(57)【要約】【課題】別の検出器を用いることなく、欠相の検出が可能なモータ位置制御装置を提供することにある。【解決手段】エンコーダ３とホール素子４により、ターボチャージャ１の可変翼１Ａを駆動するモータ５の回転位置を検出する。ターボコントロールユニット６は、検出されたモータの回転位置が、目標位置となるように、前記モータを制御する。また、ターボコントロールユニット６は、イニシャライズ動作中で、かつ、一方向に一定速度以上の速度で回転している状態で、回転位置の検出信号の今回のカウント値と、前回のカウント値を比較することで、1相のエンコーダ信号の欠相を検知する。【選択図】図１
2008187770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象を駆動するモータの出力軸に設けられ、モータの回転位置を検出するモータ回転位置検出手段と、
前記モータ回転位置検出手段によって検出されたモータの回転位置が、目標位置となるように、前記モータを制御する制御手段とを有するモータ位置制御装置であって、
前記モータ回転位置検出手段として、2相式インクリメンタリエンコーダを用いており、
前記制御手段は、イニシャライズ動作中で、かつ、一方向に一定速度以上の速度で回転している状態で、前記モータ回転位置検出手段からの検出信号の今回のカウント値と、前回のカウント値を比較することで、1相のエンコーダ信号の欠相を検知することを特徴とするモータ位置制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ位置制御装置において、
前記制御手段は、前記モータ回転位置検出手段の2相式インクリメンタリエンコーダが複数回回転する際に、欠相に周期性がある場合に、エンコーダ欠相と判断することを特徴とするモータ位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流モータ用いて、制御対象を目標位置に制御するモータ位置制御装置に係り、特に、モータ出力軸に設けられた2相式インクリメンタリエンコーダの欠相を検知するに好適なモータ位置制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モーター位置を2個のエンコーダを用いて検出する2相式インクリメンタリエンコーダにおいて、信号の欠相を検出する方法としては、インクリメンタル方式のエンコーダのほかにアブソリュートタイプの角度検知装置を用いたり、Ａ相，Ｂ相の他に、一周ごとに一回反転信号を出力するＺ層のエンコーダを用いているものが知られている（例えば、特許文献１参照。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０７８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの方式では、2相エンコーダの他に、さらに別の検出装置が必要なため構造が複雑になるという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、別の検出器を用いることなく、欠相の検出が可能なモータ位置制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、制御対象を駆動するモータの出力軸に設けられ、モータの回転位置を検出するモータ回転位置検出手段と、前記モータ回転位置検出手段によって検出されたモータの回転位置が、目標位置となるように、前記モータを制御する制御手段とを有するモータ位置制御装置であって、前記モータ回転位置検出手段として、2相式インクリメンタリエンコーダを用いており、前記制御手段は、イニシャライズ動作中で、かつ、一方向に一定速度以上の速度で回転している状態で、前記モータ回転位置検出手段からの検出信号の今回のカウント値と、前回のカウント値を比較することで、1相のエンコーダ信号の欠相を検知するようにしたものである。  
かかる構成により、別の検出器を用いることなく、欠相の検出が可能となる。  （２）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記モータ回転位置検出手段の2相式インクリメンタリエンコーダが複数回回転する際に、欠相に周期性がある場合に、エンコーダ欠相と判断するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、別の検出器を用いることなく、欠相の検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態によるモータ位置制御装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態では、モータ位置制御装置として、可変翼式ターボチャージャの翼角度が所定角になるように制御するターボ制御装置を例にして説明する。
【０００９】
最初に、図１を用いて、本実施形態によるモータ位置制御装置であるターボ制御装置の構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態によるモータ位置制御装置であるターボ制御装置の構成図である。
【００１０】
ターボチャージャ１の翼１Ａの角度は、モータ５によって、可変制御される。翼１Ａの角度を変えることで、ターボチャージャ１の加給圧を変化させることができる。モータ５の出力軸と、ターボチャージャ１の翼１Ａとの間には、駆動力伝達機構２が備えられている。駆動力伝達機構２は、モータ５の出力軸に取り付けられた第１のギア２Ａと、第１ギア２Ａと噛み合い、ウォームギア２Ｄを回転させる第２のギア２Ｂと、ウォームギア２Ｄによって回動される第３のギア２Ｃと、前述のウォームギア２Ｄとから構成される。モータ５の駆動力は、第１のギア２Ａ−第２のギア２Ｂ−ウォームギア２Ｄ−第３のギア２Ｃと伝達され、ターボチャージャ１の翼１Ａの角度を可変する。ターボチャージャ１の翼１Ａは、全開位置と、全閉位置の間の任意の角度を取ることができる。
