KR19990044787A - 엔진의 흡입공기량의 제어방법 및 그 제어장치 - Google Patents

엔진의 흡입공기량의 제어방법 및 그 제어장치 Download PDF

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Abstract

고정밀도의 위치검출기를 사용하지 않고 모터의 회전자의 자극위치 학습치를 정밀도 좋게 구함으로써, 모터의 통전전류의 제어특성을 향상시킨 엔진의 흡입공 기량 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
브러시 레스모터(18)의 각 고정자 권선(17)에 복수의 통전패턴에 따라 소정의 통전시간 통전해서 브러시레스모터(18)를 스텝구동하고 회전자(16)의 제1스텝 위치 검출시에, 상기 제1스텝의 통전시간을 상기 소정의 통전시간보다 길게 설정하고 상기 회전자(16)의 스텝동작의 위치 제정이 된 상태에서 회전자 자극위치 학습을 하도록 하고, 이 회전자 자극위치 학습에서 얻어진 회전자 자극위치 학습치 Vsn 과 스로틀 개도센서의 출력 VTPS에 따라 상기 고정자 권선(17)에 통전하는 전류 IS를 제어하도록 하였다.

Description

엔진의 흡입공기량의 제어방법 및 그 제어장치
본 발명은 스로틀 밸브의 개폐를 제어함으로써 엔진의 흡입공기량을 제어하는 엔진의 흡입공기량 제어장치에 관한 것으로, 특히 모터를 사용해서 스로틀 밸브의 개폐를 제어하는 엔진의 흡입공기량 제어장치에 관한 것이다.
일반의 자동차 엔진 제어장치에서는, 엔진에의 공급공기를 흡입하는 흡입통로중에 스로틀 밸브를 설치하고, 이 스로틀 밸브가 운전에 의한 액셀페달의 조작에 연동해서 개폐하고, 액셀페달의 조작량에 따라 엔진에의 흡입공기의 공기량을 제어하는 것이다.
엔진에의 흡입공기량의 제어는, 스로틀 밸브와 액셀페달을, 링크나 와이어등의 기계적 연결수단에 의해 연동함으로써 달성된다.
그러나 이같은 기계적 연결수단을 사용한 연결방법에서는 액셀의 밟는 량과 스로틀 개도의 관계가 일율적으로 결정해버리고, 스로틀 밸브의 제어에 자유도가 없을뿐 아니라, 스로틀 밸브와 액셀페달과의 위치관계가 제약되기 때문에, 상기 연결수단을 자동차에 탑재하는 경우의 탑재위치가 제한된다는 문제점이 있었다.
근년에는 자동차에 정속주행제어장치나 트랙숀 제어장치 등을 설치해서 자동차의 주행을 제어하도록 하고 있기 때문에, 운전자의 액셀 조작과는 관계없이 스로틀 밸브를 제어할 필요가 있고 스로틀 밸브의 제어는, 스로틀 밸브를 모터등으로 전기적으로 연결해서 제어하는 방법이 채용되고 있다.
예를들면, 일본국 특개평 1-315641 호 공보에는, 브러시레스모터에 의해 스로틀 밸브의 개폐도를 제어하는 방법이 개시되어 있다.
이는 브러시 정류자를 갖는 모터를 사용하면, 브러시 정류기의 압압에 의해 회전자의 정전방향과 역전방향에서 히스테리시스토크가 생겨서 스로틀 밸브의 위치제어가 곤란해지므로, 브러시 레스모터를 스텝구동해서 스로틀 밸브의 개폐도를 제어하도록 한 것이다.
또 일본국 특개평 5-240070 호 공보에는, 브러시 레스모터의 회전자와 스로틀 밸브의 회전축을 감속기나 기어를 통해서 연결함으로써 스로틀 밸브의 제어성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다.
또 이 공보에는 브러시레스 모터의 고정자 권선(이하, 상이라함)에서 발생하는 역기전압을 검출하는 역기전압 검출기나 전류전환검출기를 설치함으로써, 고정밀도의 회전검출기를 구비하지 않고 브러시레스모터의 상에 공급하는 전류를 전환하는 기술이 개시되어 있다.
그러나 상술한 종래의 스로틀 밸브의 제어를 하는 엔진의 흡입공기량 제어장치에서는, 브러시 레스 모터의 통전상을 전환하기 위해, 역기전압검출기나 전류전환검출기가 필요하기 때문에, 스로틀 밸브나 그 구동원인 브러시 레스모터로 구성되는 스로틀 액추에이터가 복잡화, 대형화 할뿐아니라, 상기 모터를 제어하는 제어장치의 신호입력 인터페이스부도 증가해버린다는 문제점도 있었다.
또 스로틀 개도센서의 출력만을 사용해서 통전상의 전환을 하면 감속기나 스로틀 개도센서의 특성공차에 의한 통전상의 전환위치의 어긋남이 생긴다는 문제점이 있었다.
또 브러시레스 모터의 구동에서, 역기전압검출기나 전류전환 검출기의 출력에 따라, 어떤 통전상에서 다음 통전상으로 전환할때는, 상에 흐르는 전류가 급격히 변화하기 때문에 상기 검출기의 신호가 상에 가해지는 자계의 변화에 대해 어긋남이 있을때는, 모터의 발생토크가 불연속이 되어 스로틀 개도가 급변한다는 문제점이 있었다.
이 문제에 관해서는 브러시 레스모터의 U,V,W 의 각상에의 통전전류를 독립된 정현파로 공급하는 3상 통전방식을 채용함으로써 대응하는 방법이 생각되니, 이 3 상 통전방식에서는 모터의 회전각을 정밀하게 측정하기 위한 검출기가 필요하게 되고, 스로틀 액추에이터가 복잡화, 대형화해버린다.
본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해 된 것으로, 고정밀도의 위치 검출기를 사용하지 않고, 모터의 회전자의 자극위치 학습치를 정밀도좋게 구함으로써 모터의 통전전류의 제어특성을 향상할 수 있는 엔진의 흡입공기량의 제어방법과 엔진의 흡입공기량 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 청구항 1 에 관한 엔진의 흡입공기량의 제어방법은 모터의 각 고정자 권선에 복수의 통전패턴에 따라 소정의 통전시간 통전해서 상기 모터를 스텝 구동하고 스로틀 개도센서의 출력에 따라 상기 모터의 회전자에 설치된 자극의 위치를 검출해 학습하는 회전자 자극위치학습을 할 때, 회전자 스텝위치의 제1스텝위치 검출시에, 상기 제1스텝의 통전시간을 상기 소정의 통전시간보다도 길게 설정해서, 상기 회전자의 스텝 동작의 위치 결정이 된 상태에서 회전자 자극위치 학습을 하도록해 이 회전자 자극위치 학습에서 얻어진 회전자 자극위치 학습치와 스로틀 개도센서의 출력에 따라 상기 고정자권선에 통전하는 전류를 제어하도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 2 에 관한 엔진의 흡입공기량 제어장치는, 모터를 스텝구동하기 위한 복수의 통전패턴을 설정하는 스텝구동 패턴설정 수단과, 상기 통전패턴의 통전시간을 설정하는 스텝구동 통전시간 설정수단과, 상기 모터가 상기 복수의 통전패턴중 어느 통전패턴에서 스텝 동작하였는지를 검출하는 회전자 스텝위치 검출수단과 스로틀 개도 센서의 출력에 따라 상기 모터의 회전자에 설치된 자극의 위치를 검출해서 학습하는 회전자 자극위치 학습수단을 구비하고, 회전자 스텝 위치의 제1스텝 위치 검출시에, 상기 제1스텝의 통전시간을 상기 소정의 통전시간보다 길게 설정하고, 상기 회전자의 스텝동작의 위치결정이 된 상태에서 회전자 자극위치학습을 하도록 한 것이다.
