JPH10184401A - 電子スロットル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】装置全体の小型化を可能とする電子スロットル
制御装置を提供する。 【解決手段】モータ１１５において、ステータ１１６に
は３の倍数の突極がありそのうちの１組の３個に磁極セ
ンサ１１９が１２０度の位相差で配置され、コイル１１
２は集中巻きでコイル全体でＹ結線接続である。磁極セ
ンサ１１９は、それぞれの突極の中央でなくモータのロ
ータの回転方向に対して逆方向にずらして配置する。こ
のずらす角度は、モータの基本周波数を電気角３６０度
で定義した場合における電気角３０度までの範囲でずら
して配置すれば、問題としている高速回転時以外すなわ
ち低速時においても正方向のトルクを出すことができ
る。なお、機械的な整流器を有する直流モータの場合で
も、ブラシの位置を同じ方法でずらすことにより同様の
効果を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気を
制御する電子スロットル制御装置の構造に係り、特に装
置の小型化が可能な電子スロットル制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスロットルボディーの構造におけ
るバルブシャフト、アクチュエータ、クラッチ等の配置
について、以下の５つの公知例がある。 １．冷却式スロットルアクチュエータ（特開平２−５５
８４２） この公知技術は、モータの内部に冷媒の流通管路を設け
ることにより、エンジンの運転状態に関係なく常に確実
な冷却効果を得るものである。

【０００３】２．スロットルアクチュエータ（特開昭５
９−２２６２４４） この公知技術は、駆動モータ、電磁クラッチ機構、スロ
ットルバルブを復元させるリターンスプリング、スロッ
トルシャフトの回転を検知するフォトエンコーダを一体
収納構造とすることにより小型化を図るものである。

【０００４】３．スロットル制御装置（特開平２−２７
１２３） この公知技術は、操作レバー、制御レバー等の各構成要
素をスロットルボディーの一端と他端に分散配置するこ
とにより小型化を図るとともに、ロストモーションばね
によりアクチュエータによる制御が操作レバーに影響し
ないようにするものである。

【０００５】４．内燃機関のスロットルバルブを作動す
るための装置（特開平１−１５１７３３） この公知技術は、モータ出力軸とスロットルバルブ軸と
の間に電磁クラッチを設け、この電磁クラッチが通常運
転時には接続され、制御装置故障時及びモータへの電流
遮断時には遮断されるよう構成することにより、高価な
安全論路回路を用いることなく非常走行運転を可能とす
るものである。

【０００６】５．車両の内燃機関を制御する装置（特開
平１−３０１９３４） この公知技術は、電磁カップリングを設け、通常運転時
にはアクセルレバーとスロットルバルブとを完全に切り
離すよう構成することにより、サーボモーターへのトル
クの影響をなくすものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記公知
技術には以下の問題点が存在する。公知技術１は、アク
チュエータとバルブシャフトとが同一線上に配置され、
また公知技術２は、スロットル軸、電磁クラッチ及びモ
ータが同一軸上に配置されているので、それぞれスロッ
トル軸方向への装置の小型化が困難である。

【０００８】公知技術３〜５は、モータとスロットルシ
ャフトをＵ字型配置とし、スロットル軸方向への小型化
が可能な構造となっているが、公知技術３はモータに隣
接して設けられたクラッチがモータと同一軸でないので
スロットル軸と垂直方向への小型化が制限され、また公
知技術４及び５はスロットル軸にクラッチが配置される
のでモータ軸にクラッチが配置される場合に比べて伝達
動力が大きくなり、その分クラッチ径が大きくなりスロ
ットル軸と垂直方向への小型化が制限され、装置全体の
小型化が困難である。

【０００９】本発明の目的は、装置全体の小型化を可能
とする電子スロットル制御装置及びその電子スロットル
制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、吸気を制御するスロットルバルブと、前
記スロットルバルブを動作させるトルクを発生する直流
モータとを有する電子スロットル制御装置において、前
記直流モータのブラシを、正回転と逆回転で発生トルク
の大きさが異なるような位置に配置する。これにより、
高速回転時の応答性が向上する。

