(57)【要約】【課題】信号線の数が低減され、モータの停止状態と信号線の天絡若しくは地絡を判別可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】回転センサ部３０はモータ２００の回転角度に対して位相の異なる複数のセンサ信号と、複数のセンサ信号の内の１つの電圧レベルが変化する毎に電圧レベルが回転方向に応じて定められた時間変化した後に元に戻る回転角信号を生成し、異常判定部４０は複数のセンサ信号が全て変化している場合に第１デューティ比、複数のセンサ信号が全て一定となった場合に第２デューティ比の異常判定信号を生成し、コントロールユニット５０は、異常判定信号が第１デューティ比であり回転角信号が一定の場合、モータは回転状態、回転角信号線９３は天絡若しくは地絡していると判定し、異常判定信号が第２デューティ比であり回転角信号が一定の場合、モータは回転停止していると判定する。【選択図】図１
2016092855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ（２００）の回転を制御するモータ制御部（２０）、前記モータの回転角度を示す回転角信号を生成する回転センサ部（３０）、および、前記モータの回転状態に応じて変化する異常判定信号を生成する異常判定部（４０）を有するドライバー（１０）と、
前記ドライバーに前記モータの回転速度を指示するコントロールユニット（５０）と、を有し、
前記回転角信号が回転角信号線（９３）を介して前記ドライバーから前記コントロールユニットに入力され、
前記異常判定信号が異常判定信号線（９２）を介して前記ドライバーから前記コントロールユニットに入力されており、
前記回転センサ部は、前記モータの回転角度に対して位相の異なる複数のセンサ信号を生成しており、
複数の前記センサ信号それぞれはパルス信号であり、
前記回転角信号は複数の前記センサ信号の内の少なくとも１つの電圧レベルが変化する毎に電圧レベルが所定時間変化した後に電圧レベルが元に戻るパルス信号であり、前記所定時間は前記モータの回転方向に応じて異なるように定められており、
前記異常判定信号はパルス信号であり、そのデューティ比は、複数の前記センサ信号それぞれの電圧レベルが変化している場合に第１デューティ比、複数の前記センサ信号それぞれの電圧レベルが一定となった場合に前記第１デューティ比とは異なる第２デューティ比となっており、
前記コントロールユニットは、
前記異常判定信号のデューティ比が前記第１デューティ比であり、前記回転角信号の電圧レベルが一定の場合、前記モータは回転状態であり、前記回転角信号線が天絡若しくは地絡していると判定し、
前記異常判定信号のデューティ比が前記第２デューティ比であり、前記回転角信号の電圧レベルが一定の場合、前記モータの回転が停止していると判定することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記モータは車両に設けられた内燃機関（３００）のカムシャフト（３２０）と連動し、
前記内燃機関の回転角度を示す信号が前記コントロールユニットに入力されており、
前記コントロールユニットは前記内燃機関の回転角度、および、前記回転角信号に基づいて前記モータの駆動を制御することで前記カムシャフトとクランクシャフト（３３０）の位相差を制御し、前記内燃機関の吸気タイミングと排気タイミングを制御しており、
前記コントロールユニットは、前記モータが回転状態であり、前記回転角信号線に天絡若しくは地絡が生じていると判定した場合、前記回転角信号を用いずに、前記内燃機関の回転角度に基づいて前記モータの駆動を制御することで、前記位相差を制御することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記コントロールユニットは、前記ドライバーに前記モータの駆動を指示したにもかかわらず、前記モータの回転が停止していると判定した場合、前記モータを非駆動状態にする指示を前記ドライバーに出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記コントロールユニットは、前記ドライバーに前記モータの駆動を指示していなく、前記モータが回転を停止していると判定した場合、前記モータが非駆動状態であると判定することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記コントロールユニットは、前記回転角信号の電圧レベルが一定であるか否かの判定を、前記回転センサ部における前記モータの回転角度の検出可能な最小回転角度分だけ前記モータが回転する間に行うことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記回転角信号の電圧レベルはＨｉレベルおよび前記Ｈｉレベルより電圧レベルの低いＬｏレベルから成り、
前記コントロールユニットは前記異常判定信号のデューティ比が前記第１デューティ比であり、前記回転角信号の電圧レベルが前記Ｈｉレベルで一定の場合に前記回転角信号線が天絡していると判定し、前記Ｌｏレベルで一定の場合に前記回転角信号線が地絡していると判定することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記異常判定部は、前記モータの回転状態の他に複数の前記センサ信号の異常も検出し、複数の前記センサ信号の一部に異常が生じた場合に前記異常判定信号のデューティ比を第３デューティ比としており、
前記コントロールユニットは、前記異常判定信号のデューティ比が前記第３デューティ比の場合、前記回転角信号は前記モータの回転状態を正しく反映していないと判定することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記異常判定部は、前記モータの回転状態の他に前記モータ制御部の出力信号の異常も検出し、前記モータ制御部の出力信号に異常が生じた場合に前記異常判定信号のデューティ比を第４デューティ比としており、