【００１１】
モータ５の出力軸には、モータの回転位置検出用の２枚の円板からなるロータリーエンコーダ３（３Ａ，３Ｂ）が取り付けられており、モータ５の出力軸が回転すると、同様に回転する。エンコーダ３Ａ，３Ｂの外周近傍には、回転位置を信号に変換するための、２つのホール素子４（４Ａ，４Ｂ）が配置されている。エンコーダ３Ａ，３Ｂに伴って変化する磁束密度の変化は、ホール素子４Ａ，４Ｂによってそれぞれ検出される。エンコーダ３Ａ，３Ｂと、ホール素子４Ａ，４Ｂとによって位置検出手段が構成される。ホール素子４Ａ，４Ｂの出力であるモータ回転位置信号φＡ，φＢは、ターボコントロールユニット（ＣＵ）６に入力する。
【００１２】
ターボコントロールユニット６は、図２及び図３にて後述する方法により、モータ回転位置信号φＡ，φＢをアップカウント若しくはダウンカウントする。ここでは、モータ位置を検出するためには、インクリメンタル式のエンコーダのみで構成されているので、絶対位置が決まっておらず、最初に原点位置を求める必要がある。そこで、ターボコントロールユニット６は、少なくとも通電開始後、通常の制御開始に先立ち、イニシャライズを実施する、イニシャライズは最低一方向（ターボチャージャ１の翼１Ａを全閉位置若しくは全開位置）にモータを動作させ続け、一定時間、エンコーダのカウント値が変化しないことによってこの地点を動作基準と定めている。また、一方向の動作基準点を求めた後に反対の方向へモータを動作させて同様に一定時間カウンタ値が変化しない地点をもとめて、この位置をもうひとつの動作基準点として、最初の基準点との差で動作可能範囲を把握している。ターボコントロールユニット６は、１カウント辺りの翼１Ａの可変角がわかっているため、この全閉位置若しくは全開位置を基準として、翼１Ａの角を検出することができる。
【００１３】
ターボコントロールユニット６には、上位の制御装置であるエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７が接続されている。ＥＣＵ７は、車両の運転状態に応じて適切なターボチャージャ１の翼１Ａの角度を算出し、目標開度信号として、ターボコントロールユニット６に出力する。ターボコントロールユニット６は、モータ回転位置信号φＡ，φＢによって検出された実際の翼１Ａの角度が、目標開度となるように、モータ５に正転若しくは逆転の指令を送り、フィードバック制御する。
【００１４】
次に、図２及び図３を用いて、本実施形態によるモータ位置制御装置におけるモータ回転位置の検出原理について説明する。  
図２及び図３は、本発明の一実施形態によるモータ位置制御装置におけるモータ回転位置の検出原理の説明図である。
【００１５】
最初に、図２に示すように、エンコーダからの信号φＡ，φＢは、位相が９０度ずれている。そして、正転時には、信号φＡの位相が９０度遅れ、逆転時には、信号φＡの位相が９０度進む。そして、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こと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ことにより、モータの回転位置を検出することが可能である。
【００１６】
具体的には、図３にまとめたようになる。例えば、信号φＡがＨｉｇｈレベルで、信号φＢが立ち上がりの場合、すなわち、図２の時刻ｔ１における信号φＡ，φＢの状態の時、ターボコントロールユニット６は、アップカウントする。また、信号φＡがＬｏｗレベルで、信号φＢが立ち下がりの場合、すなわち、図２の時刻ｔ２における信号φＡ，φＢの状態の時、ターボコントロールユニット６は、アップカウントする。さらに、信号φＡが立ち上がりで、信号φＢがＬｏｗレベルの場合、すなわち、図２の時刻ｔ３における信号φＡ，φＢの状態の時、ターボコントロールユニット６は、アップカウントする。また、信号φＡが立ち下がりで、信号φＢがＨｉｇｈレベルの場合、すなわち、図２の時刻ｔ４における信号φＡ，φＢの状態の時、ターボコントロールユニット６は、アップカウントする。
【００１７】
また、図３の下段に示す４例の信号φＡ，φＢの状態の時、ターボコントロールユニット６は、ダウンカウントする。
【００１８】
次に、図４及び図５を用いて、本実施形態によるモータ位置制御装置であるターボ制御装置の動作について説明する。  
図４は、本発明の一実施形態によるモータ位置制御装置であるターボ制御装置の動作を示すフローチャートである。図５は、本発明の一実施形態によるモータ位置制御装置であるターボ制御装置の動作原理図である。
【００１９】
図４のステップＳ１０において、ターボコントロールユニット６は、IGN SW がONになった後  イニシャライズ指示によりイニシャライズ処理を開始する。イニシャライズ処理では、最低一方向（ターボチャージャ１の翼１Ａを全閉位置若しくは全開位置）にモータを動作させ続け、一定時間、エンコーダのカウント値が変化しないことによってこの地点を動作基準と定めている。また、一方向の動作基準点を求めた後に反対の方向へモータを動作させて同様に一定時間カウンタ値が変化しない地点をもとめて、この位置をもうひとつの動作基準点として、最初の基準点との差で動作可能範囲を把握している。
【００２０】
イニシャライズ処理の開始後、ステップＳ２０において、ターボコントロールユニット６は、エンコーダカウンタを０リセットする。
【００２１】
