JPH109026A - エンジンの吸入空気量制御装置 - Google Patents
エンジンの吸入空気量制御装置Info
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Abstract
制御装置を得る。 【解決手段】 PWMデューティ信号出力手段22a
は、実際のスロットルバルブ開度と目標のスロットルバ
ルブ開度との開度偏差に基づいてブラシレスモータの各
固定子巻き線に通電される相電流値を演算し、この演算
された相電流値に相当するPWMデューティ信号を出力
する。回転子磁極位置学習手段22bは、ブラシレスモ
ータの回転子の磁極位置を検出し学習する。通電固定子
巻き線決定手段22cは、スロットルバルブ開度と上記
学習した値から通電固定子巻き線を決定する。モータ駆
動手段23は、上記PWMデューティ信号と、上記決定
された通電固定子巻き線に対応する通電相選択信号とに
基づいてブラシレスモータに電流を供給する。
Description
る吸入空気量を、ブラシレスモータでスロットルバルブ
を回動して制御するようにした吸入空気量制御装置に関
するものである。
通路中にスロットルバルブが設けられ、このスロットル
バルブが運転者によるアクセルペダルの操作と連動して
開閉される。これによりエンジンの吸入空気量がアクセ
ルペダルの操作量に応じて制御される。かかる吸入空気
量制御は、スロットルバルブとアクセルペダルとを、リ
ンクやワイヤ等の機械的連結手段により連動させること
によって達成される。しかし、このような機械的連結手
段を用いたものでは、アクセルペダルとスロットルバル
ブとの位置関係が制約されるために自動車への搭載位置
の自由度が少なくなると言う問題点があった。
クション制御装置などの制御では、運転者のアクセル操
作とは無関係にスロットルバルブを制御することが必要
であり、モータなどでスロットルバルブを電気的に連結
して制御する試みが成されている。このような例とし
て、特開平1−315641号公報に開示されているス
ロットルバルブの制御が知られている。ここでは、ブラ
シ整流子を有するモータを使用すると、ブラシ整流子の
押圧によって、回転子の正転方向と逆転方向でヒステリ
シストルクが生じて位置制御が困難となるため、ブラシ
レスモータを使用してスロットルバルブを制御してい
る。さらに、特開平5−240070号公報に開示され
ているスロットルバルブの制御では、ブラシレスモータ
の回転子とスロットルバルブの回転軸とを減速機やギヤ
を介し連結することで、高精度なスロットルバルブの制
御性が得られることが示されている。また、ブラシレス
モータの固定子巻き線(以下相と称す)を切り換えるた
めに、相で発生する逆起電圧を検出する逆起電圧検出器
や電流切換検出器を設けることで高価・高精度の回転検
出器を不要としている。
従来のスロットルバルブの制御を行うエンジンの吸入空
気量制御では以下の問題点がある。まず、ブラシレスモ
ータの通電相を切り換えるために逆起電力検出器や電流
切換検出器が必要であるためにスロットルアクチュエー
タの複雑化、大型化、またモータ制御装置の信号入力イ
ンタフェースの増加を必要とする。スロットル開度セン
サを基に通電相の切り換えを行うと減速機やスロットル
開度の製作公差による通電相切り換え位置のずれが生じ
る。さらに、ブラシレスモータの駆動において、逆起電
圧検出器や電流切換検出器の出力を基に、ある通電相か
ら次の通電相へ切り換える際には、電流が急激に変化す
るために、前記検出器の信号が相に加わる磁束の変化に
対してずれがあった場合には、モータの発生トルクが不
連続となってスロットル開度が急変するという問題点が
あるため、A〜Cの各相への通電電流を独立して正弦波
で供給する3相通電方式を採用することが考えられる
が、この方式にはモータの回転子の回転角を精密に測定
する検出器が必要になるという問題点がある。
ために成されたもので、安価で制御性に優れたエンジン
の吸入空気量制御装置を得ることを目的としている。
エンジンの吸入空気量制御装置は、エンジンの吸入空気
通路に回転軸12で支持されたスロットルバルブ11
と、上記回転軸12と減速機16を介して連結される回
転子と固定子巻き線を有するブラシレスモータ15と、
上記回転軸12の回転角を検出して上記スロットルバル
ブ11の開度を検出するスロットル開度センサ13と、
各種車両情報から上記スロットルバルブ11の開度を設
定する目標開度設定手段21と、上記スロットル開度セ
ンサ13から得られる実際のスロットルバルブ開度と上
