(57)【要約】【課題】モータがハンチングを起こしたときやロックされたときのモータの保護を的確に図ることができる電動アクチュエータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ１の駆動電流を検出して検出した駆動電流が制限値を超えているときに過電流が流れたことを検出する過電流検出部７と、過電流が検出されたときに計時動作を開始して、一定の過電流検出時間を計測するまでの間該計時動作を継続し、該過電流検出時間の計測を完了した時にリセットされる過電流検出時間計測部１３と、過電流検出時間の計測が行われている間に過電流が検出された回数を検出する過電流検出回数検出部１４と、過電流の検出回数が設定値を超えたときにモータへの駆動電流の供給を停止する駆動制御部１５とを設けた。【選択図】      図３
2004180400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作対象に連結される出力軸と、該出力軸を回転駆動するモータとを備えた電動アクチュエータの前記出力軸の回転角度位置と目標位置との偏差を許容範囲に保つように制御する電動アクチュエータ制御装置において、
前記出力軸の回転角度位置と目標位置との偏差を前記許容範囲に収めるように正転駆動信号及び逆転駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記正転駆動信号及び逆転駆動信号に応じてモータに正回転用駆動電流及び逆回転用駆動電流を流すモータ駆動回路と、
前記モータの駆動電流を検出して検出した駆動電流が制限値を超えているときに過電流が流れたことを検出する過電流検出部と、
前記過電流検出部により過電流が流れたことが検出されたときに計時動作を開始して、一定の過電流検出時間を計測するまでの間該計時動作を継続し、該過電流検出時間の計測を完了した時にリセットされる過電流検出時間計測部と、
前記過電流検出時間の計測が行われている間に前記過電流検出部による過電流の検出回数を検出する過電流検出回数検出部と、
前記過電流検出回数検出部による過電流の検出回数が設定値を超えたときに前記モータへの駆動電流の供給を停止する駆動制御部と、
を具備してなる電動アクチュエータ制御装置。
【請求項２】
操作対象に連結される出力軸と、該出力軸を回転駆動するモータとを備えた電動アクチュエータの前記出力軸の回転角度位置と目標位置との偏差を許容範囲に保つように制御する電動アクチュエータ制御装置において、
前記出力軸の回転角度位置と目標位置との偏差を前記許容範囲に収めるように正転駆動信号及び逆転駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記正転駆動信号及び逆転駆動信号に応じてモータに正回転用駆動電流及び逆回転用駆動電流を流すモータ駆動回路と、
前記モータの駆動電流を検出して検出した駆動電流が制限値を超えているときに過電流が流れたことを検出する過電流検出部と、
前記過電流検出部により過電流が流れたことが検出されたときに計時動作を開始して、一定の過電流検出時間を計測するまでの間該計時動作を継続し、該過電流検出時間の計測を完了した時にリセットされる過電流検出時間計測部と、
前記過電流検出時間の計測が行われている間に前記過電流検出部による過電流の検出回数を検出する過電流検出回数検出部と、
前記過電流検出回数検出部により検出された過電流の検出回数が設定値を超えたときに前記モータへの駆動電流の供給を設定された停止時間の間停止し、前記停止時間が経過した時に前記モータへの駆動電流の供給を再開する駆動制御部と、
を具備してなる電動アクチュエータ制御装置。
【請求項３】
前記過電流検出部は、前記モータの駆動電流を検出して検出した駆動電流の大きさに比例した電流検出信号を発生する駆動電流検出回路と、一定のサンプリング間隔で前記駆動電流検出回路の出力を読み込んで読み込んだ駆動電流が制限値を超えているときに過電流が流れたことを検出する過電流検出手段とを備えている請求項１または２に記載の電動アクチュエータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを駆動源とした電動アクチュエータを制御する制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種の制御装置の操作部を構成するアクチュエータとして、モータ（電動機）を駆動源としたものが多く用いられている。この種のアクチュエータにおいては、操作対象に連結される出力軸の回転角度位置と目標位置との偏差を許容範囲に保つように制御することが必要とされる。
