(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象を制御するために演算された目標パルス幅に基づきアクチュエータをＰＷＭで駆動する電子制御装置であって、目標パルス幅を定期的に演算する手段を備え、前記演算された目標パルス幅を前回演算された偏差により修正した修正パルス幅が出力可能最小パルス幅より小さくないとき偏差を０として記憶し、修正パルス幅を実出力パルス幅とし、修正パルス幅が出力可能最小パルス幅より小さくかつ正であるとき目標パルス幅と出力可能最小パルス幅との偏差を演算して記憶し、出力可能最小パルス幅を実出力パルス幅とし、修正パルス幅が正でないときこの修正パルスを偏差として記憶し、実出力パルス幅を０とし、このように算出された実出力パルス幅の電圧を印加して記憶された偏差により次回の修正パルス幅を算出することを特徴とするＰＷＭ駆動装置。
【請求項２】
制御対象を制御するために演算された目標パルス幅に基づきアクチュエータを正のパルス幅で表現される正のパルス電流と負のパルス幅で表現される負のパルス電流とのＰＷＭで駆動する電子制御装置であって、目標パルス幅を定期的に演算する手段を備え、前記演算された目標パルス幅を前回演算された偏差により修正した修正パルス幅が正の出力可能最小パルス幅より小さくないとき偏差を０として記憶し、修正パルス幅を実出力パルス幅とし、修正パルス幅が出力可能最小パルス幅より小さくかつ正であるとき目標パルス幅と出力可能最小パルス幅との偏差を演算して記憶し、出力可能最小パルス幅を実出力パルス幅とし、修正パルス幅が正でなく負の出力可能最小パルス幅より大きいときこの修正パルス幅に出力可能最小パルス幅を加えた値を偏差として記憶し、実出力パルス幅を負の出力可能最小パルス幅とし、修正パルス幅が負の出力可能最小パルス幅より大きくないとき、偏差を０として記憶し、実出力パルス幅を修正パルス幅とし、このように算出された実出力パルス幅の電圧を印加して記憶された偏差により次回の修正パルス幅を算出することを特徴とするＰＷＭ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＰＷＭ駆動装置に係わり、特に、エンジンスロットルバルブ開度電子制御装置に用いられるアクチュエータの駆動装置に好適なＰＷＭ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンスロットルバルブをアクチュエータを用いて電子制御装置により開閉制御する方式が知られている。そのためのアクチュエータとして特開平８−２２８４６６号公報に提案されているロータリソレノイドは主エアーギャプと副エアーギャップとを有しコイルにより起磁力が印加される磁気回路の主エアーギャプにマグネットが付加されたロータが配置される。このようなロータリソレノイドを使用した自動車のスロットルボディーの例を図１に示す。図に示すスロットルボデイー１はスロットルバルブ２で開閉される吸気路を備えており、スロットルバルブ２の固着されたスロットルシャフト３を回動自在に支持している。
【０００３】
スロットルシャフト３にはスロットルバルブ２の回動角を検出するためのスロットルポジションセンサー４の可動部とロータリソレノイドのロータ５が固着されている。ロータ５にはマグネット６が接着されており、ロータ５およびマグネット６はヨーク９、９の間の主エアーギャップ９ａに配置されている。主エアーギャップ９ａの両側には副エアーギャップ９ｂ、９ｂが形成されており、コア７、ヨーク９、主エアーギャップ９ａ、副エアーギャップ９ｂ、９ｂおよびヨーク９は磁気回路を形成している。
【０００４】
コア７にはコイル８が巻かれており、コイル８に流れる電流は主エアーギャップ９ａおよび副エアーギャップ９ｂ、９ｂに磁界を発生させる。ロータ５およびマグネット６は磁界として蓄えられる磁気エネルギーを最小とさせる位置に向かう駆動トルクを受ける。なお、温水出入り口ニップル１０、１０はスロットルバルブ２の凍結を防ぐために流す温水の出入り口である。
【０００５】
このようなロータリソレノイドのコイルにＰＷＭ（pulse width modulation) で変調した電流を双方向に供給する駆動回路の例を図３に示す。図に示すマイクロコンピュータ１１はＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース、タイマーおよびＡ／Ｄコンバータを備えており、スロットルポジションセンサー４からのスロットルポジション信号、アクセルペダルの回動角信号、車速センサからの車速信号、電流センサ１２の信号が入力され、それらの信号に基づいて算出した値のパルス幅および通電方向の電圧をコイル８に印加するように作動し、スロットルバルブ２の開度を制御する。