【００１１】好ましくは、前記電子スロットル制御装置
において、前記スロットルバルブを開くモータの回転方
向と逆方向に電気角で３０度以内でずらした位置に前記
直流モータのブラシを配置する。これにより、低速時に
おいても正方向のトルクを出力する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１〜
図１５により説明する。本発明の第１の実施形態を図１
により説明する。図１は本実施形態の電子スロットル制
御装置の全体構成図である。図１において、スロットル
ボディー１０１には、空気の流量を制御するためのスロ
ットルバルブ１０２と、そのスロットルバルブ１０２の
中心に配置されるバルブシャフト１２１が設けられる。
バルブシャフト１２１の一方には、戻しバネ１０６を介
し開度センサ１３３及びアクセルドラム１３２が連結さ
れ、アクセルドラム１３２にはアクセルワイヤー１３１
を介してアクセルペダル１３０が接続されている。また
バルブシャフト１２１の他方にはギア１０３Ａが連結さ
れ、ギア１０３Ａはモータ１０５のモータシャフト１５
１に電磁クラッチ１１０を介して固定されるギア１０３
Ｂとかみ合うように配置される。すなわち、ギア１０３
Ａ及び１０３Ｂを挟んで、バルブシャフト１２１に連結
するアクセルドラム１３２、開度センサ１３３、戻しバ
ネ１０６、及びスロットルバルブ１０２と、モータシャ
フト１５１に連結する電磁クラッチ１１０、モータ１０
５とがＵ字型配置を構成する。また、モータ１０５は直
流モータでもブラシレスモータでもよいが、発熱体であ
るモータ１０５の放熱の効率向上のためモータ１０５の
片側をスロットルボディー１０１の外径に接するように
配置する。以上の構成により本実施形態の電子スロット
ル制御装置はコンパクトな構造となり車内に配置しやす
いものとなる。

【００１３】次に本実施形態の電子スロットル制御装置
の動作を説明する。まず、通常の運転時においては、電
磁クラッチ１１０はオフ状態にあり、運転者がアクセル
ペダル１３０を踏むとアクセルワイヤー１３１はアクセ
ルドラム１３２を回転させるように動作し、アクセルド
ラム１３２とバルブシャフト１２１により連結されてい
るスロットルバルブ１０２が開き方向に回転する。また
アクセルペダル１３０から足を離した場合には、スロッ
トルバルブ１０２とスロットルボディー１０１に配置さ
れた戻しバネ１０６によりスロットルバルブ１０２は閉
じるように動作する。このように、通常運転時には運転
者の操作のみによりスロットルバルブの開度を調整す
る。

【００１４】次に、モータ１０５によりＴＣＳ（トラク
ションコントロールシステム）の動作を例にバルブの開
閉制御を行う場合について説明する。先に述べたように
運転者がアクセルペダル１３０を踏んだ場合にはスロッ
トルバルブ１０２が開くが、エンジンの出力トルクがタ
イヤのグリップの限界を越えた場合にはタイヤは空転す
る。このような状況では運転者は正常に車をコントロー
ルすることが非常に難しくなる。また、無駄なトルクを
出力することにより燃費の低下やタイヤの摩耗等の問題
点が発生する。

【００１５】そこで、モータ１０５のトルクをギア１０
３Ｂに伝達する電磁クラッチ１１０をオンして動力が伝
わるようにすれば、モータ１０５の回転は電磁クラッチ
１１０の回転円盤を介してギア１０３Ｂ、ギア１０３Ａ
の順序で伝わり最終的にはバルブシャフト１２１に接続
されるスロットルバルブ１０２を閉じる方向に制御す
る。このときスロットルバルブ１０２の開閉角度の制御
は、開度センサ１３３でバルブ位置をフィードバックす
ることにより目的の開閉角度へスロットルバルブを制御
する。このようにしてモータ１０５によりスロットルバ
ルブ１０２を閉じてしまえばエンジン内には空気が入ら
ないために出力トルクは低下し、タイヤの回転数が低下
して路面に食いつき正常な状況に復帰することができ
る。

【００１６】また以上のＴＣＳと同様の動作により、Ｉ
ＳＣ（アイドルスピードコントロール）、ＡＳＣＤ（オ
ートスピードコントロールデバイス）等の制御も可能で
ある。

【００１７】本実施形態によれば、ギア１０３Ａ及び１
０３Ｂを挟んで、バルブシャフト１２１に連結するアク
セルドラム１３２、開度センサ１３３、戻しバネ１０
６、及びスロットルバルブ１０２と、モータシャフト１
５１に連結する電磁クラッチ１１０、モータ１０５とを
Ｕ字型に配置するので、電子スロットル装置全体の小型
化・軽量化を図れる。また、電磁クラッチ１１０をモー
タシャフト１５１に配置するので電磁クラッチ１１０の
径を小さくすることができる。

