(57)【要約】【課題】本発明は、演算手段が演算不能状態に陥っても演算不能状態の復帰後には回転角の相対値を正確に算出することができる回転角検出装置の提供を目的とする。【解決手段】回転角センサＳ４，Ｓ５の検出信号に基づいてモータ１０の回転により変化する回転角の相対値を演算するＣＰＵ２を備える回転角検出装置４において、ＣＰＵ２の演算値を定期的に記憶するメモリ２６と、ＣＰＵ２が演算不能になる電源電圧より大きい値に設定された閾値電圧までＣＰＵ２の電源電圧が低下した場合にモータ１０の回転を停止させるＡＳＩＣ１とを備え、ＣＰＵ２は、モータ１０が再度始動する際の開始回転角をメモリ２６に最後に記憶された演算値に基づいて算出することを特徴とする回転角検出装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転角センサの検出信号に基づいてモータの回転により変化する回転角の相対値を演算する演算手段を備える回転角検出装置において、
前記検出信号を定期的に記憶するメモリと、
前記演算手段の電源電圧が所定の閾値電圧まで低下した場合に前記モータを停止させる停止手段とを備え、
前記演算手段は、前記モータが再度始動する際の開始回転角を前記メモリに最後に記憶された検出信号に基づいて算出することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記所定の閾値電圧は、前記演算手段が演算不能になる電源電圧より大きい値に設定される、請求項１記載の回転角検出装置。
【請求項３】
回転角センサの検出信号に基づいてモータの回転により変化する回転角の相対値を演算する演算手段を備える回転角検出装置において、
前記演算手段の演算値を定期的に記憶するメモリと、
前記演算手段が演算不能になる電源電圧より大きい値に設定された閾値電圧まで前記演算手段の電源電圧が低下した場合に前記モータの回転を停止させる停止手段とを備え、
前記演算手段は、前記モータが再度始動する際の開始回転角を前記メモリに最後に記憶された演算値に基づいて算出することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項４】
前記停止手段は、前記モータを回生制動させる、請求項１または３記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記回転角センサはインクリメンタルエンコーダである、請求項１または３記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記回転角センサをバルブリフト量の検出に用いる、請求項１または３記載の回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角センサの検出信号に基づいてモータの回転により変化する回転角を演算する回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バルブのリフト量を連続的に変化させるバルブリフト可変機構を備えたエンジンの動弁装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この動弁装置は、アクチュエータモータでクランク部材を揺動させて吸気バルブのバルブリフトを変更する際に、バルブリフトの大きさ、つまりクランク部材の支軸部の回転角を回転角センサで検出してアクチュエータモータの制御にフィードバックするものである。
【特許文献１】特開２００４−３５３５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
回転角を検出するために、回転角の絶対値を直接検出可能な回転角センサではなく、検出信号に基づいて基準点からの相対的な回転角を演算する必要がある回転角センサを用いる場合、電源の瞬間的な低下（「瞬断」ともいう）などにより演算手段にリセットがかかるとリセット前のデータが消失することによって、リセット復帰後に実際の回転角を正確に認識することができなくなる。この点、上述の従来技術の動弁装置の場合であっても、同様の問題が発生すると、実際の回転角を正確に認識できず、その結果、バルブリフト量を正確に認識することができないことになる。
【０００４】
そこで、本発明は、演算手段が演算不能状態に陥っても演算不能状態の復帰後には回転角の相対値を正確に算出することができる回転角検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