【０００３】
アクチュエータの出力軸の回転角度位置と目標位置との偏差を許容範囲に保つ制御を行う場合、モータを静止状態から起動するときや、モータの回転方向を切り換えるとき、或いは出力軸にかかる負荷が過大になってモータがロック状態になったとき等にモータに大きな電流が流れる。
【０００４】
特に、出力軸の回転角度位置を目標位置付近に保つために、モータが正回転と逆回転とを繰り返すハンチング現象が長く継続した場合には、モータに大電流が繰り返し流れるため、モータのコイルが過熱して焼損するおそれがある。  このような問題を回避するため、特許文献１に示されているように、アクチュエータの出力部が目標位置に到達したか否かを示す位置検出信号の状態が変化する回数を計数して、その計数値が所定値に達したときにハンチングが生じていると判断してモータへの駆動電流の供給を停止する技術が知られている。  一般にモータにより駆動される出力軸の回転角度位置を目標位置に保つように制御する場合には、出力軸の回転角度位置と目標位置との偏差を零にするように正転駆動信号または逆転駆動信号を発生させて、これらの駆動信号に応じてモータを正回転または逆回転させることにより出力軸の回転角度位置を目標位置付近に保つようにしている。このような制御が行われる場合に、特許文献１に示された技術を適用して、ハンチング現象を検出するには、例えば、ある目標位置が設定されて出力軸の回転角度位置をその目標位置に一致させる制御が開始されたときに、一定の時間を計測するタイマを起動して、該タイマが一定の時間を計測している間に正転駆動信号と逆転駆動信号とが設定された回数だけ繰り返し発生したことが検出されたときにモータへの通電を停止させるようにすればよい。
【０００５】
即ち、図８の時刻ｔ１  で目標位置Ｐｏ  が設定されたときに、図８（Ｄ）のようにタイマを起動して、設定時間Ｔｏ  の計測を開始させ、このタイマが設定時間の計測をしている間（時刻ｔ１  〜ｔ２  間）に、図８（Ａ）のように出力軸の回転角度位置が目標位置を行き過ぎたり目標位置より戻り過ぎたりする状態が生じたときに、同図（Ｂ）及び（Ｃ）に示す正転駆動信号及び逆転駆動信号が繰り返し発生する回数を計数し、その計数値が設定値に達したときにハンチングが生じたと判定してモータの駆動を停止させるようにすればよい。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−３３２８３２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように  出力軸の回転角度位置と目標位置との偏差を零にするように正転駆動信号または逆転駆動信号を発生させて、これらの駆動信号に応じてモータを正回転または逆回転させることにより出力軸の回転角度位置を目標位置付近に保つ制御を行う場合、タイマが設定時間の計測を行う間出力軸の目標位置Ｐｏ  が一定に保たれているのであれば、特許文献１に示された技術を適用することにより、ハンチング現象が発生したことを検出して、モータを保護する措置を講じることができる。
【０００８】
ところが、上記のような制御によった場合には、タイマが計測する設定時間Ｔｏ  よりも短い時間間隔で出力軸の目標位置が変更されることがある場合に、モータの保護を的確に図ることができないという問題が生じる。
【０００９】
例えば、図９（Ａ）に示すように、設定時間Ｔｏ  よりも短い時間間隔をもって、時刻ｔ１  ，ｔ２  ，ｔ３  ，ｔ４  及びｔ５  で、目標位置Ｐｏ  が変更されたときには、いつまでもタイマが設定時間Ｔｏ  の計測を完了することができないため、正転駆動信号及び逆転駆動信号が設定回数以上繰り返し発生する状態（モータの駆動を停止させるべき状態）が生じてもモータを停止させることができない。
【００１０】
