吸気バルブ１３２及び排気バルブ１３４と、を有している。 The internal combustion engine 100 has a cylinder block 110, a piston 120 reciprocally inserted into a cylinder bore 112 of the cylinder block 110, a cylinder head 130 in which an intake port 130A and an exhaust port 130B are formed, and an intake valve 132 and an exhaust valve 134 that open and close the opening ends of the intake port 130A and the exhaust port 130B.
ピストン１２０は、クランクシャフト１４０に対して、ロアリンク１５０Ａ及びアッパリンク１５０Ｂを含むコネクティングロッド１５０を介して連結されている。そして、ピストン１２０の冠面１２０Ａとシリンダヘッド１３０の下面との間に、燃焼室１６０が形成されている。燃焼室１６０を形成するシリンダヘッド１３０の略中央には、燃料と空気との混合気を着火する点火プラグ１７０が取り付けられている。 The piston 120 is connected to the crankshaft 140 via a connecting rod 150 including a lower link 150A and an upper link 150B. A combustion chamber 160 is formed between the crown surface 120A of the piston 120 and the underside of the cylinder head 130. An ignition plug 170 that ignites the mixture of fuel and air is attached approximately in the center of the cylinder head 130 that forms the combustion chamber 160.
また、内燃機関１００は、クランクシャフト１４０に対する吸気バルブ１３２の開時期の位相を可変とする可変バルブタイミング（ＶＴＣ：Valve Timing Control）機構１８０と、燃焼室１６０の容積を変更して圧縮比を可変とする可変圧縮比（ＶＣＲ：Variable Compression Ratio）機構１９０と、を備えている。 The internal combustion engine 100 also includes a variable valve timing control (VTC) mechanism 180 that changes the phase of the opening timing of the intake valve 132 relative to the crankshaft 140, and a variable compression ratio (VCR) mechanism 190 that changes the volume of the combustion chamber 160 to change the compression ratio.
ＶＴＣ機構１８０は、例えば、図示しない電動モータなどのアクチュエータによって、クランクシャフト１４０に対する吸気カムシャフト２００の位相を変更することで、吸気バルブ１３２の作動角を一定としたまま、吸気バルブ１３２の作動角の中心位相を進角又は遅角させる。なお、ＶＴＣ機構１８０は、吸気バルブ１３２の位相に限らず、吸気バルブ１３２及び排気バルブ１３４の少なくとも一方の位相を可変としてもよい。 The VTC mechanism 180 advances or retards the center phase of the operating angle of the intake valve 132 while keeping the operating angle of the intake valve 132 constant by changing the phase of the intake camshaft 200 relative to the crankshaft 140 using an actuator such as an electric motor (not shown). Note that the VTC mechanism 180 is not limited to varying the phase of the intake valve 132, and may vary the phase of at least one of the intake valve 132 and the exhaust valve 134.
ＶＣＲ機構１９０は、例えば、特開２００２－２７６４４６号公報に開示されるような複リンク機構によって、内燃機関１００の燃焼室１６０の容積を変更させて圧縮比を可変とする。以下、ＶＣＲ機構１９０の一例について説明する。 The VCR mechanism 190 changes the volume of the combustion chamber 160 of the internal combustion engine 100 by using a multi-link mechanism, such as that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-276446, to vary the compression ratio. An example of the VCR mechanism 190 is described below.
クランクシャフト１４０は、複数のジャーナル部１４０Ａと複数のクランクピン部１４０Ｂとを有し、シリンダブロック１１０の主軸受（図示せず）に、ジャーナル部１４０Ａが回転可能に支持されている。クランクピン部１４０Ｂは、ジャーナル部１４０Ａから偏心しており、ここにロアリンク１５０Ａが回転可能に連結されている。アッパリンク１５０Ｂは、下端側が連結ピン１５２によりロアリンク１５０Ａの一端に回転可能に連結され、上端側がピストンピン１５４によりピストン１２０に回転可能に連結されている。コントロールリンク１９２は、上端側が連結ピン１９４によりロアリンク１５０Ａの他端に回転可能に連結され、下端側が制御シャフト１９６を介してシリンダブロック１１０の下部に回転可能に連結されている。詳細には、制御シャフト１９６は、回転可能にシリンダブロック１１０に支持されていると共に、その回転中心から偏心している偏心カム部１９６Ａを有し、この偏心カム部１９６Ａにコントロールリンク１９２の下端側が回転可能に嵌合している。制御シャフト１９６は、電動モータを用いた圧縮比制御用のアクチュエータ１９８によって回転位置が制御される。 The crankshaft 140 has a plurality of journal portions 140A and a plurality of crank pin portions 140B, and the journal portion 140A is rotatably supported by a main bearing (not shown) of the cylinder block 110. The crank pin portion 140B is eccentric from the journal portion 140A, and the lower link 150A is rotatably connected to the crank pin portion 140B. The lower end side of the upper link 150B is rotatably connected to one end of the lower link 150A by a connecting pin 152, and the upper end side is rotatably connected to the piston 120 by a piston pin 154. The upper end side of the control link 192 is rotatably connected to the other end of the lower link 150A by a connecting pin 194, and the lower end side is rotatably connected to the lower part of the cylinder block 110 via a control shaft 196. In detail, the control shaft 196 is rotatably supported by the cylinder block 110 and has an eccentric cam portion 196A that is eccentric from the center of rotation, and the lower end side of the control link 192 is rotatably fitted into this eccentric cam portion 196A. The rotational position of the control shaft 196 is controlled by an actuator 198 for compression ratio control using an electric motor.
