WO2016194281A1 - 内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置 - Google Patents

内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置 Download PDF

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WO2016194281A1
WO2016194281A1 PCT/JP2016/001953 JP2016001953W WO2016194281A1 WO 2016194281 A1 WO2016194281 A1 WO 2016194281A1 JP 2016001953 W JP2016001953 W JP 2016001953W WO 2016194281 A1 WO2016194281 A1 WO 2016194281A1
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motor
unit
driving
motor drive
rotation
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PCT/JP2016/001953
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圭史 岸本
佐藤 正健
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株式会社デンソー
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/356Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear making the angular relationship oscillate, e.g. non-homokinetic drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/15Controlling commutation time
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/20Arrangements for starting
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present disclosure relates to a motor drive device for valve timing control of an internal combustion engine.
  • the electric variable cam timing (VCT) system grasps the operating state such as the rotational speed and the accelerator opening in order to obtain an appropriate torque and output of the engine, and continuously controls the phase of the cam, thereby Optimize the opening and closing timing of the intake valve that supplies exhaust gas and the exhaust valve that exhausts exhaust gas.
  • VCT electric variable cam timing
  • the battery voltage is likely to drop due to cranking at the start, and when the voltage drops below a predetermined voltage, the motor for driving the camshaft of the electric VCT system rotates forward and backward. It is ascertaining that the vibration state is repeated.
  • the control device determines that the motor is in a regenerative state during reverse rotation of the motor and makes a transition to the regenerative control, which may cause the control to be disabled from the motor stopped state.
  • This disclosure is intended to provide a motor driving device for valve timing control of an internal combustion engine which prevents the motor from becoming uncontrollable and can suppress vibration of the motor.
  • a motor driving device for valve timing control of an internal combustion engine includes a motor driving unit and a determination unit.
  • the motor drive unit drives a motor for controlling the opening and closing of the valve by controlling the phase of the camshaft.
  • the determination unit determines whether it is a timing for starting the motor or a timing for normal driving. When the determination unit determines that the timing for normal driving of the motor is reached, the motor driving unit drives the motor to advance, and when the determination unit determines that the timing for starting the motor is normal, the motor driving unit does not perform advance driving. To drive.
  • the determination unit determines whether or not it is immediately after engine start at the time of cranking at the time of engine start, and the motor drive unit is driven by normal control without performing advance angle control immediately after engine start. Increase the torque. As a result, the drive torque does not fall below the detent torque, and there is no possibility that the motor repeats normal rotation / reverse rotation, and vibration of the motor can be suppressed.
  • the figure which shows roughly the output signal of the magnetic sensor in the vibration state Flow chart schematically showing the operation Flowchart schematically showing reset continuation determination processing
  • the flowchart which shows roughly the reset continuation determination process in 4th Embodiment The flowchart which shows roughly the reset continuation determination process in 5th Embodiment
  • FIG. 1 shows the configuration of an electric variable cam timing (VCT) system S.
  • VCT electric variable cam timing
  • a control system in which the drive source of the VCT system is operated by an electric motor is referred to as an electric VCT system S.
  • the electric VCT system S is a system that optimizes the opening / closing timing of the valve, and can reduce exhaust emissions, improve fuel efficiency by reducing pumping loss, and improve engine output by improving intake and exhaust efficiency.
  • an engine block 2 In an engine body 1 as an internal combustion engine, an engine block 2, an intake path 3, an intake valve 4 disposed in the intake path 3, an exhaust path 5, an exhaust valve 6 disposed in the exhaust path 5, and a spark plug for ignition 7, crankshaft 8, piston 9, etc. are installed.
  • a crank angle sensor 10 is installed outside the crankshaft 8, and the crank angle sensor 10 detects the position of the crankshaft.
  • the power of the crankshaft 8 is transmitted to the sprocket through a timing chain (not shown), and is transmitted to the intake camshaft 11 and the exhaust camshaft 12.
  • the intake camshaft 11 is provided with a motor driving device 13 for valve timing control that adjusts the advance amount (VCT phase, relative rotation phase) of the intake camshaft 11 with respect to the crankshaft 8.
  • Fig. 2 schematically shows the flow of commands and information and the contents of linkage operations.
  • the valve timing control motor drive device 13 includes an EDU 14, a motor 15 that operates using battery power, and a camshaft 11 that uses the rotational power of the motor 15 and the rotational power of the crankshaft 8.
  • a conversion unit 24 that transmits cam rotation power and changes the phase of the camshaft 11 (hereinafter referred to as a cam phase), and is generated by the conversion unit 24 in accordance with control of an engine electronic control unit (ECU) 17.
  • the cam phase is changed by transmitting power to the camshaft 11.
  • An intake cam angle sensor 18 that outputs an angle pulse signal as an intake cam angle signal at a predetermined cam angle is attached to the outer peripheral side of the intake camshaft 11.
  • An exhaust cam angle sensor 19 that outputs an angle pulse signal as an exhaust cam angle signal at a predetermined cam angle is attached to the outer peripheral side of the exhaust cam shaft 12.
  • the intake cam angle sensor 18 is provided for detecting the camshaft position, and is connected to the engine ECU 17.
  • the EDU 14 is configured by combining a microcomputer such as an integrated circuit 26 and a circuit of a storage unit (not shown) such as various ICs, a RAM, a ROM, and an EEPROM.
  • a rotation control unit 20 as a determination unit, a battery detection unit (equivalent to a detection unit) 21, a motor drive unit 22, and a motor rotation speed detection unit (equivalent to a motor rotation period acquisition unit, a motor actual rotation direction acquisition unit) 23 It has a function.
  • the battery detection unit 21 detects the battery voltage VB, performs A / D conversion, and outputs it to the rotation control unit 20 as a digital value.
  • the motor rotation speed detection unit 23 detects the actual rotation period (actual rotation speed) of the motor, and outputs the actual rotation period measured value TM and the actual rotation directions CW and CCW to the rotation control unit 20.
  • the intake cam angle sensor 18 detects an intake cam angle signal and outputs it to the engine ECU 17 as an intake camshaft position detection signal.
  • the crank angle sensor 10 outputs a crank pulse signal detected at a predetermined crank angle to the engine ECU 17 as a crankshaft position detection signal.
  • the engine ECU 17 is connected with various sensors (an intake pressure sensor, a coolant temperature sensor, a throttle sensor, etc., all not shown) for detecting the operating state of the engine.
  • the engine ECU 17 performs fuel injection control for driving the intake valve 4 and the exhaust valve 6 and ignition control for the spark plug 7 in accordance with the engine operating state detected by these various sensors.
  • an electric VCT system S to continuously control the cam phase, the opening / closing timing of the intake valve 4 that supplies air to the cylinders of the engine block 2 and the exhaust valve 6 that discharges exhaust gas is optimized. To do.
  • the engine ECU 17 determines the target rotational speed of the motor 15 based on the difference between the phase of the intake camshaft 11 that can be detected by the intake cam angle sensor 18 and the phase of the crankshaft 8 that can be detected by the crank angle sensor 10, for example. Is calculated and output to the EDU 14. Thus, the engine ECU 17 performs valve timing control so that the actual valve opening / closing timing of the intake valve 4 is matched with the target valve opening / closing timing.
  • the rotation control unit 20 of the EDU 14 calculates a duty value corresponding to the duty ratio of the PWM signal based on the detection voltage of the battery detection unit 21 and the actual rotation cycle and actual rotation direction of the motor 15 by the motor rotation speed detection unit 23. It outputs to the motor drive part 22 as a control value.
  • the motor drive unit 22 operates by inputting the battery voltage VB, and drives the motor 15 to rotate based on a control value given from the rotation control unit 20.
  • the engine ECU 17 inputs an intake cam angle signal (camshaft position detection) and a crank angle signal (crankshaft position detection), and indicates an instruction rotation period TR corresponding to the target rotation speed and an instruction rotation direction CW corresponding to the rotation torque direction. , CCW is calculated and output to the rotation control unit 20 of the EDU 14.
  • the EDU 14 detects the actual rotation period TM of the motor 15 detected by the motor rotation speed detector 23, that is, the actual rotation speed and the actual rotation.
  • the directions of CW and CCW are fed back, and the rotation of the motor 15 is controlled so that the actual rotational speed matches the target rotational speed.
  • the EDU 14 controls the rotation speed of the motor 15 by adjusting the duty value of the PWM signal applied to the plurality of switching elements SW1 to SW6 shown in FIG.
  • the converter 24 converts the actual rotational power of the motor 15 and the crank rotational power into cam rotational power and transmits it to the intake camshaft 11. At this time, the cam phase is changed under the following conditions.
  • Cam advance operation rotational speed of cam shaft 11 ⁇ Rotational speed of motor 15>
  • Cam retard operation rotational speed of cam shaft 11> rotational speed of motor 15
  • the EDU 14 is an integrated circuit that drives the switching unit 22a by the switching elements SW1 to SW6 for energizing the motor 15 and detects the position of the rotor of the motor 15, and the switching elements SW1 to SW6.
  • a circuit (IC) 26 is connected.
  • the integrated circuit 26 is used as an arithmetic unit.
  • the motor drive unit 22 includes a switching unit 22a in which switching elements SW1 to SW6 are three-phase connected to a node to which the battery voltage VB is applied. These switching elements SW1 to SW6 are respectively N-channel MOS transistors M1 to M6 is provided. Body diodes D1 to D6 connected in the reverse direction between the drain and source are added to the MOS transistors M1 to M6.
  • the switching unit 22a is configured by connecting switching elements SW1 to SW6 in a three-phase (UVW) manner between the terminal of the battery voltage VB and the ground.
  • the motor drive unit 22 refers to a flag indicating that it is in the rotation control mode or the regenerative control mode by referring to a storage unit (not shown), and energization according to the rotation control mode and the regenerative control mode based on this flag.
  • the motor 15 is driven by selecting a pattern and applying the energization pattern to the switching unit 22a by the switching elements SW1 to SW6.
  • the motor 15 is configured by using a three-phase brushless motor, thereby achieving high reliability and long life.
  • the integrated circuit 26 rotates the motor 15, one of the switching elements SW1, SW3, SW5 on the upper arm side of the motor drive unit 22 is turned on, and the switching element SW2, SW4, SW6 on the lower arm side is turned on. One is turned on and the other switching elements are turned off.
  • the integrated circuit 26 performs on / off control of the switching elements SW1 to SW6 without adopting an on / off energization pattern in which a large through current flows.
  • FIG. 4 shows the energization direction when the motor 15 is rotationally controlled in the rotational control mode.
  • the example shown in FIG. 4 shows the energization direction when current flows in the U-phase and the V-phase.