本発明の目的は、出力軸の目標位置が短い周期で変更されてハンチングが生じた場合にもモータに大電流が流れたことを的確に検出して、モータを過電流から保護することができるようにした電動アクチュエータ制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操作対象に連結される出力軸と、該出力軸を回転駆動するモータとを備えた電動アクチュエータの前記出力軸の回転角度位置と目標位置との偏差を許容範囲に保つように制御する電動アクチュエータ制御装置に適用される。
【００１２】
本発明においては、前記の目的を達成するため、出力軸の回転角度位置と目標位置との偏差を前記許容範囲に収めるように正転駆動信号及び逆転駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、正転駆動信号及び逆転駆動信号に応じてモータに正回転用駆動電流及び逆回転用駆動電流を流すモータ駆動回路と、モータの駆動電流を検出して検出した駆動電流が制限値を超えているときに過電流が流れたことを検出する過電流検出部と、過電流検出部により過電流が流れたことが検出されたときに計時動作を開始して、一定の過電流検出時間を計測するまでの間該計時動作を継続し、該過電流検出時間の計測を完了した時にリセットされる過電流検出時間計測部と、過電流検出時間の計測が行われている間に過電流検出部による過電流の検出回数を検出する過電流検出回数検出部と、過電流検出回数検出部による過電流の検出回数が設定値を超えたときに前記モータへの駆動電流の供給を停止する駆動制御部とを設けた。
【００１３】
なお過電流検出時間計測部は、過電流が検出される毎に計時動作を開始するのではなく、一度過電流検出時間の計測を開始した後は、その過電流検出時間の計測を完了するまでの間リセットされないように構成されている。過電流検出時間計測部が再度過電流検出時間の計測を零から開始するのは、過電流検出時間の計測を完了して該計測手段がリセットされた後、再度過電流が検出されたときである。
【００１４】
上記のように、過電流が検出されたときに一定の過電流検出時間の計測を開始して、過電流が検出される回数が設定値に達したときにモータへの駆動電流の供給を停止させるように構成すると、目標位置が短い時間間隔で変更されたために従来の方法ではハンチングにより過電流が流れていることを検出できない場合でも、その過電流を検出してモータへの駆動電流の供給を停止することができるため、モータの保護を的確に図ることができる。
【００１５】
本発明の好ましい態様では、上記駆動制御部が、過電流検出回数検出部により検出された過電流の検出回数が設定値を超えたときにモータへの駆動電流の供給を設定された停止時間の間停止し、該停止時間が経過した時にモータへの駆動電流の供給を再開するように構成される。
【００１６】
このように構成した場合には、モータへの駆動電流の供給を停止した後、モータへの駆動電流の供給を再開させることができるため、過電流が流れる状態が一時的に生じた場合に、モータを運転状態に自動的に復帰させることができ、モータが停止したままの状態になるのを防ぐことができる。
【００１７】
また本発明の好ましい態様では、過電流検出部が、モータの駆動電流を検出して検出した駆動電流の大きさに比例した電流検出信号を発生する駆動電流検出回路と、一定のサンプリング間隔で駆動電流検出回路の出力を読み込んで読み込んだ駆動電流が制限値を超えているときに過電流が流れたことを検出する過電流検出手段とを備えている。
【００１８】
このように過電流検出部を構成した場合には、ハンチング状態が生じた場合だけでなく、モータがロックした場合にも過電流を検出してモータの保護を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態の全体的な構成を示したものである。同図において１は電動アクチュエータの駆動源を構成するモータで、モータ１の回転は減速機などを介してアクチュエータの出力軸に伝達されるようになっている。
【００２１】
本実施形態では、アクチュエータが２サイクル内燃機関の排気のタイミングを調整する排気制御バルブを操作するために用いられるものとする。排気制御バルブは、排気ポートの上部を開閉するように設けられていて、内燃機関の低中速領域では全閉状態を保つように制御され、高速領域で全開状態にされる。