このような複リンク機構を用いたＶＣＲ機構１９０においては、アクチュエータ１９８によって制御シャフト１９６が回転すると、偏心カム部１９６Ａの中心位置、つまり、シリンダブロック１１０に対する相対位置が変化する。これによって、コントロールリンク１９２の下端の搖動支持位置が変化すると、ピストン上死点（ＴＤＣ）におけるピストン１２０の位置が高くなったり低くなったりして、燃焼室１６０の容積が増減し、内燃機関１００の圧縮比を変更することができる。このとき、アクチュエータ１９８の作動を停止させると、ピストン１２０の往復動によって、制御シャフト１９６の偏心カム部１９６Ａに対してコントロールリンク１９２が回転し、圧縮比が低圧縮比側へと推移する。 In the VCR mechanism 190 using such a multi-link mechanism, when the control shaft 196 is rotated by the actuator 198, the center position of the eccentric cam portion 196A, that is, the relative position with respect to the cylinder block 110, changes. As a result, when the rocking support position of the lower end of the control link 192 changes, the position of the piston 120 at the piston top dead center (TDC) becomes higher or lower, increasing or decreasing the volume of the combustion chamber 160, and changing the compression ratio of the internal combustion engine 100. At this time, when the operation of the actuator 198 is stopped, the reciprocating motion of the piston 120 rotates the control link 192 relative to the eccentric cam portion 196A of the control shaft 196, and the compression ratio shifts to the lower compression ratio side.
ＶＣＲ機構１９０には、図２に示すように、通常の制御範囲ＲＮＧ１を越えて制御シャフト１９６が回転したときに、その変位（角度）を規制して機械的な回転可能範囲ＲＮＧ２を規定するストッパ機構２１０が取り付けられている。ストッパ機構２１０は、制御シャフト１９６に要の部分が固定された略扇形状の第１の部材２１０Ａと、シリンダブロック１１０に固定された板形状の第２の部材２１０Ｂと、を有している。第１の部材２１０Ａは、制御シャフト１９６と一体となって回転する。第２の部材２１０Ｂは、通常の制御範囲ＲＮＧ１である最高圧縮比（上限）又は最低圧縮比（下限）を越えて制御シャフト１９６が回転したときに、第１の部材２１０Ａの中心角を規定する２辺のいずれかと当接し、制御シャフト１９６の変位を規制する。ここで、ストッパ機構２１０は、制御シャフト１９６が通常の制御範囲ＲＮＧ１を越えたときに機能するため、通常制御においては第１の部材２１０Ａと第２の部材２１０Ｂとが当接することがなく、例えば、異音発生などを抑制することができる。なお、ストッパ機構２１０は、制御シャフト１９６の変位を規制するだけでなく、制御シャフト１９６の基準位置を学習するためにも使用される。 2, the VCR mechanism 190 is provided with a stopper mechanism 210 that regulates the displacement (angle) of the control shaft 196 when it rotates beyond the normal control range RNG1 to define a mechanical rotatable range RNG2. The stopper mechanism 210 has a substantially sector-shaped first member 210A, the essential portion of which is fixed to the control shaft 196, and a plate-shaped second member 210B fixed to the cylinder block 110. The first member 210A rotates integrally with the control shaft 196. The second member 210B abuts against one of the two sides that define the central angle of the first member 210A when the control shaft 196 rotates beyond the maximum compression ratio (upper limit) or the minimum compression ratio (lower limit), which is the normal control range RNG1, and regulates the displacement of the control shaft 196. Here, the stopper mechanism 210 functions when the control shaft 196 exceeds the normal control range RNG1, so that the first member 210A and the second member 210B do not come into contact with each other under normal control, and it is possible to suppress, for example, the generation of abnormal noise. Note that the stopper mechanism 210 is not only used to regulate the displacement of the control shaft 196, but also to learn the reference position of the control shaft 196.
ストッパ機構２１０としては、制御シャフト１９６の回転に関して、最高圧縮比側及び最低圧縮比側の少なくとも一方の変位を規制できればよい。また、ストッパ機構２１０は、略扇形状の第１の部材２１０Ａ及び板形状の第２の部材２１０Ｂに限らず、他の形状をなす２つ以上の部材によって制御シャフト１９６の変位を規制できればよい。 The stopper mechanism 210 may be capable of restricting the displacement of at least one of the maximum compression ratio side and the minimum compression ratio side with respect to the rotation of the control shaft 196. In addition, the stopper mechanism 210 is not limited to the substantially sector-shaped first member 210A and the plate-shaped second member 210B, but may be capable of restricting the displacement of the control shaft 196 using two or more members having other shapes.
ＶＴＣ機構１８０及びＶＣＲ機構１９０は、マイクロコンピュータを内蔵した、ＶＴＣコントローラ２２０及びＶＣＲコントローラ２３０によって夫々電子制御される。ＶＴＣコントローラ２２０及びＶＣＲコントローラ２３０は、例えば、車載ネットワークの一例であるＣＡＮ（Controller Area Network）２４０を介して、内燃機関１００を電子制御する、マイクロコンピュータを内蔵したエンジンコントローラ２５０に接続されている。従って、ＶＴＣコントローラ２２０、ＶＣＲコントローラ２３０及びエンジンコントローラ２５０は、ＣＡＮ２４０を使用して任意のデータを送受信することができる。なお、車載ネットワークとしては、ＣＡＮ２４０に限らず、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）などの公知のネットワークを使用することができる。 The VTC mechanism 180 and the VCR mechanism 190 are electronically controlled by a VTC controller 220 and a VCR controller 230, each of which has a built-in microcomputer. The VTC controller 220 and the VCR controller 230 are connected to an engine controller 250, which has a built-in microcomputer and electronically controls the internal combustion engine 100, via, for example, a Controller Area Network (CAN) 240, which is an example of an in-vehicle network. Therefore, the VTC controller 220, the VCR controller 230, and the engine controller 250 can send and receive any data using the CAN 240. Note that the in-vehicle network is not limited to the CAN 240, and any known network such as FlexRay (registered trademark) can be used.
エンジンコントローラ２５０には、内燃機関１００の運転状態の一例として、内燃機関１００の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２６０、及び内燃機関１００の負荷Ｑを検出する負荷センサ２７０の各出力信号が入力されている。ここで、内燃機関１００の負荷Ｑとしては、例えば、吸気負圧、吸気流量、過給圧力、アクセル開度、スロットル開度など、トルクと密接に関連する状態量を使用することができる。 The engine controller 250 receives output signals from a rotation speed sensor 260 that detects the rotation speed Ne of the internal combustion engine 100, and a load sensor 270 that detects the load Q of the internal combustion engine 100, as examples of the operating state of the internal combustion engine 100. Here, the load Q of the internal combustion engine 100 can be, for example, a state quantity closely related to torque, such as intake negative pressure, intake flow rate, supercharging pressure, accelerator opening, or throttle opening.
