(57)【要約】【課題】モータの無駄な発熱を抑制可能なモータの制御システムを提供する。【解決手段】エンジンに設けられるモータ２１と、モータ２１への印加電圧Ｖをオンオフ制御可能な駆動部２３と、第一の周期でオンオフ制御させると共に、第一の周期のオン期間中に当該オン期間よりも短い第二の周期でオンオフ制御させる駆動信号Ｓを駆動部２３に入力することで、モータ２１の駆動を制御する制御部２４と、を具備し、制御部２４は、第二の周期に対して第二の周期のオン期間が占める割合であるデューティ比を、モータ２１の負荷に応じて決定する。【選択図】図５
2018042411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに設けられるモータと、
前記モータへの印加電圧をオンオフ制御可能な駆動手段と、
第一の周期でオンオフ制御させると共に、前記第一の周期のオン期間中に当該オン期間よりも短い第二の周期でオンオフ制御させる信号を前記駆動手段に入力することで、前記モータの駆動を制御する制御手段と、
を具備し、
前記制御手段は、
前記第二の周期に対して前記第二の周期のオン期間が占める割合であるデューティ比を、前記モータの負荷に応じて決定する、
モータの制御システム。
【請求項２】
前記モータの定格電圧よりも大きな電圧を前記モータに印加する電源をさらに具備する、
請求項１に記載のモータの制御システム。
【請求項３】
前記モータは、
流体が流通する流体通路を開閉可能なバルブ装置を動作させる、
請求項１又は請求項２に記載のモータの制御システム。
【請求項４】
前記制御手段は、
全閉位置を含む第一の開度範囲にある前記バルブ装置を開放動作させる場合の前記デューティ比を、他の範囲にある前記バルブ装置を開放動作させる場合の前記デューティ比よりも高い値となるように決定する、
請求項３に記載のモータの制御システム。
【請求項５】
前記制御手段は、
全開位置を含む第二の開度範囲にある前記バルブ装置を開放動作させる場合の前記デューティ比を、前記モータの定格電圧を前記印加電圧で除算した値よりも低い値となるように決定し、
前記第一の開度範囲と前記第二の開度範囲との間の範囲にある前記バルブ装置を開放動作させる場合の前記デューティ比を、前記除算した値と同一の値となるように決定する、
請求項４に記載のモータの制御システム。
【請求項６】
前記バルブ装置は、
排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス再循環用の流体通路に設けられる排気ガス再循環バルブであり、
前記制御手段は、
前記エンジンを制御するＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によって構成され、前記バルブ装置に作用する排圧に応じた前記モータの負荷によって前記デューティ比を決定する、
請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載のモータの制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの制御システムの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの制御システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【０００３】
特許文献１に記載されるモータの制御システムは、排気ガスの流量を制御する排気還流制御弁（排気ガス再循環用バルブ）に適用される。前記制御システムは、モータ（ステップモータ）のコイルへの印加電圧をオンオフ制御することでモータを駆動する。これにより、弁本体は、排圧（排気ガスからの圧力）に抗って移動する。当該排圧は、全閉位置から弁本体を開く際に最も大きく、弁本体が開弁方向へ移動するにつれて小さくなる（図３参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載される制御システムは、排圧の大きさに関わらず、一定のトルク（最も高い排圧に打ち勝てるような推力で弁本体を移動可能なトルク）でモータを駆動する構成である。このため、制御システムは、全開位置付近まで弁本体を移動させて排圧が小さくなっても、前記一定のトルクでモータを駆動してしまう。この場合、排圧に対して必要以上に高いトルクでモータを駆動することとなり、その結果モータの発熱量が無駄に大きくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１５２０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、モータの無駄な発熱を抑制可能なモータの制御システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、エンジンに設けられるモータと、前記モータへの印加電圧をオンオフ制御可能な駆動手段と、第一の周期でオンオフ制御させると共に、前記第一の周期のオン期間中に当該オン期間よりも短い第二の周期でオンオフ制御させる信号を前記駆動手段に入力することで、前記モータの駆動を制御する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記第二の周期に対して前記第二の周期のオン期間が占める割合であるデューティ比を、前記モータの負荷に応じて決定するものである。
