JPH06233594A - ステップモータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンのスロットルバルブを開閉するステ
ップモータの起動時の応答性を向上する。 【構成】 スロットルバルブ１３を開閉するステップモ
ータ１５の全相遮断状態を判定する全相遮断判定手段Ａ
と、ステップモータ１５の負荷に応じた情報を入力する
入力情報検出手段Ｂと、入力情報検出手段Ｂからの入力
情報に基づく負荷に応じた起動トルクを発生する初期通
電時間を求める初期通電時間演算手段Ｃと、その初期通
電時間の通電を出力する初期通電手段Ｄと、初期通電手
段Ｄの出力を判定する初期通電判定手段Ｅと、加速制御
を行う加速通電手段Ｆとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばトラクションコ
ントロールシステム等のスロットルバルブを開閉するス
テップモータを制御するステップモータ制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のステップモータの制御装
置には、例えば特開平１−２５９７９３号公報にて提案
されたものがある。この従来装置は、ステップモータが
全相遮断状態からの起動時であると判定されると、最大
負荷トルク以上の起動トルクを出しうる所定時間の通電
により充分な駆動トルクを励磁パターンの１周期分の間
だけ発生した後、回転速度を上昇させる加速制御を行う
ものである。このように起動時に励磁パターンの１周期
分の間、すなわちスロットルバルブとステップモータが
同期するまでの間の低速駆動を行うことは、エンジンの
低温時等でのモータ内部のグリス粘度増加による負荷ト
ルク増に対しステップモータの起動トルクが不足するこ
とによリ起こる脱調を懸念したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、モータ内部
の温度が高い場合において、加速途中でスロットルバル
ブの同期による負荷が加わっても、前記起動トルクが負
荷トルクを上まわっていれば脱調は起こらないはずであ
る。このような場合でも、前記従来装置ではステップモ
ータの全相遮断状態からの起動時に励磁パターンの１周
期分を低速駆動せざるを得ず、モータの加速開始が遅く
なるため、目標位置まで迅速に駆動させられない。この
ため起動時の応答性、ひいてはエンジンの応答性が損な
われることとなる。

【０００４】そこで本発明は、前記した問題点を解決す
るためになされたものであり、その目的はエンジンのス
ロットルバルブを開閉するステップモータの起動時の応
答性を向上させ、エンジンの応答性の向上を図ることの
できるステップモータの制御装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明のステップモータの制御装置は、図１のクレーム対応
図に示されるように、エンジンのスロットルバルブ１３
を開閉するステップモータ１５を駆動制御するステップ
モータの制御装置において、起動信号の入力により前記
ステップモータ１５の全相のコイルへの通電が遮断状態
である全相遮断状態を判定する全相遮断判定手段Ａと、
前記ステップモータ１５の負荷に応じた情報を入力する
入力情報検出手段Ｂと、前記全相遮断判定手段Ａがコイ
ルの全相遮断状態を判定した後、前記入力情報検出手段
Ｂからの入力情報に基づく負荷とステップモータ１５の
モータトルクとのトルク収支から最大負荷トルク以上の
起動トルクを発生するコイルへの初期通電時間を求める
初期通電時間演算手段Ｃと、前記初期通電時間演算手段
Ｃにより求められた初期通電時間だけ、予め定められた
励磁パターンにしたがって各相コイルへの通電を順次出
力する初期通電手段Ｄと、前記初期通電手段Ｄが前記初
期通電時間の出力をしたことを判定する初期通電判定手
段Ｅと、前記初期通電判定手段Ｅが前記通電時間の出力
を判定した後、各相のコイルへ順次通電する通電時間を
次第に短くして前記ステップモータ１５の回転速度を上
昇させる加速制御を行う加速通電手段Ｆと、を備えてい
る。