回転角センサの検出信号に基づいてモータの回転により変化する回転角の相対値を演算する演算手段を備える回転角検出装置において、
前記検出信号を定期的に記憶するメモリと、
前記演算手段の電源電圧が所定の閾値電圧まで低下した場合に前記モータを停止させる停止手段とを備え、
前記演算手段は、前記モータが再度始動する際の開始回転角を前記メモリに最後に記憶された検出信号に基づいて算出することを特徴とする回転角検出装置が提供される。
【０００６】
本局面によると、前記演算手段の電源が瞬断等の電圧低下によって回転角の演算が不能になっても、電圧低下によってモータが停止するとともに回転角センサの検出信号がメモリに定期的に記憶されているので、演算不能状態の復帰後にモータが再始動する際には正確な回転角を算出することが可能になる。
【０００７】
ここで、モータが再始動する際には正確な回転角を演算することは可能であるが、モータが停止しないうちに演算手段が演算不能になることを防ぐために、前記所定の閾値電圧は、前記演算手段が演算不能になる電源電圧より大きい値に設定されることが好ましい。これにより、演算手段の電源電圧が低下しても演算不能になる前にモータを停止させることが可能となる。
【０００８】
また、上記課題を解決するため、本発明の他の一局面によれば、
回転角センサの検出信号に基づいてモータの回転により変化する回転角の相対値を演算する演算手段を備える回転角検出装置において、
前記演算手段の演算値を定期的に記憶するメモリと、
前記演算手段が演算不能になる電源電圧より大きい値に設定された閾値電圧まで前記演算手段の電源電圧が低下した場合に前記モータの回転を停止させる停止手段とを備え、
前記演算手段は、前記モータが再度始動する際の開始回転角を前記メモリに最後に記憶された演算値に基づいて算出することを特徴とする回転角検出装置が提供される。
【０００９】
本局面によると、前記演算手段の演算値をメモリに定期的に記憶するとともに前記演算手段の電源が瞬断等の電圧低下によって演算不能になる前にモータを停止させるので、モータを停止させた後の演算値をメモリに記憶させることが可能になる。したがって、電源の瞬断により回転角が演算不能になっても、演算不能状態が復帰後にモータが再始動する際には正確な回転角を算出することが可能になる。
【００１０】
ここで、上記両局面において、前記停止手段は、前記モータを回生制動させると好適である。回転しているモータを停止させる場合には慣性により完全停止までに時間がかかる場合があるため、モータのエネルギーを電源に返す回生制動をすることによってモータを速やかに停止させることができる。
【００１１】
なお、前記回転角センサをバルブリフト量の検出に用いると、電源の瞬断により回転角が演算不能になっても、演算不能状態が復帰後にモータが再始動する際にはバルブリフト量を正確に認識することができるようになる。また、前記回転角センサとしてインクリメンタルエンコーダが挙げられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、演算手段が演算不能状態に陥っても演算不能状態の復帰後には回転角の相対値を正確に算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明の回転角検出装置の実施形態をエンジンのバルブリフト制御システムに適用した場合の構成図の一例である。本バルブリフト制御システムは、エンジンのバルブリフト量を変化させる可変バルブリフト機構を駆動するためのブラシレスモータ１０を制御するシステムである。可変バルブリフト機構は、周知の通り、クランク部材の支軸部に固定したコントロールアームをブラシレスモータ１０で揺動させてバルブのリフト量を連続的に変化させる。バルブリフト制御装置４は、エンジン制御装置５から送信されるエンジンのバルブリフト量の目標値（目標バルブリフト量）に基づいてブラシレスモータ１０の回転を制御することにより、バルブリフト量を可変している。
【００１４】
ブラシレスモータ１０は、バルブリフト制御装置４の三相ブリッジ回路であるインバータ３に接続されている。ブラシレスモータ１０の回転状態は、３つの通電制御用センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３と２つの位置制御用センサＳ４，Ｓ５によって検出され、その検出データがバルブリフト制御装置４に入力される。周知の通り、ブラシレスモータ１０の三相巻線Ａ，Ｂ，Ｃにインバータ３によって三相交流電流を流すと回転磁界が発生する。バルブリフト制御装置４はこの回転磁界を発生させることによりブラシレスモータ１０のロータを回転制御し、ロータに接続されるシャフトが回転する。シャフトの回転運動は上記のコントロールアームの揺動運動に変換される。