【０００９】
請求項２においては、前記モータの定格電圧よりも大きな電圧を前記モータに印加する電源をさらに具備するものである。
【００１０】
請求項３においては、前記モータは、流体が流通する流体通路を開閉可能なバルブ装置を動作させるものである。
【００１１】
請求項４においては、前記制御手段は、全閉位置を含む第一の開度範囲にある前記バルブ装置を開放動作させる場合の前記デューティ比を、他の範囲にある前記バルブ装置を開放動作させる場合の前記デューティ比よりも高い値となるように決定するものである。
【００１２】
請求項５においては、前記制御手段は、全開位置を含む第二の開度範囲にある前記バルブ装置を開放動作させる場合の前記デューティ比を、前記モータの定格電圧を前記印加電圧で除算した値よりも低い値となるように決定し、前記第一の開度範囲と前記第二の開度範囲との間の範囲にある前記バルブ装置を開放動作させる場合の前記デューティ比を、前記除算した値と同一の値となるように決定するものである。
【００１３】
請求項６においては、前記バルブ装置は、排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス再循環用の流体通路に設けられる排気ガス再循環バルブであり、前記制御手段は、前記エンジンを制御するＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によって構成され、前記バルブ装置に作用する排圧に応じた前記モータの負荷によって前記デューティ比を決定するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
請求項１においては、モータの無駄な発熱を抑制することができる。
【００１６】
請求項２においては、モータを大型化することなく、モータのトルクを高くすることができる。
【００１７】
請求項３においては、バルブ装置の開度に応じてモータの消費電力を調整できる。
【００１８】
請求項４においては、第一の開度範囲にあるバルブ装置を開放動作させる場合のモータのトルクを高くすることができる。
【００１９】
請求項５においては、モータの焼損を抑制することができる。
【００２０】
請求項６においては、排圧に応じてモータの消費電力をＥＣＵで調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るバルブ装置を示した断面図。
【図２】モータの制御電圧波形を示した図。
【図３】バルブリフト量と排圧との関係を示した図。
【図４】電圧と推力及び発熱との関係を示した図。
【図５】（ａ）全閉位置にあるバルブを開き始める様子を示した図。（ｂ）図５（ａ）における調整波形を示した図。
【図６】（ａ）バルブを開き始めた後の様子を示した図。（ｂ）図６（ａ）における調整波形を示した図。
【図７】（ａ）バルブを全開位置まで開く様子を示した図。（ｂ）図７（ａ）における調整波形を示した図。
【図８】バルブの外径と排圧負荷との関係を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、図中の矢印Ｕ、矢印Ｄ、矢印Ｌ及び矢印Ｒで示した方向を、それぞれ上方向、下方向、左方向及び右方向と定義して説明を行う。
【００２３】
以下では、本発明の一実施形態に係るモータ２１の制御システム２０について説明する。
【００２４】
まず、図１を参照して、制御システム２０が適用されるバルブ装置１０について説明する。
【００２５】
バルブ装置１０は、流体が流通する流体通路を開閉するものである。本実施形態に係るバルブ装置１０は、車両に搭載されるエンジン（不図示）に設けられ、排気ガス再循環用の流体通路を開閉する排気ガス再循環バルブである。バルブ装置１０は、ハウジング１１、バルブ１２、受け部材１３、スプリング１４及びリフト部材１５を具備する。
【００２６】
ハウジング１１は、バルブ装置１０を構成する種々の部材が設けられる中空の部材である。ハウジング１１は、隔壁１１ａ、収容室１１ｂ、内部通路１１ｃ及びシート部１１ｄを具備する。
【００２７】
隔壁１１ａは、ハウジング１１の内部空間を上下に区画するものである。隔壁１１ａは、ハウジング１１の上下中途部に形成される。
【００２８】
収容室１１ｂは、ハウジング１１の内部空間のうち、隔壁１１ａによって区画された上側の空間である。収容室１１ｂは、後述する受け部材１３及びスプリング１４等を収容する。
【００２９】
内部通路１１ｃは、前記流体通路の一部を成す通路である。内部通路１１ｃは、ハウジング１１の内部空間のうち、隔壁１１ａによって区画された下側の空間によって形成される。内部通路１１ｃは、ハウジング１１の下面及び右面で流体通路を成す他の通路と連通する。内部通路１１ｃには、ハウジング１１の下面から排気ガスが流入する。当該排気ガスは、ハウジング１１の右面から流出する。