【０００６】
具体的にはスイッチ素子Ａ、Ｂ、ＣおよびＤをオンオフさせることにより上記電流がコイル８に供給される。図３にはスイッチ素子ＡおよびＣを閉じてスイッチ素子ＢおよびＤを開くことによりコイル８の＋端子から−端子に電流を流す状態が示されている。また、スイッチ素子ＢおよびＤを閉じてスイッチ素子ＡおよびＣを開くことによりコイル８の−端子から＋端子に電流を流すことができる。このように、コイル供給電流をソフトウェアによりＰＷＭ制御することにより製造コストの安い駆動回路を得ることができる。しかしながら、ソフトウェアによるＰＷＭ制御の場合には出力可能なパルス幅の下限が存在する。
【０００７】
従って、目標パルス幅が出力可能最小パルス幅より小さい場合は、出力可能最小パルス幅を出力する。そして、制御対象（スロットルバルブ開度）が目標値を実現する目標パルス幅が出力可能最小パルス幅より小さい間は出力可能最小パルス幅を出力するため今度は制御対象の目標値＜出現値となり、次の回の目標パルス幅は出現値を目標値に近付けるようにパルス幅＝０または逆方向の通電のパルス幅となる。
【０００８】
すると、今度は目標値＞出現値となるのでその次の回は最初とおなじ出力可能最小パルス幅を出力するこのような状態を繰り返すために安定した微小制御を行うことができない。図８（ａ）にこのような従来の方法によりスロットルバルブ開度を制御した場合の目標開度と実開度の変化をスロットルポジションセンサーの出力電圧を単位として示している。また、このときの実出力パルス幅のduty( ％）を図８（ｂ）に示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは制御対象を制御するアクチュエータをソフトウエアによるＰＷＭ制御するＰＷＭ駆動装置において、安定した微小制御を行うことである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のＰＷＭ駆動装置は、制御対象を制御するために演算された目標パルス幅に基づきアクチュエータをＰＷＭで駆動する電子制御装置であって、目標パルス幅を定期的に演算する手段を備え、前記演算された目標パルス幅を前回演算された偏差により修正した修正パルス幅が出力可能最小パルス幅より小さくないとき偏差を０として記憶し、修正パルス幅を実出力パルス幅とし、修正パルス幅が出力可能最小パルス幅より小さくかつ正であるとき目標パルス幅と出力可能最小パルス幅との偏差を演算して記憶し、出力可能最小パルス幅を実出力パルス幅とし、修正パルス幅が正でないときこの修正パルスを偏差として記憶し、実出力パルス幅を０とし、このように算出された実出力パルス幅の電圧を印加して記憶された偏差により次回の修正パルス幅を算出することを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明のＰＷＭ駆動装置は、制御対象を制御するために演算された目標パルス幅に基づきアクチュエータを正のパルス幅で表現される正のパルス電流と負のパルス幅で表現される負のパルス電流とのＰＷＭで駆動する電子制御装置であって、目標パルス幅を定期的に演算する手段を備え、前記演算された目標パルス幅を前回演算された偏差により修正した修正パルス幅が正の出力可能最小パルス幅より小さくないとき偏差を０として記憶し、修正パルス幅を実出力パルス幅とし、修正パルス幅が出力可能最小パルス幅より小さくかつ正であるとき目標パルス幅と出力可能最小パルス幅との偏差を演算して記憶し、出力可能最小パルス幅を実出力パルス幅とし、修正パルス幅が正でなく負の出力可能最小パルス幅より大きいときこの修正パルス幅に出力可能最小パルス幅を加えた値を偏差として記憶し、実出力パルス幅を負の出力可能最小パルス幅とし、修正パルス幅が負の出力可能最小パルス幅より大きくないとき、偏差を０として記憶し、実出力パルス幅を修正パルス幅とし、このように算出された実出力パルス幅の電圧を印加して記憶された偏差により次回の修正パルス幅を算出することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の第１の実施例であるスロットルバルブアクチュエータの駆動回路を示すブロック図である。この駆動回路により図１で説明したスロットルボディーのコイル８に電流が供給される。図に示すマイクロコンピュータ１１はＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース、タイマーおよびＡ／Ｄコンバータを備えており、スロットルポジションセンサー４からのスロットルポジション信号、アクセルペダルの回動角信号、車速センサからの車速信号の信号、電流センサ１２の信号が入力され、それらの信号に基づいて算出したスロットルバルブの目標開度を演算する。そして、その目標開度とスロットルポジションセンサー４からの信号からコイル８に供給する目標パルス幅をＰＷＭの周期毎に算出する。
