JP2020088928A - 電子制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】モータの動作精度の悪化を検出して駆動対象の位置を精度よく制御すること。【解決手段】出力軸を移動させるモータ(11)と、モータのモータ回転角を検出する回転センサ(13)と、出力軸の絶対位置に応じたセンサ値を出力する位置センサ(18、19)と、を備えた車両制御システムを制御する電子制御装置(20)が、システム終了直前に出力軸を初期位置に戻すようにモータを制御するモータ制御部(24)と、回転センサのモータ回転角に基づいてシステム起動時の起動位置を原点にした出力軸の位置測定値を測定する第1の測定部(21)と、位置センサのセンサ値に基づいて初期位置を原点にした出力軸の位置測定値を測定する第2の測定部(22)と、を備える構成にした。【選択図】図2
Description
本発明は電子制御装置に関する。
一般的なモータの電子制御装置は、モータ回転速度やモータ回転角を回転センサで検出しながら駆動対象を目標位置に制御している。この場合、駆動対象の現在位置と目標位置のズレからモータ回転角が決定され、モータ回転角分だけモータが回転されることで駆動対象が目標位置まで移動される。電子制御装置は、回転センサによってモータの駆動状況をリアルタイムで把握することができ、必要に応じてフィードバック制御を実施している。このフィードバック制御はモータの位置制御として一般的に知られており、例えば特許文献1に記載されている。
モータの位置制御にあたり、システム起動時のモータ回転角を原点にして、現在のモータ回転角に基づいて原点からの駆動対象の相対的な移動距離を算出することができる。モータ回転角からは相対的な移動距離は常時算出できるものの、駆動対象の位置基準となる初期位置からの絶対位置を検出できない。このため、システム終了後に駆動対象の位置ズレが生じたり、システム動作中にメモリ異常や回転センサの誤検出等が生じると、モータの動作精度が悪化するという問題があった。
本発明は前記課題を解決するもので、その目的とするところは、モータの動作精度の悪化を検出して駆動対象の位置を精度よく制御することができる電子制御装置を提供することである。
本発明の一態様の電子制御装置は、駆動対象を移動させるモータと、前記モータのモータ回転角を検出する回転センサと、前記駆動対象の絶対位置に応じたセンサ値を出力する位置センサと、を備えたシステムを制御する電子制御装置であって、システム終了直前に前記駆動対象を初期位置に戻すように前記モータを制御するモータ制御部と、前記回転センサのモータ回転角に基づいてシステム起動時の起動位置を原点にした前記駆動対象の位置測定値を測定する第1の測定部と、前記位置センサのセンサ値に基づいて初期位置を原点にした前記駆動対象の位置測定値を測定する第2の測定部と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、システム終了直前に駆動対象が初期位置に戻されるため、次回のシステム起動時にはモータ回転角から測定される駆動対象の位置測定値の原点と位置センサのセンサ値から測定される駆動対象の位置測定値の原点が一致する。よって、原点を基準にしてモータ回転角から測定された駆動対象の位置測定値と位置センサのセンサ値から測定された駆動対象の位置測定値とのズレから、システム終了後の駆動対象の位置ズレや、システム動作中のメモリ異常、回転センサの誤検出等によるモータの動作精度の悪化が検出される。本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、本実施形態に係る電子制御装置20を備えた車両制御システム10について説明する。図1は、本実施形態に係る車両制御システム10の構成図である。なお、本実施形態では、本開示の電子制御装置20を車両制御システム10に適用する構成について説明するが、モータ11の回転によって駆動対象の位置が変化する他のシステムに適用することが可能である。なお、詳細は後述するが、本実施形態の電子制御装置20は、システム動作中にモータ11の動作状態を監視する機能と、システム起動時に駆動対象を初期位置に戻す機能とを有している。
図1に示すように、車両制御システム10は、ラックアンドピニオン機構によってモータ11の回転を駆動対象となる出力軸17の往復移動に変換している。モータ11の回転軸には減速機14を介してピニオンギア15が連結されており、ピニオンギア15には出力軸17が固定されている。ピニオンギア15に噛み合うラックギア16は基台12上に固定されており、ピニオンギア15の回転によって基台12が往復移動、すなわち出力軸17がラックギア16に対して相対移動される。モータ11には、モータ回転角を検出する回転センサ13が設けられている。基台12上には、ラックギア16上の出力軸17の位置を検出する一対の位置センサ18、19が固定されている。
また、車両制御システム10には、三相電流等によってモータ11を駆動制御する電子制御装置20が設けられている。電子制御装置20には回転センサ13が接続されており、回転センサ13から電子制御装置20にモータ回転角がリアルタイムで入力されて、電子制御装置20によってモータ11の回転状況が監視されている。回転センサ13としては、例えば、レゾルバやエンコーダが使用される。電子制御装置20は、ラックギア16上の出力軸17の起動位置と目標位置のズレからモータ回転角を決定し、モータ回転角だけモータ11を回転させることで出力軸17をラックギア16上の目標位置まで相対的に移動させている。