【００３０】
シート部１１ｄは、後述するバルブ１２と当接する部分である。シート部１１ｄは、ハウジング１１の下面に形成され、底面視略円状に形成される。
【００３１】
バルブ１２は、内部通路１１ｃ（流体通路）を開閉するための部材である。バルブ１２は、シート部１１ｄと同心上に配置される。バルブ１２は、軸部１２ａ及び頭部１２ｂを具備する。
【００３２】
軸部１２ａは、略円柱状に形成される部材である。軸部１２ａは、その軸線方向を上下方向に向けて配置される。軸部１２ａは、その外径がシート部１１ｄの内径よりも小さくなるように形成される。軸部１２ａは、隔壁１１ａに形成された孔部に挿通される。軸部１２ａの上部は、収容室１１ｂ内に配置される。軸部１２ａの下部は、内部通路１１ｃ内に配置される。
【００３３】
頭部１２ｂは、略円錐台状に形成される部材である。頭部１２ｂは、径が異なる二つの板面のうち、径が小さい板面を上方向に向けて配置される。頭部１２ｂの上面（径が小さい板面）は、その径が軸部１２ａの外径よりも大きく、かつシート部１１ｄの内径よりも小さくなるように形成される。頭部１２ｂの下面（径が大きい板面）は、その径がシート部１１ｄの内径よりも大きくなるように形成される。頭部１２ｂは、その下面がシート部１１ｄの下方に位置するように配置される。これにより、頭部１２ｂは、その外周面の上下中途部がシート部１１ｄと当接可能に構成される。
【００３４】
受け部材１３は、後述するスプリング１４を受けるための略円板状の部材である。受け部材１３は、収容室１１ｂに設けられる。受け部材１３は、その板面を上下方向に向けて配置され、その下面に軸部１２ａが固定される。
【００３５】
スプリング１４は、バルブ１２を上方向に付勢するための部材である。スプリング１４は、収容室１１ｂに設けられる。スプリング１４は、その上端部が受け部材１３と当接すると共に、その下端部が隔壁１１ａと当接する。
【００３６】
リフト部材１５は、後述するモータ２１の回転運動を上下運動に変換するための部材である。リフト部材１５は、その上部がモータ２１内に配置されると共に、その下端部が受け部材１３の上面に固定される。リフト部材１５は、例えば、モータ２１によって回転されるボールねじ（不図示）と螺合され、当該ボールねじの回転方向に応じて上下方向に移動する。
【００３７】
次に、図１を参照して、制御システム２０の構成について説明する。
【００３８】
制御システム２０は、モータ２１を制御するためのものである。本実施形態に係る制御システム２０は、モータ２１の制御によって、バルブ１２の開度（排気ガスの流量）を調整する。制御システム２０は、モータ２１、電源２２、駆動部２３及び制御部２４を具備する。
【００３９】
モータ２１は、バルブ装置１０を動作させるためのものである。モータ２１は、ステッピングモータによって構成される。モータ２１は、ハウジング１１の上端部に固定される。モータ２１は、コイル２１ａ及びロータ２１ｂ等を具備する。
【００４０】
コイル２１ａは、ボビン（不図示）に巻回される銅線によって構成される。コイル２１ａは、周方向に間隔を空けて複数（本実施形態では四つ）配置される。四つのコイル２１ａは、後述する駆動部２３を介して電源２２と接続される。四つのコイル２１ａには、電源２２から電圧が印加される。
【００４１】
ロータ２１ｂは、磁石によって構成される。ロータ２１ｂは、コイル２１ａの内側に回転自在に設けられる。ロータ２１ｂは、四つのコイル２１ａに電圧が印加されることで生じる磁力によって回転する。
【００４２】
このように構成されるモータ２１は、ロータ２１ｂを回転させることで、リフト部材１５を上下方向に移動させる。これにより、モータ２１は、リフト部材１５に固定されたバルブ１２を上下方向に移動させる。
【００４３】
電源２２は、コイル２１ａに一定の電圧を印加するためのものである。電源２２は、例えば、前記車両のバッテリによって構成される。
【００４４】
駆動部２３は、モータ２１を駆動するためのものである。駆動部２３は、電源２２からコイル２１ａへの電力の供給経路に設けられる。駆動部２３は、コイル２１ａへの電圧印加をオンオフ制御可能（電圧の印加及び印加停止を切替可能）な複数のスイッチング素子（不図示）を具備する。当該スイッチング素子は、コイル２１ａに対応するように設けられる（一つのコイル２１ａに対して一つのスイッチング素子が設けられる）。
【００４５】
制御部２４は、モータ２１への印加電圧を制御するためのものである。制御部２４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を具備する。制御部２４は、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラム及びマップに基づいて、各種の演算処理をＣＰＵで実行可能に構成される。制御部２４は、例えば、前記エンジンを制御するＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によって構成される。