【００１５】
バルブリフト制御装置４は、通電相を確定するための３つの通電制御用センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からブラシレスモータ１０の三相の状態を取得し、インバータ３内にある６つのＭＯＳＦＥＴなどのスイッチの通電パターンを決めることによって、ブラシレスモータ１０を回転させている。
【００１６】
また、バルブリフト制御装置４は、エンジン制御装置５とＣＡＮなどの通信回線１１を介して接続されている。エンジン制御装置５は、通信回線１１を介して目標バルブリフト量をバルブリフト制御装置４に送信する。バルブリフト制御装置４は、目標バルブリフト量をブラシレスモータ１０の回転角（回転位置）の目標値（目標回転位置）に変換し、その目標回転位置と２つの位置制御用センサＳ４，Ｓ５の検出信号に基づいて演算されるブラシレスモータ１０の実回転位置との偏差が零となるように、インバータ３内の６つスイッチの通電を制御する。
【００１７】
上記のようにブラシレスモータ１０を制御するために、本実施例のバルブリフト制御装置４は、図１に示されるように、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）１、ＣＰＵ２及びインバータ３を備えている。ＡＳＩＣ１は、通電制御部２０とプリドライバ２１と電源回路部２２と電源監視部２３とを有している。
【００１８】
ＡＳＩＣ１の通電制御部２０は、通電制御用センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からブラシレスモータ１０の三相の状態を取得し、インバータ３内の６つのスイッチの通電パターンを決め、その通電パターンに従ってそれらのスイッチをＯＮさせるプリドライバ２１を動作させる。インバータ３内の６つのスイッチがＭＯＳＦＥＴの場合、通電パターンに従ってプリドライバ２１からＭＯＳＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦさせるゲート信号が出力される。
【００１９】
ＡＳＩＣ１の電源回路部２２は、バルブリフト制御装置４の動作電源である電源３０の＋Ｂ電圧（例えば、１２Ｖ）をレギュレートすることによって降圧したＶｃｃ電圧（例えば、５Ｖ）を生成する。Ｖｃｃ電圧は、ＣＰＵ２の電源電圧として供給される。
【００２０】
ＡＳＩＣ１の電源監視部２３は、Ｖｃｃ電圧を監視している。電源監視部２３は、Ｖｃｃ電圧が所定のリセット電圧（例えは、４．９Ｖ）以下になるとＣＰＵ２にリセットをかける。
【００２１】
ＣＰＵ２は、２つの位置制御用センサＳ４，Ｓ５の検出信号に基づいてブラシレスモータ１０の回転位置を演算する。位置制御用センサＳ４，Ｓ５は、例えば、インクリメンタルエンコーダである。インクリメンタルエンコーダは、回転変位量に応じてパルス列を出力する。ＣＰＵ２は、位置制御用センサＳ４，Ｓ５の出力パルス数をカウンタで計数し、カウント数により回転位置を演算する。なお、位置制御用センサＳ４，Ｓ５の検出信号は回転位置の絶対値ではないため、ＣＰＵ２は、ある基準とする位置でカウント数をリセットし、その基準位置からのパルス数をカウンタで累積加算することにより、基準位置からの相対的な回転位置を演算する。なお、ＣＰＵ２が基準位置を把握するためには、例えば、位置制御用センサＳ４，Ｓ５はインデックスパルスを出力する。インデックスパルスはエンコーダが１回転する毎に出力されるため、ＣＰＵ２はインデックスパルスを検出すると絶対的な基準位置を把握することができる。基準位置を示すデータは、ＣＰＵ２のＲＡＭ２５に記憶される。
【００２２】
図２は、位置制御用センサＳ４，Ｓ５の出力パルスの関係を示す図である。位置制御用センサＳ４，Ｓ５の出力パルスには位相差（例えば、９０°）がある。この位置制御用センサＳ４とＳ５の両出力パルスの位相関係からブラシレスモータ１０（ロータ）の回転方向を検知することができる。図２の左半分で示されるように、位置制御用センサＳ４の検出信号の立ち上がりエッジで位置制御用センサＳ５のレベルがＬｏレベルであれば、ブラシレスモータ１０は正転しているとＣＰＵ２は判断し、図２の右半分で示されるように、位置制御用センサＳ４の検出信号の立ち上がりエッジで位置制御用センサＳ５のレベルがＨｉレベルであれば、ブラシレスモータ１０は逆転しているとＣＰＵ２は判断する。また、図２の下段で示されるように、回転方向が正転であればカウンタ値をアップし、反転であればカウンタ値をダウンすることにより、ＣＰＵ２は基準位置からの相対的な回転位置を演算する。