エンジンコントローラ２５０は、例えば、回転速度及び負荷に適合した目標値が設定されたマップを参照し、内燃機関１００の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに応じた、ＶＴＣ機構１８０の目標角度及びＶＣＲ機構１９０の目標圧縮比を夫々求める。そして、エンジンコントローラ２５０は、ＣＡＮ２４０を介して、目標角度及び目標圧縮比をＶＴＣコントローラ２２０及びＶＣＲコントローラ２３０へと夫々送信する。なお、エンジンコントローラ２５０は、回転速度センサ２６０及び負荷センサ２７０の各出力信号に限らず、ＣＡＮ２４０を介して接続された他のコントローラ（図示せず）から、内燃機関１００の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑを読み込んでもよい。 The engine controller 250, for example, refers to a map in which target values suitable for the rotation speed and load are set, and determines the target angle of the VTC mechanism 180 and the target compression ratio of the VCR mechanism 190 according to the rotation speed Ne and load Q of the internal combustion engine 100. The engine controller 250 then transmits the target angle and the target compression ratio to the VTC controller 220 and the VCR controller 230, respectively, via the CAN 240. The engine controller 250 may read the rotation speed Ne and load Q of the internal combustion engine 100 from another controller (not shown) connected via the CAN 240, in addition to the output signals of the rotation speed sensor 260 and the load sensor 270.
目標角度を受信したＶＴＣコントローラ２２０は、図示しないセンサによって検出された実際の角度（実角度）が目標角度に近づくように、ＶＴＣ機構１８０のアクチュエータに出力する駆動電流をフィードバック制御する。また、目標圧縮比を受信したＶＣＲコントローラ２３０は、後述する圧縮比センサによって検出された実際の圧縮比（実圧縮比）が目標圧縮比に近づくように、ＶＣＲ機構１９０のアクチュエータ１９８に出力する駆動電流をフィードバック制御する。このようにすることで、ＶＴＣ機構１８０及びＶＣＲ機構１９０は、内燃機関１００の運転状態に応じた目標値に夫々制御される。 The VTC controller 220, which has received the target angle, feedback controls the drive current output to the actuator of the VTC mechanism 180 so that the actual angle (actual angle) detected by a sensor (not shown) approaches the target angle. The VCR controller 230, which has received the target compression ratio, feedback controls the drive current output to the actuator 198 of the VCR mechanism 190 so that the actual compression ratio (actual compression ratio) detected by a compression ratio sensor (described later) approaches the target compression ratio. In this way, the VTC mechanism 180 and the VCR mechanism 190 are each controlled to a target value according to the operating state of the internal combustion engine 100.
内燃機関１００の実圧縮比を検出する圧縮比センサは、アクチュエータ１９８の回転軸の相対角度を検出する第１のレゾルバ２８０と、アクチュエータ１９８の回転軸に対して減速機１９８Ａを介して連結された制御シャフト１９６の絶対角度を検出する第２のレゾルバ２９０と、を含んでいる。そして、ＶＣＲコントローラ２３０は、制御開始時の第２のレゾルバ２９０の出力値を基点として、第１のレゾルバ２８０の出力値から制御シャフト１９６の回転角度、要するに、内燃機関１００の圧縮比を検出する。これは、第１のレゾルバ２８０は、相対角度を検出する際の分解能が高い反面、例えば、同一位相の０°と３６０°とを区別できず、第２のレゾルバ２９０は、制御シャフト１９６の絶対角度を検出できる反面、絶対角度を検出する際の分解能が低いためである。ここで、第１のレゾルバ２８０が、相対角度センサの一例として挙げられ、第２のレゾルバ２９０が、絶対角度センサの一例として挙げられる。また、制御シャフト１９６が、アクチュエータの回転軸に対して減速機を介して連結された出力軸の一例として挙げられる。 The compression ratio sensor that detects the actual compression ratio of the internal combustion engine 100 includes a first resolver 280 that detects the relative angle of the rotating shaft of the actuator 198, and a second resolver 290 that detects the absolute angle of the control shaft 196 connected to the rotating shaft of the actuator 198 via a reducer 198A. The VCR controller 230 detects the rotation angle of the control shaft 196, in other words, the compression ratio of the internal combustion engine 100, from the output value of the first resolver 280, based on the output value of the second resolver 290 at the start of control. This is because the first resolver 280 has high resolution when detecting a relative angle, but cannot distinguish between, for example, 0° and 360° of the same phase, and the second resolver 290 can detect the absolute angle of the control shaft 196, but has low resolution when detecting the absolute angle. Here, the first resolver 280 is an example of a relative angle sensor, and the second resolver 290 is an example of an absolute angle sensor. Also, the control shaft 196 is an example of an output shaft connected to the rotating shaft of the actuator via a reducer.