본 발명의 청구항 3 에 관한 엔진의 흡입공기량 제어장치는, 점화스위치가 오프상태에 있는 경우에 회전자 자극위치 학습의 실시가 개시가능하다고 판정하는 학습개시 판정수단을 설치하고, 학습개시판정수단이 학습개시가능하다고 판정했을때에, 상기 회전자 자극위치 학습을 실시하도록 한 것이다.
도 1 은 본 발명의 엔진의 흡입공기량 제어장치의 구성을 표시하는 도면.
도 2 는 모터 구동수단의 상세를 표시하는 도면.
도 3 은 각 통전 패턴에서의 각상의 자극을 표시하는 도표.
도 4a , 도 4b , 도 4c , 도 4d , 도 4e, 도 4f 는 각 통전 패턴에서의 고정자와 회전자의 자극위치관계를 표시하는 도면.
도 5 는 모터 스텝 구동시의 통전패턴과 TPS 전압과의 관계를 표시하는 도면.
도 6a , 도 6b 는 회전자 조립상태 A 에서의 스텝위치를 표시하는 도면.
도 7 은 회전자 조립상태 A 에서의 스텝동작을 표시하는 도면.
도 8a , 도 8b 는 회전자 조립상태 B 에서의 스텝위치를 표시하는 도면.
도 9 는 회전자 조립상태 B 에서의 스텝동작을 표시하는 타임차트.
도 10 은 실시의 형태 1 에 관한 회전자 스텝구동의 제어플로차트.
도 11 은 실시의 형태 1 에 관한 회전자 조립상태 B 에서의 스텝동작을 표시하는 타이차트.
도 12 는 실시의 형태 1 에 관한 회전자 자극위치 학습의 제어플로차트.
도 13 은 실시의 형태 1 에 관한 회전자 자극위치 학습의 제어타임차트.
도 14a 는 실시의 형태 1 에 관한 정현파 통전방식에서의 회전자 회전각과 각 상전류파형의 관계를 표시하는 도면
도 14b 는 실시의 형태 1 에 관한 정현파 통전방식에서의 회전자 회전각과 자속파형의 관계를 표시하는 도면.
도 14c 는 실시의 형태 1 에 정현파 통전방식에서의 회전자 회전각과 출력토크파형의 관계를 표시하는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10. 스로틀 액추에이터 11. 스로틀 밸브
13. 스로틀 개도센서(TPS) 14. 리턴스프링
15. 감속기 16. 회전자
17. 고정자권선 18. 브러시 레스모터
20. 엔진의 흡입공기량제어장치 21. 목표개도설정수단
22. 모터 전류연산수단
23. 회전자 자극위치 학습수단
23a. 스로틀 전폐위치 학습수단 23b. 자극위치 학습수단
23c. 스로틀 전폐위치 학습수단 23d. RAM
24. 회전자 회전각 연산수단
25. 모터 통전위상연산수단
26. 모터 제어수단,
27. 모터 구동수단,
28. 스텝구동통전패턴설정수단,
29. 스텝구동 통전시간 설정수단
30. 회전자 스텝위치 검출수단
31. Key SW 0N/OFF 판정수단
32. EEP ROM
이하 본 발명의 실시의 형태에 대해 도면에 따라 설명한다.
실시의 형태 1
도 1 은, 본 발명의 실시의 형태 1 에 관한 엔진의 흡입공기량 제어장치를 사용한 스로틀 밸브의 제어시스템구성도로, 10 은 도면외의 엔진에의 흡입공기량을 조정하는 스로틀 액추에이터, 20 은 상기 스로틀 액추에이터(10)를 제어하는 엔진의 흡입공기량 제어장치이다.
스로틀 액추에이터(10)는 흡입공기통로 P 의 개구면적을 가변으로 하는 스로틀 밸브(11)와, 스로틀 밸브(11)를 지지하는 회전축(12)과, 회전축(12)의 한쪽의 축단(12a)에 설치되고, 상기 회전축(12)의 회전각(스로틀개도)를 검출하는 스로틀 개도센서(TPS)(13)와, 상기 축단(12a)에 설치되고 스로틀 밸브를 폐방향으로 작동하는 리턴스프링(14)와, 회전축(12)의 또한쪽의 축단(12b)과 기계적으로 연결된 감속기(15)와, 고정자권선(17)과 상기 감속기(15)와 연결된 회전자(16)를 갖는 브러시레스모터(18)를 구비하고 있다.
한편 엔진의 흡입공기량 제어장치(20)는, 도외의 액셀페달의 누름량을 표시하는 개도센서(APS)로부터 출력치 VAPS와 엔진회전수 Ne , 엔진냉각수온 Ta 등의 각종 차량정보에 따라 목표스로틀 개도 θo 를 연산하는 목표개도설정수단(21)과, 이 목표 스로틀 개도 θO와 스로틀 개도센서(TPS)(13)로부터의 입력신호인 스로틀 배브의 실개도 θr 과의 개도편차 △θ로부터 모터 상전류를 연산하는 모터상 전류연산수단(22)과, 상기 브러시레스모터(18)를 스텝적으로 구동함으로써 상기 회전자(16)의 자극위치를 스로틀 개도센서(13)에 의해 검출해서 학습하는 회전자 자극 위치 학습수단(23)과, 스로틀 개도센서(13)의 출력과 상기 회전자 자극위치 학습수단(23)에 의한 학습치로부터 회전자(16)의 회전각을 구하는 회전자 회전각 검출수단(24)과 상기 회전자 회전각도 검출수단(24)으로부터 얻어진 회전자 회전각에 따라 각 통전고정자 권선(17)의 통전비율을 각 권선마다에 독립해서 연산하는 모터 통전위상연산수단(25)과, 상기 모터상 전류 연산수단(22)으로부터의 전류치와 상기 모터 통전위상연산수단(25)으로부터의 통전비율에 따라 각 통전 고정자권선(17)의 전류치에 상당하는 PWM 듀티를 출력하는 모터 제어수단(26)과 상기 모터 제어수단(26)으로부터의 구동신호에 따라 상기 브러시레스모터(10)에 전류를 공급하는 모터구동수단(27)과, 부러스레스(18)를 스텝구동할 때에 각 고정자권선(17)에 공급되는 전류의 통전패턴을 설정하는 스텝 구동통전 패턴설정수단(28)과, 상기스텝 구동통전시간을 설정하는 스텝 구동통전시간 설정수단(29)와, 브러시레스모터(18)가 어느 통전패턴에서 제1스텝위치에 스텝동작하였는가를 검출하는 회전자 스텝위치 검출수단(30)과, 점화스위치(IG, SW)신호와 엔진회전속도 Ne 데이터에 따라, 회전자 자극위치 학습의 개시가 가능인지(Key SW OFF 판정)불가인지(Key SW ON 판정)을 판단하는 학습개시판정수단으로서의 Key SW ON/OFF 판정 수단(31)과 회전자 자극위치 학습치를 기억하는 EEP ROM(32)을 구비하고 있다.