電子制御装置20は、減速機14のギア比、ピニオンギア15の歯数、ラックギア16のピッチ等の各種情報を持っており、モータ回転角によって出力軸17の起動位置からの移動距離を測定している。この場合、次式(1)によってモータ回転角からピニオンギア15のピニオン回転角が求められ、次式(2)によってピニオン回転角から出力軸17の起動位置からの移動距離が測定される。
ピニオン回転角=減速機のギア比×モータ回転角…(1)
移動距離=(ピニオンギアの歯数×ピニオン回転角/360)×ラックギアのピッチ…(2)
ピニオン回転角=減速機のギア比×モータ回転角…(1)
移動距離=(ピニオンギアの歯数×ピニオン回転角/360)×ラックギアのピッチ…(2)
ただし、モータ回転角から測定される出力軸17の移動距離は、システム起動時の出力軸17の起動位置からの相対的な移動距離である。システム起動時の起動位置が変わると、モータ回転角からは出力軸17の初期位置を基準にした絶対位置が認識できない。このため、システム終了時には出力軸17を位置基準となる初期位置に戻してから電源を落としている。システム起動時の出力軸17の起動位置を初期位置に合わせることで、モータ回転角から出力軸17の絶対位置を測定することができる。これにより、システム起動時に出力軸17の初期位置を探索する必要がなくシステムの立ち上り時間を短縮できる。
また、電子制御装置20には基台12に固定された一対の位置センサ18、19が接続されており、位置センサ18、19から電子制御装置20に出力軸17の絶対位置に応じたセンサ値がリアルタイムに出力されている。位置センサ18、19としては、例えば、センサ面から出力軸17までの距離をセンサ値として検出する距離センサが使用される。電子制御装置20は、センサ面から出力軸17までの距離に基づいて初期位置を原点にした出力軸17の絶対位置を測定する。単一の位置センサでも出力軸17の絶対位置を測定可能であるが、出力軸17の移動方向に離間した位置センサ18、19で出力軸17の絶対位置を測定することで測定精度が向上されている。
一対の位置センサ18、19を用いて出力軸17の初期位置を基準とした絶対位置が測定可能であるため、モータ回転角を用いて出力軸17を位置制御する代わりに、位置センサ18、19を用いて出力軸17を位置制御する構成が考えられる。位置センサ18、19を用いた位置測定は、移動中の出力軸17の実際の位置に対して、サンプリングタイミングによる分解能誤差と測定遅れ誤差が生じる。位置センサ18、19を用いた位置測定は、出力軸17の実際の位置に対して常に測定遅れを持つことから、出力軸17の移動中の過渡状態ではモータ回転角によって出力軸17を位置制御すべきである。
しかしながら、モータ回転角を用いた位置制御では、システム動作中に、いわゆるRAM化け等のメモリ異常や、回転センサ13の誤検出等が生じると、モータ回転角から測定した出力軸17の位置の測定値(以下、位置測定値とする)が実際の位置から乖離する。また、出力軸17を初期位置に戻してからシステムを終了しても、システム終了後に出力軸17が意図しない外力で動かされると、システム起動時の出力軸17の起動位置が初期位置から乖離する。モータ回転角を用いた位置制御は、出力軸17の実際の位置に対する測定遅れを減らすことができるものの、モータ11の動作精度が悪化するおそれがある。
そこで、本実施形態の出力軸17の位置制御では、モータ回転角から測定された出力軸17の位置測定値と位置センサ18、19のセンサ値から測定された出力軸17の位置測定値のズレを監視している。出力軸17の実際の位置を2種類の測定方法で測定した時の位置測定値の違いから、システム動作中のメモリ異常等の不具合によるモータ11の動作精度の悪化を検出している。また、システム終了直前に出力軸17を初期位置に戻したうえで、出力軸17の位置を次回の初期位置としてメモリに記憶させている。これにより、システム終了後に出力軸17が動かされて起動位置が初期位置から位置ズレした場合でも、システム起動時にメモリから読み出した初期位置に出力軸17を戻すことが可能になっている。
図2及び図3を参照して、電子制御装置20の装置構成について説明する。図2は、本実施形態に係る電子制御装置20の制御ブロック図である。図3は、本実施形態に係る電子制御装置20のハードウェア構成図である。
図2に示すように、電子制御装置20は、モータ11の動作状態を監視しており、第1の測定部21と、第2の測定部22と、状態監視部23とを備えている。第1の測定部21は、回転センサ13のモータ回転角に基づいてシステム起動時の起動位置を原点にした出力軸17(図1参照)の位置測定値を測定する。モータ回転角によって起動位置からの移動距離が求められ、移動距離からラックギア16(図1参照)上の出力軸17の位置が測定される。第2の測定部22は、位置センサ18、19のセンサ値に基づいて初期位置を原点にした出力軸17の位置測定値を測定する。出力軸17の絶対位置に応じたセンサ値からラックギア16上の出力軸17の位置が測定される。
状態監視部23は、システム動作中に第1の測定部21で測定された出力軸17の位置測定値と第2の測定部22で測定された出力軸17の位置測定値とを比較してモータ11の動作精度を監視する。これら位置測定値のズレが許容範囲から外れた状態が一定期間以上継続する場合に、状態監視部23はシステム動作中にメモリ異常等が生じたとしてモータ11が異常であると判定する。また、位置測定値のズレが許容範囲内、または位置測定値のズレが許容範囲から外れた状態が一定期間継続しない場合に、状態監視部23はシステム動作中の不具合が生じていないとしてモータ11が正常であると判定する。