第１のレゾルバ２８０及び第２のレゾルバ２９０は、回転体の回転角度に応じて相関する２つの信号、具体的には、正弦波信号及び余弦波信号を出力する。第１のレゾルバ２８０は、図３に示すように、回転体と一体的に回転するロータ２８２と、１相の励磁コイル２８４Ａ並びに２相の出力コイル２８４Ｂ及び２８４Ｃが巻かれたステータ２８４と、を有している。ここで、ステータ２８４の２相の出力コイル２８４Ｂ及び２８４Ｃは、９０°の角度差をもって配置されている。そして、ステータ２８４の励磁コイル２８４Ａに交流電流からなる励磁信号を印加すると、各出力コイル２８４Ｂ及び２８４Ｃには、図４に示すような、回転体の回転角度（電気角）に応じて変化する、正弦波信号及び余弦波信号からなる２相電圧が発生する。第２のレゾルバ２９０は、第１のレゾルバ２８０と同様な構成をなしているため、その説明は省略することとする。従って、以下の説明においては、第１のレゾルバ２８０と第２のレゾルバ２９０とを区別する必要がない場合、第１のレゾルバ２８０の説明をもって、第２のレゾルバ２９０の説明を併せてしたこととする。 The first resolver 280 and the second resolver 290 output two signals, specifically, a sine wave signal and a cosine wave signal, that are correlated according to the rotation angle of the rotor. As shown in FIG. 3, the first resolver 280 has a rotor 282 that rotates integrally with the rotor, and a stator 284 wound with a one-phase excitation coil 284A and two-phase output coils 284B and 284C. Here, the two-phase output coils 284B and 284C of the stator 284 are arranged with an angle difference of 90°. Then, when an excitation signal consisting of an AC current is applied to the excitation coil 284A of the stator 284, a two-phase voltage consisting of a sine wave signal and a cosine wave signal that changes according to the rotation angle (electrical angle) of the rotor is generated in each of the output coils 284B and 284C, as shown in FIG. 4. The second resolver 290 has a similar configuration to the first resolver 280, so its description will be omitted. Therefore, in the following description, when there is no need to distinguish between the first resolver 280 and the second resolver 290, the description of the first resolver 280 will be taken to include the description of the second resolver 290.
ＶＣＲコントローラ２３０は、第１のレゾルバ２８０から出力された正弦波信号及び余弦波信号の逆正接を演算することで、回転体の回転角度を求めることができる。また、ＶＣＲコントローラ２３０は、第１のレゾルバ２８０から出力された正弦波信号及び余弦波信号の二乗和（ｓｉｎ２θ＋ｃｏｓ２θ）を演算し、この二乗和が所定の正常範囲内にあるか否かに応じて、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であるか否かを診断することもできる。そして、ＶＣＲコントローラ２３０は、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であると診断した場合、制御開始時の第２のレゾルバ２９０の出力値を基点として第１のレゾルバ２８０の出力値から求めた回転角度に代えて、第２のレゾルバ２９０の出力値を用いてＶＣＲ機構１９０を制御する。 The VCR controller 230 can calculate the arctangent of the sine wave signal and the cosine wave signal output from the first resolver 280 to obtain the rotation angle of the rotor. The VCR controller 230 can also calculate the sum of squares (sin 2 θ+cos 2 θ) of the sine wave signal and the cosine wave signal output from the first resolver 280, and diagnose whether the output value of the first resolver 280 is abnormal depending on whether the sum of squares is within a predetermined normal range. If the VCR controller 230 diagnoses that the output value of the first resolver 280 is abnormal, it controls the VCR mechanism 190 using the output value of the second resolver 290 instead of the rotation angle obtained from the output value of the first resolver 280 with the output value of the second resolver 290 at the start of control as the base point.
ところで、アクチュエータ１９８の相対角度を検出する第１のレゾルバ２８０の励磁信号が瞬断したりノイズが重畳したりすると、ロータ２８２の回転に伴って２相の出力コイル２８４Ｂ及び２８４Ｃから出力されるＳｉｎ信号及びＣｏｓ信号が乱れてしまう。この場合、Ｓｉｎ信号及びＣｏｓ信号の二乗和が正常範囲から逸脱し、第１のレゾルバ２８０の出力値に代えて、第２のレゾルバ２９０の出力値を使用してアクチュエータ１９８の制御が行われるようになる。第２のレゾルバ２９０の出力値から求められた回転角度は、第１のレゾルバ２８０の出力値から求められた回転角度より精度が低いため、アクチュエータ１９８の制御において使用するレゾルバの切替前後において、回転角度に段差が発生し易い。そして、回転角度に大きな段差が発生すると、ＶＣＲ機構１９０を目標角度（目標圧縮比）に近づけるフィードバック制御において、目標角度と回転角度との偏差の微分値が大きくなり、アクチュエータ１９８に供給する駆動電流が大きく変動してしまうおそれがある。 However, if the excitation signal of the first resolver 280 that detects the relative angle of the actuator 198 is interrupted or noise is superimposed, the sine and cosine signals output from the two-phase output coils 284B and 284C as the rotor 282 rotates are disturbed. In this case, the square sum of the sine and cosine signals deviates from the normal range, and the actuator 198 is controlled using the output value of the second resolver 290 instead of the output value of the first resolver 280. Since the rotation angle calculated from the output value of the second resolver 290 is less accurate than the rotation angle calculated from the output value of the first resolver 280, a step is likely to occur in the rotation angle before and after switching the resolver used to control the actuator 198. If a large difference occurs in the rotation angle, the differential value of the deviation between the target angle and the rotation angle becomes large in the feedback control that moves the VCR mechanism 190 closer to the target angle (target compression ratio), and there is a risk that the drive current supplied to the actuator 198 will fluctuate significantly.
そこで、ＶＣＲコントローラ２３０は、第１のレゾルバ２８０の出力値が正常である場合、制御開始時における第２のレゾルバ２９０の出力値を基点として第１のレゾルバ２８０の出力値から求められた制御シャフト１９６の回転角度を使用してアクチュエータ１９８を制御する。また、ＶＣＲコントローラ２３０は、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常になった場合、その直後の制御サイクルにおいて、その直前に求められた制御シャフト１９６の回転角度を使用してアクチュエータ１９８を制御し、それ以降の制御サイクルにおいて、第２のレゾルバ２９０の出力値から求められた制御シャフト１９６の回転角度を使用してアクチュエータ１９８を制御する。要するに、ＶＣＲコントローラ２３０は、制御シャフト１９６の回転角度を求めるレゾルバを切り替えた直後の制御サイクルにおいて、その直前の制御サイクルで求められた回転角度を使用してアクチュエータ１９８を制御する。 Therefore, when the output value of the first resolver 280 is normal, the VCR controller 230 controls the actuator 198 using the rotation angle of the control shaft 196 calculated from the output value of the first resolver 280, with the output value of the second resolver 290 at the start of control as the base point. Also, when the output value of the first resolver 280 becomes abnormal, the VCR controller 230 controls the actuator 198 in the control cycle immediately after the abnormality using the rotation angle of the control shaft 196 calculated immediately before, and in the control cycle thereafter, controls the actuator 198 using the rotation angle of the control shaft 196 calculated from the output value of the second resolver 290. In short, the VCR controller 230 controls the actuator 198 in the control cycle immediately after the switch of the resolver that calculates the rotation angle of the control shaft 196, using the rotation angle calculated in the control cycle immediately before.