  • the EDU 14 controls the rotation of the motor 15 in the rotation control mode
  • the rotation of the motor 15 is performed when the motor 15 is stopped or when a condition in which the instruction rotational torque direction from the engine ECU 17 coincides with the actual rotational torque direction is satisfied.
  • Drive control is performed.
  • FIG. 5 shows details of the control contents in the rotation control mode of the motor 15.
  • the rotation control unit 20 causes the current energization direction of the rotor of the motor 15 to shift counterclockwise. To control. Specifically, the operation is performed as follows.
  • switching elements SW1 and SW4 of (upper U phase, lower V phase) ⁇ turn on switching elements SW1 and SW6 of (upper U phase, lower W phase) ⁇ switching element SW3 of (upper V phase, lower W phase), SW6 is turned on ⁇ (upper V-phase, lower U-phase) switching elements SW3 and SW2 are turned on.
  • the rotation control unit 20 performs control so that the current conduction direction of the rotor is shifted clockwise. Specifically, the operation is performed as follows.
  • Switching elements SW1 and SW4 of (upper U phase, lower V phase) are turned on ⁇
  • Switching elements SW5 and SW4 of (upper W phase, lower V phase) are turned on ⁇ switching elements SW5 of (upper W phase, lower U phase)
  • SW2 is turned on ⁇ (upper V-phase, lower U-phase) switching elements SW3 and SW2 are turned on.
  • FIG. 6 shows the energization direction when the motor 15 is controlled in the regeneration control mode. In the example shown in FIG. 6, the energization direction in the case of passing a current from the V phase to the U phase is shown.
  • FIG. 7 shows details of controlling the motor 15 in the regeneration control mode. As shown in FIG.
  • the rotation control unit 20 controls the current energization direction of the rotor to shift counterclockwise. Conversely, when the direction of rotation indicated by the engine ECU 17 is the clockwise direction CW, the rotation control unit 20 performs control so that the current application direction of the rotor is shifted clockwise. The regenerative control is performed when the commanded rotation direction from the engine ECU 17 does not match the actual rotation direction.
  • FIGS. 8A and 8B schematically show a normal control method of the rotation control mode of the motor 15 by the rotation control unit 20.
  • the three magnetic sensors 25 change to high “H” / low “L” when the current phase applied to the rotor coil changes, and the data from these magnetic sensors 25 is converted into data. Based on this, the position of the rotor can be known.
  • the driving torque of the motor 15 becomes maximum when the phase difference between the induced voltage and the winding current is the same.
  • the normal control is a control method for switching the energization pattern at the timing when the signal of the magnetic sensor 25 changes. At this time, the energization pattern can be controlled so that the applied voltage and the induced voltage match.
  • the rotor coil of the motor 15 has a large inductance component of the winding, and therefore the phase of the winding current is delayed compared to the applied voltage.
  • FIG. 9 schematically shows the advance angle control method.
  • the rotor coil of the motor 15 has a large inductance component of the winding, and therefore the phase of the winding current is delayed compared to the applied voltage.
  • this normal control it is difficult to rotate the motor 15 with high efficiency, particularly under high rotation.
  • the energization pattern can be switched more quickly. By controlling in this way, the phase delay of the winding current can be compensated, and the motor 15 can be rotated with high efficiency.
  • the optimum amount of advance angle ⁇ varies depending on the motor speed, it is desirable to increase the amount of advance because the phase delay of the winding current increases as the speed of the motor 15 increases.
  • FIG. 10 shows an example of torque characteristics at the time of normal control and advance angle control that change according to the rotation speed of the motor 15.
  • FIG. 10 shows the detent torque when the motor 15 is stopped rotating as DT. Comparing the torque characteristic NC in the normal control and the torque characteristic AC in the advance angle control, the normal control has a higher torque at a low rotation, and the advance angle control has a higher torque at a high rotation.
  • the rotation control unit 20 controls the motor 15 as shown in a schematic flowchart in FIG.
  • the rotation control unit 20 in the EDU 14 resets, that is, initializes the integrated circuit 26 when the EDU 14 is started after the engine is started (S10).
  • the rotation controller 20 determines whether or not the battery voltage VB exceeds the reset voltage threshold of the integrated circuit 26 by the battery detector 21 (S11).
  • the reset voltage threshold is set in advance to a voltage value at which the integrated circuit 26 can operate normally even if the reset of the integrated circuit 26 is released in such a case.
  • the rotation control unit 20 confirms that the battery voltage VB exceeds the reset voltage threshold by the battery detection unit 21 (S11: YES), and then the rotation control unit 20 cancels the reset of the integrated circuit 26 (S12). Then, the rotation control unit 20 sets the reset release determination flag to “1”.
  • the reset release determination flag is a flag for determining whether or not the integrated circuit 26 has been released from reset, and is a flag for determining whether or not it is the timing at which the motor 15 is started. The flag to be stored. After setting the reset release determination flag to “1”, the rotation control unit 20 waits until a rotation control instruction is given from the engine ECU 17 (S14). If no rotation control instruction for the motor 15 is given from the engine ECU 17 (S15: None), the rotation control unit 20 stops the rotation control of the motor 15 or stops the regeneration control of the motor 15 (S16).
  • the rotation control unit 20 When a rotation control instruction is given from the engine ECU 17, the rotation control unit 20 measures a pulse given from the engine ECU 17 (S17), and a rotation instruction period (rotation speed) of the motor 15 according to the period and duty value of this pulse. And the instruction of the rotation instruction direction is determined. Thereafter, the rotation control unit 20 determines whether the reset release determination flag is “1” or “0” (S18). At this time, since the first process is performed after the integrated circuit 26 is reset, the reset release determination flag is set to “1” (S18: “1”). Therefore, the rotation control unit 20 determines that it is the timing when the motor 15 is started by determining that it is immediately after the reset of the integrated circuit 26, and normally controls the rotation of the motor 15 (S19).
  • the integrated circuit 26 of the EDU 14 monitors the battery voltage VB, determines whether or not the battery voltage VB is below the reset voltage threshold (S21), and the battery voltage VB is equal to or higher than the reset voltage threshold. If so, the process returns to S11 to continue the process. In this way, the motor 15 is normally controlled immediately after the integrated circuit 26 is reset.
  • the rotation control unit 20 normally controls the rotation of the motor 15 immediately after the reset of the integrated circuit 26, but if the rotation control instruction of the motor 15 continues from the engine ECU 17 thereafter (S15: YES), the reset release determination flag in S20 Is set to “0”. At this time, the process proceeds to S24.
  • the rotation control unit 20 detects the state of the motor 15 (S24). Specifically, the rotation control unit 20 starts the advance angle control of the motor 15 on condition that the state of the motor 15 satisfies the condition A (S25).
  • the A condition is a condition indicating that (the motor 15 continues to rotate and the indicated rotation direction coincides with the actual rotation direction) or that the motor 15 is stopped. In this manner, when the commanded rotation direction of the engine ECU 17 is instructed to be the same as the actual rotation direction immediately after the integrated circuit 26 is reset, the advance angle control of the motor 15 can be performed in the second and subsequent processes.
  • the rotation control unit 20 starts regenerative control on condition that the state of the motor 15 satisfies the B condition (S26).
  • the B condition indicates that the motor 15 continues to rotate and the indicated rotation direction is different from the actual rotation direction.
  • the rotation control unit 20 may determine that the battery voltage VB is lower than the reset voltage threshold in S21 in both the first process immediately after the reset of the integrated circuit 26 and the second and subsequent processes (S21: YES). ).
  • the rotation control unit 20 resets the integrated circuit 26 (S22), and stops the rotation control of the motor 15 (S23). Then, the rotation control unit 20 returns the process to S11 and determines whether or not the battery voltage VB exceeds the reset voltage threshold (S11). If the battery voltage VB does not exceed the reset voltage threshold (S11: NO), further S10 Then, the processing is returned to reset the integrated circuit 26 (S10).
  • Rotation control unit 20 continues to wait until battery voltage VB exceeds the reset voltage threshold (S11: NO). In this way, the integrated circuit 26 is reset again (S10). That is, the rotation control unit 20 repeats the reset process when the battery voltage VB becomes less than the reset voltage threshold even when the rotation of the motor 15 is normally controlled or controlled in the process after the reset of the integrated circuit 26. . The rotation control unit 20 does not execute the rotation control of the motor 15 until the battery voltage VB exceeds the reset voltage threshold. Thereby, operation reliability can be improved.
  • the inventor examines a control method different from that described above, and when the control unit corresponding to the EDU 14 and the rotation control unit 20 including the integrated circuit 26 is developed, the advance angle control is performed immediately after the reset of the integrated circuit 26.
  • the method to do was examined.
  • regenerative control is started when the motor 15 is in a rotating state and the indicated rotation direction does not coincide with the actual rotation direction. If the driving torque of the motor 15 is larger than the detent torque DT, a regenerative operation by regenerative control can be performed.
  • the inventor has found that when the driving torque of the motor 15 falls below the detent torque, the motor 15 stops after moving by inertia.
  • the regenerative control is based on the premise that the motor 15 has a sufficiently high number of revolutions. Therefore, there is a possibility that the control is not possible in a vibration state in which the forward rotation and the reverse rotation are repeated.
  • the inventor has found that the vibration state of the motor 15 is mainly generated when the reset of the integrated circuit 26 is released in a state where the battery voltage VB is lowered in a state such as engine cranking.
  • the inventor inserts the process of S19 as a process immediately after the reset of the integrated circuit 26 to perform normal control, and does not cause the rotation control unit 20 to determine that the motor 15 is in a regenerative state at the time of startup. By preventing regenerative control, it was possible to prevent the drive torque from falling below the detent torque DT.
  • the rotation control unit 20 determines whether or not it is immediately after engine start at the time of cranking at engine start, and does not perform advance angle control immediately after reset release of the integrated circuit 26 immediately after engine start. ing. Immediately after the engine is started, the rotation control unit 20 performs normal control to increase the drive torque. As a result, the drive torque does not fall below the detent torque DT, and there is no possibility that the motor 15 repeats forward / reverse rotation.
  • the motor driving unit 22 normally controls the motor 15 at the timing of starting the motor 15.
  • the advance angle control is performed at the timing of normal driving. For this reason, when the voltage for driving the motor 15 is insufficient, the drive control of the motor 15 is stopped, and the control reliability can be improved.
  • the motor drive unit 22 drives the motor 15 so that the phase of the applied voltage of the motor coincides with the induced voltage when the motor 15 is normally driven, and sets the applied voltage with respect to the induced voltage of the motor 15 when the motor 15 is advanced. Advance and drive. Thereby, control according to the situation can be made possible regardless of whether the engine is rotating at a low speed or a high speed.
