JPH06101551A - ステッパモータ駆動式制御弁のイニシャライズ方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スロットルバルブなどの制御弁の開度を制御
するステッパモータを高精度でイニシャライズする。 【構成】 トラクションコントロールが起動され、フェ
ーズ１において、制御弁がステッパモータによって閉じ
方向に駆動されると、両者の位置は一致しているはずな
のでフェーズ２がセットされ、ステップＳ２７において
位置カウンタがイニシャライズされる。次いで、ステッ
プＳ２９において、制御弁位置θseとステッパモータ位
置θ歩poとがほぼ一致すれば、イニシャライズが正確に
行われていたことになるのでフェーズ３へ進み、両者が
一致しなければ、イニシャライズが正確に行われていな
かったことになるので、再びフェーズ１へ戻る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステッパモータ駆動式
制御弁のイニシャライズ方式に係り、特に、スロットル
バルブなどの制御弁の開度を正確に制御するためのステ
ッパモータ駆動式制御弁のイニシャライズ方式に関する
ものである。

【０００２】

【従来技術】従来から、車両加速時のスリップ防止を目
的とした各種の装置が開発されている。例えば、加速ス
リップの発生が検出されるとスロットルバルブを閉じ方
向に制御して機関出力を低下させることにより、加速ス
リップを防止する、いわゆるトラクションコントロール
が知られている。

【０００３】トラクションコントロールでは、スロット
ルバルブに、そのバルブ開度を閉じ方向に駆動可能なス
テッパモータを設け、スリップ検出時には、スロットル
バルブを運転者のアクセルペダル踏み込み量に応じた開
度から予定の目標開度まで閉じるような制御が行われ
る。

【０００４】ステッパモータの位置は位置カウンタ（ア
ップダウンカウンタ）でモニターされ、スロットルバル
ブの開度はスロットルセンサでモニターされる。オープ
ンループ制御によってスロットルバルブ開度を目標開度
まで閉じる場合には、位置カウンタのカウント値をステ
ッパモータの実際の位置、すなわち、スロットルバルブ
の実際の位置とみなした制御が行われる。

【０００５】したがって、高精度の制御を行うために
は、スロットルセンサによって与えられる実際のバルブ
開度とカウント値によって与えられるバルブ開度とが一
致するように、予め位置カウンタをイニシャライズする
必要がある。

【０００６】スロットルバルブ開度とステッパモータの
位置とは、スロットルバルブ開度がステッパモータによ
ってアクセルペダル踏み込み量に応じた開度よりも閉じ
られ、スロットルバルブがステッパモータによって制御
されているときに一致する。

【０００７】したがって、従来技術では、トラクション
コントロールなどが起動してステッパモータが閉じ方向
への駆動を開始し、ステッパモータの駆動に応答して回
動するレバーがスロットルバルブと共に回動するレバー
に係合してスロットルバルブが閉じ方向に駆動され、そ
の後、スロットルバルブが目標開度まで達したときに、
両者が一致したものとみなして、その時の位置カウンタ
のカウント値がスロットルセンサ値を代表するように、
位置カウンタをイニシャライズしていた。

【０００８】なお、ここでいう位置カウンタのイニシャ
ライズは、具体的には、例えば以下のようにして行われ
る。

【０００９】スロットルバルブ位置とステッパモータ位
置とが一致したときにスロットルセンサによって与えら
れるバルブ開度が６０度であり、ステッパモータの１パ
ルスあたりの回動角度が０．１５度であるならば、６０
／０．１５＝４００カウントを位置カウンタにセットす
る。

【００１０】このようにすれば、これ以後、例えばバル
ブ開度を８４度にしたい場合には、位置カウンタのカウ
ント値が４００＋｛（８４−６０）／０．１５｝＝５６
０となるまで、ステッパモータにパルス信号を加えれば
良いことになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記した構成では、ス
テッパモータのレバーがスロットルバルブのレバーに係
合したときに、その勢いによってスロットルバルブが弾
かれたり、ジャダーを起こしたりすことがある。