また、電子制御装置20は、システム起動時に出力軸17を初期位置に合わせるようにモータ11を制御しており、モータ制御部24と、第1の記憶領域25と、第2の記憶領域26と、診断部27とを備えている。モータ制御部24は、システム終了直前に出力軸17を初期位置に戻すようにモータ11を制御している。また、モータ制御部24は、システム起動時の出力軸17の起動位置と初期位置のズレを補正するようにモータ11を制御して、システム終了後に意図しない外力等によって動かされた出力軸17を元の初期位置に戻している。
第1の記憶領域25には、システム終了時に初期位置に戻された出力軸17の初期位置測定値が記憶される。システム終了の度に初期位置測定値が第1の記憶領域25に記憶されるため、最新の初期位置測定値によってバックラッシュ等の経年変化を初期位置に反映させることができる。第2の記憶領域26には、システム組み立て時に初期位置に調整された出力軸17の初期位置測定値が記憶されている。第2の記憶領域26の初期位置測定値は、第1の記憶領域25から初期位置測定値を読み出せない時の予備の初期位置測定値として使用される。第2の記憶領域26には書き換えが行われないメモリの領域が使用されて電子情報の破損が避けられている。
診断部27は、システム起動時に第1の記憶領域25の初期位置測定値の記憶状態を診断する。例えば、診断部27は、チェックサム等の誤り検出機能を用いて、初期位置測定値の破損や第1の記憶領域25に対する書き込み不良から初期位置測定値の記憶状態を診断する。診断部27の診断結果が正常な場合には、第1の記憶領域25から前回のシステム終了時の初期位置測定値が読み出されて、モータ制御部24による出力軸17の位置補正に使用される。診断部27の診断結果が異常な場合に、第2の記憶領域26からシステム組み立て時の初期位置測定値が読み出されて、モータ制御部24による出力軸17の位置補正に使用される。
すなわち、第1の記憶領域25の初期位置測定値の記憶状態が正常な場合に、モータ制御部24は、システム起動時に第2の測定部22で測定された出力軸17の起動位置測定値と第1の記憶領域25に記憶された初期位置測定値とのズレを補正するようにモータ11を制御する。第1の記憶領域25の初期位置測定値の記憶状態が異常な場合に、モータ制御部24は、システム起動時に第2の測定部22で測定された出力軸17の起動位置測定値と第2の記憶領域26に記憶された初期位置測定値とのズレを補正するようにモータ11を制御する。よって、第1の記憶領域25から初期位置測定値が読み出せなくても、第2の記憶領域26から初期位置測定値を読み出してモータ11を制御することができる。
図3に示すように、電子制御装置20にはマイコン30が搭載されている。電子制御装置20の各部は、マイコン30に設けられたプロセッサ31、メモリ32、集積回路(不図示)等のハードウェアによって実現される。プロセッサ31としては、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)等が使用される。メモリ32としては、RAM(Random Access Memory)35、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)36、ROM(Read Only Memory)37が設けられている。なお、EEPROM36はマイコン30外のものが使用されてもよい。
RAM35にはモータ回転角等のシステム動作中の情報が一時的に記憶される。EEPROM36にはシステム終了時に各種情報が書き込まれて、システム起動時にEEPROM36から各種情報が読み出される。EEPROM36は、システム終了時に位置センサ18、19のセンサ値から測定された出力軸17の初期位置測定値が書き込まれる。EEPROM36の書き込みデータは、チェックサム等の誤り検出機能で正当性がチェックされる。例えば、EEPROM36に書き込み中に電源喪失した場合には、チェックサムで正当性が確認できずに電子情報の破損と診断される。
ROM37にはプログラム等が書き込まれている。ROM37にはシステム起動時及びシステム終了時に各種情報が書き込まれないため、EEPROM36のように電子情報の破損が発生しない。このROM37の特徴を利用して、システム組み立て時に初期位置に調整された出力軸17の初期位置測定値が書き込まれている。このように、EEPROM36は第1の記憶領域25として機能しており、ROM37は第2の記憶領域26として機能している。なお、EEPROM36は第2の記憶領域26として機能してもよい。この場合、EEPROM36のシステム終了時に書き込む領域を第1の記憶領域25として使用し、EEPROM36のシステム出荷後に書き換えない領域を第2の記憶領域26として使用する。
図4及び図5を参照して、電子制御装置20による出力軸17の位置制御の概要について説明する。図4及び図5は、本実施形態に係る出力軸17の位置制御の説明図である。図4及び図5には、出力軸17の実際の位置のタイムチャート、第1の測定部21によって測定された出力軸17の位置測定値のタイムチャート、第2の測定部22によって測定された出力軸17の位置測定値のタイムチャートを示している。