記目標開度設定手段21で設定された目標のスロットル
バルブ開度との開度偏差に基づいて上記各固定子巻き線
に通電される相電流値を演算し、この演算された相電流
値に相当するPWMデューティ信号を出力するPWMデ
ューティ信号出力手段22aと、上記回転子の磁極位置
を検出し学習する回転子磁極位置学習手段22bと、上
記スロットルバルブ開度と上記回転子磁極位置学習手段
22bによる学習値から通電固定子巻き線を決定する通
電固定子巻き線決定手段22cと、上記PWMデューテ
ィ信号出力手段からのPWMデューティ信号と上記通電
固定子巻き線決定手段22cで決定された通電固定子巻
き線に対応する通電相選択信号とに基づいて上記ブラシ
レスモータ15に電流を供給するモータ駆動手段23と
を備えたものである。
気量制御装置は、請求項1のエンジンの吸入空気量制御
装置において、スロットル開度センサの出力により回転
子の磁極位置を検出し学習する回転子磁極位置学習手段
22bを備えたものである。
気量制御装置は、請求項1のエンジンの吸入空気量制御
装置において、ブラシレスモータ15をステップ状に駆
動することにより回転子磁極位置を学習する回転子磁極
位置学習手段22bを備えたものである。
気量制御装置は、請求項1のエンジンの吸入空気量制御
装置において、スロットルバルブ全閉から全開方向での
回転子磁極位置学習値とスロットルバルブ全開から全閉
方向での回転子磁極位置学習値の平均値を回転子磁極位
置として学習する回転子磁極位置学習手段22bを備え
たものである。
気量制御装置は、請求項1のエンジンの吸入空気量制御
装置において、学習合否判定手段により学習失敗と判定
した場合、再度、回転子磁極位置学習処理を行う回転子
磁極位置学習手段22bを備えたものである。
気量制御装置は、請求項5のエンジンの吸入空気量制御
装置において、スロットルバルブの開方向での学習値と
閉方向での学習値が所定値以上差がある場合は学習失敗
と判定し、再度、回転子磁極位置学習処理を行う回転子
磁極位置学習手段22bを備えたものである。
気量制御装置は、請求項5のエンジンの吸入空気量制御
装置において、回転子磁極位置学習値間隔が所定値以上
あるいは所定値以内の差がある場合は学習失敗と判定
し、再度、回転子磁極位置学習処理を行う回転子磁極位
置学習手段22bを備えたものである。
気量制御装置は、請求項5のエンジンの吸入空気量制御
装置において、スロットルバルブ全閉から全開までの間
の回転子磁極位置の数が設定値と合致しない場合は学習
失敗と判定し、再度、回転子磁極位置学習処理を行う回
転子磁極位置学習手段22bを備えたものである。
気量制御装置は、エンジンの吸入空気通路に回転軸12
で支持されたスロットルバルブ11と、上記回転軸12
と減速機16を介して連結される回転子と固定子巻き線
を有するブラシレスモータ15と、上記回転軸12の回
転角を検出して上記スロットルバルブ11の開度を検出
するスロットル開度センサ13と、各種車両情報から上
記スロットルバルブ11の開度を設定する目標開度設定
手段21と、上記スロットル開度センサ13から得られ
る実際のスロットルバルブ開度と上記目標開度設定手段
21で設定された目標のスロットルバルブ開度との開度
偏差に基づいて上記各固定子巻き線に通電される相電流
値を各巻き線毎に独立して演算し、各相電流値に相当す
るPWMデューティ信号を出力するPWMデューティ信
号出力手段22aと、上記回転子の磁極位置を検出し学
習する回転子磁極位置学習手段22bと、上記スロット
ルバルブ開度と上記回転子磁極位置学習手段22bによ
る学習値とに基づいて、上記回転子回転角を求める回転
角検出手段22dと、上記PWMデューティ信号出力手
段22aからのPWMデューティ信号と回転角検出手段
22dからの回転子回転角とに基づいて上記ブラシレス
モータ15に電流を供給するモータ駆動手段23とを備
えたものである。
空気量制御装置は、スロットル開度センサの出力により
回転子の磁極位置を検出し学習する回転子磁極位置学習
手段22bを備えたものである。
空気量制御装置は、請求項8のエンジンの吸入空気量制
御装置において、ブラシレスモータ15をステップ状に
駆動することにより回転子磁極位置を学習する回転子磁
極位置学習手段22bを備えたものである。
空気量制御装置は、請求項9のエンジンの吸入空気量制
御装置において、学習合否判定手段により、学習失敗と
判定した場合、再度、回転子磁極位置学習処理を行う回
転子磁極位置学習手段22bを備えたものである。
空気量制御装置は、請求項9のエンジンの吸入空気量制