前記コントロールユニットは、前記異常判定信号のデューティ比が前記第４デューティ比の場合、前記モータを正常に駆動することができないと判定することを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記異常判定部は、前記モータの回転状態の他に前記コントロールユニットから前記ドライバーに入力される前記モータの回転速度の指示を含む指示信号の異常も検出し、前記モータが駆動している状態において前記指示信号の電圧レベルが一定になった場合に前記異常判定信号のデューティ比を第５デューティ比としており、
前記コントロールユニットは、前記異常判定信号のデューティ比が前記第５デューティ比の場合、前記モータを正常に駆動することができないと判定することを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを回転駆動するドライバー、および、ドライバーにモータの回転速度を指示するコントロールユニットを有するモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示されるように、電動モータの回転を利用して内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置が知られている。このバルブタイミング調整装置は、電動モータの回転方向を電圧レベルにより表す回転方向信号、および、電動モータの回転数をパルス数により表すセンサ信号を生成する駆動回路を有する。またバルブタイミング調整装置は、回転方向信号に応じた制御信号を生成して駆動回路に出力する制御回路を有する。駆動回路と制御回路とは複数の信号線を介して電気的に接続されており、回転方向信号とセンサ信号とはそれぞれ別の信号線を介して駆動回路から制御回路へ出力される。
【０００３】
駆動回路は所定期間においてハイレベルの回転方向信号を強制出力する。制御回路はこの所定期間においてローレベルの回転方向信号が入力されると、回転方向信号を出力する信号線の地絡異常を検出する。また駆動回路は所定期間において回転方向信号の電圧レベルを信号線のアクティブ電圧レベルと同レベルに強制設定する。制御回路はこの所定期間においてアクティブ電圧レベルとは異なるレベルの回転方向信号が入力されると、回転方向信号を出力する信号線の断線異常を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２１７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように特許文献１には駆動回路と制御回路とが回転方向信号を出力する信号線とセンサ信号を出力する信号線とを介して電気的に接続された構成が記載されている。したがってこの構成の場合、回転方向と回転数（回転角度）を検出するための信号線の数が多い、という問題がある。
【０００６】
この課題を解決するべく、回転方向信号とセンサ信号それぞれの情報を併せ持つ信号を１つの信号線によって出力する構成が想定される。そしてこの信号の電圧レベルを所定期間検出することで信号線の天絡若しくは地絡を検出することも想定される。しかしながらこの構成では回転体が停止しているために信号の電圧レベルが一定となるのか、それとも信号線に天絡若しくは地絡が生じているために信号の電圧レベルが一定となるのか、その区別がつかない。
【０００７】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、回転方向と回転数（回転角度）を検出するための信号線の数が低減され、モータの停止状態と信号線の天絡若しくは地絡を判別可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するための第１発明は、モータ（２００）の回転を制御するモータ制御部（２０）、モータの回転角度を示す回転角信号を生成する回転センサ部（３０）、および、モータの回転状態に応じて変化する異常判定信号を生成する異常判定部（４０）を有するドライバー（１０）と、ドライバーにモータの回転速度を指示するコントロールユニット（５０）と、を有し、回転角信号が回転角信号線（９３）を介してドライバーからコントロールユニットに入力され、異常判定信号が異常判定信号線（９２）を介してドライバーからコントロールユニットに入力されており、回転センサ部は、モータの回転角度に対して位相の異なる複数のセンサ信号を生成しており、複数のセンサ信号それぞれはパルス信号であり、回転角信号は複数のセンサ信号の内の少なくとも１つの電圧レベルが変化する毎に電圧レベルが所定時間変化した後に電圧レベルが元に戻るパルス信号であり、所定時間はモータの回転方向に応じて異なるように定められており、異常判定信号はパルス信号であり、そのデューティ比は、複数のセンサ信号それぞれの電圧レベルが変化している場合に第１デューティ比、複数のセンサ信号それぞれの電圧レベルが一定となった場合に第１デューティ比とは異なる第２デューティ比となっており、コントロールユニットは、異常判定信号のデューティ比が第１デューティ比であり、回転角信号の電圧レベルが一定の場合、モータは回転状態であり、回転角信号線が天絡若しくは地絡していると判定し、異常判定信号のデューティ比が第２デューティ比であり、回転角信号の電圧レベルが一定の場合、モータの回転が停止していると判定することを特徴とする。
【０００９】
このように回転角信号には情報として回転角度と回転方向が含まれており、回転角信号が１つの回転角信号線（９３）を介してドライバー（１０）からコントロールユニット（５０）に出力される。そのため回転角度と回転方向それぞれを情報として別々に含む２つの信号がドライバー（１０）からコントロールユニット（５０）に出力される構成と比べて、回転角度と回転方向をドライバー（１０）からコントロールユニット（５０）に出力するための信号線が少なくなる。
【００１０】