図4には、出力軸17の起動位置と初期位置が一致した状態を示している。車両制御システム10が起動すると、モータ11の回転によって出力軸17が移動される。出力軸17の移動に合わせて回転センサ13によってモータ回転角が検出されて、第1の測定部21によってモータ回転角に応じた出力軸17の位置測定値が測定される。また、出力軸17の移動に合わせて位置センサ18、19からセンサ値が出力されて、第2の測定部22によって位置センサ18、19のセンサ値に応じた出力軸17の位置測定値が測定される。出力軸17の実際の位置の変化に、第1、第2の測定部21、22によって測定された出力軸17の位置測定値が追従している。
第1の測定部21では起動位置を原点にした出力軸17の位置測定値が測定され、第2の測定部22では初期位置を原点にした出力軸17の位置測定値が測定される。図4では、初期位置と起動位置が常に一致している。第1、第2の測定部21、22には計測遅れがあるため、出力軸17の実際の位置から遅れて第1、第2の測定部21、22によって出力軸17の位置測定値が測定される。モータ11の回転が出力軸17に伝達してから出力軸17が動き出すため、出力軸17の位置を測定する第2の測定部22は第1の測定部21よりも計測遅れが大きくなっている。したがって、システム動作中は計測遅れが少ないモータ回転角を用いてモータ11が制御される。
システム終了直前には、モータ制御部24によって出力軸17を初期位置に戻すようにモータ11が制御される。この場合、電子制御装置20からモータ11にシステム終了指示が出された時点で出力軸17が初回起動と同じ初期位置に向けて移動され、出力軸17が初期位置で停止してから電源が落とされる。これにより、次回起動時も初回起動時と同じ初期位置から出力軸17を移動させることができる。ここで、システム終了直前とは、システム終了時よりも前のシステム終了指示が出された時点である。また、システム終了時とは出力軸17がシステム終了後に初期位置に戻って停止した時点である。なお、システム終了指示からシステム終了時の期間は、出力軸17を初期位置に戻すのに十分な期間が確保されている。
システム終了後は、第1、第2の測定部21、22によって出力軸17の位置測定値を測定することができず、システム起動までは出力軸17の実際の位置を認識することはできない。図4の例ではシステム終了後に意図しない外力等によって出力軸17が動かされていないため、システム起動後は初回起動と同じ初期位置を原点にして出力軸17が動かされる。このように、システム起動時に出力軸17の起動位置と初期位置が一致している場合には、初期位置を原点にして、測定遅れが少ないモータ回転角に基づいて出力軸17を精度よく位置制御することができる。
図5には、システム終了後に意図しない外力等によって、出力軸17の起動位置が初期位置から動かされた状態を示している。システム終了後には、上記したように第1、第2の測定部21、22によって出力軸17の位置測定値を測定できない。システム終了後に出力軸17が動かされても、この出力軸17の移動距離がシステム起動時にモータ回転角に反映されない。このため、システム起動時には第1の測定部21によって前回起動時と同じ初期位置が出力軸17の初期位置測定値として測定される。この状態では、第1の測定部21の原点が初期位置にならないため、モータ回転角に基づいて出力軸17を位置制御することはできない。
これに対し、位置センサ18、19は出力軸17の絶対位置に応じたセンサ値を出力するため、システム終了後に出力軸17が動かされていても、システム起動時に第2の測定部22によって出力軸17の位置測定値を測定することができる。よって、第2の測定部22で測定された出力軸17の位置測定値を利用して、システム終了後に生じた出力軸17の位置ズレを位置補正することができる。出力軸17の位置補正では、システム終了時に記憶された出力軸17の初期位置測定値とシステム起動時に測定された起動位置測定値によって、出力軸17を起動位置から初期位置に戻すようにモータ11が制御される。
この場合、システム終了時の出力軸17の初期位置測定値とシステム起動時の出力軸17の起動位置測定値のズレに基づいて、出力軸17を起動位置から初期位置に戻すのに必要なモータ回転角が算出される。モータ制御部24によってズレ分のモータ回転角だけモータ11が駆動されて、出力軸17の起動位置が初期位置に戻される。この位置補正の動きに第1の測定部21で測定された出力軸17の位置測定値が追従するため、出力軸17が初期位置に戻された時点で第1の測定部21の位置測定値がゼロクリアされる。なお、第1の測定部21の位置測定値をゼロクリアする代わりに、起動位置から初期位置までのモータ回転角をオフセットとして保持してもよい。
このように、システム終了後に出力軸17が初期位置から起動位置に動かされた場合に、システム起動時に出力軸17を起動位置から初期位置に戻すことができる。よって、初期位置を原点にして測定遅れが少ないモータ回転角を用いて出力軸17を精度よく位置制御することができる。また、システム終了時の初期位置測定値にデータ破損等が生じた場合には、システムの組み立て時に設定された初期位置測定値を使用して出力軸17が位置補正される。
さらに、システム動作中にRAM内のモータ回転角に関する情報の破損や回転センサ13の誤検出が生じる場合がある。回転センサ13の誤検出については図5に一点鎖線で示している。本実施形態では、システム動作中に第1の測定部21で測定された出力軸17の位置測定値と第2の測定部22で測定された出力軸17の位置測定値とのズレが監視されている。これにより、モータ回転角から測定された出力軸17の位置測定値と位置センサ18、19のセンサ値から測定された出力軸17の位置測定値とのズレから、モータ11の動作精度の悪化が検出される。このように、システム起動時だけでなく、システム動作中のモータ11の動作精度の悪化が監視されている。