図５は、ＶＣＲコントローラ２３０が起動されたことを契機として、ＶＣＲコントローラ２３０が第１の所定時間ｔ１（例えば、５１２μｓ）ごとに繰り返し実行する診断処理の一例を示している。ＶＣＲコントローラ２３０は、マイクロコンピュータの不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムにより診断処理を実行し、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であるか否かを診断する。なお、診断処理を実行するに先立ってＶＣＲコントローラ２３０の起動時に、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であるか否かの診断結果を示す異常フラグＦが「０（正常）」に設定される。 Figure 5 shows an example of a diagnostic process that is repeatedly executed by the VCR controller 230 at first predetermined time t1 (e.g., 512 μs) when the VCR controller 230 is started. The VCR controller 230 executes the diagnostic process using an application program stored in the non-volatile memory of the microcomputer, and diagnoses whether the output value of the first resolver 280 is abnormal. Prior to executing the diagnostic process, when the VCR controller 230 is started, an abnormality flag F indicating the diagnosis result of whether the output value of the first resolver 280 is abnormal is set to "0 (normal)".
ステップ１０（図５では「Ｓ１０」と略記する。以下同様。）では、ＶＣＲコントローラ２３０が、第１のレゾルバ２８０の出力信号、即ち、２相の出力コイル２８４Ｂ及び２８４Ｃから出力されるＳｉｎ信号及びＣｏｓ信号を夫々読み込む。 In step 10 (abbreviated as "S10" in FIG. 5, and so forth), the VCR controller 230 reads the output signals of the first resolver 280, i.e., the sine and cosine signals output from the two-phase output coils 284B and 284C, respectively.
ステップ１１では、ＶＣＲコントローラ２３０が、第１のレゾルバ２８０から読み込んだＳｉｎ信号及びＣｏｓ信号の二乗和、即ち、二乗和＝Ｓｉｎ２θ＋Ｃｏｓ２θを算出する。ここで、θは、第１のレゾルバ２８０のロータ２８２の回転角度、即ち、アクチュエータ１９８の回転軸の回転角度である。 In step 11, the VCR controller 230 calculates the sum of squares of the sine and cosine signals read from the first resolver 280, i.e., Sum of Squares = Sin2θ + Cos2θ , where θ is the rotation angle of the rotor 282 of the first resolver 280, i.e., the rotation angle of the rotary shaft of the actuator 198.
ステップ１２では、ＶＣＲコントローラ２３０が、Ｓｉｎ信号及びＣｏｓ信号の二乗和が下限閾値以上かつ上限閾値以下であるか否か、要するに、二乗和が正常範囲内にあるか否かを判定する。ここで、正常範囲を画定する下限閾値及び上限閾値は、例えば、第１のレゾルバ２８０の出力特性などを考慮して適宜設定することができる。そして、ＶＣＲコントローラ２３０は、Ｓｉｎ信号及びＣｏｓ信号の二乗和が正常範囲内にあると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ１３へと進める。一方、ＶＣＲコントローラ２３０は、Ｓｉｎ信号及びＣｏｓ信号の二乗和が正常範囲内にない、要するに、二乗和が正常範囲を逸脱していると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ１４へと進める。 In step 12, the VCR controller 230 determines whether the sum of squares of the sine signal and the cosine signal is equal to or greater than a lower threshold and equal to or less than an upper threshold, i.e., whether the sum of squares is within a normal range. Here, the lower and upper thresholds that define the normal range can be set appropriately, for example, taking into consideration the output characteristics of the first resolver 280. If the VCR controller 230 determines that the sum of squares of the sine signal and the cosine signal is within the normal range (Yes), the process proceeds to step 13. On the other hand, if the VCR controller 230 determines that the sum of squares of the sine signal and the cosine signal is not within the normal range, i.e., that the sum of squares is outside the normal range (No), the process proceeds to step 14.
ステップ１３では、ＶＣＲコントローラ２３０が、Ｓｉｎ信号及びＣｏｓ信号の二乗和が正常範囲内にあったので、異常フラグＦを「０（正常）」に設定する。その後、ＶＣＲコントローラ２３０は、診断処理を終了させる。 In step 13, the VCR controller 230 sets the abnormality flag F to "0 (normal)" because the sum of the squares of the sine signal and the cosine signal is within the normal range. The VCR controller 230 then ends the diagnostic process.
ステップ１４では、ＶＣＲコントローラ２３０が、Ｓｉｎ信号及びＣｏｓ信号の二乗和が正常範囲を逸脱していたので、異常フラグＦを「１（異常）」に設定する。その後、ＶＣＲコントローラ２３０は、診断処理を終了させる。 In step 14, the VCR controller 230 sets the abnormality flag F to "1 (abnormal)" because the sum of the squares of the sine signal and the cosine signal is outside the normal range. The VCR controller 230 then ends the diagnostic process.
かかる診断処理によれば、第１のレゾルバ２８０から出力されるＳｉｎ信号及びＣｏｓ信号の二乗和が正常範囲内にあるか否かを判定することで、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であるか否かを診断することができる。具体的には、Ｓｉｎ信号及びＣｏｓ信号の二乗和が正常範囲内にあれば、第１のレゾルバ２８０の出力値が正常であると診断され、異常フラグＦが「０（正常）」に設定される。一方、Ｓｉｎ信号及びＣｏｓ信号の二乗和が正常範囲を逸脱していれば、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であると診断され、異常フラグＦが「１（異常）」に設定される。従って、任意のタイミングで異常フラグＦを参照することで、第１のレゾルバ２８０の出力値が正常であるか異常であるかを認識することができる。 According to this diagnostic process, by determining whether the sum of squares of the sine signal and the cosine signal output from the first resolver 280 is within the normal range, it is possible to diagnose whether the output value of the first resolver 280 is abnormal. Specifically, if the sum of squares of the sine signal and the cosine signal is within the normal range, the output value of the first resolver 280 is diagnosed as normal, and the abnormality flag F is set to "0 (normal)". On the other hand, if the sum of squares of the sine signal and the cosine signal deviates from the normal range, the output value of the first resolver 280 is diagnosed as abnormal, and the abnormality flag F is set to "1 (abnormal)". Therefore, by referring to the abnormality flag F at any timing, it is possible to recognize whether the output value of the first resolver 280 is normal or abnormal.