상기 회전자 자극위치 학습수단(23)은, 스로틀밸브 전폐위치에서의 회전자(16)의 자극위치를 검출해서 학습하는 스로틀 전폐위치학습수단(23a)과 스텝 구동시의 회전자(16)의 자극위치를 검출해서 학습하는 자극위치 학습수단(23b)과, 스로틀 밸브 전개위치에서의 회전자(16)의 자극위치를 검출해서 학습하는 스로틀 전개 위치 학습수단(23c)과, 스로틀 밸브의 자극위치등을 1시적으로 기억하는 백업용 (RAM 23d)를 구비하고, 상기 Key, SW ON/OFF 판정수단(31)의 판정결과가 OFF 인 경우에, 스텝 구동통전 패턴 설정수단(28)으로부터 통전패턴과, 스텝구동통전시간 설정수단(29)으로부터의 통전시간에 따라 브러시레스모터(18)를 구동했을 때, 브러시레스모터(18)의 회전자(16)의 자극위치를 학습하는 것이다.
또 상기 백업용 RAM(23d)는 초기치기억수단이고, 회전자 스텝 위치 검출수단(30)에 의한 통전 패턴의 제1스텝 동작 검출시의 회전자 자극위치 학습위치와 당해 통전패턴을 기억한다.
도 2 는 모터 구동수단(27)의 상세를 표시하는 구성도로, 모터구동수단(27)은 모터 제어수단(26)으로부터의 구동전류에 의해 U 상, V상 , W 상으로 된 고정자권선(17)의 3상브리지 회로의 상류측 구동단을 드라이브하는 전단스위칭소자군(27a) 및 최종단 스위칭/소자군(27b)와, 하류측 구동단을 드라이브하는 스위칭 소자군(27c)과, 고정자권선(17)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출기(27d) 및 과전류 검출기(27e)를 구비하고 있다.
상기 과전류검출기(27e)의 출력은, 모터제어수단(26)에 입력되어 있고, 과전류 검출시에는 모터 제어수단(26)으로부터의 모터 구동수단을 OFF 로 하고, 브러시레스모터(18)에 대한 과전류 보호를 하고 있다.
또 고정자권선(17)의 ∪상, V 상, W상은 상기 최종단 스위칭조사군(27b)와 스위칭소자군(27c)를 통해서 배터리(B)와 그랜드 G 간에 접속되어 있다.
즉 모터 구동수단(27)은 모터 제어수단(26)에서 출력되는 PWM 듀티에 의해 상기 스위칭소자(27a)를 제어함으로써, 고정자권선(17)의 각 상에 흐르는 전류의 위상을 제어해서 회전자(16)를 회전시키는 것이다.
상기 구성의 엔진의 흡입공기량 제어장치(20)의 동작에 대해 설명한다.
우선, 스로틀 전폐위치 학습동작에 대해 설명한다.
IG, SW 신호가 OFF 이고 엔진회전수 Ne 가 0 일때는 Key SW ON/OFF 판정수단(31)은 Key SW ON 판정한다.
그리고 이 Key ON/OFF 판정시에, 전폐위치 학습수단(23a)는 스로틀 개도전압이 소정개도전압(예를들어 0.7V)이상인 경우에는 목표개도전압을 전폐위치 학습치에 설정해서 스로틀 밸브(11)를 개도 피드백 제어에 의해 전폐위치로 되돌리고, 스로틀 개도전압이 상기 소정개도 전압이하에 달한 시점에서 모터 제어수단(26)의 구동신호를 OFF 로 해서 스로틀 밸브(11)를 리턴스프링(14)의 작동력에 의해 전폐위치로 돌리고, 스로틀 밸브(11)가 전폐위치에서 충분히 안정된 상태가 되었을때(예를들면 개도전압변화가 샘플링 주기 15ms 전후로 20mv 이하가 된 시점에서 소정의 시간, 예를들면 0.5초 경과한 후), 스로틀 개도센서(13)로부터의 출력전압(스로틀개도전압)을 전폐위치 학습치로서 RAM 23d 에 기억한다.
스로틀 개도전압이 소정개도전압이하인 경우에는 스로틀 밸브(11)가 전폐위치에서 상술한 안정상태인 것을 확인한후, 스로틀 개도센서(13)로부터의 출력전압을 전폐위치 학습치로서 RAM 23d 에 기억한다.
스로틀개도전압이 소정개도전압이하인 경우에는 스로틀 밸브(11)가 전폐위치에서 상술한 안정상태인 것을 확인한후, 스로틀 개도센서(13)로부터의 출력전압을 전폐위치 학습치로서 RAM 23d 에 기억한다.
또 회전자 자극위치학습은, 상기 전폐위치 학습의 완료후에 하므로, 전폐위치 학습이 완료되어 있지 않을때는 회전자 자극위치 학습동작의 이행을 금지한다.
다음에 회전자 자극위치의 학습동작에 대해 설명한다.
IG, SW 신호가 OFF 이고, 엔진회전수 Ne 가 0 이고, Key SW ON/OFF 판정수단(31)이 Key SW ON 판정하고, 전폐위치 학습수단(23a)에 의한 전폐위치 학습이 완료된 경우에는, 엔진의 흡입공기량 제어장치(20)는, 자극위치 학습수단(23b)에 의한 회전자 자극위치 학습동작으로 이행한다.
우선, 모터 제어수단(26)은 스로틀 액추에이터(10)의 회전자(16)를 스텝동작하는데 필요한 구동토크에 상당하는 모터상전류를 공급하기 위해 일정한 듀티(예를들어 50%)와, 모터 제어수단(26)에서 호출한, 예를들면 6가지의 통전패턴에 의해 결정되는 통전비율에 따라 각 통전 고정자 권선(17)의 상전류에 상당하는 PWM 듀티를 모터 구동수단(27)에 출력하고, 상기 통전 패턴을 스로틀 밸브(11)가 열리는 방향으로 순차 전환하는 지령을 낸다.
이 조작에 의해 브러시레스모터(18)의 회전자(16)은 각 통전패턴 출력의 전환에 따라 스텝동작(예를들면, 회전자(16)의 회전자 회전각으로 30deg 마다의 스텝동작)을 반복한다.
도 3 은, 3상 4 극의 브러시레스모터(18)의 회전자(16)를 스텝 구동하는 경우의 통전패턴 ①~⑥과 고정자권선(17)의 각상(∪상, V상,W상)의 발생 자극과 스로틀 밸브(11)의 구동방향과의 관계를 표시한 것이다.
통전 고정자 권선(17)에 상전류를 흘려주는 통전상을 S극(상류측)흘려내는 통전상을 N극(하류측)으로 표시한다.
또, 도 4 는 스로틀 전폐위치(조립초기 위치)에 있던 스로틀 밸브(11)가 , 상기 통전패턴 ①~⑥에 의해, 스로틀 밸브(11)의 회전자(16)가 스텝동작해서 위치결정했을때의 고정자권선(17)과 회전자(16)의 자극위치관계를 표시하는 것으로, 고정자권선(17)의 백색부분의 자극은 S극을 표시하고, 사선을 친 자극은 N극을 표시한다.