【００４６】
制御部２４は、駆動部２３と接続され、駆動部２３に後述する駆動信号Ｓ（図２参照）を送信することで、前記スイッチング素子を動作させる。これによって、制御部２４は、四つのコイル２１ａに電圧を印加したり、電圧の印加を停止することができる。
【００４７】
次に、図１から図８までを参照して制御システム２０によるバルブ装置１０の開放動作について説明する。なお、以下では、四つのコイル２１ａを必要に応じてコイル２１ａＡ〜２１ａＤと称する。四つのコイル２１ａＡ〜２１ａＤは、符号に付したアルファベットの順に周方向に並んで配置されるものとする。また、バルブ１２は、図１に示す全閉位置（頭部１２ｂとシート部１１ｄとが当接する位置）にあるものとする。
【００４８】
図１及び図２に示すように、制御システム２０の制御部２４は、駆動信号Ｓを駆動部２３に送信する。駆動信号Ｓは、前記四つのスイッチング素子にそれぞれ送信される、互いに位相のずれたパルス信号である。制御部２４は、駆動信号Ｓによって、図２に示すような波形で四つのコイル２１ａＡ〜２１ａＤへの印加電圧を制御する。なお、図２に示す縦軸は、四つのコイル２１ａＡ〜２１ａＤに印加される電圧の大きさを模式的に示している。
【００４９】
制御部２４は、駆動信号Ｓによって、タイミングをずらしながら四つのコイル２１ａＡ〜２１ａＤに電圧を印加する。この際、制御部２４は、四つのコイル２１ａＡ〜２１ａＤのうち、周方向に隣接する二つのコイル（例えば、ステップ１ではコイル２１ａＡ・２１ａＤ）に電圧を同時に印加する。また、制御部２４は、ステップに応じて電圧を印加する二つのコイルを回転方向に順次ずらす。これにより、制御部２４は、ロータ２１ｂを回転させる。なお、駆動信号Ｓは、４つのステップが一周期となっている。また、駆動信号Ｓのオン期間は、２つのステップ（一周期の半分の期間）となっている。
【００５０】
制御部２４は、ロータ２１ｂを回転させることでリフト部材１５を下方に移動させる。これにより、制御部２４は、全閉位置にあるバルブ１２を下方に移動させ、シート部１１ｄから離間させる（図６（ａ）参照）。これによって、制御部２４は、内部通路１１ｃを開放し、排気ガスを流通させる。
【００５１】
以上のような開放動作において、ロータ２１ｂは、１つのステップで決まった角度だけ回転する。このため、バルブ１２及びリフト部材１５は、１つのステップで決まった距離だけ下方に移動する。制御部２４は、所定のステップ数だけロータ２１ｂを回転させることで、バルブ１２を所定の距離だけ移動させる。これにより、制御部２４は、バルブ１２の開度を調整し、排気ガスの流量を制御する。
【００５２】
ここで、バルブ１２は、開放動作時に上方向への排圧（排気ガスからの圧力）に抗って下方へ移動する（図５（ａ）に示す排圧Ｐ１参照）。この際、モータ２１には、排圧に応じた負荷がかかる。図３に示すグラフは、排圧とバルブ１２のリフト量（下方への移動距離）との関係を示すグラフである。図３に示す横軸（リフト量）は、０の場合がバルブ１２が全閉位置にあることを示している。また、図３に示す横軸の右端部は、バルブ１２が全開位置にあることを示している。
【００５３】
図３に示すように、排圧は、全閉位置にあるバルブ１２を移動させるとき（開き始めるとき、リフト量０）が最も高い。また、排圧は、全閉位置付近にあるバルブ１２を開くと急激に小さくなる。その後、排圧は、バルブ１２を開くと徐々に小さくなり（リフト量の増加に対する排圧の低下量が小さくなり）、全開位置付近までバルブ１２を開くと、バルブ１２を開いてもほとんど小さくならない。
【００５４】
なお、図３に示す第一の範囲Ｒ１は、全閉位置付近の範囲（バルブ１２を開くと排圧が急激に小さくなる範囲）を示している。第二の範囲Ｒ２は、全閉位置付近と全開位置付近との間の範囲（バルブ１２を開くと排圧が徐々に小さくなる範囲）を示している。第三の範囲Ｒ３は、全開位置付近の範囲（バルブ１２を開いても排圧がほとんど小さくならない範囲）を示している。また、図３に示す排圧Ｐ１は、全閉位置にあるバルブ１２を開く際の排圧（最も高い排圧）を示している。また、排圧Ｐ２は、第一の範囲Ｒ１と第二の範囲Ｒ２との境界となる排圧（第二の範囲Ｒ２において最も高い排圧）を示している。また、排圧Ｐ３は、第二の範囲Ｒ２と第三の範囲Ｒ３との境界となる排圧（第三の範囲Ｒ３において最も高い排圧）を示している。
【００５５】
モータ２１は、図３に示すような排圧（厳密には、排圧及びスプリング１４の付勢力）に打ち勝つ推力でバルブ１２を動作させる必要がある。すなわち、モータ２１は、当該推力でバルブ１２を動作できるようなトルクでロータ２１ｂを回転させる必要がある。図４に示すように、バルブ１２の推力（モータ２１のトルク）は、コイル２１ａへの印加電圧、すなわちモータ２１の消費電力が大きくなるにつれて大きくなる。
【００５６】