  • (Second Embodiment) 12 to 15 are explanatory diagrams according to the second embodiment.
  • the reset is continued until the battery voltage VB exceeds the torque threshold voltage so that the torque is sufficient.
  • FIG. 12 shows a configuration diagram of an electric VCT system S2 instead of FIG.
  • the electric VCT system S2 includes a valve timing control motor driving device 113.
  • the valve timing control motor driving device 113 transmits the cam rotation power to the camshaft 11 by using the EDU 114, the motor 15 that operates using battery power, and the rotation power of the motor 15 and the rotation power of the crankshaft 8, and the cam phase. Is converted, and the cam phase is changed by transmitting the power generated by the conversion unit 24 to the camshaft 11 in accordance with the control of the engine ECU 17.
  • the EDU 114 is configured by combining a circuit of a storage unit (not shown) such as a microcomputer such as an integrated circuit 26, various ICs, a RAM, a ROM, and an EEPROM, for example, a rotation control unit 120 instead of the rotation control unit 20, a battery detection Functions as the unit 121, the motor drive unit 22, the motor rotation speed detection unit 23, and the activation number storage unit 27.
  • the rotation control unit 120 of the EDU 114 is configured to input travel distance information input to the engine ECU 17.
  • the rotation control unit 120 functions as a determination unit as well as the rotation control unit 20, and also functions as an acquisition unit and a setting unit.
  • the rotation control unit 120 has functions as a deterioration determination unit 120a, a drive control unit 120b (drive stop start control unit), and a vibration detection unit 120c.
  • the deterioration determination unit 120a, the drive control unit 120b, and the vibration detection unit 120c show the elements used in the respective forms of the second to sixth embodiments as functional blocks, and as necessary as functions of the respective embodiments. It may be provided.
  • the battery detection unit 121 is a block used as a power supply voltage determination unit, and determines whether or not the battery voltage VB is higher than a predetermined reset voltage threshold, and the battery voltage VB is higher than a predetermined torque voltage threshold. It is determined whether or not the voltage is high, and the determination result can be output to the rotation control unit 120 together with information on the battery voltage VB.
  • the torque voltage threshold value is preferably set higher than the reset voltage threshold value in advance.
  • Degradation determination unit 120a indicates a block for determining the deterioration state of the components of the vehicle according to the travel distance information of the vehicle or the number of times of activation of the motor drive unit 22.
  • the drive control unit 120 b stops driving the motor 15 by the motor driving unit 22 or starts driving the motor 15 according to the detection result of the battery voltage VB by the battery detection unit 21.
  • the vibration detection unit 120c indicates a block that detects the presence or absence of vibration according to the output signal of the magnetic sensor 25 of the motor 15.
  • the magnetic sensor 25 is configured as a vibration detection unit by, for example, a Hall IC. At this time, an output signal of the magnetic sensor 25 appears as shown in FIG.
  • a change occurs so that the detection signals of the U-phase, V-phase, and W-phase magnetic sensors 25 are sequentially shifted. As shown in an example in FIG. 13, during forward rotation (for example, clockwise direction CW), the pattern X1 ⁇ ... X6 is repeated.
  • pattern X1 is U phase “L”, V phase “H”, W phase “L”, pattern X2 is U phase “L”, V phase “H”, W phase “H”, and pattern X3 is U phase.
  • “L”, V phase “H”, W phase “H”, pattern X4 is U phase “H”, V phase “L”, W phase “H”, pattern X5 is U phase “H”, V phase “L” ”, W phase“ L ”, and pattern X6 indicate U phase“ H ”, V phase“ H ”, and W phase“ L ”.
  • the vibration detection unit 120c can detect that the motor 15 is rotating forward when the detection signal of the magnetic sensor 25 is input. Although not shown, this change is reversed when the motor 15 is reversely rotated (for example, counterclockwise CCW). If the patterns X1 to X6 in FIG. 13 are used as an example, the output signal changes so as to repeat the pattern X6 ⁇ ... ⁇ X1. For this reason, the vibration detector 120c can detect that the motor 15 is rotating in reverse.
  • the vibration detection unit 120c detects, for example, a partial pattern P of normal / reverse rotation such as the patterns X5, X6, X5, and X6, thereby detecting that the normal rotation has been reversed, and then the X1 pattern. It is detected that the rotation is further forward from the reverse rotation state. As a result, it is possible to detect a vibration state in which the motor 15 repeats normal rotation, reverse rotation, and normal rotation, and when the instantaneous change in the rotation direction of the motor 15 is detected by the magnetic sensor 25, the rotation direction is detected to be a vibration state. it can.
  • a partial pattern P of normal / reverse rotation such as the patterns X5, X6, X5, and X6, thereby detecting that the normal rotation has been reversed, and then the X1 pattern. It is detected that the rotation is further forward from the reverse rotation state.
  • a vibration state in which the motor 15 repeats normal rotation, reverse rotation, and normal rotation and when the instantaneous change in the rotation direction of the motor 15 is detected by the magnetic
  • the rotation control unit 120 is configured to refer to the number of activations stored in the activation number storage unit 27 and drive the motor 15 by the motor driving unit 22 based on the number of activations.
  • the rotation control unit 120 determines whether or not the battery voltage VB exceeds the reset voltage threshold of the integrated circuit 26 by the battery detection unit 121, and after determining that this condition is satisfied, in S12 Before releasing the reset, a reset continuation determination process is performed in S11a. As schematically shown in FIG. 15, the reset continuation determination process determines whether the vibration flag is “0” or “1”. The vibration flag is “1” when the vibration detection unit 120c determines that there is vibration, and is “0” when it is determined that there is no vibration, and is stored in the storage unit. When the vibration detection unit 120c determines that there is no vibration in the rotation direction, the rotation control unit 120 ends the reset continuation determination process and performs the processes of S12 to S25 described in the first embodiment.
  • the rotation control unit 120 determines whether or not there is vibration in the rotation direction by the vibration detection unit 120c in S27 when the B condition is satisfied in S24. Since the vibration detection method by the vibration detection unit 120c is as described above, the description thereof is omitted.
  • the vibration detection unit 120c determines that there is no vibration
  • the rotation control unit 120 starts regenerative control of the motor 15 in S26 while keeping the vibration flag “0”. Since the operation at this time is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the rotation control unit 120 sets the vibration flag to “1” in S28 and returns the process to S11.
  • the rotation control unit 120 proceeds to the reset continuation determination process in S11a when the battery detection unit 21 determines that the condition that the battery voltage VB exceeds the reset voltage threshold is satisfied.
  • Rotation control unit 120 determines “1” at T1 because the vibration flag is set to “1” in the reset continuation determination process, and performs processes from T2 to T4. Rotation control unit 120 determines whether or not battery voltage VB detected by battery detection unit 21 exceeds a predetermined torque threshold voltage at T2. As described above, the reset voltage threshold value is predetermined so that the integrated circuit 26 can operate normally even if the integrated circuit 26 is released from the reset state. It is predetermined as a threshold value for battery voltage VB so that the torque is sufficient.
  • the rotation control unit 120 continues the reset process at T3. For this reason, the drive control unit 120 b of the rotation control unit 120 continues to stop driving the motor 15 by the motor drive unit 22. Then, rotation controller 120 waits until battery voltage VB rises above the torque threshold voltage, and after detecting that battery voltage VB has exceeded the torque threshold voltage, rotation control unit 120 sets the vibration flag to “0” at T4. .
  • the rotation control unit 120 cancels the reset in S12. Then, the drive control unit 120 b of the rotation control unit 120 starts driving the motor 15 by the motor drive unit 22. Thereby, when the motor 15 is vibrating in the rotation direction, the reset is not released by waiting until the battery voltage VB exceeds the torque threshold voltage. If the battery voltage VB exceeds the torque threshold voltage, the necessary torque of the motor 15 is sufficient, so even if the drive control unit 120b starts driving the motor 15 by the motor drive unit 22, the rotation direction of the motor 15 is right The rotation direction is constant in the rotation direction CW or the counterclockwise direction CCW. Thereby, operation reliability can be further improved even when compared with the configuration of the first embodiment.
  • the battery detection unit 21 determines whether the battery voltage VB has exceeded a predetermined torque threshold voltage, and the drive control unit of the rotation control unit 120 120b stops the driving of the motor 15 by the motor drive unit 22 until it is determined that the battery voltage VB exceeds the torque threshold voltage, and the motor drive unit is provided on the condition that the battery voltage VB is determined to exceed the torque threshold voltage. 22 starts driving the motor 15. After the reset is released, the battery voltage VB is sufficiently high, so that the motor 15 can easily rotate in one direction and vibrations in the rotational direction can be suppressed, and the operation reliability is further improved compared to the first embodiment. it can.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram according to the third embodiment.
  • FIG. 16 schematically shows the contents of the reset continuation determination process in place of FIG.
  • the rotation control unit 120 determines whether a predetermined time has elapsed, for example, using a timer at T2a, and continues resetting at T3. It may be determined whether or not to do so.
  • the drive control unit 120b of the rotation control unit 120 stops driving the motor 15 by the motor driving unit 22 until it is determined that the predetermined time has elapsed, and when the predetermined time has elapsed, the motor driving unit 22 The driving of the motor 15 is started. Accordingly, if it can be assured that the battery voltage VB has risen to such an extent that no vibration occurs after a predetermined time has elapsed, as shown in FIG. 16, on the condition that it is determined that the predetermined time has elapsed in T2a, T4 In this case, the vibration flag may be set to “0”, and then the drive control unit 120b may start driving the motor 15 by the motor drive unit 22.
  • the driving of the motor 15 is stopped for a predetermined time on condition that the vibration is detected by the vibration detecting unit 120c, and the driving of the motor 15 by the motor driving unit 22 is started after a predetermined time has elapsed.
  • the operation reliability can be further improved as compared with the first embodiment.
  • the same effect as in the second embodiment can be obtained, and the reset state can be continued assuming that the battery voltage VB is lowered without setting the torque threshold voltage.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram according to the fourth embodiment.
  • FIG. 17 schematically shows the contents of the reset continuation determination process in place of FIG.
  • the motor 15 deteriorates over time, the detent torque tends to increase from the initial state. For this reason, when the detent torque becomes large, the motor 15 is difficult to start to rotate. In this case, it is desirable to apply a high voltage to the motor 15 from the motor driving unit 22. At this time, it is preferable to provide a deterioration determination unit 120a for determining the deterioration state of the vehicle.
  • the engine ECU 17 is provided with travel distance information.
  • the engine ECU 17 acquires travel distance information through an in-vehicle network (not shown), and the travel distance information is given to the rotation control unit 120 of the EDU 114.