御装置において、スロットルバルブ開度と回転子磁極位
置学習手段22bによる学習値とに基づいて通電固定子
巻き線を決定して回転子回転角を求める回転角検出手段
22dを備えたものである。
空気量制御装置は、請求項9のエンジンの吸入空気量制
御装置において、学習した回転子磁極位置から次の回転
子磁極位置の間をスロットルバルブ開度センサの出力信
号により補間して回転角を求める回転角検出手段22d
を備えたものである。
づいて説明する。図1は本発明の実施の形態1〜5によ
るエンジンの吸入空気量制御装置の構成図である。図1
においてエンジン(図示しない)への吸入空気量を調整
するスロットルアクチュエータ10は、吸入空気通路の
開口面積を可変するスロットルバルブ11、このスロッ
トルバルブ11を支持する回転軸12、回転軸12の一
方の軸端に設けられ、回転軸12の回転角(スロットル
開度)を検出するスロットル開度センサ13、同じく回
転軸12の他方の軸端にあるスロットルバルブ11を閉
方向に付勢するリターンスプリング14、スロットルバ
ルブ11を制御するブラシレスモータ15、および回転
軸12とブラシレスモータ15を連結する減速機16で
構成されている。
御装置20は、運転者が操作するアクセルペダル(図示
せず)の踏み込み量を表すアクセル開度、エンジン回転
数、車速など、自動車の各種車両情報を入力として目標
スロットル開度θoを演算する目標開度設定手段21、
スロットル開度センサ13からの実開度θrと目標スロ
ットル開度θoとの開度偏差ΔθからPWMデューティ
を演算するとともに、スロットル開度センサ13からモ
ータの通電相を選択する手段等を有するモータ制御手段
22、およびモータ制御手段22からのPWMデューテ
ィを受けてモータ各相に電流を供給するモータ駆動手段
23で構成されている。
図である。図2において、マイクロコンピュータ201
は、各種車両情報からスロットルバルブ11(図1参
照)の開度を設定する目標開度設定手段21と、モータ
制御手段22とから構成されている。モータ制御手段2
2は、スロットル開度センサ13(図1参照)から得ら
れる実際のスロットルバルブ開度と目標開度設定手段2
1で設定された目標のスロットルバルブ開度との開度偏
差に基づいて、ブラシレスモータ15(図1参照)各固
定子巻き線LA,LB,LCに通電される相電流値を演
算し、この演算された相電流値に相当するPWM(パル
ス幅変調)デューティ信号を出力するPWMデューティ
信号出力手段22aと、ブラシレスモータ15の回転子
の磁極位置を検出し学習する回転子磁極位置学習手段2
2bと、スロットルバルブ開度と回転子磁極位置学習手
段22bによる学習値とから通電固定子巻き線を決定す
る通電固定子巻き線決定手段22cとを備えている。モ
ータ駆動手段23は、PWMデューティ信号出力手段2
2aからのPWMデューティ信号と通電固定子巻き線決
定手段22cで決定された通電固定子巻き線に対応する
通電相選択信号とに基づいて、ブラシレスモータ15に
電流を供給するものであり、上流側駆動段をドライブす
る論理回路で構成されたドライバ23a、前段スイッチ
ング素子群23c、最終段スイッチング素子群23d、
そして下流側駆動段をドライブする論理回路で構成され
たドライバ23b、および最終段スイッチング素子群2
3eを含み構成されている。ブラシレスモータ15の相
であるA〜C相は、最終段スイッチング素子群23dと
最終段スイッチング素子群23eを介してバッテリ24
のプラス極とグランド間に接続されている。
て説明する。モータ制御手段22は、PWMデューティ
信号出力手段22aにより例えば50%のPWMデュー
ティ信号をモータ駆動手段23に渡し、通電相をスロッ
トルバルブ11が開く方向に順次切り換える指示を出
す。この操作によりブラシレスモータ15の回転子はス
テップ的に各通電相切り換え位置で停止する。この通電
相切り換え位置はブラシレスモータ15の回転子磁極位
置に相当するので、以下の説明では回転子磁極位置学習
手段22bにより学習される回転子磁極位置を通電相切
り換え位置と称することにする。
ための図である。3相4極のブラシレスモータ15を例
にしており、電流を流す通電相をN(上流側)、S(下
流側)で示している。通電相切り換え位置未学習時は、
最初に通電する相が不明のため、スロットルバルブ全閉
位置(リターンスプリング14によりブラシレスモータ
15の回転子がスロットルバルブ11の閉方向へ回転し
ない状態)の状態から順次スロットルバルブ11が開く
方向に通電相を切り換えて(位置301〜303)、最