【００１２】したがって、スロットルセンサによってス
ロットルバルブが目標開度まで達していると判断されて
も、スロットルバルブ位置とステッパモータ位置とは、
必ずしも一致しているとは限らなかった。

【００１３】したがって、上記した従来技術では、スロ
ットルバルブが弾かれてスロットルバルブ位置とステッ
パモータ位置とがずれているときにイニシャライズされ
てしまい、イニシャライズが正確に行われないことがあ
るという問題があった。

【００１４】さらに、スロットルバルブ開度が大きい
（例えば、８０度：全開状態を９０度、全閉状態を０度
とする）ときにイニシャライズが実行されると、スロッ
トルセンサのリニアリティのばらつきや機構上のガタ等
の影響により、５〜６度といった、トラクションコント
ロールにおいて頻繁に制御が行われる小開度領域では、
大きな誤差が生じてしまうという問題があった。

【００１５】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
を解決して、常に高精度のイニシャライズを可能にする
ステッパモータ駆動式制御弁のイニシャライズ方式を提
供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、制御弁を閉じ方向に駆動するステ
ッパモータ、ステッパモータ位置を代表する位置カウン
タ、制御弁の位置を検出する位置センサを備え、ステッ
パモータ位置と制御弁位置とが一致するように、位置カ
ウンタをイニシャライズするステッパモータ駆動式制御
弁のイニシャライズ方式において、制御弁がステッパモ
ータによって閉じ方向に駆動されているか否かを判定す
る第１フェーズと、第１フェーズにおいて、制御弁がス
テッパモータによって駆動されていると判定されると、
位置カウンタをイニシャライズすると共に、前記イニシ
ャライズから予定時間経過後に、前記イニシャライスが
正確に行われたか否かを判定し、正確に行われていない
と第１フェーズへ戻る第２フェーズと、第２フェーズに
おいて、制御弁位置とステッパモータ位置とが一致して
いると判定されると、それ以後、制御弁位置とステッパ
モータ位置との比較を禁止する第３フェーズとを具備し
た。

【００１７】

【作用】第１のフェーズにおいて、制御弁がステッパモ
ータによって閉じ方向に駆動されていると、両者の位置
は一致しているはずなので、続く第２のフェーズでは、
位置センサの値に基づいて位置カウンタがイニシャライ
ズされる。

【００１８】ここで、制御弁位置とステッパモータ位置
とを比較した結果、両者が一致すれば、イニシャライズ
が正確に行われていたことになるので第３フェーズへ進
み、両者が一致しなければ、イニシャライズが正確に行
われていなかったことになるので、再び第１フェーズへ
戻る。

【００１９】

【実施例】初めに、本発明の基本動作について簡単に説
明する。

【００２０】本発明では、ステッパモータのイニシャラ
イズ過程を３つのフェーズ（フェーズ１、フェーズ２、
フェーズ３）に分け、各フェーズで主に以下のような処
理を行うようにした。 フェーズ１；ステッパモータによって閉じ方向に駆動
されるスロットルバルブが目標開度まで達していないた
めに、ステッパモータ位置が認識されず、イニシャライ
ズが行われていない状態を表す。

【００２１】したがって、スロットルバルブ開度はスロ
ットルセンサ値に基づいてフィードバック制御（以下、
センサフィードバック制御と表す場合もある）される。 フェーズ２；スロットルバルブが目標開度まで達し、
ステッパモータ位置が認識されて位置カウンタのイニシ
ャライズは行われたが、その認識位置が正確であるか否
かが確認されていない状態を表す。

【００２２】フェーズ２では、位置カウンタのイニシャ
ライズが行われるので、これ以後、スロットルバルブ
は、位置カウンタの値に基づいてオープンループ制御さ
れる。また、このイニシャライズが正確であった否かを
判定するために、後に詳述するセンサフィードバックを
利用した確認処理も行われる。 フェーズ３：イニシャライズが正確であったことが確
認され、イニシャライズが完了したと判断された状態で
あり、これ以後、フェーズ２で行われていたフィードバ
ックによる確認処理は終了してスロットルバルブのオー
プンループ制御だけが行われる。 以下、フローチャー
トを用いて各フェーズの動作を簡単に説明する。

