(57)【要約】【課題】本発明の目的は、モータを用いた位置制御装置のモータの位置ずれを更に防止することができるモータ位置制御装置を提供することである。【解決手段】ＣＰＵとその周辺回路及び外部とのＩ／Ｆ回路から構成され少なくとも外部から入力された目標開度信号によりモータドライバを制御しモータを回転させ、モータの回転軸出力により、自動車のターボチャージャの吸入空気導入路の通路を開閉させ、ターボチャージャの加給圧を調整する制御装置、また前記モータの出力軸に設けられているモータ回転位置検出装置の出力信号と前記目標開度信号とを比較し両者が一致するように、モータ位置を制御するモータ位置制御装置において、モータ動作のイニシャライズを行う。【選択図】図１
2006170215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＰＵとその周辺回路及び外部とのＩ／Ｆ回路から構成され少なくとも外部から入力された目標開度信号によりモータドライバを制御しモータを回転させ、モータの回転軸出力により、自動車のターボチャージャの吸入空気導入路の通路を開閉させ、ターボチャージャの加給圧を調整する制御装置、また前記モータの出力軸に設けられているモータ回転位置検出装置の出力信号と前記目標開度信号とを比較し両者が一致するように、モータ位置を制御するモータ位置制御装置において、モータ動作のイニシャライズ（モータ制御動作範囲内の全開位置及び全閉位置への動作、もしくはどちらか一方の動作）を行う事と特徴とするモータ位置制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載しているイニシャライズ動作は機械的な噛み込みが発生しない程の速度で少なくとも一定速度で動作させストッパに当たるまで動作させるものであり、且つイニシャライズのために回転させるモータの方向は少なくともターボチャージャの加給圧を下げる方向であり、モータ位置検出装置からの信号が変化しない状態が一定時間継続した場合にその位置を制御装置のストッパ位置と判定することを特徴とするモータ位置制御装置。
【請求項３】
モータ位置制御装置のイニシャライズ動作において通常制御時にモータ位置のイニシャライズ動作をさせている最中に、目標開度位置信号が変化する等の要因によりイニシャライズを中止して通常の制御に復帰させる必要が生じた場合、モータの動作速度を変え、イニシャライズ動作から通常制御へ切替えたことによる動作応答時間の遅れがでなくなることを特徴とするモータ位置制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載しているモータ動作のイニシャライズ動作は通信回路を介して外部から入力される外部入力信号のうち、少なくともイニシャライズ許可信号であり、このイニシャライズ許可信号入力時に少なくとも一回イニシャライズ動作を許可する事を特徴とするモータ位置制御装置。
【請求項５】
ＣＰＵとその周辺回路及び外部とのＩ／Ｆ回路から構成され少なくとも外部から入力された目標開度信号によりモータドライバを制御しモータを回転させ、モータの回転軸出力により、自動車のターボチャージャの吸入空気導入路の通路を開閉させ、ターボチャージャの加給圧を調整する制御装置において、機械的な全開位置及び全閉位置への動作を通常制御中に行う事により機械的な摩擦力の増大による機械的なロックの発生を防止させることを特徴とするモータ位置制御装置。
【請求項６】
モータを制御する電子回路、
前記電子回路を外部と接続するインターフェイス回路、
吸入空気導入路上に可変翼を有し、吸入空気をエンジンに供給するターボチャージャ及び、
出力軸にモータ回転位置検出装置を有し、前記電子回路からの制御により前記ターボチャージャの可変翼の向きを歯車を介して変化させるモータを有するモータ位置制御装置において、
前記モータの制御動作範囲内の全開位置もしくは全閉位置への動作の少なくとも何れかを行い、モータ制御位置の基準点を設定することを特徴とするターボチャージャのモータ位置制御方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記全開位置もしくは全閉位置への動作は前記モータ位置制御装置が取り付けられているエンジンの始動前に行うことを特徴とするターボチャージャのモータ位置制御方法。
【請求項８】
請求項６または７において、