또 상기 조립초기위치는, 브러시레스모터(18)의 고정자 권선(170이 무통전이고, 스로틀 밸브(11)가 전폐상태로 되돌려진 상태이고, 고정자권선(16)과 회전자(17)의 위치관계로서, 회전자 자계경계선 M1 과 고정자권선 ∪상 기준선 M2 가 일치한 조립상태에 있는 경우를 말한다.
또, 도 4에서, 실선으로 표시한 회전자 회전각은, 스로틀 밸브 개구동에서, 회전방향이 CW 에서의 회전각을 표시하고, 점선으로 표시한 회전자 회전각은 회전방향을 표시하고, 점선으로 표시한 회전자 회전각은 회전방향이 CCW 에서의 회전각을 표시한다.
통전패턴 ①에서는, 회전자(16)는, 도 4(a)에 표시한바와같이, 조립초기위치(스로틀 전폐위치)로부터 스로틀 전개방향으로 회전자 회전각에서 15deg 스텝 동작해 위치결정한다.
계속해서 통전패턴 ②에 의해 회전자(16)는 도 4(b)에 표시한바와같이 스로틀 전개방향에 다시 30deg 스텝 동작하고, 조립초기위치로부터는 45deg 회전한 위치에 결정한다.
마찬가지로, 통전패턴을 통전패턴 ③ 으로부터 통전패턴 ⑥까지 순차 전환하면, 회전자(16)는, 도 4(c)~도 4(f)에 표시하는바와같이 회전자 회전각으로 30deg 마다에 스텝동작하고 스로틀 밸브(11)를 전개측에 구동한다.
도 5 는 회전자 자극위치 학습시에 브러시레스모터(18)의 회전자(160를 스텝구동하는 경우의 상기 고정자권선의 ∪상 (△), V상(□), W상(○)에의 통전패턴과 각상전류 및 각상자극패턴과, 상기 각 통전패턴으로서의 회전자(16)의 스텝위치와 스로틀 개도 및 PTS 정의 관계를 나타내는 도면이다.
동도면에서 △는 ∪상, □은 V상, O는 W상을 표시하고, 상기 각상의 자극패턴으로는, 희게뺀곳은 S극을, 사선을 그은 것은 N극을 표시하는 것으로 한다.
무통전상태에서는 스로틀밸브(11)는 전폐위치에 있고, 그때의 TPS 전압치 VTPS는 값 VTPS= VSO이다.
통전패턴 ① 에 의해, V 상에 상전류가 흘러들어 S극을 형성하고, W상과 ∪상으로부터는 상전류가 흘러내려 각각 N극을 형성한다.
상기 고정자권선(17)의 자극과 회전자(16)의 자극과의 흡인력에 의해 회전자(16)은 스텝 동작하고, TPS 전압이 VTPS= VS1의 위치에서 결정한다.(도 4(a)참조).
마찬가지로, 통전패턴 ② 에서는, V상, W상에 상전류가 흘러들어 각각 S 극을 형성하고, ∪상으로부터는 상전류 흘러나와, N극을 형성하므로, 고정권선(17)의 자극과 회전자(16)의 자극과의 흡인력에 의해 회전자(16)는 스텝동작하고, TPS 전압이 VTPS= VS2의 위치에서 결정한다.(도 4(b)참조).
이와같이 통전패턴이 ③,④ ..... 로 전환할때마다, 회전자(16)는 스텝동작해서, 순차 결정해서, 회전자 회전각이 증가하고, 스로틀 개도를 표시하는 TPS 전압은, VTPS= VS3, VS4.......... 로 순차, 스텝적으로 증가한다.
그런데 브러시레스모터(18)의 회전자(16)의 자극위치와 고정자권선(17)의 위치관계는 부착조정되어 있지 않으므로, 초기스텝동작에서는 스텝구동통전패턴 설정수단(28)로부터 어느통전패턴으로 스텝 동작을 개시하는 지 불안하다.
예를들면, 도 6(a)에 표시한바와같이, 브러시레스모터 (18)의 고정자권선(17)이 무통전이고, 또 스로틀 밸브(11)가 리턴스프링(14)에 의해 전폐위치로 되돌려온 상태에서, 고정자 권선(17)과 회전자(16)의 위치관계가, 상술한 조립초기위치와 같이, 회전자 자계경계선 M1 과 고정자 권선 ∪상 기준선 M2 가 일치하는 위치에 조립된 경우(조립상태A)에는, 스텝구동통전패턴설정수단(28)으로부터의 통전패턴 ① 에 의해, 회전자(16)은 도 6(b)에 표시하는바와같이, 회전자 회전각으로 15deg 만큼 스텝동작해서 위치결정한다.
계속해서, 통전패턴을 순차 전환해가면, 도 7 의 그래프에 표시한대로 통전패턴이 전활할때마다, 스로틀 개도센서(13)의 출력전압은 스텝상으로 증가한다.
즉, 무통전상태에서는, 스로틀 밸브(11)는 전폐위치에 있고, 그때의 TPS 전압치 VTPSs 는 VTPS= VSO를 표시한다.
다음에, 스텝 구동 통전시간 설정수단(29)에서 소정의 통전시간 t1, 에서 통전패턴①에 의해 회전자(16)를 스텝각 15deg 만큼 스텝동작시켜 회전자(16)를 제1스텝의 결정위치 VTPS= VS1에 결정한다.
회전자 자극위치 학습수단(24)는 상기 TPS 전압치 VS1을 결정위치 VS1을 회전자 자극위치 학습치로서 판독한다.
마찬가지로 통전패턴 ②~⑥에서는 회전자(16)는 스텝각 30deg 마다에 스텝동작하고, TPS 전압이 VS2~ VS6의 위치에서 결정되므로, 회전자 자극위치 학습수단(24)는, 상기 TPS 전압치 VS2~ VS6를 순차 각 스텝 위치까지의 회전자 자극위치 학습치로서 판독한다.
이와같이 도 6(a)에 표시하는 조립상태에서는 첫 번 스텝위치의 회전자 자극위치 학습치는 전폐위치로부터의 회전자 회전각에서 15deg 의 위치가 된다.
한편, 예를들면 도 8(a)에 표시한바와같이 브러시레스모터(18)의 고정자권선(17)이 무통전이고, 또 스로틀밸브(11)가 리턴스프링(14)에 의해 전폐위치에 되돌려진 상태에서, 고정자 권선(17)과 회전자(16)의 위치관계가, 회전자 자계 경계선 M1 이 고정자권선 ∪상 기준선 M2 에 대해 반시계방향에 45deg 어긋난 위치에 조립된 경우(조립상태B)에는, 스텝구동 통전시간 설정수단(29)으로부터의 소정의 통전시간 t1에서, 스텝 구동통전패턴 설정수단(28)으로부터의 통전패턴 ①에 의해 회전자(16)를 스텝구동하면, 상기 회전자(16)에 스텝동작지연이 발생하고, 회전자(16)의 스텝 위치가 결정되지 않은 상태에서 통전패턴②로 전환되므로, 도 8(b)에 표시하는바와같이, 통전패턴 ② 에서는 회전자 (16)가 회전자 회전각에서 90 deg 스텝 동작해서 위치결정한다.