【００２３】図１は本発明の基本動作を説明するための
フローチャートであり、当該動作は、ステッパモータの
駆動周期ごとに繰り返し実行されるものである。

【００２４】車輪のスリップが検出されてトラクション
コントロールが起動されると、ステップＳ１１では、現
在のフェーズが判定され、イニシャライズが行われてい
ないフェーズ１であればステップＳ１３へ進み、イニシ
ャライズが既に行われているフェーズ２またはフェーズ
３であればステップＳ１５へ進む。

【００２５】エンジン起動後、初めてのトラクションコ
ントロールであればフェーズ１なので、当該処理はステ
ップＳ１３へ進む。

【００２６】ステップＳ１３では、スロットルセンサ値
θseがステッパモータ位置θpoとして登録される。

【００２７】ステップＳ１７では、目標開度θobとステ
ッパモータ位置θpoとの差が予定の値α未満であるか否
かが判定される。当該処理の開始直後であれば、両者の
差が予定値α以上となるのでステップＳ１９へ進む。

【００２８】ステップＳ１９では、ステッパモータにパ
ルス信号が供給されて一定角度だけ駆動され、当該処理
は終了する。

【００２９】上記した処理はステッパモータの駆動周期
ごとに実行されるので、ステッパモータによってスロッ
トルバルブが閉じ方向へ周期ごとに駆動され、ステッパ
モータ位置θpoが目標開度θobに徐々に近付く。

【００３０】その後、前記ステップＳ１７において、目
標開度θobとステッパモータ位置θpoとの差が予定の値
α未満となると、すなわち、スロットルバルブ開度が目
標開度とほぼ一致すると、イニシャライズが許可されて
ステップＳ２１へ進む。

【００３１】ステップＳ２１では、現在のフェーズが判
定され、フェーズ１またはフェーズ２であるとステップ
Ｓ２３へ進み、ステップＳ２３では、再び現在のフェー
ズが判定され、フェーズ１であるとステップＳ２５へ進
む。

【００３２】ステップＳ２５ではフェーズ２がセットさ
れ、ステップＳ２７では、スロットルセンサ値から算出
されるカウント値が、前記のようにして位置カウンタに
セットされて、位置カウンタがイニシャライズされる。

【００３３】このように、位置カウンタがイニシャライ
ズされてフェーズ２の状態になると、次の駆動周期で
は、当該処理はステップＳ１１からステップＳ１５へ進
む。

【００３４】ステップＳ１５では、ステッパモータの位
置カウンタのカウント値ＴＨＮに１パルス当たりのステ
ッパモータの回動角度ＳＴＥＰが乗じられ、その積がス
テッパモータ位置θpoとして登録される。

【００３５】さらに、当該処理はステップＳ２３からス
テップＳ２９へ進み、ステップＳ２９では、スロットル
センサ値θseと位置カウンタのカウント値ＴＨＮから算
出されるステッパモータ位置θpoとの差が、イニシャラ
イズの正確度を判断する基準値α1 を下回っているか否
かが判定される。

【００３６】すなわち、フェーズ２ではイニシャライズ
が終了しているので、本来であれば、スロットルセンサ
値θseとステッパモータ位置θpoとは一致するはずであ
る。ところが、スロットルバルブがジャダー等を起こし
ている最中に前記イニシャライズが行われていると、両
者の差が基準値α1 を上回ってしまうことがある。

【００３７】そこで、両者の差が基準値α1 を上回って
いると、ステップＳ３３においてフェーズ２がリセット
されて再びフェーズ１の状態となる。また、両者の差が
基準値α1 を下回っていれば、ステップＳ３１において
フェーズ３がセットされる。