  • the rotation control unit 120 of the EDU 114 determines the deterioration state of the vehicle as shown in T5 to T6 by the deterioration determination unit 120a on the condition that the vibration flag is “1” in T1 shown in FIG. It is desirable to perform the processing from T2 to T4 on the condition that it is determined to be in the state.
  • Rotation control unit 120 obtains and reads travel distance information from engine ECU 17 at T5, and determines whether or not the travel distance information exceeds a predetermined distance threshold at T6.
  • the vibration flag is set to “0” at T4, and then the reset continuation determination process ends.
  • the vibration flag can be set to “0” even if the conditions T2 to T3 are not satisfied, and the drive control unit 120b can start driving the motor 15 by the motor drive unit 22.
  • the rotation control unit 120 determines whether or not to continue the reset at T2.
  • the processing from T2 to T3 is not performed until the travel distance of the vehicle exceeds the distance threshold, and the processing from T2 to T3 is performed after the vehicle is considered to be in a deteriorated state.
  • the rotation control unit 120 on the condition that vibration is detected by the vibration detection unit 120c, the rotation control unit 120 performs the processes of T5 and T6 by the deterioration determination unit 120a, and the vehicle is considered to be in a deteriorated state.
  • the power supply voltage determination process shown in T2 to T3 is performed at the time, and when it is determined that the vehicle is not in the deteriorated state, the vibration flag is reset to “0” in T4, the reset is released, and the drive control unit 120b of the rotation control unit 120 Starts driving the motor 15 by the motor drive unit 22.
  • the condition of T6 may be omitted, and the deterioration determination unit 120a of the rotation control unit 120 may set the torque voltage threshold value of the battery voltage VB to be larger as the travel distance becomes longer. In this case, even if the detent torque gradually increases with aging deterioration, the torque voltage threshold value is set to be large accordingly, so that the condition of the battery voltage VB at the start of driving of the motor 15 is set higher. More appropriate control is possible.
  • the deterioration determination unit 120a of the rotation control unit 120 has shown a form in which the vehicle is determined to be in a deterioration state on the condition that the travel distance information exceeds the distance threshold.
  • the present invention is not limited to this.
  • it may be determined whether or not the vehicle is in a deteriorated state by referring to the number-of-starts information of the motor drive unit 22 stored in the number-of-starts storage unit 27.
  • the rotation control unit 120 may set the torque voltage threshold value larger as the number of activations increases. Also in this case, more appropriate control is possible.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram according to the fifth embodiment.
  • FIG. 18 schematically shows the contents of the reset continuation determination process that replaces FIGS. 15 to 17.
  • the rotation control unit 120 determines whether to continue the reset by adding the condition of T2a.
  • the processing of T2a to T3 is not performed until the travel distance of the vehicle exceeds the distance threshold, and the processing of T2a to T3 is performed after it is considered that the components of the vehicle are in a deteriorated state.
  • the rotation control unit 120 executes the processes of T5 and T6 by the deterioration determination unit 120a, and when the vehicle is considered to be in a deterioration state, T2a ⁇ A predetermined time lapse determination process at T3 is performed.
  • the vibration flag is set to “0” at T4 and the reset is released, and the drive control unit 120b of the rotation control unit 120 is Start driving. For this reason, unnecessary processing can be reduced and processing can be performed quickly.
  • the condition of T6 may be omitted, and the deterioration determination unit 120a of the rotation control unit 120 may set the predetermined time longer as the travel distance becomes longer. In this case, even if the detent torque gradually increases with aging deterioration, the predetermined time is set longer accordingly. For this reason, the conditions of the battery voltage VB at the start of driving of the motor 15 can be made stricter, and more appropriate control can be performed.
  • the deterioration determination unit 120a of the rotation control unit 120 has shown a form in which the vehicle is determined to be in a deterioration state on the condition that the travel distance information exceeds the distance threshold.
  • the present invention is not limited to this.
  • it may be determined whether or not the vehicle is in a deteriorated state by referring to the number-of-starts information of the motor drive unit 22 stored in the number-of-starts storage unit 27.
  • the rotation control unit 120 may set the predetermined time longer as the number of activations increases (T7a). Also in this case, more appropriate control is possible.
  • (Sixth embodiment) 19 to 22 show explanatory views of the sixth embodiment.
  • the vibration detection unit 120c detects the vibration using the signal of the magnetic sensor 25.
  • the vibration detection unit 120c generates the induced voltage of each phase of the motor 15. Use to detect vibration.
  • the EDU 114 includes an integrated circuit 26. As shown in FIG. 19, the induced voltage of each phase of the U phase, the V phase, and the W phase is input to the integrated circuit 26. In such a case, when the vibration detection unit 120c of the rotation control unit 120 of the EDU 114 detects vibration, the induced voltage of each phase of the motor 15 may be used.