なお、図４に示す推力Ｆ１は、図３に示す排圧Ｐ１に打ち勝つことができる推力を示している。電圧Ｖ１は、推力Ｆ１でバルブ１２を動作させるために必要な電圧を示している。また、推力Ｆ２は、排圧Ｐ２に打ち勝つことができる推力を示している。電圧Ｖ２は、推力Ｆ２でバルブ１２を動作させるために必要な電圧を示している。また、推力Ｆ３は、排圧Ｐ３に打ち勝つことができる推力を示している。電圧Ｖ３は、推力Ｆ３でバルブ１２を動作させるために必要な電圧を示している。なお、電圧Ｖ・Ｖ０については後述する。
【００５７】
仮に、バルブ１２の位置（排圧の変動）に関わらず、図２に示す駆動信号Ｓのオン期間中に電圧Ｖ１を印加し続ける場合、バルブ１２は、全閉位置から全開位置となるまで推力Ｆ１で動作し続けることとなる。この場合、バルブ１２は、例えば、図３に示す第三の範囲Ｒ３まで移動しても、推力Ｆ１で動作する。この場合、バルブ１２は、推力Ｆ１よりも小さい推力Ｆ３で排圧Ｐ３に打ち勝てるにも関わらず、推力Ｆ１で動作してしまう。このため、モータ２１への印加電圧（発熱量）が無駄に大きくなってしまう。
【００５８】
そこで、図５から図７に示すように、制御システム２０は、バルブ１２の開度範囲（第一の範囲Ｒ１から第三の範囲Ｒ３）に応じて、推力Ｆ１〜Ｆ３でバルブ１２を段階的に動作させるようにしている。この際、まず、制御部２４は、ステップ数に基づいてリフト量を算出し、当該リフト量に基づいてバルブ１２が第一の範囲Ｒ１から第三の範囲Ｒ３までのいずれの範囲にあるかを判定する。
【００５９】
図５に示すように、制御部２４は、バルブ１２が第一の範囲Ｒ１にある（バルブ１２を開き始める場合である）と判定すると、推力Ｆ１でバルブ１２を動作させる。電源２２は、電圧Ｖ１（最も大きな排圧Ｐ１に打ち勝つ推力Ｆ１でバルブ１２を動作させるための電圧）よりも大きな電圧Ｖを、コイル２１ａに印加する。また、制御部２４は、調整波形Ｓ１が含まれた駆動信号Ｓを駆動部２３に送信する。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す状態のバルブ１２を動作させる際に送信される駆動信号Ｓのオン期間を拡大した図である。
【００６０】
調整波形Ｓ１は、駆動信号Ｓのオン期間中（２つのステップ中）に駆動部２３を高速でオンオフ制御させる（前記四つのスイッチング素子を高速で動作させる）ためのものである。調整波形Ｓ１は、その周期が駆動信号Ｓのオン期間よりも短くなるように設定される。また、調整波形Ｓ１は、その周期がモータ２１が誤作動しない程度に短くなるように設定される。
【００６１】
制御部２４は、このような調整波形Ｓ１によって、駆動信号Ｓのオン期間中にコイル２１ａへの電圧の印加及び印加停止を高速で繰り返す。これによって、制御部２４は、駆動信号Ｓのオン期間中に、電圧Ｖを印加し続けないようにしている（印加停止期間を設けている）。
【００６２】
調整波形Ｓ１は、その周期に対して調整波形Ｓ１のオン期間が占める割合、すなわちデューティ比が電圧Ｖ１を印加電圧Ｖで除した値となるように設定される。具体的には、調整波形Ｓ１は、電圧Ｖ１が１５Ｖ、印加電圧Ｖが２０Ｖである場合、そのデューティ比が０．７５に設定される。これによって、制御部２４は、駆動信号Ｓのオン期間中に印加される電圧の平均値（印加電圧Ｖとデューティ比とを乗算した値）が電圧Ｖ１となるようにしている。これによれば、制御部２４は、駆動信号Ｓのオン期間中に電圧Ｖ１を印加し続けたかのようにモータ２１を駆動することができるため、推力Ｆ１でバルブ１２を動作させることができる。
【００６３】
また、図６に示すように、制御部２４は、バルブ１２が第二の範囲Ｒ２にある（バルブ１２がある程度開いている）と判定すると、推力Ｆ２でバルブ１２を動作させる。電源２２は、第一の範囲Ｒ１にあるバルブ１２を動作させる場合と同様に、電圧Ｖをコイル２１ａに印加する。また、制御部２４は、図５に示す調整波形Ｓ１よりもデューティ比が低い調整波形Ｓ２が含まれた駆動信号Ｓを駆動部２３に送信する。なお、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す状態のバルブ１２を動作させる際に送信される駆動信号Ｓのオン期間を拡大した図である。
【００６４】
調整波形Ｓ２は、そのデューティ比が電圧Ｖ２を印加電圧Ｖで除した値となるように設定される。具体的には、調整波形Ｓ２は、電圧Ｖ２が１０Ｖ、印加電圧Ｖが２０Ｖである場合、そのデューティ比が０．５に設定される。これによって、制御部２４は、駆動信号Ｓのオン期間中に印加される電圧の平均値が電圧Ｖ２となるようにしている。これによれば、制御部２４は、推力Ｆ２でバルブ１２を動作させることができる。
【００６５】
また、図７に示すように、制御部２４は、バルブ１２が第三の範囲Ｒ３にある（バルブ１２を全開位置にする直前である）と判定すると、推力Ｆ３でバルブ１２を動作させる。電源２２は、第一の範囲Ｒ１にあるバルブ１２を動作させる場合と同様に、電圧Ｖをコイル２１ａに印加する。また、制御部２４は、図６に示す調整波形Ｓ２よりもデューティ比が低い調整波形Ｓ３が含まれた駆動信号Ｓを駆動部２３に送信する。なお、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す状態のバルブ１２を動作させる際に送信される駆動信号Ｓのオン期間を拡大した図である。