またコントロールユニット（５０）に入力する回転角信号の電圧レベルが一定になるのは、モータ（２００）の回転が停止したか、回転角信号線（９３）が天絡若しくは地絡したかのいずれかである。そして複数のセンサ信号それぞれの電圧レベルが変化するのはモータ（２００）が回転している場合であり、それとは反対に複数のセンサ信号それぞれの電圧レベルが一定になるのはモータ（２００）の回転が停止した場合である。したがって上記したように異常判定信号のデューティ比が、複数のセンサ信号それぞれの電圧レベルが変化していることを示す第１デューティ比であり、回転角信号の電圧レベルが一定の場合、モータ（２００）は回転状態であり、回転角信号線（９３）が天絡若しくは地絡していると判定することができる。また異常判定信号のデューティ比が、複数のセンサ信号それぞれの電圧レベルが一定であることを示す第２デューティ比であり、回転角信号の電圧レベルが一定の場合、モータ（２００）の回転が停止していると判定することができる。
【００１１】
以上示したように回転角度と回転方向とを１つの回転角信号線（９３）を介してドライバー（１０）からコントロールユニット（５０）に出力する構成においても、モータ（２００）の停止状態と回転角信号線（９３）の天絡若しくは地絡を判別することができる。
【００１２】
なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけている。この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係るモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】モータ制御装置の信号を示すタイミングチャートである。
【図３】センサ信号とモータの回転角度、および、回転方向を示す図表である。
【図４】回転方向の逆転に伴う回転角信号のＬｏレベル時間の変化を示すタイミングチャートである。
【図５】回転角信号線で天絡が生じた場合のモータ制御装置の信号を示すタイミングチャートである。
【図６】モータの回転停止時におけるモータ制御装置の信号を示すタイミングチャートである。
【図７】異常判定部によるモータの回転状態検出処理を示すフローチャートである。
【図８】コントロールユニットによるモータ制御を示すフローチャートである。
【図９】Ｗ相センサで異常が生じた場合のモータ制御装置の信号を示すタイミングチャートである。
【図１０】モータ制御部の出力信号に異常が生じた場合のモータ制御装置の信号を示すタイミングチャートである。
【図１１】指示信号に異常が生じた場合のモータ制御装置の信号を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明をカム位相制御に適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図８に基づいて、本実施形態に係るモータ制御装置を説明する。図１ではモータ制御装置１００の他に、モータ２００、回転角センサ２１０、内燃機関３００、カム角センサ３４０、および、クランク角センサ３５０を図示している。
【００１５】
モータ制御装置１００はモータ２００の回転を制御することで、内燃機関３００のカムシャフト３２０とクランクシャフト３３０の位相差（以下、カム位相と示す）を制御するものである。図１に示すようにモータ制御装置１００はモータ２００と電気的に接続されモータ２００は内燃機関３００のバルブタイミング変換部３１０と機械的に連結されている。
【００１６】
図示しないがモータ２００は出力軸に固定されたロータ、および、ロータの近くに設けられたステータを有する。ロータは永久磁石を有しており、出力軸の回転によってステータを貫く磁束の方向が時間的に変化する。ステータは鉄などから成る固定部にコイルが巻かれたものであり、このコイルに電流が流れることで磁束が発生される。モータ制御装置１００によってロータに回転トルクが生じるように上記のコイルに電流が供給されることで、モータ２００の出力軸が自立回転する。
【００１７】
モータ２００の出力軸はバルブタイミング変換部３１０を介してカムシャフト３２０と連結されている。そしてバルブタイミング変換部３１０はチェーンを介してクランクシャフト３３０と連結されている。内燃機関３００の駆動によってクランクシャフト３３０が回転し始めると、それに伴ってバルブタイミング変換部３１０とともにカムシャフト３２０とモータ２００の出力軸も回転し始める。この回転によってカムシャフト３２０のカムジャーナルに設けられたカムロブが回転する。カムロブの回転により吸気弁と排気弁が燃焼室に対して上下動し、吸気弁にて燃焼室への吸気が行われ、排気弁にて燃焼室からの排気が行われる。
【００１８】
内燃機関３００が例えば４サイクルエンジンの場合、吸気弁若しくは排気弁に対応するカムシャフト３２０のカムロブは、クランクシャフト３３０が２回転すると１回転する。通常、吸気弁と排気弁の位相はおよそ１８０°ずれているが、この位相差は、上記したカム位相をモータ制御装置１００、モータ２００、および、バルブタイミング変換部３１０によって制御することで調整可能となっている。
【００１９】
図示しないがバルブタイミング変換部３１０は上記したチェーンを介して伝達されるクランクシャフト３３０の回転トルクをカムシャフト３２０に伝達しつつ、カムシャフト３２０をクランクシャフト３３０に対して相対的に回転させる遊星歯車機構を有する。バルブタイミング変換部３１０は上記したチェーンが連結される環状のリングギヤ、および、リングギヤの中に設けられた円盤状のピニオンギヤとバルブギヤを有する。リングギヤはチェーンを介してクランクシャフト３３０と連結され、バルブギヤはカムシャフト３２０に連結されている。そしてピニオンギヤはモータ２００の出力軸に連結されている。リングギヤの内側面に歯が形成され、ピニオンギヤおよびバルブギヤそれぞれの外側面に歯が形成されている。このリングギヤの内側面の歯とピニオンギヤの歯とが噛み合わさり、ピニオンギヤの歯とバルブギヤの歯とが噛み合わさっている。したがってクランクシャフト３３０が回転するとその回転トルクがチェーンを介してリングギヤに伝達され、これによってリングギヤが回転する。するとピニオンギヤがバルブギヤの周りを公転し、これによってバルブギヤが回転する。この結果、クランクシャフト３３０とともにカムシャフト３２０が回転する。