도 9 는 초기상태가 상기도 8(a)에 표시한 상태의 경우의 스텝 동작에서의 통전패턴과 TPS 전압과의 관계를 표시하는 그래프이다.
무통전 상태에서는 스로틀 밸브(11)는 전폐위치이고, 그때의 TPS 전압치 VTPS는 VTPS= VKO를 표시한다.
다음에 스텝 구동통전시간 설정수단(29)으로부터 소정의 통전시간 t1에서 통전패턴 ① 에 의해 회전자(16)를 구동하면, 회전자 자계 경계선 M1 이 고정자권선 ∪상 기준선 M2 에 대해 어긋나있기 때문에, 스텝동작지연이 발생해 스텝각이 60deg 이상 스텝한 위치에서 통전패턴이 통전패턴 ② 에 전환한다.(도 8(b)참조).
따라서, 회전자 자극위치 학습수단(24)는 회전자 자극위치 학습치로서 상기 TPS 전압치 VS1보다도 높은 전압치인 VK1을 회전자 자극위치 학습치로서 판독한다.
다음, 회전자(16)는 통전패턴 ② 에 의해 스텝각 30deg 만큼 스텝동작하고, TPS 전압이 VK2의 위치에 결정된다.
통전패턴 ③~⑥에서는 회전자 16 은 스텝각 30deg 마다에 스텝동작하고, TPS 전압이 VK3~ VK6의 위치에 각각 위치결정한다.
이와같이 도 8(a)에 표시하는 조립상태(조립상태 B)에서는 첫 번째 스텝위치가 전폐위치로부터의 회전자 회전각에서 15edg 이상의 불안정한 위치를 회전자 자극위치 학습치로서 판독하기 위해 자극위치 검출오차 (VS1- VK1)이 생긴다.
스로틀 밸브(11)의 전폐위치의 연산은, 상기 제 1 및 제2의 회전자 자극위치학습치(VK1및 VK2)를 사용해서 외삽보간법에 의해 실시하므로, 도9에 표시하는바와같이 스로틀 전폐위치에서의 자극위치 검출오차(ERO)는 현저하게 커진다.
따라서, 상기 스로틀 전폐위치 근방에서는 자극위치검출오차(ERO)에 의한 모터발생 토크의 저하가 커져, 최악의 경우, 스로틀 제어불능상태가 될 염려가 있다.
여기서 본 실시의 형태 1 에서는, 도 10 에 표시한 회전자 자극위치학습치의 판독 판정처리를 위한 회전자 스텝구동제에 플로차에 따라 회전자 자극위치 학습치를 구하도록 하였다.
우선 회전자(16)를 스텝구동하는 통전패턴 n 가 ①~⑥까지 일주하였는지의 여부를 판정한다.(스텝 S101). 통전패턴이 일주하였으면 통전패턴 ①~⑥에서 제1스텝위치의 검출이 안되었으므로, 스텝 S106으로 진행하고, 회전자 자극위치 학습동작불량의 판정을 해서 처리를 종료한다.
통전패턴 n 가 일주하지 않았을때는 미리 제1의 소정전압치 VSC1(예를들면 50mV)와 제2의 소정전압치 VSC2(예를들면 30mV)를 설정해두고, 당해 통전패턴 n 에 의한 스텝구동시의 TPS 전압 VSn1을 측정하고, 이 TPS 전압 VSn1 이 조건 VSn1 ≥(VSO+ VSC1)를 만족시키고 있는지의 여부를 판정하고(스텝 S102), 상기 VSn1 이 상기 조건을 만족하지 않을때는, 스텝 S108 으로 진행하고, 통전패턴을 갱신(n=n+1)해서 처리를 종료한다.
상기 TPS 전압 VSn1 이 상기 조건을 만족하고 있을때는 상기 통전패턴 n를 소정시간, 예를들면 상기 통전시간 t1과 동시간만 유지한후 상기 통전패턴 n 에 의한 스텝 구동시의 TPS 전압 VSn2 를 측정하고 , 이 TPS 전압 VSn2 가 조건 VSn2 ≥(VSO+ VSC1)을 만족하고 있는지를 판정한다(스텝 S103). TPS 전압 VSn2 가 상기 조건을 충족시키지 못한 경우에는, 스텝 S108 로 진행하고, 통전패턴을 갱신(n=n+1)해서 처리를 종료한다.
상기 TPS 전압 VSn2 가 상기 조건을 만족하고 있을때는 상기 통전 패턴 n를 다시금 소정시간 t1유지한후, 상기 통전패턴 n 에 의한 스텝구동시 이 TPS 전압 VSn3을 측정하고, 이 TPS 전압 VSn3 가, 조건 VSn3 가 조건 VSn3 ≥(VSO+ VSC1)을 만족하고 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S104).
TPS 전압 VSn2 가 상기 조건을 충족시키지 못한때는, 스텝 S108 로 진행하고, 통전패턴을 갱신(n=n+1)해서 처리를 종료한다.
상기 TPS 전압 VSn3 가, 상기 조건을 충족시키고 있을때는 상기 TPS 전압 VSn2 가 VSn3 의 차가 조건｜VSn2 - VSn3 ｜ ≤VSC2를 충족하고 있는지를 판정한다(스텝 S105).
TPS 전압 VSn2 와 VSn3 의 차가 상기 조건을 충족하지 못했을때는 스텝 S106 으로 진행하고, 회전자 자극위치 학습동작 불량판정을 해서 처리를 종료한다.
TPS 전압 VSn1 , VSn2 , VSn3 가 상기 각 조건을 모두 충족한 경우에는, 통전패턴 n에서 스텝동작의 위치결정이 충분히 되었다고 판단하고, 상기 TPS 전압 VSn3를 제1 스텝위치의 회전자 자극위치 학습치로서 RAM 23 d 에 기억하는 동시에 회전자 자극위치 학습치를 특정한 상기 통전 패턴 n 도 기억하고 패턴을 갱신(n=n+1)해서 처리를 종료한다(스텝 S107). 또 상기 제1스텝위치의 회전자 자극위치 학습치와 상기 통전 패턴 n 와는, Key SW ON 시에서의 스로틀 개도 전압입력에 의한 회전자 회전각 연산 및 상기 회전자 회전각에 따른 모터 통전 위상연산(각 층의 통전비율 연산)에서의 기준치로서 사용한다.
도 11 은, 상술한 회전자 조립상태 B 에서의 스텝동작의 한예를 표시하는 타임차트이다.
우선 전폐위치의 TPS 전압치 VSO를 측정한후, 회전자(16)를 소정의 통전시간 t1으로 통전패턴 ①에 의해 스텝구동하고, TPS 전압 VS11을 측정한다.
상기 VS11 은 조건 VS11 ≥(VSo+ VSC1)을 만족하지 않고 있으므로 통전패턴 ①을 갱신해서 회전자(16)를 소정의 통전시간 t1으로 통전패턴 ②에서의 TPS 전압 VS21을 측정한다.
상기 TPS 전압 VS21 은, 조건 VS21≥ (VSO+ VSC1)을 충족시키고 있으므로, 통전시간을 다시금 t1만큼 유지한후, 통전패턴 ②에 의한 스텝 구동시의 TPS 전압 VS22를 측정한다.
이 V22도, 조건 VS22 ≥(VSO+ VSC1)을 충족하고 있으므로, 충전시간을 다시 t1만큼 유지한후, TPS 전압 VS23을 측정한다.