図6を参照して、モータの監視処理について説明する。図6は、本実施形態に係るモータの監視処理のフローチャートである。
図6に示すように、電子制御装置20は、回転センサ13のモータ回転角に基づいて出力軸17の位置測定値を測定すると共に、位置センサ18、19のセンサ値に基づいて出力軸17の位置測定値を測定する(ステップS01)。次に、電子制御装置20は、モータ回転角から測定した出力軸17の位置測定値と位置センサ18、19のセンサ値から測定した出力軸17の位置測定値とのズレを算出する(ステップS02)。この場合、電子制御装置20は、モータ回転角から測定した位置測定値と位置センサ18、19のセンサ値から測定した位置測定値の遅れ要素を考慮してズレを算出している。
次に、電子制御装置20は、位置測定値のズレが第1の許容範囲外か否かを判定する(ステップS03)。位置測定値のズレが第1の許容範囲に収まる場合(ステップS03でNO)、電子制御装置20はシステム動作中に不具合が生じていないとしてモータ11が正常であると判定する(ステップS04)。一方で、位置測定値のズレが第1の許容範囲外の場合(ステップS03でYES)、電子制御装置20は位置測定値のズレが第1の許容範囲から外れた状態が一定期間継続しているか否かを判定する(ステップS05)。
位置測定値のズレが第1の許容範囲から外れた状態が一定期間継続しない場合(ステップS05でNO)、電子制御装置20はシステム動作中の一過性の不具合であるとしてモータ11が正常であると判定する(ステップS04)。位置測定値のズレが第1の許容範囲から外れた状態が一定期間継続した場合(ステップS05でYES)、電子制御装置20はシステム動作中にメモリ異常等の不具合が生じているとしてモータ11が異常であると判定する(ステップS06)。なお、第1の許容範囲としては、過去データ等から実験的、経験的又は理論的に求められた値が使用される。
このように、モータ回転角から測定される出力軸17の位置測定値と位置センサ18、19のセンサ値から測定される出力軸17の位置測定値のズレから、システム動作中のメモリ異常、回転センサの誤検出等によるモータの動作精度の悪化が監視されている。
図7を参照して、システム終了時のモータ制御処理について説明する。図7は、本実施形態に係るシステム終了時のモータ制御処理のフローチャートである。
図7に示すように、電子制御装置20は、システム終了直前に初期位置測定値を目標値に設定して、出力軸17の位置測定値を測定しながらモータ11を駆動する(ステップS11)。次に、電子制御装置20は、測定した出力軸17の位置測定値が初期位置測定値に一致するか否かを判定し(ステップS12)、出力軸17の位置測定値が初期位置測定値に一致するまで、ステップS11、S12の処理を繰り返す。これにより、システム終了直前に出力軸17が初期位置に戻される。なお、出力軸17の位置測定値は、位置センサ18、19のセンサ値から測定されてもよいし、モータ回転角から測定されてもよい。
出力軸17が初期位置に戻されると(ステップS12でYES)、電子制御装置20は、位置センサ18、19のセンサ値を読み取って、センサ値に応じた出力軸17の位置測定値を測定する(ステップS13)。次に、電子制御装置20は、位置センサ18、19のセンサ値に応じた出力軸17の位置測定値を次回の初期位置測定値として第1の記憶領域25に記憶する(ステップS14)。なお、第1の記憶領域25には、出力軸17の初期位置測定値として位置センサ18、19のセンサ値が記憶されてもよい。このように、システム終了時には、モータ11によって初期位置に戻された出力軸17の位置測定値が次回の初期位置測定値として第1の記憶領域25に記憶される。
図8を参照して、システム起動時のモータ制御処理について説明する。図8は、本実施形態に係るシステム起動時のモータ制御処理のフローチャートである。なお、システム組み立て時に出力軸17が理想的な初期位置に位置付けられ、この出力軸17の位置測定値が初期位置測定値として第2の記憶領域26に記憶されている。なお、第2の記憶領域26には、システム組み立て時の初期位置測定値として位置センサ18、19のセンサ値が記憶されてもよい。
図8に示すように、電子制御装置20は、システム起動時の位置センサ18、19のセンサ値から出力軸17の起動位置測定値を測定する(ステップS21)。次に、電子制御装置20は、第1の記憶領域25の初期位置測定値の記憶状態を診断する(ステップS22)。第1の記憶領域25の初期位置測定値の記憶状態が正常な場合(ステップS22でYES)、電子制御装置20は第1の記憶領域25から前回のシステム終了時の初期位置測定値を読み出す(ステップS23)。第1の記憶領域25の初期位置測定値の記憶状態が異常な場合(ステップS22でNO)、電子制御装置20は第2の記憶領域26からシステム組み立て時の初期位置測定値を読み出す(ステップS24)。