【００２０】
カムシャフト３２０におけるクランクシャフト３３０との位相差（カム位相）を維持する場合、モータ制御装置１００はモータ２００によってピニオンギヤを自転させずにバルブギヤの周りを公転させることで、バルブギヤとリングギヤとを同一の速さで回転させる。しかしながらカム位相を調整する場合、モータ制御装置１００はモータ２００によってピニオンギヤを自転させつつバルブギヤの周りを公転させることで、バルブギヤをリングギヤに対して相対的に回転させる。この結果、カムシャフト３２０がクランクシャフト３３０に対して進角若しくは遅角される。モータ２００の出力軸がカムシャフト３２０よりも速く回転するとカム位相が進角され、出力軸がカムシャフト３２０よりも遅く回転するとカム位相が遅角される。進角若しくは遅角によってカム位相が目標とする位相に到達すると、モータ２００の出力軸をリングギヤと同一の速さで回転させる。これによって調整後のカム位相が維持される。このモータ２００によるカム位相制御によって、吸気タイミングと排気タイミングが調整される。
【００２１】
図１に示すようにモータ２００には回転角センサ２１０が設けられ、内燃機関３００にはカム角センサ３４０とクランク角センサ３５０が設けられている。回転角センサ２１０によってモータ２００の回転状態を示す検知信号が検出され、カム角センサ３４０とクランク角センサ３５０によってカムシャフト３２０の回転角度とクランクシャフト３３０の回転角度が検出される。モータ制御装置１００は検知信号に基づいてモータ２００の回転角度を算出し、カムシャフト３２０の回転角度とクランクシャフト３３０の回転角度とに基づいて内燃機関３００の回転角度を算出する。モータ制御装置１００は算出した内燃機関３００の回転角度とモータ２００の回転角度とに基づいてモータ２００を制御する。こうすることでモータ制御装置１００はカム位相制御を行う。なお、カム位相制御を行うためには、上記した目標とする位相を算出しなくてはならない。この目標とする位相は、ユーザーのアクセル踏込量を示すアクセル開度センサや内燃機関３００の吸入空気量を計測するエアフローメータなどの車両の走行状態を示す各種センサ信号に基づいて、モータ制御装置１００にて算出される。
【００２２】
図１に示すようにモータ制御装置１００は、ドライバー１０とコントロールユニット５０を有する。コントロールユニット５０はドライバー１０にモータ２００の回転数（回転速度）を含む指示信号を出力するものであり、ドライバー１０は指示信号および回転角センサ２１０の検知信号に基づいてモータ２００を制御するものである。ドライバー１０とコントロールユニット５０とは指示信号線９１、異常判定信号線９２、および、回転角信号線９３を介して電気的に接続されている。図示しないがモータ２００は上記したステータとして、Ｕ相ステータ、Ｖ相ステータ、Ｗ相ステータを有し、回転角センサ２１０はロータの周りに設けられた３つのセンサ素子を有する。したがって図１に示すようにドライバー１０とモータ２００とは３つのステータ線９４〜９６を介して電気的に接続され、ドライバー１０と回転角センサ２１０とは３つのセンサ線９７〜９９を介して電気的に接続されている。
【００２３】
図１に示すようにドライバー１０は、モータ制御部２０、センサ信号処理部３０、および、異常判定部４０を有する。モータ制御部２０は指示信号線９１を介してコントロールユニット５０から入力される指示信号および後述するセンサ信号処理部３０のセンサ信号に基づいてモータ２００の回転を制御するものである。モータ制御部２０はステータ線９４〜９６を介してモータ２００の出力軸を自立回転するための回転電流をモータ２００の３相のステータに出力することでモータ２００を回転させる。センサ信号処理部３０はセンサ線９７〜９９を介して回転角センサ２１０から入力されるアナログの検知信号に基づいてデジタルのセンサ信号と回転角信号を生成し、回転角信号線９３を介して回転角信号をコントロールユニット５０に出力するものである。異常判定部４０はモータ２００の回転状態を示す異常判定信号を生成し、異常判定信号線９２を介して異常判定信号をコントロールユニット５０に出力するものである。この異常判定部４０には、上記したセンサ信号、回転角信号、指示信号、および、回転電流が入力される。センサ信号処理部３０が特許請求の範囲に記載の回転センサ部に相当する。
【００２４】
モータ制御部２０は、カム位相を調整しない場合、３相のステータに回転電流を流さない。したがってこの場合モータ２００の出力軸はクランクシャフト３３０およびカムシャフト３２０に連れまわされて回転する。しかしながらコントロールユニット５０から現在のモータ２００の出力軸の回転数とは異なる回転数が入力されると、その回転数に出力軸の回転数が一致するように回転電流を流す。これによってモータ制御部２０はカムシャフト３２０をクランクシャフト３３０に対して進角若しくは遅角させる。またモータ制御部２０は、カム位相を維持する場合、モータ２００の出力軸（カムシャフト３２０）とクランクシャフト３３０それぞれの速さが異ならずに同一の速さで回転するように、３相のステータに回転電流を流す。
【００２５】
センサ信号処理部３０は、回転角センサ２１０から出力される出力軸の回転角に対応する３つの検知信号を二値化処理して３つのセンサ信号を生成し、この３つのセンサ信号に基づいて回転角信号を生成する。回転角センサ２１０の有する３つのセンサ素子それぞれはホール素子であり、ロータの周りに隣接角度１２０°で設けられている。したがって回転状態のロータの永久磁石から発せられる磁束の透過方向は３つのセンサ素子に対して位相が１２０°ずれている。このため３つのセンサ素子から出力される検知信号も位相が１２０°ずれている。この３つの検知信号がセンサ信号処理部３０にて二値化処理され、図２に示すパルス状のＵ相センサ信号、Ｖ相センサ信号、Ｗ相センサ信号が生成される。この３つのセンサ信号は同一の波形を有し、モータ２００が１８０°回転すると電圧レベルがＨｉレベルからＬｏレベル若しくはＬｏレベルからＨｉレベルに変動する。そして３つのセンサ信号はモータ２００の回転角度に対して位相が異なっており、互いに１２０°位相がずれている。以上により図２および図３に示すように出力軸の回転角度が６０°進む毎にＵ相センサ信号、Ｖ相センサ信号、Ｗ相センサ信号のいずれか１つの電圧レベルが変化する。換言すれば、出力軸の回転角度が６０°進む毎に３つのセンサ信号の内の１つの電圧レベルが変化する。