【００２２】
また２はモータ１を制御するコントローラを構成するマイクロプロセッサ、３及び４はそれぞれマイクロプロセッサ２がポートＡ１及びＡ２から正転駆動指令及び逆転駆動指令を発生したときに正転駆動信号及び逆転駆動信号を発生する正転駆動信号発生回路及び逆転駆動信号発生回路、５は正転駆動信号発生回路及び逆転駆動信号発生回路からそれぞれ与えられる正転駆動信号及び逆転駆動信号に応じてモータ１を正回転及び逆回転させるように該モータに駆動電流を与えるモータ駆動回路、６はモータ１に駆動電力を与える電源としてのバッテリ、７はバッテリ６からモータ駆動回路５を通してモータの電機子コイルに流れる駆動電流を検出して検出した駆動電流が制限値を超えたときに過電流が流れたことを検出する過電流検出部であり、過電流検出部７から得られる過電流検出信号がマイクロプロセッサ２の割込み信号入力端子ＩＮＴ１に入力されている。
【００２３】
モータ駆動回路５は、モータ１の電機子コイルに供給する駆動電流の極性を切り換えることができるスイッチ回路により構成される。このようなスイッチ回路としては、例えば、ブリッジの上辺及び下辺をそれぞれ構成する２つのスイッチ素子を直列に接続したものからなるスイッチアームを２つ並列に接続して構成したスイッチ素子のブリッジ回路を用いることができる。
【００２４】
図１の各部の具体的な構成例を図２に示した。図２に示した例では、スイッチ素子Ｑｕ及びＱｘの直列回路からなるスイッチアームと、スイッチ素子Ｑｖ及びＱｙの直列回路からなるスイッチアームとを並列に接続して構成したスイッチ素子のブリッジ回路によりモータ駆動回路５が構成されている。図示の例では、モータ駆動回路５を構成する各スイッチ素子としてＰＮＰトランジスタが用いられていて、スイッチ素子Ｑｕを構成するＰＮＰトランジスタのコレクタにスイッチ素子Ｑｘを構成するＰＮＰトランジスタのエミッタが接続されてスイッチ素子Ｑｕとスイッチ素子Ｑｘとの直列回路が構成され、スイッチ素子Ｑｖを構成するＰＮＰトランジスタのコレクタにスイッチ素子Ｑｙを構成するＰＮＰトランジスタのエミッタが接続されてスイッチ素子Ｑｖとスイッチ素子Ｑｙとの直列回路が構成されている。そして、スイッチ素子Ｑｕ及びＱｖをそれぞれ構成するトランジスタのエミッタが共通接続されてその共通接続点から正極性側の電源端子ａが引き出され、スイッチ素子Ｑｘ及びＱｙをそれぞれ構成するトランジスタのコレクタが共通接続されてその共通接続点から負極性側の電源端子ｂが引き出されている。電源端子ｂと接地間に電流検出用シャント抵抗Ｒ１が接続され、電源端子ａと接地間にバッテリ６の両端の電圧が印加されている。スイッチ素子ＱｕとＱｘとの接続点及びスイッチ素子ＱｖとＱｙとの接続点から出力端子ｃ及びｄが引き出され、これらの出力端子間にモータ１の電源端子が接続されている。
【００２５】
またブリッジの対角位置にあるスイッチ素子Ｑｕ及びＱｙを構成するトランジスタのベースから正転駆動信号入力端子ｅが引き出され、スイッチ素子Ｑｖ及びＱｘを構成するトランジスタのベースから逆転駆動信号入力端子ｆが引き出されている。
【００２６】
正転駆動信号発生回路３は、エミッタが接地され、コレクタが正転駆動信号入力端子ｅに接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ１と、トランジスタＴＲ１のベースに一端が接続され、バッテリ６を電源として一定の直流電圧を出力する図示しない定電圧電源回路の正極側出力端子に他端が接続された抵抗Ｒ２とからなり、トランジスタＴＲ１のベースがマイクロプロセッサ２のポートＡ１に接続されている。
【００２７】
逆転駆動信号発生回路４は、エミッタが接地され、コレクタが正転駆動信号入力端子ｆに接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ２と、トランジスタＴＲ２のベースに一端が接続され、図示しない定電圧電源回路の正極側出力端子に他端が接続された抵抗Ｒ３とからなり、トランジスタＴＲ２のベースがマイクロプロセッサ２のポートＡ２に接続されている。
【００２８】