  • the induced voltages of the U phase, V phase, and W phase of the motor 15 during forward rotation can be detected as shown in FIG. As shown in an example in FIG. 20, at the time of forward rotation (for example, clockwise direction CW), as shown in the order of patterns A1 ⁇ ... A6 ⁇ A1 ⁇ . It changes to change in order. For this reason, it can detect that the motor 15 is rotating in the forward rotation direction by the vibration detection unit 120c detecting this induced voltage.
  • This change reverses when the motor 15 is reverse (for example, counterclockwise CCW).
  • the induced voltages of the U phase, V phase, and W phase of the motor 15 during reverse rotation can be detected as shown in FIG.
  • induced voltages of the U phase, the V phase, and the W phase change in order as shown in the order of patterns B6 ⁇ ... B1 ⁇ B6 ⁇ . For this reason, it can detect that the motor 15 is rotating in the reverse rotation direction by detecting the induced voltage of each phase.
  • FIG. 22 shows changes in the pattern of the induced voltage of each phase during vibration.
  • the vibration detection unit 120c detects the change from the normal rotation to the reverse rotation by detecting the change from the pattern A1 to A3 and from B4 to B2.
  • the vibration detection unit 120c detects that the induced voltage of each phase has changed in the order of the patterns A3 to A6, thereby detecting that the reverse rotation state further forwards. Thereby, the vibration state in which the motor 15 repeats normal rotation, reverse rotation, and normal rotation is detected. As described above, it may be detected whether the vibration detection unit 120c vibrates using the induced voltage of each phase. Also according to this embodiment, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

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Abstract

内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置は、カムシャフト(11)の位相を制御することでバルブ(4)の開閉を制御するためのモータ(15)を駆動するモータ駆動部(22)と、モータを始動するタイミングであるか通常駆動するタイミングであるか判定する判定部(20、120)と、を備える。モータ駆動部は、判定部によりモータを通常駆動するタイミングと判定されるとモータを進角駆動し、判定部によりモータを始動するタイミングであると判定されるとモータを通常駆動する。

Description

内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2015年6月5日に出願された日本特許出願2015-114798号と2015年11月27日に出願された日本特許出願2015-231735号に基づくもので、ここにそれらの記載内容を援用する。
 本開示は、内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置に関する。
 電動可変カムタイミング(VCT)システムは、エンジンの適切なトルクや出力を得るために回転数やアクセル開度などの運転状態を把握し、カムの位相を連続的に制御することにより、エンジンに空気を供給する吸気バルブや排気ガスを排出する排気バルブの開閉タイミングを最適化する。特許文献1では、カムが進角状態でエンジンが停止した場合に、次回の始動時にカムの位相角を最遅角にすることで始動性を向上する。
特開2005-264804号公報
 発明者は、特許文献1記載の技術を採用すると、始動時にはクランキングによりバッテリ電圧が下がりやすく、ある所定電圧以下になると、電動VCTシステムのカムシャフトの駆動用のモータが正回転と逆回転を繰り返す振動状態となることを突き止めている。モータが振動状態になると、モータの逆回転時に制御装置が回生状態と判断して回生制御に遷移してしまい、モータの停止状態から制御が不能になってしまう虞がある。
 本開示は、モータを制御不能になることを防止し当該モータの振動を抑制できるようにした内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置を提供することを目的とする。
 本開示の一態様によれば、内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置は、モータ駆動部と、判定部と、を備える。モータ駆動部は、カムシャフトの位相を制御することでバルブの開閉を制御するためのモータを駆動する。判定部は、モータを始動するタイミングであるか通常駆動するタイミングであるか判定する。モータ駆動部は、判定部によりモータを通常駆動するタイミングと判定されるとモータを進角駆動し、判定部によりモータを始動するタイミングであると判定されると進角駆動することなくモータを通常駆動する。具体的には、判定部は、エンジン始動時のクランキング時においてエンジン始動直後であるか否かを判定し、モータ駆動部は、エンジン始動直後には進角制御しないで通常制御することにより駆動トルクを高くしている。これにより、駆動トルクがディテントトルクを下回ることがなくなり、モータが正転/逆転を繰り返す虞がなくなり、モータの振動を抑制できる。
 本開示についての上記およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
第1実施形態についてエンジンシステムの構成を概略的に示すブロック図 指令や情報の流れと連関動作を概略的に説明する説明図 EDUの構成を概略的に示すブロック図 モータを回転制御モードで回転制御する場合の通電方向を示す説明図 回転制御モードにおける制御内容の詳細を示す説明図 モータを回生制御モードで制御する場合の通電方向を示す説明図 回生制御モードにおける制御内容の詳細を示す説明図 通常制御の内容を概略的に示す説明図 進角制御の内容を概略的に示す説明図 トルクのモータ回転数依存性を示す特性図 動作を概略的に示すフローチャート 第2実施形態についてエンジンシステムの構成を概略的に示すブロック図 振動状態における磁気センサの出力信号を概略的に示す図 動作を概略的に示すフローチャート リセット継続判定処理を概略的に示すフローチャート 第3実施形態におけるリセット継続判定処理を概略的に示すフローチャート 第4実施形態におけるリセット継続判定処理を概略的に示すフローチャート 第5実施形態におけるリセット継続判定処理を概略的に示すフローチャート 第6実施形態におけるEDUの構成を概略的に示すブロック図 正転時における各相の誘起電圧を概略的に示す図 逆転時における各相の誘起電圧を概略的に示す図 振動状態における各相の誘起電圧を概略的に示す図
 以下、内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付している。なお、下記の各実施形態で説明した対応する構成は十の位と一の位に同一符号を付している。これらの対応する構成は互いに同様の機能を備えるため、その個別又は各要素間で連携して実行される機能説明を必要に応じて省略する。
 (第1実施形態)
 図1から図11は第1実施形態を概略的に示している。図1は電動可変カムタイミング(VCT)システムSの構成を示している。VCTシステムの駆動源を電気モータにより作動する制御システムを電動VCTシステムSと称している。電動VCTシステムSは、バルブの開閉タイミングを最適化するシステムであり、排気エミッションの低減、ポンピングロス低減による燃費向上、吸排気効率向上によるエンジン出力の向上を図ることができる。
 内燃機関としてのエンジン本体1内には、エンジンブロック2、吸気経路3、吸気経路3に配置される吸気バルブ4、排気経路5、排気経路5に配置される排気バルブ6、点火用のスパークプラグ7、クランクシャフト8、ピストン9等が設置される。クランクシャフト8の外側にはクランク角センサ10が設置されており、クランク角センサ10はクランクシャフトの位置を検出する。
 クランクシャフト8の動力は図示しないタイミングチェーンを通じてスプロケットに伝達され、吸気カムシャフト11及び排気カムシャフト12に伝達される。吸気カムシャフト11には、クランクシャフト8に対する吸気カムシャフト11の進角量(VCT位相、相対回転位相)を調整するバルブタイミング制御用モータ駆動装置13が備え付けられている。
 図2は指令や情報の流れと連関動作の内容を概略的に示す。図2に示すように、バルブタイミング制御用モータ駆動装置13は、EDU14、バッテリ電力を用いて動作するモータ15、及び、モータ15の回転動力とクランクシャフト8の回転動力を用いてカムシャフト11にカム回転動力を伝達してカムシャフト11の位相(以降、カム位相と称す)を変化させる変換部24、を備え、エンジン電子制御装置(ECU)17の制御に応じて変換部24により生成された動力をカムシャフト11に伝達することでカム位相を変化させる。
 吸気カムシャフト11の外周側には、所定のカム角において角度パルス信号を吸気カム角信号として出力する吸気カム角センサ18が取付けられている。排気カムシャフト12の外周側には、所定のカム角において角度パルス信号を排気カム角信号として出力する排気カム角センサ19が取り付けられている。吸気カム角センサ18は、カムシャフト位置検出用に設けられており、エンジンECU17に接続されている。
 図1には電気的構成ブロックをも示すように、EDU14は、例えば集積回路26などのマイクロコンピュータ、各種IC、RAM、ROM、EEPROMなどの記憶部(図示せず)の回路を組み合わせて構成され、判定部としての回転制御部20、バッテリ検出部(検出部相当)21、モータ駆動部22、及び、モータ回転速度検出部(モータ回転周期取得部、モータ実回転方向取得部相当)23としての機能を備える。バッテリ検出部21は、バッテリ電圧VBを検出しA/D変換してデジタル値として回転制御部20に出力する。モータ回転速度検出部23は、モータの実回転周期(実回転速度)を検出し、実回転周期の実測値TM及び実回転方向CW,CCWを回転制御部20に出力する。吸気カム角センサ18は吸気カム角信号を検出し、吸気カムシャフト位置検出信号としてエンジンECU17に出力する。クランク角センサ10は、所定のクランク角において検出されるクランクパルス信号をクランクシャフト位置検出信号としてエンジンECU17に出力する。
 エンジンECU17には、エンジンの運転状態を検出するための各種センサ(吸気圧センサ、冷却水温センサ、スロットルセンサ等:いずれも図示せず)が接続されている。エンジンECU17は、これらの各種センサで検出されたエンジン運転状態に応じて、吸気バルブ4及び排気バルブ6を駆動する燃料噴射制御やスパークプラグ7の点火制御を行う。このような電動VCTシステムSを用いてカム位相を連続的に制御することで、エンジンブロック2のシリンダに空気を供給する吸気バルブ4や、排気ガスを排出する排気バルブ6の開閉タイミングを最適化する。
 エンジンECU17は、例えば吸気カム角センサ18により検出可能となる吸気カムシャフト11の位相、及び、クランク角センサ10により検出可能となるクランクシャフト8の位相の差に基づいて、モータ15の目標回転速度を算出し、EDU14に出力する。これにより、エンジンECU17は、バルブタイミング制御を行い吸気バルブ4の実バルブ開閉タイミングを目標バルブ開閉タイミングに一致させるように制御する。EDU14の回転制御部20は、バッテリ検出部21の検出電圧、及び、モータ回転速度検出部23によるモータ15の実回転周期及び実回転方向に基づいて、PWM信号のデューティ比相当となるデューティ値を制御値としてモータ駆動部22に出力する。モータ駆動部22は、バッテリ電圧VBを入力して動作し、回転制御部20から与えられる制御値に基づいてモータ15を回転駆動する。