【００２６】
上記した回転角信号は３つのセンサ信号の内の少なくとも１つの電圧レベルが変化する毎に電圧レベルが所定時間変化した後に電圧レベルが元に戻るパルス信号である。本実施形態において回転角信号は、図２に示すようにセンサ信号の電圧レベルがＨｉレベルからＬｏレベル、若しくは、ＬｏレベルからＨｉレベルに変化する毎に、電圧レベルがＨｉレベルからＬｏレベルへと変化する。そして所定時間後に電圧レベルがＬｏレベルからＨｉレベルへと元に戻る。換言すれば、出力軸が６０°回転する毎に回転角信号に含まれるパルスが立ち下がる。したがって回転角信号のパルスの立ち下りエッジを検出することで、モータ２００が６０°回転したことを検出することができる。このため回転角信号のパルスの数（立ち下りエッジ数）を検出することでモータ２００の回転数を検出することができる。
【００２７】
なお、上記した回転角信号の電圧レベルがＬｏレベルになっている所定時間は、モータ２００の回転方向に応じて異なるように定められている。図４に示すようにモータ２００が正転する場合、所定時間はＲ１に定められ、逆転する場合、所定時間はＲ２に定められている。この所定時間Ｒ１，Ｒ２を定めるためには、センサ信号処理部３０がモータ２００の回転方向を検出しなければならないが、モータ２００の回転方向は図３に示す表に基づいて検出される。センサ信号処理部３０は図３に示すモータ２００の回転角度に対する３つのセンサ信号のＨｉレベルとＬｏレベルの対応関係を記憶している。センサ信号処理部３０は図２および図３に示すように時間がｔ１からｔ７へと進む過程（期間Ｔ１からＴ６へと進む過程）において３つのセンサ信号の電圧レベルがどのように変化したかを判定する。例えば図３に示すように期間Ｔ１においてＵ相センサ信号、Ｖ相センサ信号、Ｗ相センサ信号の電圧レベルがＨｉ，Ｌｏ，Ｈｉの場合に、時間が進み期間Ｔ２においてＨｉ，Ｌｏ，Ｌｏと変化した場合、センサ信号処理部３０はモータ２００が正転していると判定する。これとは異なり、期間Ｔ１においてＵ相センサ信号、Ｖ相センサ信号、Ｗ相センサ信号の電圧レベルがＨｉ，Ｌｏ，Ｈｉの場合に、時間が進み期間Ｔ２においてＬｏ，Ｌｏ，Ｈｉと変化した場合、センサ信号処理部３０はモータ２００が逆転していると判定する。このようにセンサ信号処理部３０は、図３に示す３つのセンサ信号の電圧レベルの組み合わせが時間経過に伴って実線矢印で示すように左から右へと変化する場合にモータ２００は正転していると判定する。それとは逆にセンサ信号処理部３０は、図３に示す３つのセンサ信号の電圧レベルの組み合わせが時間経過に伴って破線矢印で示すように右から左へと変化する場合にモータ２００は逆転していると判定する。センサ信号処理部３０はこの判定結果に基づいて回転角信号のＬｏレベル時間（所定時間Ｒ１，Ｒ２）を決定している。
【００２８】
以上示したように、回転角信号に含まれるパルスの数（立ち下りエッジ数）によってモータ２００の回転数が表され、Ｌｏレベル時間（所定時間Ｒ１，Ｒ２）によってモータ２００の回転方向が表されている。なお、所定時間Ｒ１，Ｒ２は、以下のように定まっている。図２および図３に示すようにセンサ信号処理部３０が検出可能なモータ２００の最小回転角度は６０°となっており、この最小回転角度だけモータ２００が回転するのに要する時間はモータ２００の回転速度によって変動する。したがってモータ２００が最速で回転している場合においてもモータ２００が６０°回転する度に電圧レベルが変化して元に戻るように、所定時間Ｒ１，Ｒ２は定められている。
【００２９】
異常判定部４０はモータ２００の回転状態に応じて、デューティ比の変化する異常判定信号を生成する。本実施形態に係る異常判定部４０は３つのセンサ信号の電圧レベルが変化している場合に第１デューティ比の異常判定信号を生成する。これとは異なり３つのセンサ信号それぞれの電圧レベルが一定となった場合に異常判定部４０は第１デューティ比とは異なる第２デューティ比の異常判定信号を生成する。本実施形態において第１デューティ比は８０％、第２デューティ比は９０％である。第１デューティ比はモータ２００が回転状態であることを示し、第２デューティ比はモータ２００が停止状態であることを示している。上記したようにモータ２００はバルブタイミング変換部３１０を介してクランクシャフト３３０と連結されている。したがってモータ２００が停止状態になるのは、モータ２００の駆動状態および非駆動状態に関わらず、クランクシャフト３３０の運動が停止した時となる。この場合、内燃機関３００は停止状態となるのでカム位相を制御しなくともよく、モータ２００を駆動しなくともよくなる。しかしながら例えば内燃機関３００が停止しているにも関わらずモータ２００が駆動するという異常が発生することも想定される。この場合、３つのセンサ信号の電圧レベルが変化しているので、異常判定部４０は第１デューティ比の異常判定信号を生成し、これをコントロールユニット５０に出力する。これによりモータ２００の異常状態がコントロールユニット５０によって判定され、コントロールユニット５０によってモータ２００を強制的に非駆動状態にすることが可能となっている。
【００３０】
コントロールユニット５０はカム角センサ３４０とクランク角センサ３５０の出力信号、および、ドライバー１０から出力される回転角信号に基づいてモータ２００の回転数を決定するものである。コントロールユニット５０はカム角センサ３４０およびクランク角センサ３５０それぞれの出力信号に基づいて内燃機関３００の回転角度（エンジン角度）を算出する。そしてコントロールユニット５０は上記したアクセル開度センサやエアフローメータなどの各種センサ信号に基づいて、車両の走行状態に適合する、目標と成るカム位相を算出する。次いでコントロールユニット５０は、この目標とするカム位相とするためのモータ２００の回転数を算出し、この回転数を含めた指示信号をドライバー１０に出力する。