本実施形態では、マイクロプロセッサのポートＡ１の電位がハイレベル（Ｈレベル）になったときにトランジスタＴＲ１がオン状態になってそのコレクタの電位がほぼ接地電位に低下する。トランジスタＴＲ１がオン状態になると、モータ駆動回路５のスイッチ素子Ｑｕ及びＱｙを構成するＰＮＰトランジスタにベース電流が流れてこれらのトランジスタがオン状態になるため、バッテリ６からスイッチ素子Ｑｕ−モータ１−スイッチ素子Ｑｙ−抵抗Ｒ１−バッテリ６の経路でモータに正回転用駆動電流が流れ、モータが正回転する。
【００２９】
マイクロプロセッサのポートＡ１の電位がローレベル（Ｌレベル）になるとトランジスタＴＲ１がオフ状態になるため、そのコレクタの電位がＨレベルになり、モータ駆動回路５のスイッチ素子Ｑｕ及びＱｙがオフ状態になる。これによりモータ１への駆動電流の供給が停止する。
【００３０】
またマイクロプロセッサのポートＡ２の電位がハイレベル（Ｈレベル）になったときにトランジスタＴＲ２がオン状態になってそのコレクタの電位がほぼ接地電位に低下する。トランジスタＴＲ２がオン状態になると、モータ駆動回路５のスイッチ素子Ｑｖ及びＱｘを構成するＰＮＰトランジスタにベース電流が流れてこれらのトランジスタがオン状態になるため、バッテリ６からスイッチ素子Ｑｖ−モータ１−スイッチ素子Ｑｘ−抵抗Ｒ１−バッテリ６の経路でモータに正回転時と逆方向の駆動電流が流れ、モータが逆回転する。
【００３１】
本実施形態では、トランジスタＴＲ１のコレクタの電位の低下が正転駆動信号となり、トランジスタＴＲ２のコレクタの電位の低下が逆転駆動信号となる。
【００３２】
過電流検出部７は、電流検出用シャント抵抗Ｒ１からなる駆動電流検出回路と、この抵抗の非接地側の端子に抵抗Ｒ４を通して反転入力端子が接続された比較器ＣＰ１と、比較器ＣＰ１の非反転入力端子と図示しない定電圧電源回路の正極側出力端子間及び比較器ＣＰ１の非反転入力端子と接地間にそれぞれ接続された抵抗Ｒ５及びＲ６からなる設定信号発生回路と、比較器ＣＰ１の出力端子と図示しない定電圧電源回路の正極側出力端子間に接続された抵抗Ｒ７と、比較器ＣＰ１の出力端子とマイクロプロセッサの割込み入力端子ＩＮＴ１との間に接続された抵抗Ｒ８と、割込み入力端子と接地間に接続されたコンデンサＣ１とからなっている。
【００３３】
図示の過電流検出部７においては、抵抗Ｒ６の両端に得られる設定信号（電圧信号）の大きさがモータの駆動電流の制限値に相当する設定値を示すように抵抗Ｒ５及びＲ６の抵抗値が設定されている。モータの駆動電流が制限値よりも低く、抵抗Ｒ６の両端の電圧信号の大きさが設定値よりも低いときには、比較器ＣＰ１の出力端子の電位がハイレベル（Ｈレベル）であるため、コンデンサＣ１の電位はＨレベルになっている。モータの駆動電流が制限値を超えると抵抗Ｒ１の両端の電圧が設定値を超え、比較器ＣＰ１の出力端子の電位がローレベル（Ｌレベル）になるため、コンデンサＣ１の両端の電圧が低下する。マイクロプロセッサはこの電圧の低下を割込み信号として認識して実行中のプログラムに割込みをかける。
【００３４】
図１及び図２には示してないが、モータ１により駆動される出力軸（制御対象に連結される軸）の回転角度位置を検出する位置検出器が設けられ、この位置検出器から得られる位置検出信号がマイクロプロセッサ２に入力されている。
【００３５】
図３は、本実施形態において、マイクロプロセッサ２が所定のプログラムを実行することにより実現する部分を含めた装置の全体的な構成を示したブロック図である。同図において８はモータ１の回転を減速して出力軸に伝達する減速機、９は出力軸の回転角度位置を検出する位置検出器である。また１０は出力軸の目標回転角度位置を設定する目標位置設定部、１１は目標位置設定部１０により設定された目標位置と位置検出器９により検出された出力軸の現在の位置との偏差を演算する偏差演算部であり、偏差演算部１１により演算された偏差が駆動信号発生部１２に与えられている。偏差演算部１１はマイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより実現される。
【００３６】