【００１８】本発明の第２の実施形態を図２により説明
する。なおこれ以降、開度センサ及びアクセル関係の図
を省略して説明する。図２は本実施形態の電子スロット
ル制御装置の全体構成図である。図１と共通の部品につ
いては共通の番号で示す。図の電子スロットル制御装置
において、モータ１０５は、例えばアルミダイキャスト
製でスロットルボディー２０１と一体成形されたモータ
ケース２０７に収納されている。モータケース２０７
は、一体成形としなければスロットルボディー２０１に
ボルト等で固定する構造でもよい。また、ギア１０３Ａ
及び１０３Ｂよりなるギア部１０３はスロットルボディ
ー２０１に取り付けられたギアケース２４１に収納され
ている。さらに、モータケース２０７の表面には発熱体
であるモータ１０５の放熱が向上するように放熱フィン
２０８を設けている。その他の点は、第１の実施形態と
ほぼ同様である。また、モータ１０５は第１の実施形態
と同様、直流モータでもブラシレスモータでもよい。

【００１９】本実施形態によれば、モータ１０５及び電
磁クラッチ１１０をスロットルボディー２０１と一体成
形されたモータケース２０７内に配置するので、電子ス
ロットル装置全体の小型化・軽量化を図れる。発熱体で
あるモータ１０５の片側をスロットルボディー２０１の
外周に接するように配置するとともに、モータケース２
０７に放熱フィン２０８を設けるので、モータ１０５の
冷却を効率よく行える。

【００２０】本発明の第３の実施形態を図３及び図４に
より説明する。図３は本実施形態の電子スロットル制御
装置の全体構成図である。図１及び図２と共通の部品に
ついては共通の番号で示す。図３において、モータをブ
ラシレスモータとしてかつ半円型モータ３０５とし、さ
らに装置全体の小型化を図るものである。その他の点に
ついては第１の実施形態とほぼ同様である。

【００２１】図４は半円型モータ３０５の断面図であ
る。半円型モータ３０５は、モータシャフト４５１、磁
路ヨーク４０９、永久磁石４５７を外周に配置したロー
タ４５５、及びコイル４５２を巻いたステータ４５６か
ら構成される。また、ステータ４５６には３０度間隔で
設けた１２個の突極のうち３個の突極をカットし、残り
の９個の突極にそれぞれコイル４５２を巻いたものであ
る。カットした３個の突極の部分には磁極センサ４５９
を３個並べて配置する。コイルは１個の突極に対して集
中巻きで各相連続的に接続されコイル全体ではＹ結線接
続である。以上のように構成した半円型モータ３０５を
スロットルバルブ１０２のボアに接するように配置す
る。

【００２２】本実施形態によれば、半円型モータ３０５
を使用するのでモータ断面積が小さくなり、電子スロッ
トル装置全体をさらに小型化・軽量化することができ
る。また、温度特性の悪い磁極センサ４５９がスロット
ルバルブ１０２のボア近傍に配置されるので熱伝導によ
る冷却が促進され、磁極センサ４５９の温度変動を小さ
くすることができ安定した動作を得ることができる。ま
た高価な高温用磁極センサを用いる必要がなくなるので
コストダウンを図れる。

【００２３】本発明の第４の実施形態を図５により説明
する。図５は本実施形態の電子スロットル制御装置の全
体構成図である。図１及び図２と共通の部品については
共通の番号で示す。図における電子スロットル制御装置
は、モータ５０５をブラシレスモータとし、モータ５０
５とその制御回路であるコントローラ５５０を一体成形
で構成したものである。その他の点については第１の実
施形態とほぼ同様である。

【００２４】本実施形態によれば、ブラシレスモータで
あるモータ５０５に係る配線数が減少しコストダウンを
図れる。また配線処理が簡単になるので電子スロットル
制御装置全体の小型化・軽量化を図れる。

【００２５】本発明の第５の実施形態を図６及び図７に
より説明する。図６は、本実施形態の電子スロットル制
御装置の全体構成図である。図１と共通の部品について
は共通の番号で示す。図６の電子スロットル制御装置
は、バルブシャフト６２１にモータ６０５を内蔵したも
のであり、スロットルボディー１０１、スロットルバル
ブ１０２、バルブシャフト６２１、モータ６０５及び戻
しバネ１０６で構成される。またモータ６０５にはブラ
シレスモータまたはステップモータを使用する。