【００３１】
図１に示すようにコントロールユニット５０にはドライバー１０から異常判定信号と回転角信号が入力される。コントロールユニット５０はこれらの信号に基づいて、モータ２００の回転状態と回転角信号線９３の天絡若しくは地絡を判定する。コントロールユニット５０に入力される回転角信号の電圧レベルが一定になるのは、モータ２００の回転が停止したか、回転角信号線９３が天絡若しくは地絡したかのいずれかである。そして複数のセンサ信号それぞれの電圧レベルが変化するのはモータ２００が回転している場合であり、それとは反対に複数のセンサ信号それぞれの電圧レベルが一定になるのはモータ２００の回転が停止した場合である。したがってコントロールユニット５０は、異常判定信号のデューティ比が複数のセンサ信号それぞれの電圧レベルが変化していることを示す第１デューティ比であり、回転角信号の電圧レベルが一定の場合、モータ２００は回転状態であり、回転角信号線９３が天絡若しくは地絡していると判定する。そしてこの際にコントロールユニット５０は回転角信号の電圧レベルを検出する。コントロールユニット５０は回転角信号の電圧レベルがＨｉレベルで一定の場合に回転角信号線９３が天絡していると判定し、Ｌｏレベルで一定の場合に回転角信号線９３が地絡していると判定する。またコントロールユニット５０は、異常判定信号のデューティ比が複数のセンサ信号それぞれの電圧レベルが一定であることを示す第２デューティ比であり、回転角信号の電圧レベルが一定の場合、モータ２００の回転が停止していると判定する。
【００３２】
なお、上記したようにセンサ信号処理部３０が検出可能なモータ２００の最小回転角度は６０°となっており、モータ２００が６０°だけ回転する間に回転角信号の電圧レベルがモータ２００の回転速度に依らずに、所定時間Ｒ１，Ｒ２だけ変化することが期待される。そこでコントロールユニット５０は図６に示すようにモータ２００が６０°回転する間に回転角信号の電圧レベルが一定であるのか否かを判定する。
【００３３】
次に、図７に基づいて異常判定部４０によるモータ２００の回転状態検出処理を説明する。図７に示すステップＳ１０において異常判定部４０は、入力される３つのセンサ信号それぞれの電圧レベルが一定となっている時間（継続時間）を測定する。そしてステップＳ２０において異常判定部４０は、継続時間が判定時間を超過したか否かを判定する。すなわち異常判定部４０は、３つのセンサ信号それぞれの電圧レベルが一定となっているか否かを判定する。異常判定部４０は、例えば図５に示すように３つのセンサ信号それぞれの電圧レベルが一定ではないと判定した場合、ステップＳ３０に進む。これとは異なり例えば図６に示すように３つのセンサ信号それぞれの電圧レベルが一定となっていると判定した場合、異常判定部４０はステップＳ４０に進む。なお、上記した判定時間はモータ２００が最も遅く回転している際にモータ２００がセンサ信号処理部３０の検出可能な最小回転角度（６０°）回転するのに要する時間に基づいて決定される。この時間に基づいて判定時間が決定されるのは、モータ２００が回転している場合、この時間が経過する間に３つのセンサ信号の内の１つの電圧レベルが変化することが期待されるからである。
【００３４】
ステップＳ３０に進むと異常判定部４０は、モータ２００は回転していると判定し、ステップＳ５０に進む。
【００３５】
ステップＳ５０に進むと異常判定部４０は、モータ２００が回転状態であることを示す異常判定信号を生成して、それをコントロールユニット５０に出力する。すなわち異常判定部４０は第１デューティ比の異常判定信号をコントロールユニット５０に出力する。そして異常判定部４０はモータ２００の回転状態検出処理を終了する。
【００３６】
これとは異なりステップＳ２０において３つのセンサ信号それぞれの電圧レベルが一定となっていると判定してステップＳ４０に進んだ場合、異常判定部４０はモータ２００の回転が停止していると判定し、ステップＳ６０に進む。
【００３７】
ステップＳ６０に進むと異常判定部４０は、モータ２００の回転停止を示す異常判定信号を生成して、それをコントロールユニット５０に出力する。すなわち異常判定部４０は第２デューティ比の異常判定信号をコントロールユニット５０に出力する。そして異常判定部４０はモータ２００の回転状態検出処理を終了する。
【００３８】
次に、図８に基づいてコントロールユニット５０のモータ制御を説明する。図８に示すステップＳ１１０においてコントロールユニット５０は異常判定信号のデューティ比を検出する。異常判定信号のデューティ比がモータ２００の回転状態を示す第１デューティ比の場合、コントロールユニット５０はステップＳ１２０に進む。これとは異なり異常判定信号のデューティ比がモータ２００の回転停止を示す第２デューティ比の場合、コントロールユニット５０はステップＳ１３０に進む。
【００３９】
ステップＳ１２０に進むとコントロールユニット５０は、回転角信号がＬｏレベルで固定されているか否かを判定する。回転角信号がＬｏレベルに固定されていないと判定した場合、コントロールユニット５０はステップＳ１４０に進む。これとは異なり、回転角信号がＬｏレベルに固定されていると判定した場合、コントロールユニット５０はステップＳ１５０に進む。
【００４０】
ステップＳ１４０に進むとコントロールユニット５０は、回転角信号がＨｉレベルで固定されているか否かを判定する。回転角信号がＨｉレベルに固定されていないと判定した場合、コントロールユニット５０はステップＳ１６０に進む。これとは異なり、例えば図５に示すように回転角信号がＨｉレベルに固定されていると判定した場合、コントロールユニット５０はステップＳ１７０に進む。
【００４１】
ステップＳ１６０に進むとコントロールユニット５０は、モータ２００は回転し、回転角信号線９３は正常であると判定する。そしてコントロールユニット５０はステップＳ１８０に進む。