駆動信号発生部１２は、偏差演算部１１により演算された偏差に比例、積分及び微分演算等を施して、出力軸の回転角度位置と目標位置との間の偏差を許容範囲内に収めるように、偏差の符号に応じて、正転駆動信号Ｓ１  または逆転駆動信号Ｓ２  を発生する。即ち、出力軸の現在位置が目標位置の手前にあるときには正転駆動信号を発生し、出力軸の現在位置が目標位置を行き過ぎているときには、逆転駆動信号を発生する。この駆動信号発生部１２は、マイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより偏差演算部１１から与えられる偏差に所定の演算を施して、偏差の符号に応じてマイクロプロセッサのポートＡ１及びＡ２から正転駆動指令Ｖ１及び逆転駆動指令Ｖ２を発生する駆動指令発生手段と、正転駆動指令Ｖ１及び逆転駆動指令Ｖ２に応じて正転駆動信号Ｓ１及び逆転駆動信号Ｓ２をそれぞれモータ駆動回路５の正転駆動信号入力端子ｅ及び逆転駆動信号入力端子ｆに入力する図２に示した正転駆動信号発生回路３及び逆転駆動信号発生回路４とにより構成される。
【００３７】
過電流検出部７が発生した過電流検出信号は過電流検出時間計測部１３と過電流検出回数検出部１４とに入力されている。
【００３８】
過電流検出時間計測部１３は、過電流検出信号が発生したとき（過電流が検出されたとき）に計時動作を開始して、一定の過電流検出時間Ｔを計測するまでの間該計時動作を継続し、該過電流検出時間の計測を完了した時にリセットされる。
【００３９】
過電流検出回数検出部１４は、過電流検出時間の計測が行われている間に過電流検出回路が過電流検出信号を発生した回数を検出し、過電流検出信号の検出回数が設定値を超えたときに駆動制御部１５に停止指令を与える。
【００４０】
駆動制御部１５は、駆動指令が与えられたときに駆動信号発生部１２が正転駆動信号及び逆転駆動信号を発生するのを禁止してモータを停止させる。
【００４１】
上記過電流検出時間計測部１３と、過電流検出回数検出部１４と、駆動制御部１５とは、マイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより実現される。
【００４２】
マイクロプロセッサは、過電流検出部７が過電流検出信号を発生する毎に実行中のプログラムのメインルーチンを中断して図６に示した過電流割込みを実行する。
【００４３】
図６の過電流割込みでは、過電流発生回数ｎを１だけインクリメントしてメインルーチンに復帰する。
【００４４】
またマイクロプロセッサには一定の時間を計測する毎に図４（Ｄ）に示すようにタイマ割込み信号を発生するタイマが設けられていて、マイクロプロセッサは、このタイマが割込み信号を発生する毎に実行中のプログラムのメインルーチンを中断して図７のタイマ割込みを実行する。
【００４５】
図７のタイマ割込みでは、先ずステップ１においてモータに通電されているか否かを判定し、通電されていない場合には、何もしないでこの割込みを終了する。ステップ１でモータに通電されていると判定されたときには、ステップ２で過電流発生回数ｎが設定値（過電流設定回数）Ｎよりも小さいか否かを判定し、その結果過電流発生回数ｎが過電流設定回数Ｎよりも小さいときにはステップ３に進んで過電流発生回数ｎが０であるか否かを判定する。その結果ｎが０である場合には、以後何もしないでこの割込みを終了する。ステップ３でｎが０でないと判定されたときには、ステップ４に進んで計測時間（計測時間）ｔを１だけインクリメントし、ステップ５で計測時間ｔが過電流検出時間Ｔに達しているか否かを判定する。その結果計測時間ｔが過電流検出時間Ｔに達していないと判定されたときにはこの割込みを終了する。
【００４６】
図７のステップ２において、過電流発生回数ｎが過電流設定回数Ｎに達していると判定されたときには、ステップ６に移行してモータの駆動を停止し（例えば駆動信号の発生を停止させ）た後この割込みを終了する。
【００４７】
またステップ５において計測時間ｔが過電流検出時間Ｔに達していると判定されたときには、ステップ７に進んで計測時間ｔ及び過電流発生回数ｎを０にリセットした後、この割込みを終了する。
【００４８】
本実施形態のアクチュエータ制御装置において、出力軸の目標位置が一定の状態では、駆動信号発生部１２が、位置偏差に応じて正転駆動信号Ｓ１または逆転駆動信号Ｓ２を発生する。出力軸の回転角度位置と目標位置との偏差が許容範囲に入ると、正転駆動信号Ｓ１と逆転駆動信号Ｓ２とがほぼ一定の周期で繰り返し発生する状態になり、出力軸の回転角度位置が目標位置付近に保たれる。
【００４９】