이 VS23 도, 조건 VS23 ≥(VSO+ VSC1)을 충족하고 있는 경우에는, 다시 조건 ｜VS22- VS23｜≤VSC2를 충족하고 있는지의 여부를 판정하고, VS22와 VS23이 상기조건을 충족하고 있을때는, 통전패턴 ②에서, 스텝동작의 위치 결정이 충분히 되었다고 판단해서 상기 TPS 전압, VS23을 제1스텝 위치의 회전자 자극위치 학습치(초기치)로서 RAM 23d 에 기억하는 동시에, 회전자 자극위치 학습치를 특정한 상기 통전 패턴 ②도 기억해 통전패턴을 통전패턴(3)이라 한다.
회전자 자극위치는 상술한 바와같이, 스텝의 결정위치 VS23에서 위치결정하였으므로, 통전패턴 ③~⑥에서는 회전자 (16)은 스텝각 30deg 마다에 스텝동작하고, TPS 전압이 VS3~ VS6의 위치에 각각 위치결정한다.
따라서, 상기 제1 및 제2의 회전자 자극위치 학습치(VS23및 VS3)를 사용해서 외삽보간법에 의해 구관 스로틀 밸브(11)의 전폐위치의 연산결과는, 상기 전폐위치의 연산결과는 상기 전폐위치의 TPS 전압치 VSO와 거의 같게되어, 스로틀 전개 위치에서의 자극위치에서의 자극위치검출오차(ERO)는 극히 작게된다.
다음에 key SW OFF 시의 스로틀 전폐위치 학습과 회전자 자극위치 학습처리에 대해 도 12 에 표시하는 플로차트와 도 13 에 표시하는 타임차트에 따라 설명한다.
우선 Key SW ON/OFF 판정수단(31)에 의해 Key SW OFF 인지 아닌지를 판정하고(스텝 S201), Key SW OFF 가 아니면, 스텝 S210 으로 진행하고, 스로틀 개도가 목표개도에 일치하도록 스로틀 개도위치의 피드백 제어를 한다(도 13 의 처리 페이즈 A).
Key SW OFF 이면, 스로틀 개도전압 VTPS가 소정의 개도전압 Vr1 이하인지 아닌지를 판정해서(스텝 S202), VTPS> Vr1 이면, 스텝 S209 로 진행되고, 전회의 스로틀 전폐위치 학습치를 목표개도를 설정한후, 스텝 S210 으로 진행하고, 스로틀 개도위치의 피드백제어를 한다(도 13 의 처리 페이즈 B). 스로틀 개도전압 VTPS가 소정의 개도전압 Vr1 이하인 경우에는 스로틀 전폐위치 학습이 완료되었는지의 여부를 판정하고(스텝 S203). 완료되어 있지 않을때는, 스텝 S210 으로 진행하고, 모터 구동신호를 OFF 해서 리턴스프링(14)의 작동력에 의해 스로틀 밸브(11)를 전폐위치로 되돌리고, 스로틀 전폐위치에서의 스로틀 개도전압 VTPS를 스로틀 전폐위치 VSOS로 해서 RAM 23d 에 기억하는 스로틀 전폐위치 학습(도 13 의 처리페이즈 C)을 한다.
상기 스텝 S203에서, 스로틀 전폐위치 학습이 완료되어 있다고 판단하 경우에는, 상술한 회전자 자극위치 학습(도 13 의 처리페이즈 D)에서의 스로틀 개측에의 회전자 스텝구동시의 제1스텝위치 VS20의 검출한다(스텝 s205).
다음에 스텝구동 통전시간 설정수단(29)으로부터의 소정통전시간 t1(예를들면 75ms)마다에 스텝구동통전 패턴 설정수단(28)으로부터의 통전패턴에 따라 회전자(16)을 스로틀 전개측으로 구동하고, 각 스텝위치를 스로틀 개도전압치(Vs20, Vs30, Vs40......)으로 해서 RAM 23d 에 기억한다(스텝 S206). 또 검출된 회전자 (16)의 스텝위치 Vwot와, 상기 스텝위치 Vwot의 직전의 스텝위치 VsnO 와의 차인 스텝위치변화량(Vwot- VsnO)를 구하고, 이 스텝위치 변화량이 소정치 Vr2 이하이고, 또 전폐위치로부터 스텝수가 소정의 스텝범위내에 있는 경우에는 스로틀 밸브911)가 전개위치라고 판정해서 상기 스텝위치 Vwot를 스로틀 전개위치학습치로서 RAM 23d 에 기억한다(스텝 S207).
스로틀 전개위치의 학습이 종료하면, 스텝구동 통전패턴 설정수단(28)은 회전자(16)를 스로틀 전개위치에서 스로틀 전폐방향으로 스텝구동하기 때문에, 통전패턴을 역방향 (⑥→⑤→④ ..... ①)으로 순차 전환해 회전자 (16)을 스로틀 전폐방향으로 스텝구동하는 동시에, 각 스텝위치를 스로틀 개도전압치(Vsmc..... VS4C, VS3C, VS2C)로서 RAM(23d)에 기억한다(스텝 S208). 상기 스텝 구동에 의해 스로틀 밸브(11)이 다시 전폐위치에 되돌려졌을때는, 상기 전폐위치에서의 스로틀 개도전압 VTPS를 회전자 자극위치학습동작후의 스로틀 전폐위치 VSOe로 해서 RAM(23d)에 기억하는 동시에, 스로틀 개측의 스텝위치 VSno와 스로틀 폐측의 스텝위치 VSnC의 평균치 VSn= (VSnC+ VSnC)/2를 각 스텝위치의 스텝위치 학습치로서 연산하고, 상기 스텝위치 학습치 VSn을 회전자 자극위치 학습치로서 백엎용의 RAM(23d)에 기억하는 동시에 EEP ROM 32 에 기록하고(스텝 S211), 회전자 자극위치 학습처리를 종료한다.
또 상기 스텝 S205~상기 스텝 S208 이 도 12 에서의 처리페이즈 D 에 상당하고, 상기 스텝 S211 이 처리페이즈 E 에 상당한다.
또 도 12에서 도시하지 않은 전원릴레이는 엔진의 흡입공기량 제어장치(20)에의 전원공급용 리레이이고 key SW OFF 후, 소정시간(예를들면 7sec)으로 오프하도록 설정되어 있다.
또 엔진의 흡입공기량 제어장치(20)에의 전원공급이 오프상태가 되면, 상기 RAM (23d)는 클리어되므로, 배터리 제거직후, 즉 엔진의 흡입공기량 제어장치(20)에의 전원공급재기직후의 회전자 자극위치 학습치는, EEP ROM 32에서 전회의 회전자 자극위치 학습치를 판독하고, RAM 23d 에 저장하도록 하고 있다.
또 학습개시 판정수단으로서의 Key SW ON/OFF 판정수단(31)의 Key SW ON/OFF 동작의 소정회수마다, 즉 상기 회전자 자극위치 학습치의 판독동작의 소정회수마다에, 회전자 자극위치 학습수단(23)에 의해 산출된 학습치를 EEP ROM 32 에 기록하고, 상기 학습치를 갱신하도록 하고 있다.
다음, 상술한 회전자 자극위치 학습이 완료된 상태에서의 Key SW ON 시의 동작에 대해 설명한다.