【００１３】
この目標パルス幅はＰＷＭの周期毎に図４に示す目標パルス幅補正処理により補正され、補正されたパルス幅の電圧がスイッチ素子Ａを作動させることによりコイル８に印加される。図４に示す目標パルス幅補正処理では、先ずステップＳ１において、今回算出された目標パルス幅dutyに前回の目標パルス幅補正処理により演算された偏差dutyψが加えられる。
【００１４】
次に、ステップＳ２において、偏差dutyψが加えられた目標パルス幅dutyが出力可能最小パルス幅dutymin より小さくないか否かが判断され、小さくないときはステップＳ３に移行し、小さいときはステップＳ４に移行する。ステップＳ３では偏差dutyψを０としてメモリに記憶させこのルーチンを終了する。
【００１５】
ステップＳ４では目標パルス幅dutyが負でないか否かが判断され、負でない場合はステップＳ５に移行し、負であるときはステップＳ７に移行する。ステップＳ５では偏差dutyψをduty−dutymin としてメモリに記憶させ、次に、ステップＳ６において、dutyをdutymin としてメモリに記憶させこのルーチンを終了する。ステップＳ７ではでは偏差dutyψをdutyとしてメモリに記憶させ、次に、ステップＳ８において、dutyを０としてメモリに記憶させこのルーチンを終了する。
【００１６】
上記の目標パルス幅補正処理で補正された目標パルス幅dutyの時間だけ、図示していない電流出力処理ルーチンによりコイル８に電流が供給され、また、次回の目標パルス幅補正処理が実行される前に図示していない目標パルス幅演算ルーチンにより、目標開度とスロットルポジションセンサー４からの信号からコイル８に電圧を印加する目標パルス幅を算出する。このように算出された目標パルス幅と偏差dutyψから、目標パルス幅が図４の目標パルス幅補正処理により補正され、補正されたパルス幅の電圧が次回の処理により印加される。表１に第１の実施例で演算された目標パルス幅補正処理のデータの例を示す。
【００１７】
0004074374.tif 000002
【００１８】
図６に上記のように演算された各設定回数毎の補正後目標パルス幅のduty％を示す。図６に示すデータでは１回目から１０回目の演算でパルス幅合計は７０％であり、これを演算回数の１０で割れば７％となる。すなわち、供給電流の目標値が時間平均した電流値として実現されている。そして、パルス幅の変動する周期はスロットルバルブ開度が変化する速さに比べて短いのでスロットルバルブ開度は変動することなく安定した微小制御が行われる。
【００１９】
図３は本発明の第２の実施例であるスロットルバルブアクチュエータの駆動回路を示すブロック図である。この回路については従来の例で説明した通りである。第２の実施例では目標パルス幅dutyおよび補正後目標パルス幅dutyは正および負の値をとりその符号に応じてコイル８には正および負の電流が供給される。
【００２０】
ＰＷＭの周期毎に算出された目標パルス幅はＰＷＭの周期毎に図５に示す目標パルス幅補正処理により補正され、補正されたパルス幅の電圧がスイッチ素子Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを作動させることによりコイル８に印加される。図５に示す目標パルス幅補正処理では、先ずステップＳ１１において、今回算出された目標パルス幅dutyに前回の目標パルス幅補正処理により演算された偏差dutyψが加えられる。
【００２１】
次に、ステップＳ１２において、偏差dutyψが加えられた目標パルス幅dutyが出力可能最小パルス幅dutymin より小さくないか否かが判断され、小さくないときはステップＳ１３に移行し、小さいときはステップＳ１４に移行する。ステップＳ１３では偏差dutyψを０としてメモリに記憶させこのルーチンを終了する。
【００２２】