【００２６】図７は、バルブシャフト６２１の内部に配
置されるモータ６０５の構造図である。バルブシャフト
６２１は、ベアリング７６３を介してスロットルボディ
ー１０１に固定されている。バルブシャフト６２１の内
部には、モータ６０５の軸となる固定子シャフト７５４
がベアリング７５３を介してバルブシャフト６２１に支
持され、また、永久磁石で構成されるロータ７５５がバ
ルブシャフト６２１の内側に固定されている。

【００２７】固定子シャフト７５４にはコイル７５２を
有するステータ７５６が固定される。また、固定子シャ
フト７５４は中空シャフトでありモータの配線等の電線
は引き出し線７５８としてスロットルバルブ１０２の動
作を支障することなく外部に引き出す。

【００２８】本実施形態によれば、モータ６０５をバル
ブシャフト６２１に内蔵して設けるので電子スロットル
制御装置全体の小型化・軽量化を図れる。また吸入空気
が通過する通路内にモータ６０５を配置するので、モー
タ６０５の冷却効果が向上する。したがってモータ６０
５自体の小型化・軽量化を図れる。

【００２９】本発明の第６の実施形態を図８により説明
する。図８は本実施形態の電子スロットル制御装置の磁
極部分の構造図及び断面図である。図８における電子ス
ロットル制御装置において、モータ８０５はブラシレス
モータであり、モータシャフト８５１、磁路ヨーク８０
９、永久磁石８５７を外周に配置したロータ８５５、コ
イル８５２を巻いたステータ８５６、及び２個のベアリ
ング８５３から構成される。ステータ８５６には３の倍
数の突極８５４がありそのうちの１組の３個にホール素
子等の磁極センサ８５９が１２０度の位相差で配置され
る。またコイル８５２は１個の突極８５４に対して集中
巻きで各相連続的に接続されコイル全体ではＹ結線接続
である。ここで１２０度の位相角で配置するのは磁極の
部分で発生するコギングトルクを低減するためである。

【００３０】本実施形態の構成においては、磁極センサ
８５９を突極８５４に配置するが、従来のコイルを１２
個巻いていた場合と比較するとコイルが９個となりトル
クが３／４となる。したがって同トルクを得るためには
積み厚を４／３倍にしなければならないが、磁極センサ
８５９を別途設置するためのロータが不要となるのでそ
の分軸長が短くなりモータの小型化・軽量化を図ること
ができる。また、モータ８０５の永久磁石８５７を磁極
センサ８５９用の磁力発生部として利用するので、別途
磁力発生部を設ける必要がなくなり部品数が減少してコ
ストダウンを図れる。さらに、ステータ８５６への熱伝
導により磁極センサ８５９の冷却を促進することがで
き、高価な高温用磁気センサを用いる必要がなくコスト
ダウンを図れる。

【００３１】本発明の第７の実施形態を図９により説明
する。図９は本実施形態の電子スロットル制御装置の磁
極部分の断面図である。図９の電子スロットル制御装置
は、モータケース９０７の内部にブラシレスモータであ
るモータ９０５と電磁クラッチ９１０を内蔵するもの
で、モータシャフト９５１のモータ側には、モータ用ロ
ータ９５５がスリーブベアリング９１４を介して配置さ
れ、モータシャフト９５１のクラッチ側には、電磁クラ
ッチ９１０のクラッチ用ロータ９１１が配置される。

【００３２】モータ用ロータ９５５は磁路ヨーク９０９
と永久磁石９５７とから構成される。固定部となるモー
タケース９０７のモータ側には、モータシャフト９５１
を支持するためのベアリング９５３、モータ９０５のス
テータ９５６、及びコイル９５２が設けられ、モータケ
ース９０７のクラッチ側には、クラッチ用ヨーク９１２
及びクラッチ用コイル９１３が設けられる。