【００３８】このようにして、一度フェーズ３がセット
されると、それ以後の駆動周期では、当該処理はステッ
プＳ２１から直ちに終了するので、フェーズ１やフェー
ズ２の状態となることはない。

【００３９】そして、前記したように、フェーズ１で
は、ステップＳ１３において、スロットルセンサ値θse
がステッパモータ位置θpoとして登録され、フェーズ
２、３では、ステップＳ１５において、位置カウンタの
カウント値から算出される開度がステッパモータ位置θ
poとして登録され、ステップＳ１７では、目標開度θob
とステッパモータ位置θpoとの差に基づいてステッパモ
ータが駆動されるので、スロットルバルブ制御が、フェ
ーズ１では、スロットルセンサ値に基づくセンサフィー
ドバックによって行われ、フェーズ２、３では、位置カ
ウンタのカウント値に基づくオープンループ制御とな
る。

【００４０】従来技術であれば、位置カウンタをイニシ
ャライズした時点でイニシャライズに関する全ての処理
を完了し、これ以後、オープンループ制御によってステ
ッパモータを目標開度まで駆動するが、本発明では、イ
ニシャライズが実行されても、直ちにイニシャライズの
完了とはせず、その後、位置カウンタのカウント値ＴＨ
Ｎに基づく演算によって算出されるステッパモータ位置
θpoとスロットルセンサ値θseとが一致したことを確認
して初めてイニシャライズを完了するようにしたてい
る。

【００４１】このような構成によれば、スロットルバル
ブに弾きやジッタ等が発生し、これによってイニシャラ
イズが不正確となるようなことがあっても、イニシャラ
イズが改めて行われるので、最終的には正確なイニシャ
ライズが可能になる。

【００４２】図２、３は本発明の一実施例であるステッ
パモータのドライブ制御を説明するためのフローチャー
トであり、図１のフローチャートをさらに詳細に表した
ものである。

【００４３】なお、図中に示した符号Ｓ１１〜Ｓ３３
は、図１と図２、３との対応関係を明らかにするため
に、図１の各ステップを表したものである。

【００４４】トラクションコントロールが起動されて当
該処理が実行されると、ステップＳ１００では、ステッ
パモータの駆動間隔がセットされ、例えば、１秒間に５
００ステップの割合で駆動するのであれば、２ｍＳごと
に当該処理が実行されるように駆動間隔がセットされ
る。ステップＳ１１０では、現在のフェーズが判定され
る。

【００４５】イニシャライズがフェーズ１の状態、すな
わち、イニシャライズが一切行われていないと、ステッ
プＳ１３０では、スロットルバルブ開度を表すスロット
ルセンサ値θseがステッパモータ位置θpoとして登録さ
れる。

【００４６】また、フェーズ２あるいはフェーズ３の状
態であり、イニシャライズが既に実行済みであると、ス
テップＳ１５０において、位置カウンタのカウント値Ｔ
ＨＮに１パルス当たりの回動角度ＳＴＥＰが乗じられ、
この積がステッパモータの位置θpoとして登録される。

【００４７】エンジン起動後、初めてのトラクションコ
ントロールであればフェーズ１なので、ステップＳ１３
０において、スロットルセンサ値θseがステッパモータ
位置θpoとして登録される。

【００４８】ステップＳ１７０では、目標開度θobから
前記モータ位置θpoが減ぜられ、この減算値が誤差Ｅと
して登録される。

【００４９】ステップＳ１７１では、誤差Ｅが予定の値
α以下であるか否かが判定され、Ｅ＜αであれば、位置
カウンタをイニシャライズするためにステップＳ２００
へ進むが、当該処理の開始直後のように、Ｅ≧αであれ
ば、ステップＳ１８０へ進む。 ステップＳ１８０で
は、後述するイニシャライズ許可カウンタＮk がリセッ
トされる。ステップＳ１９０では、誤差Ｅに基づいて、
ステッパモータへの供給電流値がパルス信号のデューテ
ィー比として設定される。