図６は、ＶＣＲコントローラ２３０が起動されたことを契機として、ＶＣＲコントローラ２３０が第２の所定時間ｔ２（例えば、１ｍｓ）ごとに繰り返し実行するモータ駆動処理の一例を示している。ＶＣＲコントローラ２３０は、診断処理と同様に、マイクロコンピュータの不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムによりモータ駆動処理を実行する。なお、第２の所定時間ｔ２は、第１の所定時間ｔ１と同じでもよいが、制御性の観点から第１の所定時間ｔ１より長いことが望ましい。 Figure 6 shows an example of a motor drive process that is repeatedly executed by the VCR controller 230 every second predetermined time t2 (e.g., 1 ms) when the VCR controller 230 is started. As with the diagnostic process, the VCR controller 230 executes the motor drive process using an application program stored in the non-volatile memory of the microcomputer. Note that the second predetermined time t2 may be the same as the first predetermined time t1, but is preferably longer than the first predetermined time t1 from the viewpoint of controllability.
ステップ２０では、ＶＣＲコントローラ２３０が、異常フラグＦを参照し、これが「０」に設定されているか否か、要するに、第１のレゾルバ２８０の出力値が正常であるか否かを判定する。そして、ＶＣＲコントローラ２３０は、異常フラグＦが「０」に設定されていると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２１へと進める。一方、ＶＣＲコントローラ２３０は、異常フラグＦが「１」に設定されている、即ち、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２３へと進める。 In step 20, the VCR controller 230 refers to the abnormality flag F and determines whether it is set to "0", in other words, whether the output value of the first resolver 280 is normal. If the VCR controller 230 determines that the abnormality flag F is set to "0" (Yes), it advances the process to step 21. On the other hand, if the VCR controller 230 determines that the abnormality flag F is set to "1", that is, that the output value of the first resolver 280 is abnormal (No), it advances the process to step 23.
ステップ２１では、ＶＣＲコントローラ２３０が、起動時（制御開始時）における第２のレゾルバ２９０の出力値を基点として、第１のレゾルバ２８０の出力値から制御シャフト１９６の回転角度を算出する。具体的には、ＶＣＲコントローラ２３０は、制御サイクルごとに、第１のレゾルバ２８０から出力されるＳｉｎ信号及びＣｏｓ信号の逆正接からアクチュエータ１９８の回転軸の回転角度を求める。そして、ＶＣＲコントローラ２３０は、起動時において第２のレゾルバ２９０から出力されたＳｉｎ信号及びＣｏｓ信号の逆正接から求められた回転角度を基点として、各制御サイクルで求められたアクチュエータ１９８の回転軸の回転角度を逐次積算し、減速機１９８Ａの減速比を考慮して、その積算値から制御シャフト１９６の回転角度を算出する。 In step 21, the VCR controller 230 calculates the rotation angle of the control shaft 196 from the output value of the first resolver 280, using the output value of the second resolver 290 at the time of startup (at the start of control) as the base point. Specifically, the VCR controller 230 calculates the rotation angle of the rotating shaft of the actuator 198 from the arctangent of the sine signal and the cosine signal output from the first resolver 280 for each control cycle. Then, the VCR controller 230 sequentially integrates the rotation angle of the rotating shaft of the actuator 198 obtained in each control cycle, using the rotation angle obtained from the arctangent of the sine signal and the cosine signal output from the second resolver 290 at the time of startup as the base point, and calculates the rotation angle of the control shaft 196 from the integrated value, taking into account the reduction ratio of the reducer 198A.
ステップ２２では、ＶＣＲコントローラ２３０が、前回の制御サイクルにおいて求められた制御シャフト１９６の回転角度を保持する変数「前回値」に、今回の制御サイクルにおいて求められた制御シャフト１９６の回転角度を書き込んで更新する。その後、ＶＣＲコントローラ２３０は、処理をステップ２７へと進める。 In step 22, the VCR controller 230 updates the variable "previous value," which holds the rotation angle of the control shaft 196 determined in the previous control cycle, by writing the rotation angle of the control shaft 196 determined in the current control cycle. The VCR controller 230 then advances the process to step 27.
ステップ２３では、ＶＣＲコントローラ２３０が、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であったため、第２のレゾルバ２９０の出力値から制御シャフト１９６の回転角度を算出する。具体的には、ＶＣＲコントローラ２３０は、第２のレゾルバ２９０から出力されるＳｉｎ信号及びＣｏｓ信号の逆正接から制御シャフト１９６の回転角度を算出する。 In step 23, since the output value of the first resolver 280 is abnormal, the VCR controller 230 calculates the rotation angle of the control shaft 196 from the output value of the second resolver 290. Specifically, the VCR controller 230 calculates the rotation angle of the control shaft 196 from the arctangent of the sine signal and cosine signal output from the second resolver 290.
ステップ２４では、ＶＣＲコントローラ２３０が、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であると診断した直後の制御サイクルであるか否かを判定する。そして、ＶＣＲコントローラ２３０は、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であると診断した直後の制御サイクルであると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２５へと進める。一方、ＶＣＲコントローラ２３０は、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であると診断した直後の制御サイクルでないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２７へと進める。 In step 24, the VCR controller 230 determines whether or not this is the control cycle immediately after the output value of the first resolver 280 has been diagnosed as abnormal. If the VCR controller 230 determines that this is the control cycle immediately after the output value of the first resolver 280 has been diagnosed as abnormal (Yes), the process proceeds to step 25. On the other hand, if the VCR controller 230 determines that this is not the control cycle immediately after the output value of the first resolver 280 has been diagnosed as abnormal (No), the process proceeds to step 27.