次に、ステップＳ３０において、ターボコントロールユニット６は、イニシャライズ中か否かを判定する。イニシャライズ中であれば、ステップＳ４０に進み、そうでなければ、ステップＳ２０に戻る。
【００２２】
イニシャライズ中の場合、ステップＳ４０において、ターボコントロールユニット６は、イニシャライズをスタートする正転方向にモータが動き始めたか否かを判定する。正転時にはステップＳ５０に進み、逆転時にはステップＳ９０に進む。正転か逆転かは、図３にて説明した原理により、アップカウントしているときは、正転と判定する。
【００２３】
そして、ステップＳ５０において、ターボコントロールユニット６は、モータ速度が、予め設定した速度Ａより大きくなったか否かを判定する。大きくなるとステップＳ６０に進み、大きくなるまでは、ステップＳ２０に戻り、ステップｓ２０〜ステップＳ５０を繰り返す。モータの回転し始めは、モータのコギングトルク等により、エンコーダが一瞬逆転する場合もあり、正常にアップカウントを継続しない場合があるためである。モータ速度が速度Ａ以上になったか否かは、一定時間内のアップカウント数が所定値以上になったか否かにより判定する。
【００２４】
モータ速度が速度Ａ以上になると、ステップＳ６０において、ターボコントロールユニット６は、カウント値Ｃをｎ番目のカウント値Ｃｎに取り込む。
【００２５】
そして、ステップＳ７０において、ターボコントロールユニット６は、前回のカウント値Ｃｎ−１と、カウント値Ｃｎを比較し、その差が１であれば正常であり、ステップＳ８０に進み、そうでない場合はエンコーダに欠相が発生したということになり、ステップＳ１３０に進む。
【００２６】
ここで、図５を用いて、信号φＡ，φＢとカウント値の変化について説明する。図５（Ａ）は信号φＡを示し、図５（Ｂ）は信号φＢを示し、図５（Ｃ）はカウント値を示している。図５の例では、図５（Ａ）に破線で示すパルス信号が正常時であり、実線で示す状態では、１パルスが欠相している。
【００２７】
欠相がない場合には、図５（Ｃ）に示すカウント値Ｃ１のように、順次１カウントずつ増加する。一方、欠相が発生すると、図５（Ｃ）に示すカウント値Ｃ２のように、カウントアップの途中で、カウント値が１減少する現象が発生する。
【００２８】
そこで、図４のステップＳ７０で、前回のカウント値Ｃｎ−１と、カウント値Ｃｎを比較し、その差が１であれば正常であると判定することができる。
【００２９】
欠相が生じたときは、ステップＳ１３０において、エンコーダ異常として、上位のＥＣＵ７に、ＣＡＮ等の通信ラインを介して通知する。
【００３０】
正常カウントが継続する場合には、ステップＳ８０において、次のパルス入力を待ち、パルスが入力すると、ステップＳ５０に戻り、ステップＳ５０〜Ｓ８０を繰り返す。
【００３１】
一方、イニシャライズ処理では、モータを正転後、逆転する。そこで、ステップＳ４０にて、逆転を判定されると、ステップＳ９０〜ステップＳ１２０において、ステップＳ５０〜ステップＳ８０と同様にして、欠相を検知する。
【００３２】
ターボコントロールユニット６は、ＣＰＵを備えている。ＣＰＵの内部には、図４のロジックを内蔵している。なお、図４のロジックは、ＣＰＵの外部でハードウェアにより構成してもよいものである。
【００３３】
なお、イニシャライズ処理中、全閉位置から全開位置まで、エンコーダ３は、複数回回転する。エンコーダの取り付け誤差等により欠相が発生する場合には、欠相の検知は、エンコーダの１回転について、少なくとも１回発生し、エンコーダが複数回回転する場合には、複数回の欠相が検出され、しかも、同じタイミングで周期性を持って検出される。そこで、欠相が複数回しかも周期性を持って検出された場合にのみ、エンコーダ欠相と判断するようにすることもできる。このようにすることで、外乱等の影響で１回のみ欠相が検出された場合には、エンコーダの異常と判定しないようにすることができ、外乱等の影響を除去することができる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、簡単なロジックによりエンコーダの欠相が検出可能である。したがって、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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態によるモータ位置制御装置であるターボ制御装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態によるモータ位置制御装置におけるモータ回転位置の検出原理の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態によるモータ位置制御装置におけるモータ回転位置の検出原理の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態によるモータ位置制御装置であるターボ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態によるモータ位置制御装置であるターボ制御装置の動作原理図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…ターボチャージャ
２…駆動力伝達機構
３…ロータリーエンコーダ
４…ホール素子
５…モータ
６…ターボコントロールユニット
７…ＥＣＵ
【図１】
2008187770.tif 000003
【図２】
2008187770.tif 000004
【図３】
2008187770.tif 000005
【図４】
2008187770.tif 000006
【図５】
2008187770.tif 000007