【０００６】

【作用】前記手段によれば、エンジンのスロットルバル
ブ１３を開閉するステップモータ１５が全相遮断状態か
ら起動されると、全相遮断判定手段Ａがステップモータ
１５のコイルの全相遮断状態を判定した後、初期通電時
間演算手段Ｃが入力情報検出手段Ｂからの入力情報に基
づく負荷とステップモータ１５のモータトルクとのトル
ク収支により求めた初期通電時間だけ、初期通電手段Ｄ
が予め定められた励磁パターンにしたがって各相コイル
への通電を順次出力することで、ステップモータ１５が
最大負荷トルク以上の起動トルクを発生する。そして初
期通電判定手段Ｅが前記初期通電手段Ｄの初期通電時間
の出力を判定した後、加速通電手段Ｆが各相のコイルへ
順次通電する通電時間を次第に短くして前記ステップモ
ータ１５の回転速度を上昇させる加速制御を行う。

【０００７】

【実施例】本発明の一実施例を図面にしたがって説明す
る。まず本例を適用する自動車用エンジンのトラクショ
ンコントロールシステムの概要について、図２のシステ
ム構成図を参照して述べる。エンジン１０の吸気管１１
には、その管路を開閉するメインスロットルバルブ１２
及びサブスロットルバルブ１３が設けられている。メイ
ンスロットルバルブ１２は、図示しないアクセルペダル
の踏み込み操作に連動して機械的に開閉回動する。

【０００８】サブスロットルバルブ１３は、トラクショ
ンコントロール用にステップモータ１５によって駆動さ
れるもので、通常はステップモータ１５の全相のコイル
への通電が遮断された全相遮断状態（非通電状態ともい
う）にあり、図示しないばねによって全開位置に付勢さ
れている。

【０００９】サブスロットルバルブ１３を制御する制御
コンピュータ（ＥＣＵともいう）１６において、アクセ
ル開度を検出するアクセル開度センサ１７及び自動車の
車輪の速度を検出する車輪速センサ１８からの各検出信
号は、入力インターフェース１９を介してＣＰＵ２０に
入力可能となっている。また前記エンジン１０の冷却水
温を検出する水温センサ２１からの検出信号も入力イン
ターフェース１９を介してＣＰＵ２０に入力可能となっ
ている。前記ＣＰＵ２０にはＲＯＭ２２とＲＡＭ２３が
接続されているとともに駆動回路２４が接続されてい
る。

【００１０】前記ＥＣＵ１６は、アクセルが開で車輪に
駆動力を与えている状態で、車輪のスリップを検出した
時に駆動回路２４を介してステップモータ１５を駆動さ
せることにより、サブスロットルバルブ１３をメインス
ロットルバルブ１２の開度以下の計算によって得られた
目標スロットル開度に閉じて前記スリップを防止する。

【００１１】前記ステップモータ１５には、４相タイプ
の１−２相励磁方式で通電が与えられる。すなわちステ
ップモータ１５の各相のコイルは、図４に示される励磁
パターンに従って順次励磁される。例えばサブスロット
ルバルブ１３を全開位置から閉じるには励磁相パターン
を０，１，２…６，７，０，１，２…の順に励磁し、逆
に開くには閉じるときと逆順で励磁する。

【００１２】前記ＥＣＵ１６のＲＯＭ２２には、図３に
フローチャートで示される処理を実行させるプログラム
が記憶されている。ＲＯＭ２２の処理は、前記アクセル
開度センサ１７や車輪速センサ１８からの検出値に基づ
いてＣＰＵ２０で計算されるサブスロットルバルブ１３
の目標スロットル開度が与えられたときに割り込みにて
起動し実行される。この割り込み処理は、１ステップ駆
動毎に実行可能であるため、割り込み間隔は１ステップ
の時間となる。

【００１３】図３に示される処理がトラクション制御の
要求により割り込み実行されると、まずステップＳ１に
おいてステップモータ１５の全相遮断状態が判定され
る。このときはイエスとなるため、ステップＳ２で起動
フラグを「１」にし、ステップＳ３で低速駆動ステップ
数をカウントするカウンタＣＮＴＸをクリアする。