【００３３】以上の構成において、モータ用ロータ９５
５はスリーブベアリング９１４によりフリーに回転した
りまた軸方向にスライドしたりできるように支持され、
電磁クラッチ９１０がオフ状態でステータ９５６に電力
を供給した場合、モータ用ロータ９５５のみがスリーブ
ベアリング９１４の部分で滑って回転する。一方、モー
タ９０５を停止した状態で電磁クラッチ９１０をオン状
態としてクラッチ用ロータ９１１とモータ用ロータ９５
５の磁路ヨーク９０９の部分を吸着した場合、モータ用
ロータ９５５とクラッチ用ロータ９１１とモータシャフ
ト９５１とが機械的につながるので、トルクをモータシ
ャフト９５１より外部に取り出すことができる。

【００３４】本実施形態によれば、モータケース９０７
の内部に電磁クラッチ９１０の制御回路を内蔵させて配
置するので、電子スロットル制御装置全体を小型化・軽
量化することができ、また、電磁クラッチ９１０の制御
回路の一部にモータ９０５の磁気回路の一部を用いるの
で、モータ９０５と電磁クラッチ９１０の構造が簡単に
なり構成部品点数が減少してコストダウンが図れ、かつ
装置全体を小型化・軽量化できる。

【００３５】なお、上記の説明はモータ９０５がブラシ
レスモータである場合を例に説明したが、モータ９０５
は直流モータその他のモータでもよい。この場合には磁
気回路のケース若しくはシャフトクラッチの磁気回路の
一部として使用可能であり、前記と同様の効果を得るこ
とができる。

【００３６】本発明の第８の実施形態を図１０〜図１２
により説明する。図１０は、１２０度通電型ブラシレス
モータにおける誘起電圧と通電電流との時間遅れの関係
を表した図である。一般にモータの回転数が高くなる
と、モータの基本周波数が高くなり一周期の時間が短く
なる。しかし、電流の立ち上がりはモータの抵抗値とイ
ンダクタンスにより決定されるので、モータが低速で回
転している場合には問題にならなかった電流の時間遅れ
が高速になればなるほど問題になる。図１０はこの通電
電流の時間おくれを示したものである。作動条件は、モ
ータの極数８極、回転数７２００ｒｐｍ、抵抗１Ω、イ
ンダクタンス０．３ｍＨである。このとき、周波数は４
８０Ｈｚ、周期は２ｍｓ、また、電気的時定数は０．３
ｍｓとなり、Ｕ相の誘起電圧、磁極位置センサ出力、及
び実電流は図に示すような関係となる。

【００３７】一方、モータの発生するトルクは図１０に
示す誘起電圧と実電流の積で決まる。したがって、図中
の点線で示す理想電流のように流れればモータの発生ト
ルクは最大になるが、実際は実電流の立ち上がりは図示
のように若干の時間遅れが伴う。これはすなわち立ち上
がりが遅れるほど発生トルクが低下することを意味す
る。そこで、通常、電子スロットル制御装置において
は、モータに流す電流をホール素子、ホールセンサ等の
磁極センサからの信号によりタイミングを切り替えてい
る。図示したＵ＋信号はＵ相センサとＶ相センサ（図示
せず）のＥＯＲ信号により作成したものであるが、本実
施形態においては、このＵ＋信号の立ち上がりエッジか
ら立ち下がりエッジまでの時間、なるべく多くの電流を
流すように制御することによって最大のトルクを得よう
とするものである。

【００３８】本実施形態の電子スロットル制御装置の磁
極部分の断面図を図１１に示す。図に示すモータ１１５
において、図８に示したモータ８０５と同様に、ステー
タ１１６には３の倍数の突極がありそのうちの１組の３
個に磁極センサ１１９が１２０度の位相差で配置され、
コイル１１２は集中巻きでコイル全体でＹ結線接続であ
る。図８のモータ８０５と異なる点は、磁極センサ１１
９をそれぞれの突極の中央でなくモータのロータの回転
方向に対して逆方向にずらして配置することである。

【００３９】また、ずらす角度は、モータの基本周波数
を電気角３６０度で定義した場合における電気角３０度
までの範囲でずらして配置すれば、問題としている高速
回転時以外すなわち低速時においても正方向のトルクを
出すことができる。

【００４０】図１２は、上記構成による本実施形態の電
子スロットル制御装置のモータにおける誘起電圧と通電
電流との時間遅れの関係を表した図である。作動条件
は、図１０と同一であり、同様に、周波数は４８０Ｈ
ｚ、周期は２ｍｓ、電気的時定数は０．３ｍｓとなる
が、電気角３０度の範囲で磁極センサ１１９をずらした
ことによりＵ相の磁極位置センサ出力、及び実電流の曲
線は図において図１０に比し左側へずれ、図示のような
関係となる。すなわち、実電流を理想電流の位相に近づ
けることができ、トルクを増大させることができる。