ステップＳ１４では目標パルス幅dutyが負でないか否かが判断され、負でない場合はステップＳ１５に移行し、負であるときはステップＳ１７に移行する。ステップＳ１５では偏差dutyψをduty−dutymin としてメモリに記憶させ、次に、ステップＳ１６において、dutyをdutymin としてメモリに記憶させこのルーチンを終了する。
【００２３】
ステップＳ１７では偏差dutyψが−dutymin より大きいか否かが判断され、大きい場合にはステップＳ１８に移行し、大きくない場合にはステップＳ２０に移行する。ステップＳ１８では偏差dutyψをduty＋dutymin としてメモリに記憶させ、次に、ステップＳ１９において、dutyを−dutymin としてメモリに記憶させこのルーチンを終了する。ステップＳ２０では偏差dutyψを０としてメモリに記憶させこのルーチンを終了する。
【００２４】
上記の目標パルス幅補正処理で補正された目標パルス幅dutyの時間だけ、図示していない電流出力処理ルーチンによりコイル８に電流が供給され、また、次回の目標パルス幅補正処理が実行される前に図示していない目標パルス幅演算ルーチンにより、目標開度とスロットルポジションセンサー４からの信号からコイル８に供給する目標パルス幅を算出する。このように算出された目標パルス幅と偏差dutyψから、目標パルス幅が図５の目標パルス幅補正処理により補正され、補正されたパルス幅の電圧が次回の処理により印加される。表２に第２の実施例で演算された目標パルス幅補正処理のデータの例を示す。
【００２５】
0004074374.tif 000003
【００２６】
図７（ｂ）に上記のように演算された各設定回数毎の補正後目標パルス幅のduty％を示す。また、図７（ａ）にこのように制御されたスロットルバルブの開度を目標開度と共に示す。スロットルバルブの開度（実開度）は目標開度と一致しており、変動していない。図８で示した従来の方法によるものに比べ本願のＰＷＭ駆動装置は制御対象が変動することなく安定した微小制御が行われることが分かる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＰＷＭ駆動装置によれば、見掛け上最小パルス幅以下のデューテイ駆動が可能となり、その結果微小な制御を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施例で用いられるスロットルボディーを示す断面図、図１（ｂ）は同スロットルボディーのカバーを除いて示す左側面図、図１（ｃ）は同スロットルボディーの右側面図である。
【図２】本発明の第１の実施例であるスロットルバルブアクチュエータの駆動回路を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施例であるスロットルバルブアクチュエータの駆動回路を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施例であるスロットルバルブアクチュエータの駆動回路の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施例であるスロットルバルブアクチュエータの駆動回路の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施例であるスロットルバルブアクチュエータの動作を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の第２の実施例であるスロットルバルブアクチュエータの動作を示すタイムチャートである。
【図８】従来のスロットルバルブアクチュエータの動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１  スロットルボディー
２  スロットルバルブ
３  スロットルシャフト
４  スロットルポジションセンサー
５  ロータ
６  マグネット
７  コア、
８  コイル
９  ヨーク、９ａ  主エアーギャプ、９ｂ  副エアーギャップ
１０  温水出入り口ニップル
１１  マイクロコンピュータ
１２  電流センサ
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ  スイッチ素子
【図１】
0004074374.tif 000004
【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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