【００１４】ステップＳ４ではパルスレートを示すＭＳ
ＰＤに「０」をセットする。このＭＳＰＤは、図５のパ
ルスレートマップに示されるようにステップモータ１５
の各相コイルの励磁相の切換時間間隔であるパルスレー
トを定める値で、レベル「０」から「８」までのいずれ
かの値をとる。ＭＳＰＤ＝０のとき、パルスレートは８
０ ppsと最も長く、ステップモータ１５は最低速最大ト
ルク状態で駆動される。またＭＳＰＤ＝８のときパルス
レートは最も短く、ステップモータ１５は最高速最小ト
ルク状態で駆動される。なおＭＳＰＤ＝１のパルスレー
トは、ＭＳＰＤ＝０のそれよりも大きい４００ ppsであ
るが、励磁相に対応する位置にモータのロータやサブス
ロットルバルブ１３による最大負荷よりも大きい駆動ト
ルクが発生する時間間隔に設定されている。

【００１５】次に、図３におけるステップＳ５で励磁相
を決定するＳＴＥＰに初期励磁位置を示す初期値をいれ
る。続いてステップＳ１４では、前記ステップＳ５で入
力されたＳＴＥＰの下位３ビットを用いてそのＳＴＥＰ
に応じた励磁パターンを算出（図４参照）して出力し、
その励磁相での通電を開始する。その後、ステップＳ１
５でＭＳＰＤ相当のパルス時間、この場合、レベル
「０」に対応する時間間隔を割り込みタイマにセットす
る。

【００１６】ＭＳＰＤ相当の時間経過後に図３の処理が
再度実行されると、ステップＳ１での判定がノーとな
り、ステップＳ６では起動フラグが「１」か否かが判定
される。このときは前記ステップＳ２で起動フラグが
「１」となっているため、イエスとなりステップ７に進
む。

【００１７】ステップ７において、前記水温センサ２１
によって検出されたエンジンの冷却水温に応じた所定値
をＬＸに代入し、ステップＳ８でカウンタＣＮＴＸが前
記所定値ＬＸより小さいか否かが判定される。ここでカ
ウンタＣＮＴＸが前記所定値ＬＸ以上にカウントされる
までは、ステップＳ９でカウンタＣＮＴＸを更新しなが
ら、ステップＳ１０でパルスレートを示すＭＳＰＤに
「１」にセットし、４００ｐｐｓ（図５参照）で低速駆
動を続ける。その後、ステップＳ１３で目標ステップに
近づけるべく、ＳＴＥＰを１ステップ更新して励磁相パ
ターンを次の順のパターンに切換えた後、ステップＳ１
４以降を繰り返す。前記処理がステップＳ８がノーとな
るまで繰り返されることで、低速駆動が維持される。

【００１８】次に、カウンタＣＮＴＸが前記所定値ＬＸ
以上にカウントされることで、ステップＳ８がノーとな
ると、ステップＳ１１で起動フラグをクリアし、水温に
応じた負荷に対応した低速駆動の期間が終了したことに
対応させる。

【００１９】次に、ステップＳ１２で目標ステップ数に
応じ、加減速制御をなすべくパルスレートを示すＭＳＰ
Ｄを更新する。ここでＭＳＰＤは目標ステップ数と現ス
テップ数の差に基づいて計算されるものであり、目標が
遠ければ加速でＭＳＰＤ←ＭＳＰＤ＋１であり、目標が
近づけば減速でＭＳＰＤ←ＭＳＰＤ−１である。その
後、ステップＳ１３以降を進み、以降はステップＳ１，
Ｓ６，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５で目標ステップ
への加減速制御が行われる。