前記全開位置もしくは全閉位置への動作は前記モータ位置制御装置に電源が入れられる度に、少なくとも一度行うことを特徴とするターボチャージャのモータ位置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直流モータを機構部分を用いて制御対象を目標位置に制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ位置を２個のエンコーダを用いて検出する場合にエンコーダに発生するノイズの影響を除くために、特許第３０３９５１２号公報には、一方のエンコーダの信号の立ち上がり又は立ち下がりを検出後一定時間後の他方の信号を測定することによりノイズの影響を排除する方法が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許第３０３９５１２号公報に記載されている方法によれば、誤カウントを全く無くすことは出来ない。すなわち誤カウントする事によりモータの制御位置の偏差がどんどん累積するのを防止する必要がある。またモータの出力先の軸等にポテンショメータ等を取付けてアクチュエータの動作位置を検出するような装置の場合でも全閉位置と全開位置を把握する必要があることから、イニシャライズ動作は必要である。
【０００４】
本発明の目的は、モータを用いた位置制御装置のモータの位置ずれを更に防止することができるモータ位置制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ＣＰＵとその周辺回路及び外部とのＩ／Ｆ回路から構成され少なくとも外部から入力された目標開度信号によりモータドライバを制御しモータを回転させ、モータの回転軸出力により、自動車のターボチャージャの吸入空気導入路の通路を開閉させ、ターボチャージャの加給圧を調整する制御装置、また前記モータの出力軸に設けられているモータ回転位置検出装置の出力信号と前記目標開度信号とを比較し両者が一致するように、モータ位置を制御するモータ位置制御装置において、モータ動作のイニシャライズ（モータ制御動作範囲内の全開位置及び全閉位置への動作、もしくはどちらか一方の動作）を行う。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、モータを用いた位置制御装置のモータの位置ずれを更に防止することができるモータ位置制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は一実施例の構成を示すものである。
【０００８】
モータの出力軸に設けられたギヤを介してターボチャージャ内の翼角度を変化させ、ターボチャージャ１の加給圧を変化させるものである。
【０００９】
ウォームギヤ７にはギヤの他にモータの回転位置検出用のロータリエンコーダ３がもうけられている。
【００１０】
本実施例ではインクリメンタルエンコーダを２個用いている。
【００１１】
エンコーダ３には回転位置を信号に変換するためのホール素子４を設け、エンコーダの回転位置を信号に変換して制御装置５へ入力する。
【００１２】
図３には前述したエンコーダからの信号波形を示す。
【００１３】
ΦＡ信号とΦＢ信号は位相が９０度ずれており例えばΦＡの立上り又は立ち下がり時のΦＢの信号のレベルを見る事によりモータの回転方向がわかり、信号のパルス数を計数する事により、モータの回転位置を検出することが可能である。一方、他の制御装置６から制御装置５へターボチャージャモータ回転位置（ターボチャージャ内回転翼角度）の制御目標位置信号６ａが入力され制御装置５は制御目標位置信号６ａとモータの回転位置が等しくなるようにモータ２を駆動するための信号５ａを出力し、制御目標位置信号６ａに従ってモータ２の回転位置を制御するシステムである。
【００１４】
本実施例では制御装置５と他の制御装置６を分離しているが、両者を統合したものでも同一の機能を有する事ができる。
【００１５】
またモータの回転位置検出用にはウォームギヤ７の回転軸にロータリエンコーダ３をとりつけているが、代案としてギヤ２ｃの回転軸にポテンショメータを取付けギヤ２ｃの回転角度を直接測定してターボチャージャ内回転翼角度を制御目標位置信号の通りに制御する事もできる。またポテンショメータの代りにアブソリュートタイプのエンコーダを用いる事も可能である。
【００１６】
図２は本実施例の制御装置５の内部ブロック図を示す。
【００１７】
ＣＰＵ９（Central Processing Unit）,Ｉ／Ｏ８(Input/Output),Ａ／Ｄ１４（Analog to Digital converter），ＲＡＭ１５（Random Access Memory）,ＲＯＭ１６（Read OnlyMemory），不揮発性メモリ１７，モータドライバ１０，コミュニケーションドライバ１３から構成され、本実施例の場合Ｉ／Ｏに入力された目標開度信号１１ｂとモータの回転位置信号１１ａの値が等しくなるようにモータドライバ１０へ制御信号９ａを出力する。
【００１８】
ＣＰＵ９はＲＯＭ１６から制御演算式を読み出しＲＡＭ１５に計算値を保持する機能を有している。
【００１９】
不揮発性メモリは制御装置の電源が切れた後も上記演算データ等を保持したい場合に用いるもので、保持するデータが無い場合は設けなくてもよい。