 エンジンECU17は、吸気カム角信号(カムシャフト位置検出)及びクランク角信号(クランクシャフト位置検出)を入力し、目標回転数相当となる指示回転周期TRと、回転トルク方向相当となる指示回転方向CW、CCWを算出し、EDU14の回転制御部20に出力する。EDU14は、エンジンECU17から入力される指示回転周期TRと指示回転方向CW、CCWに加えて、モータ回転速度検出部23により検出されたモータ15の実回転周期TM、すなわち実回転数、及び実回転方向CW,CCWをフィードバックし、実回転数を目標回転数に一致させるようにモータ15を回転制御する。
 EDU14は、図3に示す複数のスイッチング素子SW1~SW6に与えるPWM信号のデューティ値を調整することでモータ15の回転数を制御する。変換部24は、モータ15の実回転動力とクランク回転動力を用いてカム回転動力に変換し、吸気カムシャフト11に伝達する。このとき下記の条件でカム位相を変化させる。
 カム進角作動:カムシャフト11の回転速度 < モータ15の回転速度
 カム遅角作動:カムシャフト11の回転速度 > モータ15の回転速度
 位相保持  :カムシャフト11の回転速度 = モータ15の回転速度
 図3はEDU14の物理的構成例の一部を概略的に示している。図3に示すように、EDU14は、モータ15に通電オンオフするスイッチング素子SW1~SW6によるスイッチング部22a、モータ15のロータの位置を検出するための磁気センサ25、スイッチング素子SW1~SW6を駆動する集積回路(IC)26、を接続して構成される。集積回路26は演算部として用いられる。モータ駆動部22は、バッテリ電圧VBが与えられるノードにスイッチング素子SW1~SW6を3相接続したスイッチング部22aを備えて構成され、これらのスイッチング素子SW1~SW6はそれぞれNチャネル型のMOSトランジスタM1~M6を備える。MOSトランジスタM1~M6には、ドレインソース間に逆方向接続されたボディダイオードD1~D6が付加されている。スイッチング部22aは、バッテリ電圧VBの端子及びグランド間にスイッチング素子SW1~SW6を3相(UVW)接続して構成される。
 モータ駆動部22は、記憶部(図示せず)を参照することで回転制御モード又は回生制御モードである旨のフラグを参照し、このフラグに基づいて回転制御モード、回生制御モードに応じた通電パターンを選択し、スイッチング素子SW1~SW6によるスイッチング部22aに当該通電パターンを与えることでモータ15を駆動する。
 モータ15は、3相のブラシレスモータを用いて構成され、これにより高信頼性、長寿命化が図られている。集積回路26がモータ15を回転させるときには、モータ駆動部22の上アーム側のスイッチング素子SW1、SW3、SW5のうちの一つをオンし、下アーム側のスイッチング素子SW2、SW4、SW6のうちの一つをオンし、その他のスイッチング素子をオフする。このとき、集積回路26は、貫通電流が大きく流れるオンオフ通電パターンを採用することなく、スイッチング素子SW1~SW6をオンオフ制御する。
 <回転制御モード>
 図4はモータ15を回転制御モードで回転制御する場合の通電方向を示している。図4に示す例では、U相-V相に電流を流す場合の通電方向を示しており、スイッチング素子SW1、SW4をオンし、その他のスイッチング素子SW2、SW3、SW5、SW6をオフすることでU相からV相に電流を流している。EDU14が、回転制御モードによりモータ15を回転駆動制御するときには、モータ15が停止、又は、エンジンECU17からの指示回転トルク方向と実回転トルク方向とが一致する条件を満たしたときにモータ15の回転駆動制御を行う。
 図5はモータ15の回転制御モードにおける制御内容を詳細に示している。図5に示すように、エンジンECU17による指令回転方向(指示トルク方向)がCCW(左回り方向)であるときには、回転制御部20は、モータ15のロータの電流通電方向を左回りに遷移させるように制御する。具体的には以下のように動作させる。
 (上U相、下V相)のスイッチング素子SW1、SW4をオン
 →(上U相、下W相)のスイッチング素子SW1、SW6をオン
 →(上V相、下W相)のスイッチング素子SW3、SW6をオン
 →(上V相、下U相)のスイッチング素子SW3、SW2をオン
 →… 。
 逆に、エンジンECU17による指令回転方向(指示トルク方向)が右回り方向CWであるときには、回転制御部20は、ロータの電流通電方向を右回りに遷移させるように制御する。具体的には以下のように動作させる。
 (上U相、下V相)のスイッチング素子SW1、SW4をオン
 →(上W相、下V相)のスイッチング素子SW5、SW4をオン
 →(上W相、下U相)のスイッチング素子SW5、SW2をオン
 →(上V相、下U相)のスイッチング素子SW3、SW2をオン
 →… 。
 <回生制御モード(発電制御モード)>
 他方、モータ15が回転しているときに、上アーム側のスイッチング素子SW1、SW3、SW5の全てをオフした状態で下アーム側のスイッチング素子SW2、SW4、SW6のうち何れか一つをオンする。するとグランド側からバッテリ電圧VBの端子側に向けて電流を流すことができる。このようにするとバッテリ電圧VBを発電できる。このように下アーム側のスイッチング素子SW2、SW4、SW6の何れか一つをオンすると、下アーム側のスイッチング素子SW2、SW4、SW6のボディダイオードD2、D4、D6に通電するよりも発熱損失を抑制できる。
 回生制御モードにおいて、電流は上アーム側のスイッチング素子SW1のボディダイオードD1を通じて流れる。回生制御中には、モータ15は回生状態となり、モータ15を減速でき、バッテリ電圧VBの端子側へ電力回収できる。図6はモータ15を回生制御モードで制御する場合の通電方向を示している。図6に示す例では、V相-U相に電流を流す場合の通電方向を示している。図7にはモータ15を回生制御モードで制御する内容を詳細に示している。図7に示すように、エンジンECU17による指示回転方向が左回り方向CCWであるときには、回転制御部20は、ロータの電流通電方向を左回りに遷移させるように制御する。逆に、エンジンECU17による指示回転方向が右回り方向CWであるときには、回転制御部20は、ロータの電流通電方向を右回りに遷移させるように制御する。回生制御は、エンジンECU17からの指示回転方向と実回転方向が一致しない場合に実施される。
 以下では「通常制御」と「進角制御」の差異について説明する。
 <通常制御の説明>
 図8(a)、図8(b)は回転制御部20によるモータ15の回転制御モードの通常制御方法を概略的に示している。図8(a)に示すように、3個の磁気センサ25はロータコイルに通電される電流位相が変化するとそれぞれハイ「H」/ロウ「L」に変化し、これらの磁気センサ25によるデータに基づいてロータの位置を知ることができる。モータ15の駆動トルクは、誘起電圧と巻線電流の位相差が一致しているときに最大となる。通常制御は、磁気センサ25の信号が変化するタイミングで通電パターンを切り替える制御方法である。このとき印加電圧と誘起電圧とを一致させるように通電パターンを制御できる。通常制御方法を採用すると、図8(b)に示すように、モータ15のロータコイルは巻線のインダクタンス成分が大きいため、印加電圧に比較して巻線電流の位相が遅れる。
 <進角制御方法の説明>
 図9は進角制御方法を概略的に示している。通常制御を採用すると、モータ15のロータコイルは巻線のインダクタンス成分が大きいため、印加電圧に比較して巻線電流の位相が遅れる。この通常制御を採用すると特に高回転下においてはモータ15を高効率で回転させることが難しいが、図9に示すように、モータ15を進角制御することで磁気センサ25の信号が変化するタイミングより早く通電パターンを切替えることができる。このように制御することで、巻線電流の位相遅れを補うことができ、モータ15を高効率で回転させることができる。最適な進角量θはモータ回転数に応じて変化するが、モータ15の回転数が上がれば巻線電流の位相遅れが増加するため、進角量も増加させることが望ましい。
 図10はモータ15の回転数に応じて変化する通常制御時と進角制御時のトルク特性の一例を示している。図10には、モータ15が回転停止しているときのディテンティトルクをDTとして示している。通常制御におけるトルク特性NCと進角制御のトルク特性ACとを比較すると、低回転であれば通常制御の方が高トルクであり、高回転であれば進角制御の方が高トルクとなる。
 そこで、図11に概略的なフローチャートで示すように、回転制御部20がモータ15を制御することが望ましい。図11に示すように、エンジンが始動されると、EDU14内の回転制御部20は、エンジン始動後のEDU14の起動時に集積回路26をリセット、すなわち初期化する(S10)。そして、回転制御部20は、バッテリ検出部21によりバッテリ電圧VBが集積回路26のリセット電圧閾値を上回っているか否かを判定する(S11)。エンジン始動直後にはクランキングを生じ車両内の各種制御ユニットは大電力を消費するためバッテリ電圧VBが低下しやすい。このため、リセット電圧閾値は、このようなときに集積回路26をリセット解除しても集積回路26が正常に動作可能となる電圧値に予め定められている。
 回転制御部20は、バッテリ検出部21によりバッテリ電圧VBがリセット電圧の閾値を上回っていることを確認した後(S11:YES)、回転制御部20は集積回路26をリセット解除する(S12)。そして、回転制御部20はリセット解除判定フラグを「1」とする。リセット解除判定フラグは、集積回路26がリセット解除されたか否かを判定するためのフラグであり、モータ15を始動したタイミングであるか否かを判定するためのフラグであり、図示しない記憶部に記憶されるフラグである。回転制御部20は、リセット解除判定フラグを「1」とした後、エンジンECU17から回転制御指示が与えられるまで待機する(S14)。回転制御部20は、エンジンECU17からモータ15の回転制御指示が与えられなければ(S15:なし)、モータ15の回転制御を停止、又は、モータ15の回生制御を停止する(S16)。
 回転制御部20は、エンジンECU17から回転制御指示が与えられると、エンジンECU17から与えられるパルスを計測し(S17)、このパルスの周期、デューティ値に応じてモータ15の回転指示周期(回転速度)及び回転指示方向の指示を決定する。その後、回転制御部20は、リセット解除判定フラグが「1」であるか「0」であるかを判定する(S18)。このとき、集積回路26がリセットされた後、初めての処理となるため、リセット解除判定フラグは「1」に設定されている(S18:「1」)。このため、回転制御部20は、集積回路26のリセット解除直後であると判定することでモータ15を始動したタイミングであると判定し、モータ15の回転を通常制御する(S19)。このときEDU14の集積回路26は、バッテリ電圧VBを監視しており、バッテリ電圧VBがリセット電圧閾値を下回っているか否かを判定し(S21)、バッテリ電圧VBがリセット電圧閾値以上となっていれば、S11に戻って処理を継続する。このようにして、集積回路26のリセット直後においてはモータ15を通常制御する。
 回転制御部20は、集積回路26のリセット直後においてモータ15の回転を通常制御するが、その後、エンジンECU17からモータ15の回転制御指示が継続すれば(S15:YES)、S20においてリセット解除判定フラグが「0」に設定される。このとき、S24の処理に移行する。
 回転制御部20は、モータ15の状態を検知する(S24)。具体的には、回転制御部20は、モータ15の状態がA条件を満たすことを条件として、モータ15の進角制御を開始する(S25)。A条件とは、(モータ15が回転を継続、且つ、指示回転方向が実回転方向と一致)か、又は、モータ15が停止している、ことを示す条件である。このようにして、集積回路26のリセット直後にエンジンECU17の指示回転方向が実回転方向と同一方向に指示されているときには、2回目以降の処理でモータ15を進角制御できる。
 回転制御部20は、モータ15の状態がB条件を満たすことを条件として、回生制御を開始する(S26)。B条件とは、モータ15が回転を継続しており、且つ、指示回転方向が実回転方向と異なることを示している。
 回転制御部20が、S26の処理を行うときには、S19においてモータの回転を通常制御しており、集積回路26のリセット解除処理(S18で「1」)の後に相当時間が経過している。このため、S26においてモータ15を回生制御開始したとしても、モータ15の回転数は上昇しており、駆動トルクがディテントトルクを上回る。この結果、正常に動作させることができる。
 <バッテリ電圧低下時の処理について>
 また、回転制御部20は、集積回路26のリセット直後の1回目の処理においても2回目以降の処理においても、S21においてバッテリ電圧VBがリセット電圧閾値を下回ると判定する場合がある(S21:YES)。
 このとき、回転制御部20は集積回路26をリセット処理し(S22)、モータ15の回転制御を停止する(S23)。そして、回転制御部20は、S11に処理を戻してバッテリ電圧VBがリセット電圧閾値を上回るか判定し(S11)、バッテリ電圧VBがリセット電圧閾値を上回っていなければ(S11:NO)、さらにS10に処理を戻して集積回路26をリセットする(S10)。
 回転制御部20は、バッテリ電圧VBがリセット電圧閾値を上回るまで待機し続ける(S11:NO)。このようにして集積回路26は再度リセット処理される(S10)。すなわち、回転制御部20は、集積回路26のリセット後の処理において、モータ15の回転を通常制御又は回転制御したときにおいても、バッテリ電圧VBがリセット電圧閾値未満となるときには、リセット処理が繰り返される。回転制御部20は、バッテリ電圧VBがリセット電圧閾値を超えるまで、モータ15の回転制御を実行しない。これにより動作信頼性を向上できる。