【００５０】ステップＳ１９１では、前記誤差Ｅに基づ
いて、ステッパモータの動作モードが選択され、当該処
理の開始直後のように、誤差Ｅが大きい場合には、ステ
ップＳ１９２において、１パルス当たりの回動角度が
０．３度となる２相モードがセットされる。

【００５１】また、ステッパモータによってスロットル
バルブが目標開度に近付いて誤差Ｅが比較的小さくなっ
ていれば、ステップＳ１９３において、１パルス当たり
の回動角度が０．１５度となる１−２相モードがセット
される。

【００５２】なお、前記ステップＳ１８０で設定される
電流値と前記各動作モードとは対応しており、２相モー
ド時には大きな電流値が設定され、１−２相モード時に
は小さな電流値が設定されるようになっている。ステッ
プＳ１９４では、各動作モードに応じた電流が供給され
てステッパモータがドライブされる。

【００５３】このようにしてステッパモータが駆動され
てスロットルバルブが閉じ方向に回動され、その後、ス
テップＳ１７１においてＥ＜αとなると、イニシャル処
理を実行するために、当該処理はステップＳ２００へ進
む。

【００５４】ステップＳ２００では、共振防止用のタイ
マがセットされ、ステップＳ２１０では、イニシャライ
ズが完了しているか否か、すなわち、フェーズ３である
か否かが判定される。

【００５５】フェーズ３でなければ、後に図３を用いて
詳述するイニシャル処理がステップＳ４００で実行さ
れ、ステップＳ５００では、ステッパモータを保持して
おくための電流値がセットされ、その後、当該処理は終
了する。

【００５６】図３は前記ステップＳ４００で実行される
ステッパモータのイニシャル処理を説明するためのフロ
ーチャートである。

【００５７】ステップＳ２２０では、目標開度θobがア
クセル開度以下であるか否かが判定され、アクセル開度
以下であると、ステップＳ２２１では、運転者がアクセ
ル操作中であるか否かが判定される。

【００５８】ステップＳ２３０では、現時点のフェーズ
が判定され、フェーズ１であればステップＳ２４０へ進
む。

【００５９】ステップＳ２４０では、スロットルセンサ
値θseが低開度であるか否かが判定され、低開度である
と、ステップＳ２４２へ進む。

【００６０】ステップＳ２４２では、モータ位置が十分
に目標開度に近付いて位置カウンタをイニシャライズし
ても良いと判定された回数を示すイニシャライズ許可カ
ウンタ（Ｎk ）がインクリメントされ、ステップＳ２４
３において、カウント値Ｎkが予定値Ｎc3を上回るま
で、前記各処理が実行される。

【００６１】その後、ステップＳ２４３において、カウ
ント値Ｎk が予定値Ｎc3を上回ったと判定されると、ス
テップＳ２５０においてフェーズ２がセットされる。

【００６２】ステップＳ２７０では、スロットルセンサ
値θseがステッパモータの１パルス当たりの回動角度Ｓ
ＴＥＰで除算されて、パルス数で表されるステッパモー
タ位置ＩＮＴが算出され、ステップＳ２７１では、該パ
ルス数ＩＮＴが位置カウンタにセットされてイニシャラ
イズが実行される。

【００６３】なお、前記ステップＳ２２０において、目
標開度θobがアクセル開度より大きかったり、ステップ
Ｓ２４０において、θseが低開度でないと判定される
と、当該処理はステップＳ２４１へ進む。ステップＳ２
４１では、イニシャライズ許可カウンタ（Ｎk ）がリセ
ットされる。

【００６４】また、前記ステップＳ２２１において、ア
クセル操作中であると判断されたり、ステップＳ２４３
において、カウント値Ｎk が予定値Ｎc3を下回っている
と判定されると、当該処理はそのまま終了する。

【００６５】一方、上記のようにして、フェーズ２がセ
ットされて位置カウンタがイニシャライズされると、次
の周期では、ステップＳ１５０（図２を参照）におい
て、位置カウンタのカウント値に基づいてモータ位置θ
poが算出される。さらに、ステップＳ１７１において、
Ｅ＜αと判定されてステップＳ４００が実行されると、
その後、当該処理はステップＳ２３０からステップＳ２
９０へ進む。