【００２０】
また、コミュニケーションドライバ１３を介してＣＰＵが外部とデータのやり取りを行う機能も有しており、目標開度信号をコミュニケーションドライバ１３を介してＣＰＵ９へ入力しても同一の機能を持たせる事ができる。
【００２１】
またポテンショメータを用いる場合は信号がアナログデータとなるため、Ａ／Ｄ１４を介してギヤ位置を検出することになる。
【００２２】
この制御装置においてモータ位置を検出するため最初にイニシャライズを実施するわけであるが、まず最初のモータの位置が制御装置で把握できていないためモータをどちらかの方向へ回転させて機械的にロックされる所まで動作させる必要がある。この場合ギヤ等を使って駆動させているため一定値以上の速度でモータを回すとストッパに当たった際にギヤの噛み込みが発生し、固着し最大トルクで反転させた場合でも噛み込みのために戻れなくなる場合があるため、イニシャライズ動作時は上記のギヤの噛み込みが発生しない程度の駆動速度にする必要がある、またモータの回転方向はターボチャージャ及びエンジンの保護及び通常の運転動作中に行う場合は安全側である加給圧を下げる方向で行うべきである。図４にイニシャライズ時の動作ロジックを示す。
【００２３】
図４−Ａは機械的な噛み込みの発生するモータ速度Ｃ以下の一定の速度でモータを回転させてエンコーダパルスの信号が変化を始め、変化しなくなった状態が一定時間以上継続した時点でストッパ位置と判断する場合のロジックであり図４−Ａ−（１）にはエンコーダパルスの変化に対するモータ速度の様子を示している。
【００２４】
図４−Ｂも同様な目的であるがモータ速度を一定値ではなく、０からスタートさせて、徐々に速度を上昇させていくようにしたものであり、動作域内に機械的な抵抗がある場合に有効な方法である。
【００２５】
図４−Ｃは図４−Ｂに対し抵抗部に到達した場合少なくとも一回は一旦逆方向にモータを戻したうえで勢いをつけて機械的な抵抗部を通過させるようにしたものであり、より効果的な方法である。
【００２６】
次に通常動作中にイニシャライズを行う方法について実施例を説明する。
【００２７】
制御装置の電源投入時のイニシャライズ終了後通常制御に移行し、外部より入力される目標開度信号に従って、モータ位置を制御する訳であるが、この制御装置がターボ制御用であることから、通常の制御中でもイニシャライズを行っても制御に殆ど影響をあたえないモードが存在する、エンジンがアイドリング状態で加給圧が低い場合、エンジンの負荷が小さい場合、アクセル開度が小さい場合等であり、また外部からのイニシャライズ実施命令等が入力された場合等がある。
【００２８】
エンコーダによりモータの回転方向と位置を検出する方法を用いた場合、エンコーダの信号にノイズが混入した場合にモータの回転位置検出位置を取りきれない場合がある。
【００２９】
図５にこの一例を示す。
【００３０】
図５−Ａは正常な場合のエンコーダの波形である。
【００３１】
エンコーダを用いたモータの位置検出方法としては一般的に以下の方法が用いられる。
【００３２】
エンコーダ信号ΦＡの信号の立上り時のエンコーダ信号ΦＢがＬｏｗレベル、エンコーダ信号ΦＡの信号の立ち下がり時のエンコーダ信号ΦＢがＨｉｇｈレベル、同様にエンコーダ信号ΦＢの立上り時のエンコーダ信号ΦＡがＨｉｇｈレベル、エンコーダ信号ΦＢの立ち下がり時のエンコーダ信号ΦＡがＬｏｗレベルの時に正転と判断しカウンタをアップさせていく。
【００３３】
反転の場合は上記と逆のパターンになるため、この場合はカウンタをダウンさせる、このロジックによりモータの位置をエンコーダパルスの１／４周期の分解能で検出する事ができる。
【００３４】
図５−ＢはエンコーダΦＡにノイズが混入しノイズの立ち上がり及び立ち下がりにより誤カウントし結果として位置づれが発生している例を示す。
【００３５】
この図に示すようにエンコーダを用いてモータの回転位置を検出する方法においてエンコーダ信号にノイズ等が混入する場合には誤カウントし検出位置にずれの生じる場合がある。
【００３６】
この位置ずれが発生しないようにするにはエンコーダ信号が正規のものかノイズなのかを判別するロジックを設ければよいが、ロジック処理に時間を要し、エンコーダの信号周期が短い場合など、処理しきれなくなる場合があり、信号処理に弊害が発生する可能性がある。
【００３７】
このため、本実施例では位置ずれに関してはある程度起こり得るという前提条件のもとで、電源ＯＮ時，ＯＦＦ時以外の通常制御中にもイニシャライズ動作を行わせて、位置ずれをキャンセルし位置ずれが積算しないようにさせる。
【００３８】
次に通常制御中にイニシャライズ動作を行わせる場合の実施例について説明する。
【００３９】
通常制御中にイニシャライズを行う条件についてはさまざま考えられるが、図７を用いた例では目標開度信号が一定値Ｅより小さく且つ目標開度信号の変化が一定値Ｆ時間以上継続した時の場合を示している。