【００４２】
ステップＳ１８０に進むとコントロールユニット５０は、内燃機関３００の回転角度（エンジン角度）と回転角信号とに基づいてカム位相の制御を実施する。以下、異常判定信号のデューティ比が第１デューティ比から変化するまで、このカム位相制御をコントロールユニット５０は実施する。
【００４３】
なおステップＳ１２０において回転角信号がＬｏレベルに固定されていると判定してステップＳ１５０に進んだ場合、コントロールユニット５０は回転角信号線９３が地絡していると判定し、ステップＳ１９０へと進む。同様にしてステップＳ１４０において回転角信号がＨｉレベルに固定されていると判定してステップＳ１７０に進んだ場合、コントロールユニット５０は回転角信号線９３が天絡していると判定し、ステップＳ１９０へと進む。
【００４４】
ステップＳ１９０へ進むとコントロールユニット５０は、回転角信号を用いずに、内燃機関３００の回転角度（エンジン角度）に基づいてモータ２００の駆動を制御することで、カム位相を制御する。この場合、カム位相を一定に維持する制御をコントロールユニット５０は行う。以下、異常判定信号のデューティ比が第２デューティ比から変化するまで、このカム位相の制御をコントロールユニット５０は実施する。
【００４５】
フローを遡り、ステップＳ１１０において異常判定信号のデューティ比がモータ２００の回転停止を示す第２デューティ比であると判定してステップＳ１３０に進んだ場合、コントロールユニット５０はドライバー１０にモータ２００の駆動を指示する信号を出力しているか否かを判定する。換言すれば、コントロールユニット５０は、モータ２００を現在回転しているクランクシャフト３３０およびクランクシャフト３３０の回転速度とは異なる回転速度とする指示をドライバー１０に指示したか否かを判定する。モータ２００の駆動を指示していると判定した場合、コントロールユニット５０はステップＳ２００に進む。これとは異なりモータ２００の駆動を指示していないと判定した場合、コントロールユニット５０はステップＳ２１０に進む。
【００４６】
ステップＳ２００に進むとコントロールユニット５０は、モータ２００は駆動状態であるにもかかわらず回転停止していると判定し、ステップＳ２２０に進む。
【００４７】
ステップＳ２２０に進むとコントロールユニット５０は、ドライバー１０にモータ２００の駆動停止を指示する。そしてコントロールユニット５０はモータ２００の制御を終了する。
【００４８】
またステップＳ１３０においてモータ２００の駆動を指示していないと判定してステップＳ２１０に進んだ場合、コントロールユニット５０は、モータ２００は非駆動状態であると判定する。そしてコントロールユニット５０はモータ２００の制御を終了する。
【００４９】
次に、本実施形態に係るモータ制御装置１００の作用効果を説明する。上記したように、回転角信号には情報として回転角度と回転方向が含まれており、回転角信号が１つの回転角信号線９３を介してドライバー１０からコントロールユニット５０に出力される。そのため回転角度と回転方向それぞれを情報として別々に含む２つの信号がドライバー１０からコントロールユニット５０に出力される構成と比べて、回転角度と回転方向をドライバー１０からコントロールユニット５０に出力するための信号線が少なくなる。
【００５０】
またコントロールユニット５０は異常判定信号のデューティ比と回転角信号の電圧レベルに基づいて、モータ２００が回転しているか否かと、回転角信号線９３が天絡若しくは地絡しているか否かを判定する。上記したように回転角信号の電圧レベルが一定になるのは、モータ２００の回転が停止したために複数のセンサ信号の電圧レベルが一定となったか、回転角信号線９３が天絡若しくは地絡したかのいずれかである。そして複数のセンサ信号それぞれの電圧レベルが変化するのは、モータ２００が回転している場合であり、複数のセンサ信号それぞれの電圧レベルが一定になるのは、モータ２００の回転が停止した場合である。したがって異常判定信号のデューティ比が第１デューティ比であり、回転角信号の電圧レベルが一定の場合、モータ２００は回転状態であり、回転角信号線９３が天絡若しくは地絡していると判定することができる。また異常判定信号のデューティ比が第２デューティ比であり、回転角信号の電圧レベルが一定の場合、モータ２００の回転が停止していると判定することができる。以上示したように、回転角度と回転方向とを１つの回転角信号線９３を介してドライバー１０からコントロールユニット５０に出力する構成においても、モータ２００の停止状態と回転角信号線９３の天絡若しくは地絡を判別することができる。
【００５１】
コントロールユニット５０は、回転角信号線９３の天絡若しくは地絡を判定した場合、回転角信号を用いずに、内燃機関３００の回転角度に基づいてモータ２００の駆動を制御することでカム位相を制御する。これによれば回転角信号を得られない場合においてもカム位相の制御を継続することができる。
【００５２】
コントロールユニット５０は、ドライバー１０にモータ２００の駆動を指示したにもかかわらず、モータ２００の回転が停止していると判定した場合、モータ２００を非駆動状態にする指示をドライバー１０に出力する。これによれば、モータ２００が駆動状態であるにも関わらずに回転が停止している状況において、モータ２００が発熱することが抑制される。
【００５３】
コントロールユニット５０はセンサ信号処理部３０の検出可能な最小回転角度（６０°）だけモータ２００が回転する間に回転角信号の電圧レベルが一定であるのか否かを判定する。これによれば回転角信号の電圧レベルが一定であるのか否かを最短で検出することができる。
【００５４】
コントロールユニット５０は回転角信号線９３が天絡しているのか、それとも地絡しているのかを判定する。これによれば回転角信号線９３の故障状態を知ることができる。
【００５５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００５６】