【００６６】ステップＳ２９０では、前記ステップＳ１
５０で算出されたステッパモータ位置θpoとスロットル
センサ値θseとの偏差Δθが算出され、ステップＳ２９
１では、偏差Δθと予定値α1 とが比較される。

【００６７】ここで、先のイニシャライズが正確に行わ
れていれば、Δθ＜α1 となるので、ステップＳ３００
において一致カウンタ（Ｎs ）がインクリメントされ、
ステップＳ３０１において、カウント値Ｎs が予定値Ｎ
c1を上回ったと判定されると、ステップＳ３１０ではフ
ェーズ３がセットされてイニシャライズが完了する。

【００６８】また、先のイニシャライズが不正確であれ
ば、ステップＳ２９１において、Δθ≧α1 となるの
で、ステップＳ３２０において不一致カウンタ（Ｎt ）
がインクリメントされ、ステップＳ３２１において一致
カウンタ（Ｎs ）がリセットされる。

【００６９】ステップＳ３２２において不一致カウンタ
（Ｎt ）が予定値Ｎc2を上回ると、ステップＳ３３０で
はフェーズ２がリセットされてフェーズ１に戻り、ステ
ップＳ３４０では、前記イニシャライズ許可カウンタ
（Ｎk ）がリセットされる。

【００７０】本実施例によれば、イニシャライズが実行
されると、その後に、このイニシャライズが正確なもの
であるか否かが確認され、不正確であれば、改めてイニ
シャライズが行われるので、常に正確なイニシャライズ
が可能になる。

【００７１】また、本実施例では、スロットルバルブ開
度が小さいときだけイニシャライズを行うようにしたの
で、実使用領域での正確なイニシャライズが可能にな
る。

【００７２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、イニシャライズが正確に行われたか否かが判
定され、不正確であれば、改めてイニシャライズが行わ
れるので、正確なイニシャライズが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図２】本発明の一実施例であるステッパモータのドラ
イブ制御を説明するためのフローチャートである。

【図３】図２のイニシャル処理を説明するためのフロー
チャートである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車の制御弁を閉じ方向に駆動するス
   テッパモータ、ステッパモータ位置を代表する位置カウ
   ンタ、制御弁の位置を検出する位置センサを備え、ステ
   ッパモータ位置と制御弁位置とが一致するように、位置
   カウンタをイニシャライズするステッパモータ駆動式制
   御弁のイニシャライズ方式において、 制御弁がステッパモータによって閉じ方向に駆動されて
   いるか否かを判定する第１フェーズと、 第１フェーズにおいて、制御弁がステッパモータによっ
   て駆動されていると判定されると、位置センサの値に基
   づいて位置カウンタをイニシャライズすると共に、前記
   イニシャライズから予定時間経過後に、位置センサによ
   って与えられる制御弁位置と位置カウンタによって与え
   られるステッパモータ位置とを比較して両者が一致して
   いるか否か判定し、一致していないと第１フェーズへ戻
   る第２フェーズと、 第２フェーズにおいて、制御弁位置とステッパモータ位
   置とが一致していると判定されると、それ以後、制御弁
   位置とステッパモータ位置との比較を禁止する第３フェ
   ーズとから成ることを特徴とする請求項１記載のステッ
   パモータ駆動式制御弁のイニシャライズ方式。
2. 【請求項２】 前記制御弁の位置は、イニシャライズ前
   では、位置センサの検出値に基づいてフィードバック制
   御され、イニシャライズ後では、位置カウンタの値に基
   づいてオープンループ制御されることを特徴とする請求
   項１記載のステッパモータ駆動式制御弁のイニシャライ
   ズ方式。
3. 【請求項３】 前記イニシャライズは、制御弁の開度が
   予定の値以下の場合のみ行われることを特徴とする請求
   項１または請求項２記載のステッパモータ駆動式制御弁
   のイニシャライズ方式。