【００４０】
通常動作時で目標開度信号の値がエンジンに影響を与えない程度の低加給圧の状態Ｅより小さく且つ目標開度信号の変化の無い状態がＦ時間以上となったら通常動作状態中のイニシャライズ動作を実施する。
【００４１】
イニシャライズ動作中にはイニシャライズフラグを定期的にモニタしイニシャライズ動作中に目標開度が変化する事によりイニシャライズ禁止(イニシャライズフラグがクリア)状態となったらその時点で通常制御に復帰させるようにしている。
【００４２】
ここで通常制御に復帰させる際、モータ位置がイニシャライズを実施する以前の旧位置と目標値との差より大きい場合はイニシャライズを実施することにより動作が遅くなるという問題があるため、この状態の時はモータの動作速度を早くして、動作遅れが発生しないようにする必要がある。
【００４３】
図７は一実施例であり通常状態でイニシャライズを実施するための条件はアクセル開度，ターボチャージャの加給圧、による場合、前回イニシャライズを実施してからのモータの動作回数，動作時間等による場合等あるいはこれらの条件の組み合わせ等による方法が考えられる。
【００４４】
以上のようにして通常動作中にイニシャライズを行う事により、モータの位置精度のばらつきや誤カウントの蓄積によるモータ位置のずれをキャンセルすることができる。
【００４５】
また、ターボチャージャはエンジンの排気管に直結されているため常に高温下の条件にさらされており、ターボチャージャの吸入空気量を可変させるための可変翼の機構部品は劣化しやすく、機械的な抵抗成分も頻繁に動作させてないと徐々に増加していく傾向にある。
【００４６】
従って機械部分の動作抵抗をへらす意味でもイニシャライズは実施すべきであり、イニシャライズを実施することにより、機械部分の抵抗の増大を防止でき機械部分の耐久性も向上し、駆動モータへの負担もへるため、モータの耐久性をも向上することができる。
【００４７】
以上、実施例によれば、モータを用いた位置制御装置のモータの位置ずれを防止することができる。また制御装置の耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】モータ制御装置のシステム図。
【図２】モータ制御装置のブロック図。
【図３】モータ位置検出用エンコーダの信号。
【図４−Ａ】イニシャライズ処理の実施例。
【図４−Ａ−（１）】イニシャライズ処理の実施例。
【図４−Ｂ】イニシャライズ処理の実施例。
【図４−Ｂ−（１）】イニシャライズ処理の実施例。
【図４−Ｃ】イニシャライズ処理の実施例。
【図４−Ｃ−（１）】イニシャライズ処理の実施例。
【図５−Ａ】エンコーダを用いたモータ位置のカウント方法。
【図５−Ｂ】エンコーダを用いたモータ位置のカウント方法。
【図６】通常時のイニシャライズシーケンス。
【図７】通常時のイニシャライズ処理。
【図８】機械部の動作抵抗特性。
【符号の説明】
【００４９】
１…ターボチャージャ、１−ａ…可変翼、２…モータ、２ａ，２ｂ，２ｃ…ギヤ、３…エンコーダ、４…ホール素子、４ａ…エンコーダパルス、５…制御装置、６…他の制御装置、６ａ，１１ｂ…目標開度信号、６ｂ…通信信号、７…ウォームギヤ、８…Ｉ／Ｏ、９…ＣＰＵ、１０…モータドライバ、１１ａ…モータ回転位置信号Ｉ、１１ｃ…ＩＧＮ信号、１３…コミュニケーションドライバ、１４…Ａ／Ｄ、１５…ＲＡＭ、１６…ＲＯＭ、
１７…不揮発性メモリ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−Ａ】
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【図４−Ａ−（１）】
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【図４−Ｂ】
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【図４−Ｂ−（１）】
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【図４−Ｃ】
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【図４−Ｃ−（１）】
2006170215.tif 000011
【図５−Ａ】
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【図５−Ｂ】
2006170215.tif 000013
【図６】
2006170215.tif 000014
【図７】
2006170215.tif 000015
【図８】
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