本実施形態では異常判定部４０がモータ２００の回転状態を判定する例を示した。しかしながら異常判定部４０はモータ２００の回転状態の他に別の判定を行ってもよい。すなわち異常判定部４０は、複数のセンサ信号の異常を検出してもよい。例えば図９に示すようにＵ相センサ信号とＶ相センサ信号の電圧レベルが変化しているにも関わらず、Ｗ相センサ信号の電圧レベルが一定となる場合がある。この場合、異常判定部４０はＷ相センサ信号を生成するセンサ素子、若しくはこのセンサ素子とセンサ信号処理部３０とを接続するセンサ線９９に天絡若しくは地絡が生じたと判定し、第３デューティ比の異常判定信号を生成する。また図示しないが、例えばＵ相センサ信号の電圧レベルが変化しているにも関わらず、Ｖ相センサ信号とＷ相センサ信号の電圧レベルが一定となる場合、異常判定部４０はＶ相センサ信号を生成するセンサ素子とＷ相センサ信号を生成するセンサ素子、若しくは、センサ線９８，９９に天絡若しくは地絡が生じたと判定する。このように異常判定部４０は３つのセンサ信号の一部に異常が生じている場合、３つのセンサ素子の一部、若しくは、センサ線９７〜９９の一部に異常が生じていると判定する。なお、３つのセンサ素子の全てが故障すること、および、３つのセンサ線９７〜９９の全てが天絡若しくは地絡することは起こり難い。したがって３つのセンサ信号の全ての電圧レベルが一定となった場合、本実施形態で示したように異常判定部４０はモータ２００の回転が停止したと判定し、異常判定信号のデューティ比を第２デューティ比としている。
【００５７】
なお上記した第３デューティ比としては例えば図９に示すように４０％を採用することができる。コントロールユニット５０は、異常判定信号のデューティ比が第３デューティ比の場合、回転角信号はモータ２００の回転状態を正しく反映していないと判定する。そこでコントロールユニット５０は回転角信号を用いずに、内燃機関３００の回転角度に基づいてモータ２００の駆動を制御する。すなわちカム位相を一定に維持する。これによれば回転角信号を得られない場合においてもカム位相の制御を継続することができる。
【００５８】
また異常判定部４０は、モータ制御部２０の出力信号の異常を検出してもよい。例えばステータ線９４〜９６を介して３相のステータに供給する回転電流の少なくとも１つの電圧レベルが一定となった場合、異常判定部４０はモータ制御部２０に異常が生じた、若しくは、ステータ線９４〜９６の少なくとも１つに天絡若しくは地絡が生じたと判定する。この場合、異常判定部４０は第４デューティ比の異常判定信号を生成する。この第４デューティ比としては例えば図１０に示すように６０％を採用することができる。コントロールユニット５０は、異常判定信号のデューティ比が第４デューティ比の場合、モータ２００を正常に駆動することができないと判定する。そこでコントロールユニット５０はドライバー１０にモータ２００を非駆動状態にする旨を含めた指示信号を出力する。
【００５９】
さらに異常判定部４０は、指示信号に基づいて指示信号線９１の異常を検出してもよい。例えば指示信号線９１の電圧レベルが一定となった場合、異常判定部４０は指示信号線９１に天絡若しくは地絡が生じたと判定する。この場合、異常判定部４０は第５デューティ比の異常判定信号を生成する。この第５デューティ比としては例えば図１１に示すように１００％を採用することができる。コントロールユニット５０は、異常判定信号のデューティ比が第５デューティ比の場合、モータ２００を正常に駆動することができないと判定する。またコントロールユニット５０はドライバー１０にモータ２００の駆動を指示することが不可能であると判定する。
【００６０】
本実施形態ではカム位相制御に適用されるモータ２００を本発明に係るモータ制御装置１００が制御する例を示した。しかしながらモータ制御装置１００が制御対象とするモータ２００としては上記例に限定されない。本発明に係るモータ制御装置１００は、モータ２００の回転数と回転方向を示す信号を出力するための信号線の数を低減し、この信号線の天絡若しくは地絡を検出し、モータ２００の回転状態を検出することを課題とする民生機器に適宜採用することができる。制御対象とするモータ２００に応じて、本発明に係るモータ制御装置１００の採用が制限されることはない。
【００６１】
本実施形態ではモータ２００が最速で回転している場合においてもモータ２００が６０°回転する度に電圧レベルが変化して元に戻るように、所定時間Ｒ１，Ｒ２が定められる例を示した。しかしながら所定時間Ｒ１，Ｒ２はモータ２００の回転速度に応じて変化させてもよい。
【００６２】
本実施形態では回転角センサ２１０がセンサ素子としてホール素子を有する例を示した。しかしながらセンサ素子としては磁気信号を電気信号に変換する磁電変換素子であれば適宜採用することができる。またセンサ素子の数として３つの例を示したが、センサ素子の数としては３つ以上であればよい。
【００６３】
本実施形態ではセンサ信号の電圧レベルが変化する毎に回転角信号の電圧レベルがＨｉレベルからＬｏレベルへと変化し、所定時間Ｒ１，Ｒ２後にＬｏレベルからＨｉレベルへと電圧レベルが元に戻る例を示した。しかしながらこれとは反対に、センサ信号の電圧レベルが変化する毎に回転角信号の電圧レベルがＬｏレベルからＨｉレベルへと変化し、所定時間Ｒ１，Ｒ２後にＨｉレベルからＬｏレベルへと電圧レベルが元に戻る構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１０…ドライバー
２０…モータ制御部
３０…センサ信号処理部
４０…異常判定部
５０…コントロールユニット
９３…回転角信号線
１００…モータ制御装置
２００…モータ
【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】
2016092855.tif 000007
【図６】
2016092855.tif 000008
【図７】
2016092855.tif 000009
【図８】
2016092855.tif 000010
【図９】
2016092855.tif 000011
【図１０】
2016092855.tif 000012
【図１１】
2016092855.tif 000013