ステップ２５では、ＶＣＲコントローラ２３０が、ステップ２３で算出した回転角度と変数「前回値」が示す回転角度との偏差の絶対値が所定値より大きいか否かを判定する。ここで、所定値は、前回の制御サイクルにおける回転角度と今回の制御サイクルにおける回転角度の段差が大きいため、アクチュエータ１９８に出力する駆動電流が大きく変動するおそれがあるか否かを判定する閾値であって、例えば、アクチュエータ１９８及びその駆動回路の特性などを考慮して適宜設定することができる。そして、ＶＣＲコントローラ２３０は、偏差の絶対値が所定値より大きいと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２６へと進める。一方、ＶＣＲコントローラ２３０は、偏差の絶対値が所定値以下であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２７へと進める。 In step 25, the VCR controller 230 determines whether the absolute value of the deviation between the rotation angle calculated in step 23 and the rotation angle indicated by the variable "previous value" is greater than a predetermined value. Here, the predetermined value is a threshold value that determines whether the difference between the rotation angle in the previous control cycle and the rotation angle in the current control cycle is large, and therefore whether the drive current output to the actuator 198 is likely to fluctuate significantly, and can be set appropriately taking into consideration, for example, the characteristics of the actuator 198 and its drive circuit. If the VCR controller 230 determines that the absolute value of the deviation is greater than the predetermined value (Yes), the process proceeds to step 26. On the other hand, if the VCR controller 230 determines that the absolute value of the deviation is equal to or less than the predetermined value (No), the process proceeds to step 27.
ステップ２６では、ＶＣＲコントローラ２３０が、今回の制御サイクルで使用する回転角度を変数「前回値」が示す回転角度とする。その後、ＶＣＲコントローラ２３０は、処理をステップ２７へと進める。 In step 26, the VCR controller 230 sets the rotation angle to be used in the current control cycle to the rotation angle indicated by the variable "previous value". The VCR controller 230 then proceeds to step 27.
ステップ２７では、ＶＣＲコントローラ２３０が、制御シャフト１９６の回転角度が目標角度に近づいて収束するように、アクチュエータ１９８に供給する駆動電流をフィードバック制御する。ここで、フィードバック制御としては、ＰＩＤ制御（比例積分微分制御）に限らず、ＰＩ制御（比例積分制御）、ＰＤ制御（比例微分制御）などであってもよい。その後、ＶＣＲコントローラ２３０は、モータ駆動処理を終了させる。 In step 27, the VCR controller 230 feedback controls the drive current supplied to the actuator 198 so that the rotation angle of the control shaft 196 approaches and converges to the target angle. Here, the feedback control is not limited to PID control (proportional integral differential control), but may be PI control (proportional integral control), PD control (proportional differential control), etc. Thereafter, the VCR controller 230 ends the motor drive process.
かかるモータ駆動処理によれば、異常フラグＦが「０」、即ち、第１のレゾルバ２８０の出力値が正常であれば、起動時における第２のレゾルバ２９０の出力値を基点として、第１のレゾルバ２８０の出力値から求められた回転角度が目標角度に近づいて収束するように、アクチュエータ１９８に供給する駆動電流がフィードバック制御される。この場合、今回の制御サイクルを実行するたびに、前回の制御サイクルにおける回転角度を保持する変数「前回値」が逐次更新される。 According to this motor drive process, if the abnormality flag F is "0", i.e., if the output value of the first resolver 280 is normal, the drive current supplied to the actuator 198 is feedback controlled so that the rotation angle calculated from the output value of the first resolver 280 approaches and converges to the target angle, based on the output value of the second resolver 290 at startup. In this case, each time the current control cycle is executed, the variable "previous value" that holds the rotation angle in the previous control cycle is successively updated.
一方、異常フラグＦが「１」、即ち、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であると、起動時における第２のレゾルバ２９０の出力値を基点として、第１のレゾルバ２８０の出力値から回転角度を求める代わりに、第２のレゾルバ２９０の出力値から回転角度が直接求められる。そして、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であると診断された直後の制御サイクルでは、前回の制御サイクルにおける回転角度と今回の制御サイクルにおける回転角度との偏差の絶対値が所定値より大きければ、今回の制御サイクルで使用する回転角度が変数「前回値」が示す回転角度とされる。その後、このように決定された回転速度が目標角度に近づいて収束するように、アクチュエータ１９８に供給する駆動電流がフィードバック制御される。また、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常であると診断された直後の制御サイクルにおいて、前回の制御サイクルにおける回転角度と今回の制御サイクルにおける回転角度との偏差の絶対値が所定値以下であれば、アクチュエータ１９８に供給する駆動電流が大きく変動するおそれがない。この場合、第２のレゾルバ２９０の出力値から求められた回転角度が目標角度に近づいて収束するように、アクチュエータ１９８に供給する駆動電流がフィードバック制御される。 On the other hand, when the abnormality flag F is "1", that is, when the output value of the first resolver 280 is abnormal, instead of obtaining the rotation angle from the output value of the first resolver 280 based on the output value of the second resolver 290 at the time of startup, the rotation angle is directly obtained from the output value of the second resolver 290. Then, in the control cycle immediately after the output value of the first resolver 280 is diagnosed as abnormal, if the absolute value of the deviation between the rotation angle in the previous control cycle and the rotation angle in the current control cycle is greater than a predetermined value, the rotation angle used in the current control cycle is set to the rotation angle indicated by the variable "previous value". Then, the drive current supplied to the actuator 198 is feedback controlled so that the rotation speed determined in this way approaches and converges to the target angle. Also, in the control cycle immediately after the output value of the first resolver 280 is diagnosed as abnormal, if the absolute value of the deviation between the rotation angle in the previous control cycle and the rotation angle in the current control cycle is equal to or less than a predetermined value, there is no risk of the drive current supplied to the actuator 198 fluctuating greatly. In this case, the drive current supplied to the actuator 198 is feedback controlled so that the rotation angle calculated from the output value of the second resolver 290 approaches and converges to the target angle.