次に、電子制御装置20は、システム起動時に測定した出力軸17の起動位置測定値と第1の記憶領域25又は第2の記憶領域26から読み出した初期位置測定値のズレが第2の許容範囲外か否かを判定する(ステップS25)。位置測定値のズレが第2の許容範囲外の場合(ステップS25でYES)、電子制御装置20は出力軸17の起動位置測定値と初期位置測定値にズレが発生しているとして位置補正処理を実行する(ステップS26)。一方で、位置測定値のズレが第2の許容範囲に収まる場合(ステップS25でNO)、電子制御装置20は、出力軸17の起動位置と初期位置にズレが発生していないとして位置補正処理を実行せずに通常制御に移行する。なお、第2の許容範囲としては、過去データ等から実験的、経験的又は理論的に求められた値が使用される。
このように、第1の記憶領域25から前回のシステム終了時の初期位置測定値が読み出せなくなった場合に、第2の記憶領域26からシステム組み立て時の初期位置測定値を読み出すことが可能になっている。また、第1の記憶領域25には、前回のシステム終了時に初期位置に戻された出力軸17の位置を初期位置測定値として記憶することで、経年変化が反映された初期位置を基準に位置補正処理を実施することができる。また、第2の記憶領域26は、書き換えが行われないため、システム組み立て時の初期位置測定値の破損を避けることができる。
また、システム起動時のモータ制御処理では、ステップS22、S24の処理を省略して、第1の記憶領域25に記憶された初期位置測定値を常に読み出すようにしてもよい。また、システム起動時のモータ制御処理では、ステップS22、S23の処理を省略して、第2の記憶領域26に記憶された初期位置測定値を常に読み出すようにしてもよい。
図9を参照して、システム起動時の位置補正処理について説明する。図9は、本実施形態に係るシステム起動時の位置補正処理のフローチャートである。
図9に示すように、電子制御装置20は、システム起動時に測定した出力軸17の起動位置測定値と第1の記憶領域25又は第2の記憶領域26から読み出した初期位置測定値のズレから目標モータ回転角を算出する(ステップS31)。次に、電子制御装置20は、回転センサ13でモータ回転角を検出し、回転センサ13で検出されたモータ回転角を目標回転角に近づけるようにモータ11を駆動する(ステップS32)。次に、電子制御装置20は、モータ回転角が目標モータ回転角に一致するか否かを判定し(ステップS33)、モータ回転角が目標モータ回転角に一致するまで、ステップS32、S33の処理を繰り返す。
モータ回転角が目標モータ回転角に一致すると(ステップS33でYES)、電子制御装置20はモータ回転角をゼロクリアする(ステップS34)。これは、モータ回転角は、上記したようにシステム起動時のモータ回転角を原点とした相対角度情報だからである。モータ回転角をゼロクリアすることで、電子制御装置20はゼロクリア時のモータ回転角を原点として認識することができる。また、ゼロクリアせずに、目標モータ回転角をオフセットとして保持することも可能である。
このように、システム終了後に出力軸17が動かされて、出力軸17が初期位置から位置ズレした場合であっても、システム終了時の出力軸17の初期位置測定値とシステム起動時の出力軸17の起動位置測定値のズレ分だけ出力軸17が移動されて、システム起動時に出力軸17が初期位置に戻される。よって、システム起動後に初期位置を原点にしてモータ回転角によって駆動対象を精度よく位置制御することができる。
なお、本実施形態では、システム起動時の出力軸の位置補正処理について説明したが、通常動作中の出力軸の位置補正処理を実施することも可能である。モータ制御部24は、システム動作中にモータ回転角から測定された出力軸17の移動距離を、第2の記憶領域26に記憶された初期位置測定値から第2の測定部22で測定された位置測定値までの出力軸17の移動距離に一致させるようにモータ11を制御してもよい。以下、図10を参照して、システム動作中の位置補正処理について説明する。図10は、本実施形態に係るシステム動作中の位置補正処理のフローチャートである。
図10に示すように、電子制御装置20は、システム動作中にモータ回転角から移動距離を測定すると共に、位置センサ18、19のセンサ値から移動距離を測定する(ステップS41)。この場合、回転センサ13に検出されたモータ回転角から出力軸17の移動距離が測定される。また、第2の記憶領域26に記憶されたシステム組み立て時の初期位置測定値と第2の測定部22で測定された出力軸17の位置測定値から出力軸17の移動距離が測定される。次に、電子制御装置20は、モータ回転角から測定される移動距離とシステム組み立て時の初期位置を基準とした移動距離とのズレを算出する(ステップS42)。
次に、電子制御装置20は、移動距離のズレが第3の許容範囲外か否かを判定する(ステップS43)。移動距離のズレが第3の許容範囲外の場合(ステップS43でYES)、電子制御装置(モータ制御部)20はシステム動作中に不具合が生じているとして、移動距離のズレ分だけモータ回転角をオフセットする(ステップS44)。一方で、移動距離のズレが第3の許容範囲に収まる場合(ステップS43でNO)、システム動作中に不具合が生じていないとしてモータ11が正常であると判定して通常処理に移行する。
このように、システム動作中にモータ回転角による移動距離と位置センサ18、19のセンサ値から移動距離を比較することで、システム動作中であっても位置補正処理を実施することができる。システム動作中に位置補正処理を実施することで、システム動作中に電源の瞬断やメモリ異常等によってシステム動作中にモータ回転角を喪失した際も速やかに初期位置を特定することができる。