図４（Ａ）に示す状態では、正転駆動信号に応答してモータに正回転用駆動電流が流れ始める際、及び逆転駆動信号に応答してモータに逆回転用駆動電流が流れ始める際にモータに制限値を超える電流が流れるため、過電流検出回路７は、図４（Ｃ）に示すように過電流検出信号（割込み信号）をほぼ一定の周期で発生する。この場合も、タイマ割込み信号が発生する毎に図７のタイマ割込みが実行されるが、図４（Ａ）及び（Ｂ）のように正転駆動信号及び逆転駆動信号がほぼ一定の周期で交互に発生している状態では、過電流検出時間Ｔの間に過電流検出信号が１回しか発生しないため、図７のステップ６が実行されてモータの駆動が停止されることはない。
【００５０】
駆動信号発生部１２は、このように、出力軸の回転角度位置と目標位置との偏差が許容範囲内に収まっていて、正転駆動信号と逆転駆動信号とが交互に発生する状態が設定された時間の間継続したときにモータの駆動を停止させるように構成されている。
【００５１】
これに対し、目標位置が短い周期で変更されたり、位置検出器の出力が変動したりして、偏差が短い周期で変化したために、図５（Ａ）に示すように、正転駆動信号と逆転駆動信号とが短い周期で交互に発生する状態になると、出力軸の回転角度位置が目標位置に到達することができなくなるため、チャタリングが生じる。
【００５２】
本実施形態のアクチュエータにより内燃機関の排気制御バルブを操作する場合、上記のように、目標位置が短い周期で変化する状態は、例えば、スロットルバルブの位置を検出する位置センサの出力が機関の振動により細かく変動したときに生じる。
【００５３】
上記のように、チャタリングが発生したときには、過電流検出時間計測部が過電流検出時間Ｔを計測する間に、図５（Ｃ）に示すように、過電流検出信号が多数回（図示の例では５回）発生するようになる。本発明では、図７のステップ２で過電流発生回数（過電流検出回数）ｎが、設定値Ｎ（図示の例ではＮ＝５）に達したと判定されたときに図７のステップ６に移行してモータへの通電を停止させる（図３に示した例では正転駆動信号及び逆転駆動信号の発生を停止させる）ようにしているため、チャタリングが発生している状態が継続してモータの電機子コイルが過熱したり、モータ駆動回路５を構成するスイッチ素子が過熱したりするのを防ぐことができる。
【００５４】
上記の実施形態では、図７のステップ４ないし７により過電流検出時間計測部が構成される。また図６の過電流割込みと、図７のステップ２，３及び７とにより、図３の過電流検出回数検出部１４が構成され、図７のステップ６により駆動制御部１５が構成される。
【００５５】
図２に示した例では、過電流検出部７をハードウェア回路により構成して、モータの駆動電流が制限値を超えたときに該過電流検出部７から過電流検出信号を発生させるようにしたが、モータに過電流が流れたことの検出は、ソフトウェア的に行うようにしてもよい。
【００５６】
即ち、モータの駆動電流を一定のサンプリング間隔でサンプリングして、サンプリングした駆動電流が制限値を超えているときに過電流が流れたことを検出して、過電流が検出される毎に図６の過電流割込みを実行させるようにしてもよい。
【００５７】
このように構成するには、例えば、モータの駆動電流に比例した電流検出信号を発生する駆動電流検出回路（この検出回路は図２の電流検出用シャント抵抗Ｒ１により構成できる。）と、一定のサンプリング間隔で該駆動電流検出回路の出力をマイクロプロセッサに読み込む駆動電流サンプリング手段と、該駆動電流サンプリング手段が読み込んだ駆動電流検出信号から駆動電流が制限値を超えていることが検出されたときに過電流が流れたことを検出する過電流検出手段とを設ければよい。
【００５８】
このように過電流検出部を構成した場合には、ハンチング状態が生じた場合だけでなく、モータがロック状態になって過電流が流れ続ける状態になったときにも該過電流をサンプリングする毎に図６の過電流割り込みを実行して、図７のステップ２で過電流発生回数ｎが設定値Ｎに達したと判定されたときにステップ６に移行してモータへの通電を停止させることができるため、チャタリング発生時だけでなく、モータのロック時にもモータやモータ駆動回路の保護を図ることができる。
【００５９】