 発明者は、前述とは異なる制御方式を検討し、集積回路26を含むEDU14、回転制御部20相当の制御部を開発したときに、集積回路26のリセット直後から進角制御を行うように制御する方式を検討した。この方式では、モータ15が回転状態であり且つ指示回転方向と実回転方向が一致しない場合、回生制御が開始される。仮に、モータ15の駆動トルクがディテントトルクDTよりも大きければ、回生制御による回生動作を行うことができる。しかし、モータ15の駆動トルクがディテントトルクを下回ると、モータ15が惰性で動いた後に停止してしまうことを発明者は見出した。モータ15が停止してしまうと、磁気センサ25の信号エッジが検出されなくなり、通電パターンの切り替えが不可能となり、図7に示す回生制御の通電パターンの何れかの通電パターンで固着する虞がある。回生制御は、モータ15が十分回転数が高いことを前提とした制御であるため、正回転と逆回転を繰り返している振動状態では制御不能状態となる虞がある。
 モータ15の振動状態は、エンジンのクランキング等の状態でバッテリ電圧VBが低下している状態で集積回路26のリセットを解除するときに主に発生することを発明者は見出している。発明者は、この事象に対処するため、特に集積回路26のリセット直後の処理としてS19の処理を挿入し通常制御するようにし、起動時には回転制御部20に回生状態と判断させず、モータ15を回生制御させないようにすることで、駆動トルクがディテントトルクDTを下回らないようにすることができた。
 本実施形態では、回転制御部20は、エンジン始動時のクランキング時においてエンジン始動直後であるか否かを判定し、エンジン始動直後には集積回路26のリセット解除直後において進角制御しないようにしている。エンジン始動直後においては、回転制御部20が通常制御することにより駆動トルクを高くしている。これにより、駆動トルクがディテントトルクDTを下回ることがなくなり、モータ15が正転/逆転を繰り返す虞がなくなる。
 また、バッテリ検出部21により検出されるモータ15の駆動用の電圧がリセット電圧閾値を上回っていることを条件として、モータ駆動部22はモータ15を始動するタイミングのときには通常制御し、モータ15を通常駆動するタイミングのときには進角制御する。このため、モータ15の駆動用の電圧が不足しているときにはモータ15を駆動制御しなくなり、制御の信頼性を高めることができる。
 モータ駆動部22は、モータ15を通常駆動するときにモータの印加電圧を誘起電圧に位相を一致させるように駆動し、モータ15を進角駆動するときにモータ15の誘起電圧に対し印加電圧を進角して駆動する。これにより、エンジンが低回転でも高回転でも状況に応じた制御を可能にできる。
 (第2実施形態)
 図12から図15は第2実施形態に係る説明図を示している。第2実施形態では、トルクが十分となるように、バッテリ電圧VBがトルク閾値電圧を超えるまでリセットし続ける。
 図12は、図1に代わる電動VCTシステムS2の構成図を示す。電動VCTシステムS2は、バルブタイミング制御用モータ駆動装置113を備える。バルブタイミング制御用モータ駆動装置113は、EDU114、バッテリ電力を用いて動作するモータ15及びモータ15の回転動力とクランクシャフト8の回転動力を用いてカムシャフト11にカム回転動力を伝達してカム位相を変化させる変換部24、を備え、エンジンECU17の制御に応じて変換部24により生成された動力をカムシャフト11に伝達することでカム位相を変化させる。
 EDU114は、例えば集積回路26などのマイクロコンピュータ、各種IC、RAM、ROM、EEPROMなどの記憶部(図示せず)の回路を組み合わせて構成され、回転制御部20に代わる回転制御部120、バッテリ検出部121、モータ駆動部22、モータ回転速度検出部23、及び、起動回数記憶部27としての機能を備える。EDU114の回転制御部120は、エンジンECU17に入力される走行距離情報を入力するように構成される。回転制御部120は、回転制御部20と同様に判定部として機能し、また、取得部、設定部として機能する。
 回転制御部120は、劣化判定部120a、駆動制御部120b(駆動停止開始制御部)、振動検知部120cとしての機能を備える。劣化判定部120a、駆動制御部120b及び振動検知部120cは、第2実施形態から第6実施形態の各形態で用いられる要素を機能ブロックとして示すものであり、各実施形態の機能として必要に応じて設けられれば良い。
 バッテリ検出部121は電源電圧判定部として用いられるブロックであり、バッテリ電圧VBが予め定められるリセット電圧閾値よりも高い電圧であるか否か、また、バッテリ電圧VBが予め定められるトルク電圧閾値よりも高い電圧であるか否か、を判定し、バッテリ電圧VBの情報と共に、この判定結果を回転制御部120に出力可能になっている。ここでトルク電圧閾値はリセット電圧閾値よりも予め高く設定されていると良い。
 劣化判定部120aは、車両の走行距離情報又はモータ駆動部22の起動回数情報に応じて車両の構成要素の劣化状態を判定するブロックを示す。駆動制御部120bは、バッテリ検出部21によるバッテリ電圧VBの検出結果に応じて、モータ駆動部22によるモータ15の駆動を停止したり、モータ15の駆動を開始したりする。
 振動検知部120cは、モータ15の磁気センサ25の出力信号に応じて振動の有無を検知するブロックを示す。磁気センサ25は、例えばホールICにより振動検知部として構成されるが、このとき磁気センサ25の出力信号は例えば図13に示すように現れる。正転時には、U相、V相、W相の磁気センサ25の検出信号が順に移り替わるように変化を生じる。図13に一例を示すように、正転時(例えば右回り方向CW)ではパターンX1→…→X6を繰り返す。ここで、パターンX1はU相「L」、V相「H」、W相「L」、パターンX2はU相「L」、V相「H」、W相「H」、パターンX3はU相「L」、V相「H」、W相「H」、パターンX4はU相「H」、V相「L」、W相「H」、パターンX5はU相「H」、V相「L」、W相「L」、パターンX6はU相「H」、V相「H」、W相「L」を示す。このため、振動検知部120cはこの磁気センサ25の検出信号を入力するとモータ15が正転していることを検知できる。また、図示しないが、モータ15の逆転時(例えば左回り方向CCW)にはこの変化が逆転する。図13のパターンX1~X6を用いて例示すれば、パターンX6→…→X1を繰り返すように出力信号の変化を生じる。このため、振動検知部120cはモータ15が逆転していることを検知できる。
 さらに振動検知部120cは、例えばパターンX5、X6、X5、X6などの正転/逆転の一部パターンPを検出することで、正転から逆転に至ったことを検知し、その後、X1のパターンに至ることを検知することで、この逆転状態からさらに正転に至ることを検知する。これにより、モータ15が正転、逆転、正転を繰り返す振動状態を検知でき、瞬間的なモータ15の回転方向の変化を磁気センサ25により検出したときに、回転方向が振動状態であると検知できる。
 図12に示す起動回数記憶部27は、EDU114がモータ駆動部22によりモータ15を起動した回数を記憶するブロックであり、回転制御部120がモータ15を起動する度にカウントし起動回数を起動回数記憶部27に記憶させる。回転制御部120は、この起動回数記憶部27に記憶される起動回数を参照し、この起動回数に基づいてモータ駆動部22によりモータ15を駆動するように構成される。
 前述の動作について図14から図15を参照しながら説明する。図14及び図15は図11に代わるフローチャートである。図14及び図15の処理内容が図11と異なるところを中心に説明する。図14に示すように、回転制御部120は、バッテリ検出部121によりバッテリ電圧VBが集積回路26のリセット電圧閾値を上回っているか否かを判定し、この条件を満たすと判定した後、S12においてリセット解除する前に、S11aにおいてリセット継続判定処理を行う。図15にリセット継続判定処理を概略的に示すように、振動フラグが「0」であるか「1」であるかを判定する。振動フラグは、振動検知部120cにより振動有と判定されると「1」となり、振動無と判定されると「0」となるフラグであり記憶部に記憶される。回転制御部120は、振動検知部120cにより回転方向の振動が無と判定されているときには、このリセット継続判定処理を終了し、第1実施形態で説明したS12~S25の処理を行う。
 図14に示す一連の処理を行うときに、回転制御部120は、S24でB条件を満たすときに、S27において振動検知部120cにより回転方向の振動の有無を判定する。振動検知部120cによる振動検知方法は、前述のとおりであるため説明を省略する。ここで回転制御部120は、振動検知部120cにより振動無と判定されると、振動フラグを「0」としたままS26においてモータ15の回生制御を開始する。このときの動作は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。逆に、回転制御部120は、振動検知部120cにより振動有と判定されたことを条件として、S28において振動フラグを「1」とし、S11に処理を戻す。
 S11に戻ると、回転制御部120は、バッテリ検出部21によりバッテリ電圧VBがリセット電圧閾値を上回っている条件を満たしていると判定したときに、S11aにおいてリセット継続判定処理に移行する。
 回転制御部120は、リセット継続判定処理において振動フラグが「1」に設定されているため、T1において「1」と判定し、T2からT4の処理を行う。回転制御部120は、T2において、バッテリ検出部21により検出されたバッテリ電圧VBが予め定められたトルク閾値電圧を超えるか否かを判定する。リセット電圧閾値は、前述したように集積回路26をリセット解除しても集積回路26が正常に動作可能となる電圧値となるように予め定められているが、トルク閾値電圧は、モータ15の必要トルクが十分となるようにバッテリ電圧VBの閾値として予め定められる。
 したがって、回転制御部120は、T2においてバッテリ電圧VBがトルク閾値電圧以下であると判定されたときには、T3においてリセット処理を継続する。このため、回転制御部120の駆動制御部120bはモータ駆動部22によるモータ15の駆動停止を継続させる。そして回転制御部120は、バッテリ電圧VBがトルク閾値電圧を超えて上昇するまで待機し、バッテリ電圧VBがトルク閾値電圧を上回ったことが検出された後、T4において振動フラグを「0」とする。
 すなわち回転制御部120は、バッテリ電圧VBがトルク閾値電圧を超えるまで上昇したことを確認した後、S12においてリセットを解除する。すると、回転制御部120の駆動制御部120bはモータ駆動部22によるモータ15の駆動を開始させる。これにより、モータ15が回転方向を振動しているときには、バッテリ電圧VBがトルク閾値電圧を超えるまで待機することによりリセット解除されることがなくなる。バッテリ電圧VBがトルク閾値電圧を超えれば、モータ15の必要トルクが十分となるため、駆動制御部120bがモータ駆動部22によりモータ15の駆動を開始させたとしても、モータ15の回転方向が右回り方向CW又は左回り方向CCWに回転方向が一定となる。これにより、第1実施形態の構成と比較しても動作信頼性をさらに向上できる。
 具体的には、振動検知部120cにより振動が検知されると、バッテリ検出部21によりバッテリ電圧VBが予め定められたトルク閾値電圧を超えたか否かを判定し、回転制御部120の駆動制御部120bは、バッテリ電圧VBがトルク閾値電圧を超えたと判定されるまでモータ駆動部22によるモータ15の駆動を停止し、バッテリ電圧VBがトルク閾値電圧を超えたと判定されたことを条件としてモータ駆動部22によるモータ15の駆動を開始する。リセット解除後には、バッテリ電圧VBが十分に高くなっているため、モータ15が一方向に回転しやすくなり、回転方向の振動を抑制でき、第1実施形態に比較して動作信頼性をさらに向上できる。
 (第3実施形態)
 図16は第3実施形態に係る説明図を示す。図16は図15に代わるリセット継続判定処理の内容を概略的に示している。図16に示すように、T1において振動フラグが「1」であると判定したときに、回転制御部120がT2aにおいて例えばタイマを用いて所定時間経過したか否かを判定し、T3においてリセット継続するか否かを判定するようにしても良い。
 すなわち所定時間経過していなければ、回転制御部120の駆動制御部120bは所定時間経過したと判定されるまでモータ駆動部22によるモータ15の駆動を停止し、所定時間経過すると、モータ駆動部22によるモータ15の駆動を開始する。したがって、所定時間以上経過し、バッテリ電圧VBが振動を生じない程度に上昇していることが保証できれば、図16に示すように、T2aにおいて所定時間経過したと判定されたことを条件として、T4において振動フラグを「0」とするように設定し、その後、駆動制御部120bがモータ駆動部22によるモータ15の駆動を開始するようにしても良い。
 本実施形態では、振動検知部120cにより振動が検知されたことを条件として所定時間だけモータ15の駆動を停止し、所定時間経過してからモータ駆動部22によるモータ15の駆動を開始する。この結果、第1実施形態に比較して動作信頼性をさらに向上できる。第3実施形態においても、第2実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、トルク閾値電圧を設定しなくても、バッテリ電圧VBが低下を想定してリセット状態を継続できる。
 (第4実施形態)
 図17は第4実施形態に係る説明図を示す。図17は図15に代わるリセット継続判定処理の内容を概略的に示している。モータ15は経年劣化するとディテントトルクが初期状態から大きくなる傾向にある。このため、ディテントトルクが大きくなったときにはモータ15が回転起動しにくくなり、この場合には、モータ駆動部22からモータ15により高い電圧を印加することが望ましい。このとき車両の劣化状態を判定するための劣化判定部120aを設けると良い。