以上のように、本実施形態の電子制御装置20では、システム終了直前に出力軸17が初期位置に戻されるため、次回のシステム起動時にはモータ回転角から測定される出力軸17の位置測定値の原点と位置センサ18、19のセンサ値から測定される出力軸17の位置測定値の原点が一致する。よって、原点を基準にしたモータ回転角から測定された出力軸17の位置測定値と位置センサ18、19のセンサ値から測定された出力軸17の位置測定値とのズレから、システム動作中のメモリ異常、回転センサの誤検出等によるモータの動作精度の悪化が検出される。また、システム終了後に出力軸17が動かされた場合であっても、システム起動時に出力軸17が初期位置に戻されるため、システム起動後に初期位置を原点にしてモータ回転角によって出力軸17を精度よく位置制御することができる。
なお、上記した各実施形態では、駆動対象として車両制御システム10の出力軸17を例示したが、モータ11の駆動対象となるものであれば特に限定されない。
以上の通り、本実施形態に記載の電子制御装置20は、駆動対象(出力軸17)を移動させるモータ11と、モータ11のモータ回転角を検出する回転センサ13と、駆動対象(出力軸17)の絶対位置に応じたセンサ値を出力する位置センサ18、19と、を備えたシステム(車両制御システム10)を制御する電子制御装置20であって、システム終了直前に駆動対象(出力軸17)を初期位置に戻すようにモータ11を制御するモータ制御部24と、回転センサ13のモータ回転角に基づいてシステム起動時の起動位置を原点にした駆動対象(出力軸17)の位置測定値を測定する第1の測定部21と、位置センサ18、19のセンサ値に基づいて初期位置を原点にした駆動対象(出力軸17)の位置測定値を測定する第2の測定部22と、を備えている。
この構成によれば、モータ回転角から測定された駆動対象(出力軸17)の位置測定値と位置センサ18、19のセンサ値から測定された駆動対象(出力軸17)の位置測定値とのズレから、システム動作中のメモリ異常、回転センサの誤検出等によるモータの動作精度の悪化を監視することができる。
本実施形態に記載の電子制御装置20において、システム終了時に初期位置に戻された駆動対象(出力軸17)の初期位置測定値を記憶する第1の記憶領域25を備え、モータ制御部24は、システム起動時に第2の測定部22で測定された駆動対象(出力軸17)の起動位置測定値と第1の記憶領域25に記憶された初期位置測定値とのズレを補正するようにモータ11を制御する。
この構成によれば、システム終了後に駆動対象(出力軸17)が動かされて起動位置が初期位置から位置ズレした場合であっても、システム終了時の初期位置測定値とシステム起動時の起動位置測定値のズレ分だけ駆動対象(出力軸17)が移動されて、システム起動時に駆動対象(出力軸17)が初期位置に戻される。よって、システム起動後に初期位置を原点にしてモータ回転角で駆動対象(出力軸17)を精度よく位置制御することができる。前回のシステム終了時に初期位置に戻された駆動対象(出力軸17)の位置を初期位置測定値として記憶することで、バックラッシュ等による経年変化を初期位置に反映させることができる。
本実施形態に記載の電子制御装置20において、システム組み立て時に初期位置に調整された駆動対象(出力軸17)の初期位置測定値を記憶した第2の記憶領域26を備え、モータ制御部24は、システム起動時に第2の測定部22で測定された駆動対象(出力軸17)の起動位置測定値と第2の記憶領域26に記憶された初期位置測定値とのズレを補正するようにモータ11を制御する。
この構成によれば、システム終了後に駆動対象(出力軸17)が動かされて起動位置が初期位置から位置ズレした場合であっても、システム終了時の初期位置測定値とシステム起動時の起動位置測定値のズレ分だけ駆動対象(出力軸17)が移動されて、システム起動時に駆動対象(出力軸17)が初期位置に戻される。よって、システム起動後に初期位置を原点にしてモータ回転角で駆動対象(出力軸17)を精度よく位置制御することができる。システム組み立て時に調整された初期位置を初期位置測定値として使用することができる。
本実施形態に記載の電子制御装置20において、システム起動時に第1の記憶領域25の初期位置測定値の記憶状態を診断する診断部27を備え、診断部27の診断結果が正常な場合に、モータ制御部24は、システム起動時に第2の測定部22で測定された駆動対象(出力軸17)の起動位置測定値と第1の記憶領域25に記憶された初期位置測定値とのズレを補正するようにモータ11を制御し、診断部27の診断結果が異常な場合に、モータ制御部24は、システム起動時に第2の測定部22で測定された駆動対象(出力軸17)の起動位置測定値と第2の記憶領域26に記憶された初期位置測定値とのズレを補正するようにモータ11を制御する。
この構成によれば、第1の記憶領域25から初期位置測定値が読み出せなくなっても、第2の記憶領域26から初期位置測定値を読み出してモータ11を制御することができる。
本実施形態に記載の電子制御装置20において、モータ制御部24は、システム動作中にモータ回転角から測定された駆動対象(出力軸17)の移動距離を、第2の記憶領域26に記憶された初期位置測定値から第2の測定部22で測定された位置測定値までの駆動対象(出力軸17)の移動距離に一致させるようにモータ11を制御する。
この構成によれば、システム動作中に電源の瞬断やメモリ異常等によってシステム動作中にモータ回転角を喪失した際も速やかに初期位置を特定することができる。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
10 車両制御システム(システム)