【００６６】
調整波形Ｓ３は、そのデューティ比が電圧Ｖ３を印加電圧Ｖで除した値となるように設定される。具体的には、調整波形Ｓ３は、電圧Ｖ３が５Ｖ、印加電圧Ｖが２０Ｖである場合、そのデューティ比が０．２５に設定される。これによって、制御部２４は、駆動信号Ｓのオン期間中に印加される電圧の平均値が電圧Ｖ３となるようにしている。これによれば、制御部２４は、推力Ｆ３でバルブ１２を動作させることができる。
【００６７】
以上によれば、制御部２４は、排圧の変動に応じてバルブ１２の推力を最適な大きさに調整することができる。これにより、制御部２４は、排圧が小さくなった場合に、バルブ１２の推力を小さくしてモータ２１の発熱量（消費電力）を抑制することができる（図４から図７参照）。このため、制御部２４は、モータ２１の無駄な発熱を抑制できる。
【００６８】
なお、バルブ１２には、閉塞動作（上方へ移動）するときに、排圧Ｐ１及びスプリング１４によって上方向への力が作用する。そこで、制御部２４は、バルブ１２を閉塞動作させる場合に、例えば、調整波形Ｓ３が含まれた駆動信号を駆動部２３に送信してバルブ１２を移動させる。これによれば、制御部２４は、バルブ１２を閉じる場合に、モータ２１の発熱量を効果的に抑制することができるため、モータ２１が焼損することを効果的に抑制できる。
【００６９】
近年、排気ガスの大流量化に伴ってシート部１１ｄの面積が拡大され、当該拡大に応じてバルブ１２の外径（シート部１１ｄとの当接部分の外径）が大きくなる傾向にある。図８に示すように、バルブ１２に作用する排圧負荷は、バルブ１２の外径が大きくなるにつれて大きくなる。なお、図８に実線で示すグラフは、バルブ１２を開き始める場合の排圧負荷（図３に示す排圧Ｐ１による負荷）とバルブ１２の外径との関係を示している。また、図８に点線で示すグラフは、バルブ１２を全開位置にする直前の排圧負荷（図３に示す排圧Ｐ３による負荷）とバルブ１２の外径との関係を示している。
【００７０】
排圧負荷が大きくなるにつれて、バルブ１２を開くために必要な推力（開き始めるために必要な推力Ｆ１等）も大きくなる。その結果、推力Ｆ１でバルブ１２を動作させるために必要な電圧Ｖ１（消費電力）が、モータ２１の定格電圧（図４に示す電圧Ｖ０）を超えてしまう場合がある。この場合、例えば、大きな容量のモータを用いることで推力Ｆ１の増大に対応することが考えられる。しかし、この場合、モータ２１及びハウジング１１が大型化し、ひいてはバルブ装置１０が大型化してしまう。
【００７１】
本実施形態に係る制御システム２０によれば、バルブ装置１０が大型化することなく推力Ｆ１でバルブ１２を動作させることが可能である。具体的には、図４から図７に示すように、制御システム２０は、モータ２１を駆動するときに、モータ２１の定格電圧Ｖ０よりも大きな電圧Ｖを電源２２からコイル２１ａに印加する。また、図５に示すように、制御部２４は、バルブ１２を開き始める場合（調整波形Ｓ１）のデューティ比を、電圧Ｖ１（定格電圧Ｖ０よりも大きい電圧）を印加電圧Ｖで除算した値に設定する。これにより、制御部２４は、バルブ１２を開き始める場合のデューティ比を、定格電圧Ｖ０を印加電圧Ｖで除算した値よりも高い値に設定する。これにより、制御部２４は、駆動信号Ｓのオン期間中に定格電圧Ｖ０よりも高い電圧Ｖ１を印加し続けたかのようにモータ２１を駆動する。
【００７２】
これによれば、制御部２４は、推力Ｆ１でバルブ１２を動作させるために必要な電圧Ｖ１（例えば、１５Ｖ）がモータ２１の定格電圧Ｖ０（例えば、１０Ｖ）を超えた場合でも、大きな容量のモータを用いる（バルブ装置１０が大型化する）ことなく推力Ｆ１でバルブ１２を動作させることができる。
【００７３】
また、図６に示すように、制御部２４は、バルブ１２をある程度開いている場合（調整波形Ｓ２）のデューティ比を、定格電圧Ｖ０（例えば、１０Ｖ）を印加電圧Ｖ（例えば、２０Ｖ）で除算した値（例えば、０．５）と同一の値に設定する。これにより、制御部２４は、駆動信号Ｓのオン期間中に定格電圧Ｖ０を印加し続けたかのようにモータ２１を駆動する。
【００７４】
また、図７に示すように、制御部２４は、バルブ１２を全開位置にする直前（調整波形Ｓ３）のデューティ比を、電圧Ｖ３（定格電圧Ｖ０よりも小さい電圧）を印加電圧Ｖで除算した値に設定する。これにより、制御部２４は、バルブ１２を全開位置にする直前のデューティ比を、定格電圧Ｖ０を印加電圧Ｖで除算した値（例えば、０．５）よりも低い値（例えば、０．２５）に設定する。これにより、制御部２４は、駆動信号Ｓのオン期間中に定格電圧Ｖ０よりも低い電圧Ｖ３（例えば、５Ｖ）を印加し続けたかのようにモータ２１を駆動する。
【００７５】
これによれば、制御部２４は、排圧が低くなり易い第三の範囲Ｒ３にあるバルブ１２を動作させる場合のモータ２１の消費電力（発熱量）を、駆動信号Ｓのオン期間中に定格電圧Ｖ０を印加し続けた場合の消費電力よりも小さくすることができる。これにより、モータ２１の発熱量を効果的に抑制可能となるため、モータ２１の焼損を抑制することができる。