【００２０】前記処理による動作説明図が図６に実線で
示されている。なお同図中、二点鎖線で従来技術による
動作が示されている。同図から明らかなように、従来技
術によると二点鎖線で示されるように起動開始から励磁
相の１周期分の間はＭＳＰＤ＝１に相当する低速駆動が
続いている。これに対し、本実施例によるとそれよりも
早い時期にて低速駆動から加速制御に切り換えられるた
め、従来技術に比べてＴｄ分の時間、早く目標ステップ
位置に達しその分の応答性の向上が見られる。また、図
６においてスロットルバルブの作動限界以下でステップ
モータ１５がステップ駆動したところで、スロットルバ
ルブと同期しスロットル負荷が加わる。このときＭＳＰ
Ｄ＝５まで加速されているが、そのときのエンジン１０
の冷却水温からすると、モータトルクが負荷トルクを上
まわるため、トルク収支上ＯＫとなってステップモータ
１５は脱調しない。

【００２１】なお、実施例では入力情報検出手段として
水温センサ２１を用いたが、その他の温度、例えば外気
温、吸入空気温、モータコイル温、スロットルボデー温
等を検出するセンサを用いてもよいし、またモータトル
クの状況を示す電源電圧を用いてもよいし、さらにその
両者を用いてもよく、これらから検出された入力情報か
ら負荷とモータトルクとのトルク収支に合った所定値Ｌ
Ｘを求めることが可能である。また、実施例に示したト
ラクションコントロールシステムのみでなく、アクセル
の踏み込みに応じてスロットルバルブをステップモータ
１５で駆動する電子制御スロットルシステムにも、本発
明を適用することができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、エンジンのスロットル
バルブを開閉するステップモータの全相遮断状態からの
起動時において加速制御する前での低速駆動が、モータ
の負荷のトルク収支に関連した入力情報に応じた時間と
なるので、トルク的に余裕があればモータの加速開始が
早められることにより、脱調させることなくステップモ
ータの応答性を高める制御が可能であり、よってエンジ
ンの応答性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステップモータの制御装置のクレーム対応図で
ある。

【図２】エンジンのトラクションコントロールシステム
のシステム構成図である。

【図３】ステップモータの制御装置の処理を示すフロー
チャートである。

【図４】４相の１−２相励磁方式の励磁パターンを示す
パターン図である。

【図５】パルスレートを示すパルスレートマップであ
る。

【図６】ステップモータの動作説明図である。

【符号の説明】

Ａ 全相遮断判定手段 Ｂ 入力情報検出手段 Ｃ 初期通電時間演算手段 Ｄ 初期通電手段 Ｅ 初期通電判定手段 Ｆ 加速通電手段 １３ スロットルバルブ １５ ステップモータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのスロットルバルブを開閉する
   ステップモータを駆動制御するステップモータの制御装
   置において、 起動信号の入力により前記ステップモータの全相のコイ
   ルへの通電が遮断状態である全相遮断状態を判定する全
   相遮断判定手段と、 前記ステップモータの負荷に応じた情報を入力する入力
   情報検出手段と、 前記全相遮断判定手段がコイルの全相遮断状態を判定し
   た後、前記入力情報検出手段からの入力情報に基づく負
   荷とステップモータのモータトルクとのトルク収支から
   最大負荷トルク以上の起動トルクを発生するコイルへの
   初期通電時間を求める初期通電時間演算手段と、 前記初期通電時間演算手段により求められた初期通電時
   間だけ、予め定められた励磁パターンにしたがって各相
   コイルへの通電を順次出力する初期通電手段と、 前記初期通電手段が前記初期通電時間の出力をしたこと
   を判定する初期通電判定手段と、 前記初期通電判定手段が前記通電時間の出力を判定した
   後、各相のコイルへ順次通電する通電時間を次第に短く
   して前記ステップモータの回転速度を上昇させる加速制
   御を行う加速通電手段と、 を備えるステップモータの制御装置。