JP2020088928A - 電子制御装置 - Google Patents

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。

特開２０１６−１９３６４５号公報

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。

本実施形態に係る車両制御システムの構成図。 本実施形態に係る電子制御装置の制御ブロック図。 本実施形態に係る電子制御装置のハードウェア構成図。 本実施形態に係る出力軸の位置制御の説明図。 本実施形態に係る出力軸の位置制御の説明図。 本実施形態に係るモータの監視処理のフローチャート。 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。 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。 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。 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。

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）

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

Claims (5)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。

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