 図12に示すように、エンジンECU17には走行距離情報が与えられている。エンジンECU17は図示しない車内ネットワークを通じて走行距離情報を取得するが、走行距離情報はEDU114の回転制御部120に与えられる。
 EDU114の回転制御部120は、図17に示すT1において振動フラグが「1」であることを条件として、劣化判定部120aによりT5~T6に示すように車両の劣化状態を判定し、車両が劣化状態にあると判定されたことを条件としてT2からT4の処理を行うようにすることが望ましい。
 回転制御部120は、T5において走行距離情報をエンジンECU17から取得して読出し、T6において、この走行距離情報が予め定められた距離閾値を上回るか否かを判定する。ここで走行距離情報が距離閾値以下となるときには、車両は劣化状態に至っていないと判定し、T4において振動フラグを「0」に設定してからリセット継続判定処理を終了する。これにより、T2~T3の条件を満たさなくても振動フラグを「0」にでき、駆動制御部120bがモータ駆動部22によるモータ15の駆動を開始できる。
 逆に、回転制御部120は、T6において、走行距離情報が距離閾値を上回ると判定したときには、T2においてリセット継続するか否かを判定する。これにより、車両の走行距離が距離閾値を上回るまでT2~T3の処理を行うことがなくなり、車両が劣化状態であると見做されてからT2~T3の処理を行うようになる。
 本実施形態では、振動検知部120cにより振動が検知されたことを条件として、回転制御部120は、劣化判定部120aによりT5、T6の処理を実行し、車両が劣化状態であると見做されたときにT2~T3に示す電源電圧判定処理を行うようにしており、車両が劣化状態でないと判定したときにはT4において振動フラグを「0」としてリセット解除し、回転制御部120の駆動制御部120bはモータ駆動部22によるモータ15の駆動を開始する。
 このため、車両の構成要素の劣化状態が進んでいない場合には不要な処理を削減でき素早く処理できる。逆に車両が劣化状態であると見做されたときには、バッテリ電圧VBがトルク電圧閾値より大きくなることを条件としてモータ15の駆動を開始しているため、経年劣化に伴いディテントトルクが大きくなったとしてもモータ15はスムーズに一方向に回転しやすくなり、回転方向の振動状態の発生を抑制できる。
 (第4実施形態の変形例)
 T6の条件を省き、回転制御部120の劣化判定部120aは、走行距離が長くなるに応じてバッテリ電圧VBのトルク電圧閾値を大きく設定するようにしても良い。この場合、経年劣化に伴いディテントトルクが徐々に大きくなったとしても、これに応じてトルク電圧閾値が大きく設定されることになるため、モータ15の駆動開始時におけるバッテリ電圧VBの条件をより高くでき、より適切な制御が可能となる。
 回転制御部120の劣化判定部120aは、T6において、走行距離情報が距離閾値を上回ることを条件として車両が劣化状態にあると判定する形態を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、このT6の条件に代えて、起動回数記憶部27に記憶されるモータ駆動部22の起動回数情報を参照して車両が劣化状態にあるか否かを判定しても良い。
 また、T6の条件を省いた場合、回転制御部120は、起動回数が多くなるにしたがってトルク電圧閾値を大きく設定するようにしても良い。この場合も、より適切な制御が可能となる。
 (第5実施形態)
 図18は第5実施形態に係る説明図を示す。図18は、図15から図17に代わるリセット継続判定処理の内容を概略的に示している。図18に示すように、回転制御部120は、T6において、走行距離情報が距離閾値を上回ると判定したときに、T2aの条件を追加してリセット継続するか否かを判定する。これにより、車両の走行距離が距離閾値を上回るまでT2a~T3の処理を行うことがなくなり、車両の構成要素が劣化状態であると見做されてからT2a~T3の処理を行う。
 本実施形態の動作を説明する。振動検知部120cにより振動が検知されたことを条件として、回転制御部120は、劣化判定部120aによりT5、T6の処理を実行し、車両が劣化状態であると見做されたときにT2a~T3の所定時間経過判定処理を行う。逆に、劣化判定部120aにより車両が劣化状態でないと判定されたときには、T4において振動フラグを「0」としてリセット解除し、回転制御部120の駆動制御部120bは、モータ駆動部22によりモータ15の駆動を開始する。このため、不要な処理を削減でき素早く処理できる。
 (第5実施形態の変形例)
 T6の条件を省き、回転制御部120の劣化判定部120aは、走行距離が長くなるに応じて所定時間を長く設定するようにしても良い。この場合、経年劣化に伴いディテントトルクが徐々に大きくなったとしても、これに応じて所定時間が長く設定されることになる。このため、モータ15の駆動開始時におけるバッテリ電圧VBの条件をより厳しくすることができ、より適切な制御が可能となる。
 回転制御部120の劣化判定部120aは、T6において、走行距離情報が距離閾値を上回ることを条件として車両が劣化状態にあると判定する形態を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、このT6の条件に代えて、起動回数記憶部27に記憶されるモータ駆動部22の起動回数情報を参照して車両が劣化状態にあるか否かを判定しても良い。
 また、T6の条件を省いた場合、回転制御部120は、起動回数が多くなるにしたがって所定時間を長く設定する(T7a)ようにしても良い。この場合も、より適切な制御が可能となる。
 (第6実施形態)
 図19から図22は第6実施形態の説明図を示している。例えば第2実施形態では、振動検知部120cが磁気センサ25の信号を用いて振動を検知する形態を示したが、第6実施形態では、振動検知部120cがモータ15の各相の誘起電圧を用いて振動を検知する。
 EDU114は集積回路26を備えているが、図19に示すように、この集積回路26にはU相、V相、W相の各相の誘起電圧が入力されている。このような場合、EDU114の回転制御部120の振動検知部120cが振動を検知するときにはモータ15の各相の誘起電圧を用いても良い。正転時におけるモータ15のU相、V相、W相の各相の誘起電圧は図20に示すように検出できる。図20に一例を示すように、正転時(例えば右回り方向CW)には、パターンA1→…→A6→A1→…に順に示すように、U相、V相、W相の誘起電圧が順に移り変わるように変化する。このため、振動検知部120cがこの誘起電圧を検出することで、モータ15が正転方向に回転していることを検知できる。
 モータ15の逆転時(例えば左回り方向CCW)にはこの変化が逆転する。逆転時におけるモータ15のU相、V相、W相の各相の誘起電圧は図21に示すように検出できる。図21に一例を示すように、逆転時には、パターンB6→…→B1→B6→…に順に示すように、U相、V相、W相の誘起電圧が順に変化して現れる。このため、これらの各相の誘起電圧を検出することでモータ15が逆転方向に回転していることを検知できる。
 振動検知部120cが、これらの正転時の誘起電圧のパターンと逆転時の誘起電圧のパターンと、実際の各相の誘起電圧のパターンとに基づいて、モータ15が正転状態であるか、モータ15が逆転状態であるか、または、正転状態及び逆転状態を繰り返して振動しているか、を判定し、これによりモータ15が振動しているか否かを検知できる。図22に振動時における各相の誘起電圧のパターンの変化を示している。
 図22に示すように、正転時には、パターンA1、A2、A3、A4のように誘起電圧が変化するが、モータ15が逆転すると、パターンB4、B3、B2のように誘起電圧波形に変化が現れる。ここで、振動検知部120cは、パターンA1からA3、B4からB2へ変化したことを検出することで、正転から逆転に至ったことを検知する。
 その後、振動検知部120cは、各相の誘起電圧がパターンA3からA6の順に変化したことを検出することで、逆転状態からさらに正転に至ることを検知する。これにより、モータ15が正転、逆転、正転を繰り返す振動状態を検知する。このように、振動検知部120cが各相の誘起電圧を用いて振動しているか否かを検知しても良い。本実施形態によっても、前述実施形態と同様の作用効果が得られる。
 本開示は前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、前述の各実施形態の構成を組み合わせて適用することも可能である。

 

Claims (10)

  1.  カムシャフト(11)の位相を制御することでバルブ(4)の開閉を制御するためのモータ(15)を駆動するモータ駆動部(22)と、
     前記モータを始動するタイミングであるか通常駆動するタイミングであるか判定する判定部(20、120)と、を備え、
     前記モータ駆動部は、前記判定部により前記モータを通常駆動するタイミングと判定されると前記モータを進角駆動し、前記モータを始動するタイミングであると判定されると前記進角駆動することなく前記モータを通常駆動する内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置。
  2.  前記モータの駆動用の電源電圧を検出する検出部(21、121)を備え、
     前記検出部により検出される前記モータの駆動用の電源電圧が閾値を上回っていることを条件として、前記モータ駆動部が前記モータを駆動する請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置。
  3.  前記モータ駆動部は、前記モータを通常駆動するときに前記モータの印加電圧を誘起電圧に位相を一致させるように駆動する請求項1または2に記載の内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置。
  4.  前記モータ駆動部は、前記モータを進角駆動するときに前記モータの誘起電圧に対し印加電圧を進角して駆動する請求項1から3の何れか一項に記載の内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置。
  5.  前記モータ駆動部(22)には前記モータの駆動用の電源電圧が与えられており、
     前記モータの回転方向の振動を検知する振動検知部(25、120c)により振動が検知された後に前記電源電圧がトルク閾値電圧を超えたか否かを判定する電源電圧判定部(121)と、
     前記電源電圧判定部により前記電源電圧がトルク閾値電圧を超えたと判定されるまで前記モータ駆動部による駆動を停止し、前記電源電圧判定部により前記電源電圧が前記トルク閾値電圧を超えたと判定されたことを条件として前記モータ駆動部による駆動を開始する駆動制御部(120b)と、をさらに備える請求項1から4の何れか一項に記載の内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置。
  6.  車両の走行距離情報又は前記モータ駆動部の起動回数情報を取得する取得部(120)と、
     前記車両の走行距離情報又は前記モータ駆動部の起動回数情報に応じて車両の構成要素の劣化状態を判定する劣化判定部(120a)、をさらに備え、
     前記電源電圧判定部は、前記劣化判定部により劣化状態と判定されたことを条件として前記電源電圧の判定処理を行い、
     前記駆動制御部は、前記電源電圧判定部の判定結果に応じて前記モータ駆動部による駆動を停止または開始する請求項5に記載の内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置。
  7.  車両の走行距離の情報、又は、前記モータ駆動部の起動回数の情報を取得する取得部(120)と、
     前記車両の走行距離が長くなる、又は、前記モータ駆動部の起動回数が多くなる、に応じて前記トルク閾値電圧を大きく設定する設定部(120)と、
     をさらに備える請求項5に記載の内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置。
  8.  前記駆動制御部(120b)は、前記モータの振動を検知する振動検知部(25、120c)により振動が検知されたことを条件として予め定められた所定時間だけ前記モータの駆動を停止し、前記所定時間が経過してから前記モータ駆動部による駆動を開始する請求項5に記載の内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置。
  9.  車両の走行距離情報又は前記モータ駆動部の起動回数情報に応じて車両の構成要素の劣化状態を判定する劣化判定部(120a)と、をさらに備え、
     前記駆動制御部(120b)は、前記振動検知部により振動が検知され、前記劣化判定部により劣化状態と判定された、ことを条件として、前記モータ駆動部による駆動を予め定められた所定時間だけ停止し、前記所定時間が経過してから前記モータ駆動部による駆動を開始する請求項8に記載の内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置。
  10.  車両の走行距離の情報、又は、前記モータ駆動部の起動回数の情報を取得する取得部(120)と、
     前記車両の走行距離が長くなる、又は、前記モータ駆動部の起動回数が多くなる、に応じて前記所定時間を長く設定する設定部(120)と、
     をさらに備える請求項8に記載の内燃機関のバルブタイミング制御用モータ駆動装置。

     
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