上記の実施形態では、過電流検出時間Ｔ内に過電流が流れたことが設定回数検出されたときにモータへの通電を停止させるように駆動制御部を構成しているが、過電流検出回数検出部により検出された過電流検出信号の発生回数が設定値を超えたときにモータへの駆動電流の供給を設定された停止時間の間停止し、停止時間が経過した時にモータへの駆動電流の供給を再開するように駆動制御部を構成してもよい。
【００６０】
上記の説明では、内燃機関の排気制御バルブを操作するアクチュエータを例にとったが、モータを駆動源とするアクチュエータを制御する場合に広く本発明を適用することができるのはもちろんである。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、過電流が検出されたときに一定の過電流検出時間の計測を開始して、過電流が検出される回数が設定値に達したときにモータへの駆動電流の供給を停止させるようにしたので、目標位置が短い時間間隔で変更されたためにハンチングが生じて過電流が流れた場合にも、その過電流を検出してモータへの駆動電流の供給を停止することができ、モータの保護を的確に図ることができる。
【００６２】
また本発明において、過電流検出回数検出部により検出された過電流検出信号の発生回数が設定値を超えたときにモータへの駆動電流の供給を設定された停止時間の間停止し、停止時間が経過した時にモータへの駆動電流の供給を再開するように駆動制御部を構成した場合には、モータへの駆動電流の供給を停止した後、モータへの駆動電流の供給を再開させることができるため、過電流が流れる状態が一時的に生じた場合に、モータを運転状態に自動的に復帰させることができ、モータが停止したままの状態になるのを防ぐことができる。
【００６３】
更に本発明において、モータの駆動電流を検出して検出した駆動電流の大きさに比例した電流検出信号を発生する駆動電流検出回路と、一定のサンプリング間隔で駆動電流検出回路の出力を読み込んで読み込んだ駆動電流が制限値を超えているときに過電流が流れたことを検出する過電流検出手段とにより過電流検出部を構成した場合には、モータがハンチングを起こした場合だけでなく、モータがロックした場合にもそれにより流れる過電流を検出してモータの保護を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の全体的な構成の一例を示したブロック図である。
【図２】図１の各部の具体的な構成例を示した回路図である。
【図３】本実施形態の全体的な構成を、マイクロプロセッサにより実現される部分の構成を含めて示したブロック図である。
【図４】本実施形態の定常制御時の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本実施形態のハンチング発生時の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本発明の一実施形態でマイクロプロセッサが実行するプログラムの過電流割込みのアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態でマイクロプロセッサが実行するプログラムのタイマ割込みのアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図８】従来技術を適用した電動アクチュエータ制御装置において、目標位置を一定としたときの制御動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】従来技術を適用した電動アクチュエータ制御装置において、目標位置が短い周期で変化したときの制御動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１：モータ、２：マイクロプロセッサ、３：正転駆動信号発生回路、４：逆転駆動信号発生回路、５：モータ駆動回路、６：バッテリ、７：過電流検出回路。
【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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【図９】
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