【００２３】
また、ＣＰＵ２は、エンジン制御装置５から送信された目標バルブリフト量をブラシレスモータ１０の目標回転位置に変換し、その目標回転位置と位置制御用センサＳ４，Ｓ５の検出信号に基づいて演算したブラシレスモータ１０の実回転位置との偏差が零になるような符号付のＰＷＭ信号（符号は、回転方向を示す）を演算し、算出されたＰＷＭ信号をＡＳＩＣ１の通電制御部２０に対し出力する。通電制御部２０は、そのＰＷＭ信号に基づいてプリドライバ２１を動作させることによりインバータ３内の６つのスイッチの通電を制御する。
【００２４】
ところで、電源３０の＋Ｂ電圧が瞬断することによってＶｃｃ電圧が所定のリセット電圧以下になると、電源監視部２３によってＣＰＵ２にリセットがかけられる。その結果、ＣＰＵ２のＲＡＭ２５に記憶された基準位置のデータが消去されてしまうため、リセットから復帰したとしても、ＣＰＵ２は基準位置からの相対的な回転位置を正確に演算することができない。
【００２５】
そこで、本実施形態のＣＰＵ２は、位置制御用センサＳ４，Ｓ５の検出信号に基づいて演算した回転位置の相対値を、エンジン制御装置４に所定の通信周期（例えば、４ｍｓ毎）で送信する。図３は、エンジン制御装置４に回転位置の演算値を送信するＣＰＵ２の通信ルーチンである。図３は、ＣＰＵ２が、位置制御用センサＳ４，Ｓ５の検出信号に基づいて回転位置の相対値を演算し（ステップ１０）、その演算値をエンジン制御装置５に所定の通信周期で繰り返し通信する（ステップ１２）ことを示している。
【００２６】
エンジン制御装置４は、ＣＰＵ２による演算値を記憶するメモリ２６を有しており、バルブリフト制御装置４（ＣＰＵ２）から通信回線１１を介して受信した演算値をメモリ２６に記憶する。メモリ２６に記憶される演算値は、受信する度にすなわち上記の所定の通信周期毎に上書き更新される。
【００２７】
また、本実施形態の通電制御部２０は、＋Ｂ電圧が所定の電圧（例えば、６Ｖ）より低下したことを電源監視部２３が検出した場合に、ブレーキモードに入る。ブレーキモードに入ると、インバータ３内の６つのスイッチのうち上段のスイッチ３ａ，３ｂ，３ｃがＯＮし、下段のスイッチ３ｄ，３ｅ，３ｆがＯＦＦするようにプリドライバ２１を動作させる。つまり、ブラシレスモータ１０のエネルギーを電源３０に返す回生制動を行うことにより、ブラシレスモータ１０を速やかに停止させる。
【００２８】
そして、＋Ｂ電圧がブレーキモードに入るための閾値電圧（すなわち、上記６Ｖ）からさらに低下して、電源回路部２２が正常なＶｃｃ電圧を生成できなくなり、Ｖｃｃ電圧が所定のリセット電圧以下になると、電源監視部２３によってＣＰＵ２にリセットがかけられる。リセットがかけられると、演算した回転位置の相対値のエンジン制御装置４への送信は必然的に停止する。このとき、エンジン制御装置のメモリ２６に記憶された演算値は、通信の途絶とともに最後に記憶された値が保持される。
【００２９】
この後、＋Ｂ電圧の上昇によってリセットが解除されれば、ＣＰＵ２はエンジン制御装置４への通信を再開することになる。エンジン制御装置４は、ＣＰＵ２との通信が再開したことを検知すると、通信回線１１を介してメモリ２６に記憶された演算値をバルブリフト制御装置４に送信する。バルブリフト制御装置４のＣＰＵ２は、エンジン制御装置４から受信したその演算値を用いて回転位置の相対値の演算を再開するとともに、その演算値を用いて所定のバルブリフト制御の実行を再開する。
【００３０】
上述の動作について、図４，５の制御フローによって説明する。図５は、エンジン制御装置５の制御フローである。エンジン制御装置５は、バルブリフト制御装置４との通信確認を行っている。エンジン制御装置５は、通信が正常の場合に（ステップ４０；Ｎｏ）、回転位置の演算値を受信すると（ステップ４２；Ｙｅｓ）、受信した演算値をメモリ２６に上書き更新する（ステップ４４）。回転位置の演算値が受信されなければ、メモリ２６に記憶される演算値は更新されずにそのままである（ステップ４２；Ｎｏ）。
【００３１】
一方、通信の途絶が検出された場合には（ステップ４０；Ｙｅｓ）、エンジン制御装置５は、バルブリフト制御装置４との通信が復帰するまで待機する（ステップ４６）。通信の復帰を検知すると（ステップ４６；Ｙｅｓ）、通信回線１１を介してメモリ２６に記憶された演算値をバルブリフト制御装置４に送信する（ステップ４８）。
【００３２】