【００４１】本実施形態によれば、モータ１１５の磁極
センサ１１９を回転方向により発生トルクの大きさが異
なるような位置に配置するので、高速回転時の応答性が
向上する。したがって、同一の要求応答性能ならば従来
より小型のモータを使用できる。また、磁極センサ１１
９をモータ１１５のステータ１１６の突極の中心から電
気角で３０度以内の範囲でずらして配置するので、低速
時においても正方向のトルクを出すことができる。

【００４２】なお、以上はモータがブラシレスモータの
場合について説明したが、機械的な整流器を有する直流
モータの場合でも、ブラシの位置を同じ方法でずらすこ
とにより同様の効果を得ることができる。

【００４３】本発明の第９の実施形態を図１３及び図１
４により説明する。図１３は、本実施形態の電子スロッ
トル制御装置におけるバルブの位置を検出する機構を示
した図である。図において、スロットルバルブ３１２と
ブラシレスモータであるモータ３１５とはギア３１３を
介して連結されている。スロットルバルブ３１２にはバ
ルブの開度を検出するための開度センサ３３３が設けら
れ、また、モータ３１５には回転子の磁極位置を検出す
るための磁極センサ３１９が配置されている。開度セン
サ３３３及び磁極センサ３１９の３相信号は上位システ
ム１４にそれぞれ接続されている。

【００４４】開度センサ３３３はバルブの開度の小さい
ところが検出できるように、低開度部分を検出できる性
能を有する。これは、ＩＳＣ（アイドルスピードコント
ロール）時において、開度センサの分解能が低いとアイ
ドリングが安定しなくなりエンストや排気ガスが不完全
燃焼を起こす恐れがあり、したがって０．１度以下の分
解能が要求されること、及び、燃費向上のためにアイド
リング回転数を下げようとするとエンジン回転数が滑ら
かでないと実現できず、よって低開度・極低開度（角度
に換算して２度近辺）における高分解能が必要とされて
いることの２点に基づく。

【００４５】従来、この開度センサ３３３によりでバル
ブの開度全域を検出していた。しかしが開度全域をカバ
ーしようとすると高分解能が実現できず、そのためメイ
ンのスロットルバルブの他にＩＳＣ用のサブバルブを並
列に付けたり極低開度用の開度センサを別に設けた例も
ある。

【００４６】そこで、本実施形態においては、開度セン
サ３３３の分解能を向上させるために低開度のみを開度
センサ３３３で検出し、それ以上の開度においてはバル
ブ駆動に用いるモータ３１５の磁極検出信号１８で開度
を検出するものである。

【００４７】開度センサ３３３のアナログ信号による開
度信号１５は、上位システム１４のＡ／Ｄ変換端子に接
続される。一方、磁極センサ３１９の３相の磁極検出信
号１８は、上位システム１４のポート端子に接続され
る。上位システム１４に入力された磁極検出信号１８
は、ソフトウエアにより位相関係から回転方向を算出
し、ロジックでＥＯＲをとり１２０度の周期信号を作っ
たのち、それぞれの立ち上がり立ち下がり信号から電気
角で６０度の信号として１回転２４パルスとし、この２
つの信号からソフト的にアップダウンカウンタを構成
し、開度を検出する。

【００４８】例えば、ギア比２４倍で、モータの相数が
３相で極数が８極とすると、得られるパルスは１回転当
たり２４パルス（電気的に３相の信号をＥＯＲして両エ
ッジを用いた場合）となる。つまり、バルブの最大開度
を９０度とすれば１パルス当たり０．６２５度となる。
また、開度センサの検出角度範囲を最大３度とし、上位
システムのＡ／Ｄ変換器の分解能を８ｂｉｔとすれば、
０．０１２度の分解能が得られ目標の０．１度を十分に
検出できる値となる。

【００４９】図１４は、本実施形態の電子スロットル制
御装置におけるバルブの開閉制御領域を示した図であ
る。上述したように、本実施形態においては、ＩＳＣ制
御時は開度センサ３３３からの開度信号１５による極低
開度（全閉〜２度程度）のバルブ開閉制御であり、ある
設定開度を境にそれ以上の開度では磁極センサ３１９か
らの磁極検出信号１８による通常の制御を行う。