【００７６】
なお、制御部２４は、第一の範囲Ｒ１という限られた（狭い）範囲でのみ、定格電圧Ｖ０よりも高い電圧Ｖ１を印加し続けたかのようにモータ２１を駆動している。このため、モータ２１は、推力Ｆ１でバルブ１２を開いても、焼損するほどには発熱しない。
【００７７】
以上の如く、本実施形態に係るモータ２１の制御システム２０は、エンジンに設けられるモータ２１と、前記モータ２１への印加電圧Ｖをオンオフ制御可能な駆動部２３（駆動手段）と、第一の周期（駆動信号Ｓの周期、図２に示す４つのステップ）でオンオフ制御させると共に、前記第一の周期のオン期間中に当該オン期間よりも短い第二の周期（調整波形Ｓ１〜Ｓ３の周期）でオンオフ制御させる駆動信号Ｓを前記駆動部２３に入力することで、前記モータ２１の駆動を制御する制御部２４（制御手段）と、を具備し、前記制御部２４は、前記第二の周期に対して前記第二の周期のオン期間が占める割合であるデューティ比を、前記モータ２１の負荷に応じて決定するものである。
【００７８】
このように構成することにより、モータ２１の負荷（排圧）に応じて、駆動信号Ｓの周期（第一の周期）のオン期間中に調整波形Ｓ１〜Ｓ３の周期（第二の周期）に基づいた電圧の印加及び印加停止を繰り返すことができる。これによって、モータ２１の負荷が軽い場合の調整波形Ｓ３のデューティ比を低くして、モータ２１のトルク（消費電力）を減らすことができる。これによれば、モータ２１の無駄な発熱を抑制することができる。
【００７９】
また、前記モータ２１の定格電圧Ｖ０よりも大きな電圧Ｖを前記モータ２１に印加する電源２２をさらに具備するものである。
【００８０】
このように構成することにより、駆動信号Ｓのオン期間中に定格電圧Ｖ０を印加し続けた場合のトルクよりも高いトルクでモータ２１を駆動することができる。このため、モータ２１を大型化することなく、モータ２１のトルクを高くすることができる。
【００８１】
また、前記モータ２１は、流体が流通する流体通路を開閉可能なバルブ装置１０を動作させるものである。
【００８２】
このように構成することにより、バルブ装置１０（バルブ１２）の開度に応じて排圧（モータ２１の負荷）が変動することとなる。このため、バルブ装置１０の開度に応じてデューティ比を決定して、モータ２１の消費電力を調整できる。
【００８３】
また、前記制御部２４は、全閉位置を含む第一の範囲Ｒ１（第一の開度範囲）にある前記バルブ装置１０を開放動作させる場合の前記デューティ比を、第二の範囲Ｒ２及び第三の範囲Ｒ３（他の範囲）にある前記バルブ装置１０を開放動作させる場合の前記デューティ比よりも高い値となるように決定するものである。
【００８４】
このように構成することにより、排圧が高くなり易い第一の範囲Ｒ１にあるバルブ装置１０を開放動作させる場合のモータ２１のトルクを高くすることができる。
【００８５】
また、前記制御部２４は、全開位置を含む第三の範囲Ｒ３（第二の開度範囲）にある前記バルブ装置１０を開放動作させる場合の前記デューティ比を、前記モータ２１の定格電圧Ｖ０を前記印加電圧Ｖで除算した値よりも低い値となるように決定し、第二の範囲Ｒ２（前記第一の範囲Ｒ１と前記第三の範囲Ｒ３との間の範囲）にある前記バルブ装置１０を開放動作させる場合の前記デューティ比を、前記除算した値と同一の値となるように決定するものである。
【００８６】
このように構成することにより、排圧が低くなり易い第三の範囲Ｒ３にあるバルブ装置１０を開放動作させる場合のモータ２１の消費電力を、駆動信号Ｓのオン期間中に定格電圧Ｖ０を印加し続けた場合の消費電力よりも小さくすることができる。これにより、第三の範囲Ｒ３にあるバルブ装置１０を開放動作させる場合のモータ２１の発熱量を抑制できるため、モータ２１の焼損を抑制できる。また、モータ２１の消費電力は、第一の範囲Ｒ１にあるバルブ装置１０を開放動作させる場合だけ、前記定格電圧Ｖ０を印加し続けた場合の消費電力を超えることとなる。これにより、モータ２１の消費電力が前記定格電圧Ｖ０を印加し続けた場合の消費電力を超える期間（発熱量が大きくなり易い期間）を短くすることができるため、モータ２１の損傷を抑制することができる。
【００８７】
また、前記バルブ装置１０は、排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス再循環用の流体通路に設けられる排気ガス再循環バルブであり、前記制御部２４は、前記エンジンを制御するＥＣＵによって構成され、前記バルブ装置１０に作用する排圧Ｐ１〜Ｐ３に応じた前記モータ２１の負荷によって前記デューティ比を決定するものである。
【００８８】
このように構成することにより、排圧に応じてモータ２１の消費電力をＥＣＵで調整できる。また、制御部２４がＥＣＵによって構成されることで、モータ２１を制御する装置とエンジンを制御する装置とを一つにまとめることができる。これにより、エンジンの部品点数の削減に寄与することができる。また、ＥＣＵは、エンジンの状態に関する種々の情報を適宜取得しているので、これらの情報を活用し、エンジンの状態に応じて調整波形Ｓ１〜Ｓ３のデューティ比を決定して排気ガス再循環バルブの推力を最適なものとすることができる。