これに対し、図４は、バルブリフト制御装置４のＣＰＵ２のリセット解除後の制御フローである。バルブリフト制御装置４のＣＰＵ２は、リセット解除されるとイニシャル処理を開始する（ステップ２０）。イニシャル処理の中でエンジン制御装置５との通信確立が行われる。通信確立が完了すれば、上述の図５の説明で示したように、エンジン制御装置５は、通信回線１１を介してメモリ２６に記憶された演算値をバルブリフト制御装置４に送信することになる。バルブリフト制御装置４のＣＰＵ２は、エンジン制御装置４からメモリ２６に記憶された演算値を受信すると（ステップ２２）、受信したその演算値に基づいて開始回転位置を演算可能になるとともに、その開始回転位置を用いてバルブリフトの位置制御の実行を再開する（ステップ２４）。
【００３３】
以上、上述したように、バルブリフト制御装置４のＣＰＵ２は、リセットがおこっても、リセット復帰後に正確な回転角を把握することができるようになる。
【００３４】
なお、ブラシレスモータ１０の回転速度が速いと、停止指示をしても慣性によってしばらく動いてしまうことがあり、ブラシレスモータ１０の回転速度を速やかに下げることはできても、ブラシレスータ１０が完全停止する前に、Ｖｃｃ電圧が所定のリセット電圧以下になってしまいＣＰＵ２にリセットがかけられる場合が想定される。この場合、ＣＰＵ２はリセット復帰後に認識する開始回転位置にずれが生じる。
【００３５】
しかしながら、このような場合であっても、回生制動させることによって、ブラシレスモータ１０のエネルギーが電源３０に供給されることになるので、＋Ｂ電圧の降下速度が遅くなり、Ｖｃｃ電圧が所定のリセット電圧以下になるタイミングも遅くなる。つまり、ブラシレスモータ１０の回転速度が速くてブラシレスータ１０が完全停止する前にＣＰＵ２にリセットがかかってしまっても、ブラシレスモータ１０の回転速度がある程度下がったタイミングでＣＰＵ２にリセットがかかるので、リセット復帰後に認識する開始回転位置にずれは最小限に抑えることができる。その後は、ＣＰＵ２は、位置制御用センサＳ４，Ｓ５が出力する上述のインデックスパルスを用いることによって正確な回転位置を算出することが可能である。
【００３６】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３７】
例えば、上述の実施例では、ＡＳＩＣを使用しているが、ＡＳＩＣ１内の通電制御部２０などをそれぞれ独立の回路で構成にしてもよい。
【００３８】
また、上述の実施例では、可変バルブリフト機構を駆動するための電動モータを対象にしていたが、回転角センサの検出信号に基づいて回転角の相対値を演算する場合であれば、他の駆動対象を駆動するための電動モータを対象にしてもよい。
【００３９】
なお、上述の実施例では、通信回線１１を介してＣＰＵ２の演算値をエンジン制御装置５のメモリ２６に記憶していたが、位置制御をするために位置制御用センサＳ４，Ｓ５の検出信号をＣＰＵ２に送信するとともに、エンジン制御装置５のメモリ２６に記憶するためにＣＰＵ２を介さずに位置制御用センサＳ４，Ｓ５の検出信号を直接エンジン制御装置５に送信してもよい。これにより、ＣＰＵ２にリセットがかかっても、メモリ２６にはブラシレスモータ１０の停止指示後の位置制御用センサＳ４，Ｓ５の検出信号が記憶されているので、上述の実施例と同様にその記憶値を用いることによって、リセット復帰後に正確な回転位置を算出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の回転角検出装置の実施形態をエンジンのバルブリフト制御システムに適用した場合の構成図の一例である。
【図２】位置制御用センサＳ４，Ｓ５の出力パルスの関係を示す図である。
【図３】エンジン制御装置４に回転位置の演算値を送信するＣＰＵ２の通信ルーチンである。
【図４】バルブリフト制御装置４のＣＰＵ２のリセット解除後の制御フローである。
【図５】エンジン制御装置５の制御フローである。
【符号の説明】
【００４１】
１  ＡＳＩＣ
２  ＣＰＵ
３  インバータ
４  バルブリフト制御装置
５  エンジン制御装置
２６  メモリ
１０  ブラシレスモータ
１１  通信回線
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  通電制御用センサ
Ｓ４，Ｓ５  位置制御用センサ
【図１】
2007127597.tif 000003
【図２】
2007127597.tif 000004
【図３】
2007127597.tif 000005
【図４】
2007127597.tif 000006
【図５】
2007127597.tif 000007