【００５０】以上において、ＩＳＣ制御と通常制御との
境界開度近傍において開度制御を行う場合、ＩＳＣ制御
と通常制御との間で頻繁に制御の切換が行われ制御が不
安定となる。

【００５１】そこで、本実施形態においては、ＩＳＣ制
御と通常の制御との切換にヒステリシスを持たせ、ＩＳ
Ｃ制御から通常の制御へ移行する場合は、境界開度より
高めの低開度の範囲内で制御の切り替えを行い、逆に通
常の制御からＩＳＣ制御へ移行する場合は、境界開度よ
り低めの極低開度の範囲内で制御の切換を行う。

【００５２】本実施形態によれば、スロットルバルブ３
１２の位置制御信号としてモータ３１５の磁極検出信号
１８を用いるので、従来開度センサ３３３によって検出
していた大開度を磁極センサ３１９によって検出するこ
とができる。また、磁極検出信号１８と開度信号１５と
を用いるので、開度センサ３３３は小開度用の１種類で
足り、電子スロットル制御装置全体の小型化・軽量化を
図れるとともに、サブバルブが不要となりコストダウン
を図れ、かつ信頼性が向上する。また開度センサ３３３
の分解能向上を図れる。また、磁極検出信号１８と開度
信号１５とを開度センサ３３３のある開度でＩＳＣ制御
と通常の制御とを切り替えて使い分け、かつその切換制
御にヒステリシスを持たせるので、その切換を行う境界
開度近傍における頻繁な切換を防止し、開度制御の安定
化を図れる。

【００５３】以上、電子スロットル制御装置の実施形態
を説明したが、各制御装置について、その制御装置を用
いた制御システムを構成することができる。その一例と
して、図５に示した電子スロットル制御装置を用いた制
御システムの実施形態を図１５を用いて説明する。

【００５４】図１５は本実施形態の電子スロットル制御
システムの全体構成図である。図５と共通の部品につい
ては共通の番号で示す。

【００５５】本実施形態の制御システムは、上位システ
ム５４と、相切り替え信号を検出する磁極センサ１５９
とスロットルバルブ（図示せず）の開度を検出する開度
センサ１５３とを備えたモータ５０５と、モータ５０５
に電力を供給するためのインバータ等のパワー回路１１
とパワー回路１１の相の切り替えを行うロジック回路１
０とを備えたモータコントローラ５５０とから構成され
る。このうち、モータ５０５とモータコントローラ５５
０とは、図５に示すように一体成形されたケースに収納
される。

【００５６】ロジック回路１０には上位システム５４よ
り回路電源１６と、モータ５０５の速度指令１２と、モ
ータ５０５の回転方向指令１３とが入力される。パワー
回路１１にはモータを駆動するためのモータ電源１７が
接続される。また、パワー回路１１を流れる電流をロジ
ック回路１０にフィードバックして電流制御が可能であ
る。

【００５７】以上の構成において、磁極センサ１５９は
モータ５０５のロータの磁極位置を検出してロジック回
路１０に伝える。ロジック回路１０は磁極センサ１５９
の磁極検出結果と上位システム５４からの回転方向指令
１３からパワー回路１１の通電相をＵ、Ｖ、Ｗの各相か
ら選択する。

【００５８】一方、開度センサ１５３はスロットルバル
ブ（図示せず）の位置を検出して上位システム５４に伝
える。上位システム５４では開度センサ１５３の検出結
果を基に、バルブを目標位置に移動させるべくモータ５
０５にかかる電圧を制御するための速度指令１２をロジ
ック回路１０に伝える。ロジック回路１０はこの値を基
にパワー回路１１によりモータ５０５に加える平均電圧
を制御し目標の位置へバルブを移動させる。

【００５９】本実施形態によれば、モータコントローラ
５５０及びモータ５０５をひとつの一体成形されたケー
ス内に収納し、上位システム５４と切り離して配置する
ので、自動車に配置するときに車内に置かれた上位シス
テム５４からの電線の数を最小限にすることができる。