회전자, 자극위치 학습이 완료된 상태에서 Key SW ON 이 되면, 엔진의 흡입공기량 제어장치(20)는 스로틀 개도가 목표개도에 일치하도록 스로틀 개도위치의 피드백 제어를 한다.
즉 목표개도 설정수단(21)은, 액셀개도센서(APS)로부터 출력치 Vaps와 엔진회전수 Ne , 차속 Va, 엔진 냉각수온 Ta 등의 각종 차량 정보에 따라 목표 스로틀 개도 θo를 연산해서 설정한다.
모터전류 연산수단(22)은, 목표개도 설정수단(21)에서 입력된 상기 목표 스로틀 개도 θo와 스로틀 개도센서(TPS)(13)에서 입력된 스로틀 밸브의 실패도 θr로부터 개도편차 △θ(θo- θr)를 산출하고, 상기 △θ 가 정인 경우에는, 목표 스로틀 개도 θo에 대한 실제의 스로틀 개도 θr가 부족해 있으면, 브러시레스모터(18)의 상전류를 증가시키는 모터상 전류의 연산을 하고, 상기 △θ가 부인 경우에는 목표스로틀 개도 θo에 대한 실제의 스로틀 개도 θr가 과잉이라고 보고, 브러시레스모터(18)의 상전류를 감소시키는 모터상 전류의 연산을 한다.
상기 개도편차 △θ로부터 모터상전류를 구하는 연산으로는 일반적으로 P1D 제어법이 사용된다.
모터상전류 Im의 PID 제어는, 하기의 연산식(5)에서 표시되고, 상기 △θ 가 0이 되도록, 상전류 Im을 제어하도록 작동한다.
Im = Imo+ Kp· △θ + KI· Σ△θdt + KD·△θ/dt ..... (5)
Im : PID 연산된 모터상 전류
Imo: 목표스로틀 개도 θO에 대한 상전류
Kp : 비례게인
KJ: 적분게인
KD: 미분게인
상기(5)식에서 구해진 모터상전류 Im 의 연산결과는, 모터제어수단(26)에 입력된다.
한편 회전자 회전각 연산수단(24)은, 스로틀 개도센서913)로부터의 스로틀 개도신호출력 VTPS와 회전자 자극위치 학습수단(23)으로부터의 상기 회전자 자극위치 학습치 VSn에 따라, 회전자(16)의 회전자 회전각을 연산하고, 모터 응전위상 연산수단(25)에 출력한다.
모터통전위상 연산수단(25)은 상기 회전자 회전각에 따라, 각 통전고정자 권선(17)의 통전비율을 각 권선마다에 독립해서 연산한다.
모터통전위상 연산수단(25)은, 상기 모터상전류 연산수단(22)으로부터의 전류치 Im 과 상기 모터 통전 위상연산수단(25)으로부터의 통전비율에 따라 각 통전 고정자 권선(17)의 전류치 Is 에 상당하는 PWM 듀티를 모터 구동수단(27)에 출력한다.
모터 구동수단(27)은, 상기 각 통전고정자 권선(17)의 전류치 Is 에 상당하는 PWM 듀티 구동신호에 의해, 모터 구동수단(27)의 당해 스위칭 소자를 ON/OFF 제어하고, 브러시레스모터(18)의 소망하는 상에 전류를 공급한다.
도 14 는, 정현파 통전방식에서의 브러시레스모터(18)의 회전자 (16)의 회전자 회전각과, 각상의 전류파형, 자속파형, 출력토크(회전자 토크)의 관계를 표시하는 도면이다.
통전고정자권선(17)내에서 회전자(16)가 회전함으로써, 각 통전 고정자권선(17)이, 도 14(a)에 표시한바와같은 정현파 적으로 변화하는 자속밀도 Φ와 교차할 때, 통전 고정자권선(17)의 각상에, 도 14(b)에 표시한바와 같은, 상기 자속 밀도 Φ 와 동위상으로 상사형 정현파전류 Is를 공급하게 되면, 이 통전에 의한 각 상의 발생토크 Ts 는 다음식으로 표시된다.
Ts = K ·Φ·Is(K는 정수)
브러시레스모터의 회전자 토크는, 각상 ∪,V,W 의 발생토크 Ts 의 합성벡터를 표시되고, 이론상은, 도 14 (C)에 표시하는바와같은, 회전자 회전각에 대해 토크리플이 없는 출력토크가 얻어진다.
이같은 정현파 통전방식에서는 각상에 공급하는 통전전류를 회전자 회전각에 대해 정현파로 변화시킬 필요 있으므로, 회전자 (16)의 회전자 회전각을 정밀하게 검사해야한다.
본 실시의 형태 1 에서는 상술한 바와같이 회전자 (16)의 회전자 회전각 γ를, 스로틀 개도신호출력 VTPS와 회전자 자극위치 학습수단(23)으로부터의 상기 회전자 자극위치 학습치 Vsn을 사용해, 외삽보간법에 의해 연산해서 각 통전고정자권선(17)의 통전비율을 구하고, 각통전 고정자 권선(17)의 전류치 Is 에 상당하는 PWM 듀티를 모터구동수단(27)에 출력함으로써, 각상에 공급하는 통전전류를 회전자 회전각에 대해 정현파적으로 변화시키도록 하고 있다.
또 회전자 회전각 γ 와 각상의 PWM 듀티와의 관계는 하기의 식(6)~(8)로 표시할 수 있다.
PWM 듀티 1 = PWM 듀티 ×Sin 2γ ..... (6)
PWM 듀티 2 = PWM 듀티를 × Sin 2(γ-600) .... (7)
PWM 듀티 3 = PWM 듀티 × Sin 2(γ+600) ........ (8)
γ : 회전자 회전각 (deg)
이와같이 본 실시의 형태 1 에 의하면, 브러시레스모터(18)의 각 고정자 권선(17)에 여러개의 통전패턴에 따라 소정의 통전시간 통전해서 브러시레스모터(18)를 스텝구동해, 회전자(16)의 제1스텝 위치 검출시에, 상기 제1스텝의 통전시간을 상기 소정의 통전시간보다도 길게 설정해서, 상기 회전자 (16)의 스텝동작의 위치결정이 된 상태에서 회전자 자극위치 학습을 하도록 하고, 이 회전자 자극위치 학습에서 얻어진 회전자 자극위치 학습치 Vsn 과 스로틀 개도센서의 출력 VTPS에 따라 상기 고정자 권선(17)에 통전하는 전류 Is를 제어하도록 하였으므로, 브러시레스모터(18)의 회전자(16)의 자극위치와 고정자 권선(17)의 위치관계의 조립조정을 하지 않어도 정확한 회전자 자극위치 학습을 할 수가 있고, 고정자 권선(17)의 각상에 공급하는 통전전류를 회전자 회전각에 대해 정확하게 정현파적으로 변화시킬수가 있다.
따라서 고정밀도의 위치 검출기를 사용하지 않고, 고정자 권선(17)의 전환할때에 생기는 브러시레스 모터(18)의 급격한 토크변동을 억제할 수 있는 동시에 통전전류의 제어특성을 향상시킬수가 있다.