11 モータ
13 回転センサ
17 出力軸(駆動対象)
18 位置センサ
19 位置センサ
20 電子制御装置(モータ制御部)
21 第1の測定部
22 第2の測定部
24 モータ制御部
25 第1の記憶領域
26 第2の記憶領域
27 診断部
11 モータ
13 回転センサ
17 出力軸(駆動対象)
18 位置センサ
19 位置センサ
20 電子制御装置(モータ制御部)
21 第1の測定部
22 第2の測定部
24 モータ制御部
25 第1の記憶領域
26 第2の記憶領域
27 診断部
Claims (5)
- 駆動対象を移動させるモータと、前記モータのモータ回転角を検出する回転センサと、前記駆動対象の絶対位置に応じたセンサ値を出力する位置センサと、を備えたシステムを制御する電子制御装置であって、
システム終了直前に前記駆動対象を初期位置に戻すように前記モータを制御するモータ制御部と、
前記回転センサのモータ回転角に基づいてシステム起動時の起動位置を原点にした前記駆動対象の位置測定値を測定する第1の測定部と、
前記位置センサのセンサ値に基づいて初期位置を原点にした前記駆動対象の位置測定値を測定する第2の測定部と、を備えたことを特徴とする電子制御装置。 - システム終了時に初期位置に戻された前記駆動対象の初期位置測定値を記憶する第1の記憶領域を備え、
前記モータ制御部は、システム起動時に前記第2の測定部で測定された前記駆動対象の起動位置測定値と前記第1の記憶領域に記憶された初期位置測定値とのズレを補正するように前記モータを制御することを特徴とする請求項1に記載の電子制御装置。 - システム組み立て時に初期位置に調整された前記駆動対象の初期位置測定値を記憶した第2の記憶領域を備え、
前記モータ制御部は、システム起動時に前記第2の測定部で測定された前記駆動対象の起動位置測定値と前記第2の記憶領域に記憶された初期位置測定値とのズレを補正するように前記モータを制御することを特徴とする請求項2に記載の電子制御装置。 - システム起動時に前記第1の記憶領域の初期位置測定値の記憶状態を診断する診断部を備え、
前記診断部の診断結果が正常な場合に、前記モータ制御部は、システム起動時に前記第2の測定部で測定された前記駆動対象の起動位置測定値と前記第1の記憶領域に記憶された初期位置測定値とのズレを補正するように前記モータを制御し、
前記診断部の診断結果が異常な場合に、前記モータ制御部は、システム起動時に前記第2の測定部で測定された前記駆動対象の起動位置測定値と前記第2の記憶領域に記憶された初期位置測定値とのズレを補正するように前記モータを制御することを特徴とする請求項3に記載の電子制御装置。 - 前記モータ制御部は、システム動作中にモータ回転角から測定された前記駆動対象の移動距離を、前記第2の記憶領域に記憶された初期位置測定値から前記第2の測定部で測定された位置測定値までの前記駆動対象の移動距離に一致させるように前記モータを制御することを特徴とする請求項4に記載の電子制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018215311A JP2020088928A (ja) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 電子制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018215311A JP2020088928A (ja) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 電子制御装置 |
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JP2020088928A true JP2020088928A (ja) | 2020-06-04 |
Family
ID=70909239
Family Applications (1)
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JP2018215311A Pending JP2020088928A (ja) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 電子制御装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2020088928A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20220321038A1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | Minebea Mitsumi Inc. | Rotating device |
-
2018
- 2018-11-16 JP JP2018215311A patent/JP2020088928A/ja active Pending
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US20220321038A1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | Minebea Mitsumi Inc. | Rotating device |
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