【００６０】以上図５の電子スロットル制御装置を用い
た制御システムの実施形態について説明したが、その他
図１〜図４、図６〜図１４の電子スロットル制御装置に
ついても、同様にそれぞれの電子スロットル制御装置を
用いた制御システムを構成することができ、各制御装置
の実施形態において述べた効果と同様の効果を得ること
ができる。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、直流モータのブラシを
回転方向により発生トルクの大きさが異なるような位置
に配置するので、高速回転時の応答性が向上する。した
がって、同一の要求応答性能ならば従来より小型のモー
タを使用できる。また、磁極検出器を突極の中心から電
気角で３０度以内の範囲でずらして配置するので、低速
時においても正方向のトルクを出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の電子スロットル制御装置
の全体構成図である。

【図２】スロットルボディーとモータケースを一体成形
で構成した場合の電子スロットル制御装置の全体構成図
である。

【図３】半円型モータを使用した場合の電子スロットル
制御装置の全体構成図である。

【図４】半円型モータの断面図である。

【図５】モータとコントローラを一体成形で構成した場
合の電子スロットル制御装置の全体構成図である。

【図６】バルブシャフトにモータを内蔵した場合の電子
スロットル制御装置の全体構成図である。

【図７】モータの構造図である。

【図８】磁極センサを磁極部に配置した場合の電子スロ
ットル制御装置の磁極部分の断面図である。

【図９】クラッチとモータの磁気回路を共用した場合の
電子スロットル制御装置の磁極部分の断面図である。

【図１０】ブラシレスモータの誘起電圧と通電電流との
関係を示す図である。

【図１１】磁極センサを突極の中心からずらして配置し
た場合の電子スロットル制御装置の磁極部分の断面図で
ある。

【図１２】ブラシレスモータの誘起電圧と通電電流との
関係を示す図である。

【図１３】電子スロットル制御装置におけるバルブの位
置検出機構を示す図である。

【図１４】電子スロットル制御装置におけるバルブの開
閉制御領域を示す図である。

【図１５】電子スロットル制御装置を用いた制御システ
ムの全体構成図である。

【符号の説明】

１０ ロジック回路 １１ パワー回路 １２ 速度指令 １３ 回転方向指令 １４ 上位システム １５ 開度信号 １６ 回路電源 １７ モータ電源 １８ 磁極検出信号 ５４ 上位システム １０１ スロットルボディー １０２ スロットルバルブ １０３ ギア １０３Ａ，Ｂ ギア １０５ モータ １１０ 電磁クラッチ １１２ コイル １１５ モータ １１６ ステータ １１９ 磁極センサ １２１ バルブシャフト １３３ 開度センサ １５１ モータシャフト １５９ 磁極センサ ２０１ スロットルボディー ２０７ モータケース ３０５ 半円型モータ ３１２ スロットルバルブ ３１３ ギア ３１５ モータ ３１９ 磁極センサ ４０９ 磁路ヨーク ４５１ モータシャフト ４５２ コイル ４５５ ロータ ４５６ ステータ ４５７ 永久磁石 ４５９ 磁極センサ ５０５ モータ ５５０ モータコントローラ ６０５ モータ ６２１ バルブシャフト ７５２ コイル ７５５ ロータ ７５６ ステータ ８０５ モータ ８０７ モータケース ８０９ 磁路ヨーク ８５１ モータシャフト ８５２ コイル ８５４ 突極 ８５５ ロータ ８５６ ステータ ８５７ 永久磁石 ８５９ 磁極センサ ９０５ モータ ９０７ モータケース ９０９ 磁路ヨーク ９１０ 電磁クラッチ ９１１ クラッチ用ロータ ９１２ クラッチ用ヨーク ９１３ クラッチ用コイル ９１４ スリーブベアリング ９５１ モータシャフト ９５２ モータ用コイル ９５５ モータ用ロータ ９５６ ステータ ９５７ 永久磁石

フロントページの続き (72)発明者 本田 恭彦 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 佐々木 靖 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 嶺岸 輝彦 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者 橋本 仁克 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 吉田 龍也 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 門向 裕三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気を制御するスロットルバルブと、前
   記スロットルバルブを動作させるトルクを発生する直流
   モータとを有する電子スロットル制御装置において、 前記直流モータのブラシを、正回転と逆回転で発生トル
   クの大きさが異なるような位置に配置したことを特徴と
   する電子スロットル制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電子スロットル制御装置
   において、前記スロットルバルブを開くモータの回転方
   向と逆方向に電気角で３０度以内でずらした位置に前記
   直流モータのブラシを配置したことを特徴とする電子ス
   ロットル制御装置。