실시의 형태 2
상기 실시의 형태 1 에서는 스로틀 전폐장치에서의 스로틀 개도전압 Vso를, 회전자 자극위치 학습동작전의 처리페이즈 C(도 12 참조)에서 구한 스로틀 전폐위치 Vsos 로 하였으나 본 실시의 형태 2 는 스로틀 전폐위치학습치 Vso를 회전자 자극위치 학습동작 전후의 스로틀 전폐위치(Vsos 와 Vsoe )의 평균치로서 RAM 23d 에 기억하도록 한 것으로, 회전자(16)의 스텝 동작전후에서의 스로틀 전폐위치를 검출한 것으로, 스로틀 전폐위치 학습치 Vso 의 정밀도를 향상시킬수가 있다.
실시의 형태 3
본 실시의 형태 3 은 리턴스프링(14)의 작동력에 의해 생기는 자극위치검출 오차량을 미리 구해두고, 상기 실시의 형태 1에서, Key SW OFF 시에 회전자 자극위치 학습수단(23)에 의해 얻어진 회전자 자극위치 학습치 Vsn을 상기 자극위치 검출 오차량에 상당하는 소정치 Vsp를 사용해서 보정한 것이다.
즉 회전자 자극위치 학습시의 초기화 동작을 한 경우, 회전자(16)에는 리턴스프링(14)의 작동력에 의한 부하토크가 작용하므로, 회전자(16)는 초기동작시의 브러시레스모터(18)의 발생토크와 상기부하 토크가 균형되는 위치에서 위치결정한다.
이 결정위치는 회전자(16)의 무부하시의 결정위치와 다르기 때문에, 이 결정위치의 차를 결정위치의 차에 상당하는 TPS 출력전압 Vsp 로서 미리 구해지고, 회전자 자극위치 학습치 Vsn을 상기 Vsp 로 보정함으로써 회전자 자극위치 학습치의 정밀도를 향상시켜, 브러시레스모터의 응답성을 높일수가 있다.
이상 설명한바와같이 청구항 1 기재의 엔진의 흡입공기량의 제어방법은, 모터의 각 고정자권선에 여러개의 통전패턴에 따라 소정의 통전시간 통전해서 상기 모터를 스텝 구동하고 , 회전자 스텝 위치의 제1스텝위치 검출시에, 상기 제1스텝의 통전시간을 상기 소정의 통전시간보다도 길게 설정해서, 상기 회전자의 스텝동작에 위치결정이 된 상태에서 회전자 자극위치 학습을 하도록 하고, 이 회전자 자극위치 학습에서 얻어진 회전자 자극위치 학습치와 스로틀 개도센서의 출력에 따라 상기 고정자 권선에 통전하는 전류를 제어하도록 하였으므로, 정확한 회전자 자극위치 학습을 할 수가 있고, 고정자 권선의 각상에 공급하는 통전전류를 회전자 회전각에 대해 정확하게 정현파적으로 변화시킬수가 있다.
따라서, 고정밀도의 위치 검출기를 사용하지 않고, 모터의 통전 전류의 제어특성을 향상시킬수가 있다.
또, 청구항 2 기재의 엔진의 흡입공기량 제어장치는, 모터를 스텝 구동하기 위한 복수의 통전패턴을 설정하는 스텝 구동패턴설정수단과, 상기 통전 패턴의 통전시간을 설정하는 스텝 구동통전시간 설정수단과, 상기 모터가 상기 복수의 통전패턴중 어느 통전패턴으로 스텝 동작하였는가를 검출하는 회전자 스텝위치 검출 수단과, 스로틀 개도센서의 출력에 따라 상기 회전자에 설치된 자극의 위치를 검출해서 학습하는 회전자 자극위치 학습수단을 구비하고, 회전자 스텝위치의 제1스텝위치 검출시에서, 상기 제1스텝의 통전시간을 상기 소정의 통전시간보다도 길게 설정해서, 상기 회전자의 스텝동작의 위치결정이 된 상태에서 회전자 자극위치 학습을 하도록 하였으므로, 정확한 회전자 자극위치 학습을 할 수가 있다.
청구항 3 기재의 엔진의 흡입공기량 제어장치는, 점화스위치가 오프상태에 있는 경우에 회전자 자극위치 학습의 실시가 개시가능하다고 판정하는 학습개시 판정수단을 설치하고, 학습개시 판정수단이 학습개시 가능하다고 판정했을때에 상기 회전자 자극위치 학습을 실시하도록 하였으므로 엔진운전중의 회전자 자극위치 학습 동작을 방지할 수가 있고, 이상 엔진 회전속도 상승이나 차량의 이상가속등에 의한 위험을 방지할 수가 있다.

Claims (3)

  1. 회전자와 고정자 권선을 갖는 모터의 상기 고정자 권선에 통전하는 전류를 제어하고 스로틀 밸브의 개폐도를 조정해서 엔진에의 공급 공기량을 제어하는 엔진의 흡입공기량의 제어방법에서, 상기 모터의 각 고정자 권선에 여러개의 통전패턴에 따라, 소정의 통전시간 통전해서 이 모터를 스텝 구동하고, 스로틀 개도센서의 출력에 따라 상기 회전자에 설치된 자극의 위치를 검출해서 학습하는 회전자 자극위치학습을 할 때, 회전자 스텝위치의 제1스텝위치 검출시에, 상기 제1스텝의 통전시간을 상기 소정의 통전시간보다도 길게 설정해서, 상기 회전자의 스텝동작의 위치결정이 된 상태에서 회전자 자극위치 학습을 하도록 해서 이 회전자 자극위치 학습에서 얻어진 회전자 자극위치 학습치와 스로틀 개도센서의 출력에 따라 상기 고정자 권선에 통전하는 전류를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 엔진의 흡입공기량의 제어방법.
  2. 엔진의 흡입공기 통로에 설치된 스로틀 밸브의 개폐도를 검출하는 스로틀 개도센서의 출력에 따라 회전자와 고정자 권선을 갖는 모터의 상기 고정자 권선에 통전하는 전류를 제어하고, 스로틀 밸브의 개폐도를 조정해서 엔진에의 공급공기량을 제어하는 엔진의 흡입공기량의 제어방법에서, 상기 모터를 스텝구동하기 위한 여러개의 통전패턴을 설정하는 스텝 구동패턴 설정수단과, 상기 통전패턴의 통전시간을 설정하는 스텝 구동통전시간 설정수단과, 상기 모터가 상기 복수의 통전패턴중 어느통전 패턴으로 스텝 동작하였는가를 검출하는 회전자 스텝위치 검출수단과, 스로틀 개도센서의 출력에 따라 상기 회전자에 설치된 자극의 위치를 검출해서 학습하는 회전자 자극위치 학습수단을 구비하고, 회전자 스텝위치의 제1스텝 위치 검출시에, 상기 제1스텝의 통전시간을 상기 소정의 통전시간보다도 길게 설정해서 상기 회전자의 스텝동작의 위치결정이 된 상태에서 회전자 자극위치 학습을 하도록 한 것을 특징으로 하는 엔진의 흡입공기량 제어장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    점화 스위치가 오프상태에 있는 경우에 회전자 자극위치 학습의 실시가 개시가능하다고 판정하는 학습개시판정수단을 설치하고, 학습개시 판정수단이 학습개시 가능하다고 판정했을때에, 상기 회전자 자극위치 학습을 실시하도록 한 것을 특징으로 하는 흡입공기량 제어장치.
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