【００８９】
なお、本実施形態に係る駆動部２３は、本発明に係る駆動手段の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る制御部２４は、本発明に係る制御手段の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る第一の範囲Ｒ１は、本発明に係る第一の開度範囲の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る第三の範囲Ｒ３は、本発明に係る第二の開度範囲の実施の一形態である。
【００９０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００９１】
例えば、制御システム２０は、排気ガス再循環用の内部通路１１ｃを開閉するバルブ装置１０（排気ガス再循環バルブ）に適用されるものとしたが、制御システム２０の適用対象は、これに限定されるものではなく、他の種類のバルブ装置（潤滑通路を開閉するバルブ装置等）であってもよい。また、制御システム２０の適用対象は、軸方向に往復移動するポペット式のバルブ装置に限定されるものではなく、例えば、周方向に往復移動するバタフライ式のバルブ装置であってもよい。また、制御システム２０の適用対象は、流体通路を開閉する装置に限定されるものではなく、他の装置に適用されるものであってもよい。
【００９２】
また、制御部２４は、エンジンの状態に応じてデューティ比を調整するものであってもよい。これによって、エンジンの状態に応じた排圧の変動を考慮して、モータ２１の消費電力（バルブ１２の推力）を調整可能となる。このため、モータ２１の消費電力をより最適なものとすることができ、ひいてはモータ２１の無駄な発熱を効果的に抑制できる。
【００９３】
また、制御部２４は、三段階の推力Ｆ１〜Ｆ３でバルブ１２を動作させるものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、二段階の推力や四段階以上の推力でバルブ１２を動作させるものであってもよい。
【００９４】
また、制御部２４は、閉塞動作させる場合に、調整波形Ｓ３が含まれた駆動信号により、三段階の推力Ｆ１〜Ｆ３のうち最も小さい推力Ｆ３でバルブ１２を移動させるものとしたが、閉塞動作時の制御はこれに限定されるものではない。制御部２４は、例えば、調整波形のデューティ比を調整することで、最も大きい推力Ｆ１や当該推力Ｆ１よりも大きい推力Ｆでバルブ１２を移動させてもよい。これにより、制御部２４は、閉塞動作時のバルブ１２の移動速度、すなわちバルブ装置１０の応答性を向上させることができる。これによれば、排気ガスの再循環を行わないようにする際（例えば、車両が加速した際等）に、流体通路を速やかに閉じることができる。これによって、排気ガスの再循環を行わないようにする際に、前記エンジンの燃焼室に排気ガスが導入されるのを速やかに停止できるため、スモークの発生を抑制できる。
【００９５】
また、制御部２４は、ＥＣＵによって構成されるものとしたが、制御部２４の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、モータ２１の制御にのみ用いられるマイコン等であってもよい。
【００９６】
また、制御システム２０は、排気ガスの大流量化に伴う排圧負荷の増大に対応するために、モータ２１への印加電圧Ｖを定格電圧Ｖ０よりも大きくしたが、排圧負荷の増大に対応するための手法は、これに限定されるものではない。制御システム２０は、駆動信号Ｓのオン期間中に定格電圧Ｖ０を印加し続けた場合の消費電力よりも大きな消費電力でモータ２１を駆動できれば、排圧負荷の増大に対応することができる。よって、制御システム２０は、例えば、通常のモータ（市販されるモータ）よりも電流が流れ易くなるようにモータ２１を構成すると共に、当該モータ２１に定格電圧Ｖ０を印加することでも、排圧負荷の増大に対応することができる。
【００９７】
また、モータ２１の構成（コイル２１ａの数等）は、本実施形態に限定されるものではない。
【００９８】
また、制御部２４は、周方向に隣接する二つのコイル２１ａに同時に電圧を印加することでモータ２１を駆動するものとしたが、モータ２１を駆動する手法は、これに限定されるものではなく、例えば、一つのコイル２１ａに順次電圧を印加するものであってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
２０  制御システム
２１  モータ
２３  駆動部（駆動手段）
２４  制御部（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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