一方、第１のレゾルバ２８０の出力値が異常となった直後の制御サイクルでない、即ち、異常診断がなされた２回目以降の制御サイクルでは、第２のレゾルバ２９０の出力値から求められた回転角度が目標角度に近づいて収束するように、アクチュエータ１９８に供給する駆動電流がフィードバック制御される。 On the other hand, in a control cycle that is not immediately after the output value of the first resolver 280 becomes abnormal, i.e., in a control cycle after the second in which an abnormality diagnosis is made, the drive current supplied to the actuator 198 is feedback-controlled so that the rotation angle calculated from the output value of the second resolver 290 approaches and converges to the target angle.
従って、使用するセンサを切り替えた直後の制御サイクルにおいて、前回の制御サイクルで使用した回転角度を使用することで、以下で説明するように、アクチュエータ１９８に供給する駆動電流の変動を抑制することができる。 Therefore, by using the rotation angle used in the previous control cycle in the control cycle immediately after switching the sensor to be used, it is possible to suppress fluctuations in the drive current supplied to the actuator 198, as described below.
第１のレゾルバ２８０の励磁信号にノイズが重畳したときのアクチュエータ１９８の駆動電流を所定条件下でシミュレーションしたところ、従来技術においては、図７に示すように、ノイズ重畳によって駆動電流が大きく変動することが確認できた。一方、提案技術においては、図８に示すように、ノイズ重畳があっても駆動電流の変動が極めて小さいことが確認できた。これは、第１のレゾルバ２８０の出力信号が異常であると診断された直後の制御サイクルにおいて、前回の制御サイクルにおける回転角度を使用してアクチュエータ１９８の駆動電流をフィードバック制御することで、特に、フィードバック制御における微分項の変動が抑制されたためであると推測される。 When the drive current of the actuator 198 when noise is superimposed on the excitation signal of the first resolver 280 was simulated under certain conditions, it was confirmed that in the conventional technology, the drive current fluctuates greatly due to the noise superimposition, as shown in Figure 7. On the other hand, in the proposed technology, it was confirmed that the fluctuation of the drive current is extremely small even when noise is superimposed, as shown in Figure 8. This is presumably because, in the control cycle immediately after the output signal of the first resolver 280 is diagnosed as abnormal, the drive current of the actuator 198 is feedback controlled using the rotation angle in the previous control cycle, thereby suppressing fluctuations in the differential term in the feedback control in particular.
なお、当業者であれば、上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を周知技術に置換したりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。 A person skilled in the art will easily understand that new embodiments can be created by omitting parts of the technical ideas of the above embodiments, combining parts of the embodiments as appropriate, or replacing parts of the embodiments with well-known technology.
その一例を挙げると、本実施形態は、ＶＣＲ機構１９０に限定されず、相対角度センサ及び絶対角度センサを使用して制御対象機器を制御するものにも適用可能である。 As one example, this embodiment is not limited to the VCR mechanism 190, but can also be applied to devices that use relative angle sensors and absolute angle sensors to control controlled devices.
１９６ 制御シャフト(出力軸）
１９８ アクチュエータ（モータ）
１９８Ａ 減速機
２３０ ＶＣＲコントローラ（モータの制御装置）
２８０ 第１のレゾルバ（相対角度センサ）
２９０ 第２のレゾルバ（絶対角度センサ）
196 Control shaft (output shaft)
198 Actuator (motor)
198A Reducer 230 VCR controller (motor control device)
280 First resolver (relative angle sensor)
290 Second resolver (absolute angle sensor)
Claims (4)
前記相対角度センサの出力値が正常である場合、制御開始時における前記絶対角度センサの出力値を基点として前記相対角度センサの出力値から求められた前記出力軸の回転角度を使用して前記モータを制御し、
前記相対角度センサの出力値が異常になった場合、その直後の制御サイクルにおいて、その直前に求められた前記出力軸の回転角度を使用して前記モータを制御し、それ以降の制御サイクルにおいて、前記絶対角度センサの出力値から求められた前記出力軸の回転角度を使用して前記モータを制御する、
モータの制御装置。 A motor control device that controls a motor to a target angle using an output value of a relative angle sensor that detects a relative angle of a rotating shaft of the motor and an output value of an absolute angle sensor that detects an absolute angle of an output shaft connected to the rotating shaft of the motor via a reducer,
When the output value of the relative angle sensor is normal, the motor is controlled using a rotation angle of the output shaft calculated from the output value of the relative angle sensor, with the output value of the absolute angle sensor at the start of control as a base point.
When the output value of the relative angle sensor becomes abnormal, in the control cycle immediately following the abnormality, the motor is controlled using the rotation angle of the output shaft determined immediately before the abnormality, and in the control cycle thereafter, the motor is controlled using the rotation angle of the output shaft determined from the output value of the absolute angle sensor.
Motor control device.
請求項１に記載のモータの制御装置。 when the output value of the relative angle sensor becomes abnormal, in the control cycle immediately following the abnormality, only when a deviation between the rotation angle of the output shaft determined immediately before and the rotation angle of the output shaft determined from the output value of the absolute angle sensor is greater than a predetermined value , the rotation angle of the output shaft determined immediately before is used to control the motor.
The motor control device according to claim 1 .
前記正弦波信号及び前記余弦波信号の二乗和が正常範囲を逸脱したとき、前記相対角度センサの出力値が異常であると診断する、
請求項１又は請求項２に記載のモータの制御装置。 the relative angle sensor is composed of a resolver that outputs a sine wave signal and a cosine wave signal according to a rotation angle of a rotation shaft of the motor,
When the sum of squares of the sine wave signal and the cosine wave signal deviates from a normal range, the output value of the relative angle sensor is diagnosed as abnormal.
The motor control device according to claim 1 or 2.
請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のモータの制御装置。 The absolute angle sensor is composed of a resolver that outputs a sine wave signal and a cosine wave signal according to the rotation angle of the output shaft.
The motor control device according to any one of claims 1 to 3.
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