初にスロットルバルブが開方向に動いて(位置30
6)、スロットル開度が安定した位置307を基準とす
る。(なお、この安定した位置307は、マイクロコン
ピュータ201により知ることができる。即ちマイクロ
コンピュータ201は、例えば相を切り換えてからスロ
ットル開度が安定する時間を予め調査することにより、
所定時間経過後のスロットル開度センサ13の信号を読
む方法や、相を切り換えてからスロットル開度信号の変
位が所定値以内に収まった時のスロットル開度センサの
信号を読む方法などにより、位置307を知ることがで
きる。)このときの通電相パターンを基準にスロットル
バルブ11が開く方向に順次通電相のパターンを切り換
える(位置303〜305)。全部で6パターンの通電
相を310に示す。通電相を切り換えて一定時間309
経過後スロットルバルブ開度が安定した位置307,3
08を通電相切り換え位置としてスロットル開度に置き
換えて学習する。次に、スロットルバルブ全閉位置から
全開位置までを全開方向の通電相切り換え位置として記
憶し、スロットルバルブ全開位置から全閉方向に同様に
通電相を切り換えて全閉方向の通電相切り換え位置を記
憶する。ここで全開方向の通電相切り換え位置と全閉方
向の通電相切り換え位置に所定値以上の差があれば学習
は失敗と判定し、再度、通電相切り換え位置学習を行
う。全開方向の通電相切り換え位置と全閉方向の通電相
切り換え位置が所定値以内の差であれば、全開方向の通
電相切り換え位置と全閉方向の通電相切り換え位置の平
均値を通電相切り換え位置として学習する。
を図4,図5,図6に示すフローチャートを用いて説明
する。まず、スロットルバルブ全閉状態で一定のPWM
デューティ信号と通電相のあるパターン信号を出力する
(ステップ401)。通電相のパターン信号をスロット
ル開度が変化するまでスロットルバルブが開く方向に切
り換える(ステップ402,403)。スロットルバル
ブ開度が変化したら全開方向通電相切り換え位置を記憶
する(ステップ404)。一定時間経過後(ステップ5
01)、安定したスロットルバルブ開度を全開方向通電
相切り換え位置として記憶する(ステップ502)。こ
の処理をスロットルバルブの全開位置まで通電相を切り
換えて行う(ステップ405,406)。全開位置まで
通電相切り換え位置を記憶した後、スロットルバルブ全
閉方向の通電相の切り換え位置記憶処理を行う(ステッ
プ407)。次に学習失敗判定を行う(ステップ40
8)。全開方向の通電相切り換え位置と全閉方向の通電
相切り換え位置を比較する(ステップ601)。比較し
た結果が所定値以上の差がある場合(ステップ60
2)、通電相切り換え位置学習は失敗と判定する(ステ
ップ603)。この処理をスロットルバルブ全閉位置ま
で行う(ステップ411)。学習失敗と判定した場合
(ステップ412)、スロットルバルブ全閉方向に通電
相を切り換え、スロットルバルブを全閉位置に戻してか
ら再度、通電相切り換え位置学習を行う。そして、最後
に記憶した全開方向と全閉方向の通電相切り換え位置の
平均値を通電相切り換え位置として学習する(ステップ
415)。
1に示すように自動車の各種情報(アクセル開度、エン
ジン回転数、車速など)に適応した目標スロットル開度
θoと、スロットル開度センサ13から得られる実開度
θrとの差をとった開度偏差Δθ(=θo−θr)がモ
ータ制御手段22に入力される。モータ制御手段22
は、開度偏差Δθが正の場合は目標開度に対する実際の
スロットルバルブ開度が不足しているため、ブラシレス
モータ15の相電流を増加させ、開度偏差Δθが負の場
合は目標開度に対して実際のスロットルバルブ開度が過
剰としてブラシレスモータ15の相電流を減少させる制
御を行う。開度偏差ΔθからPWMデューティ信号(相
電流)を求める演算としてはPID制御器がよく用いら
れる。PID制御器は下記演算式で表せられ、開度偏差
Δθがゼロになるように相電流を制御するように働く。 duty=Kp・Δθ+Kl・ΣΔθdt+Kd・Δθ
/dt dutyはPID演算されたPWMデューティ信号、K
pは比例ゲイン、Klは積分ゲイン、Kdは微分ゲイン
を示す。以上で求められたPWMデューティ信号がマイ
クロコンピュータ201からモータ駆動手段23に出力
される。また、マイクロコンピュータ201はスロット
ルバルブ開度信号の出力と通電相切り換え位置学習値を
基に通電相のパターンを判定しモータ駆動手段23に出
力する。モータ駆動手段23は、通電相切り換え信号を
受けたドライバ23aとドライバ23bが当該信号に該
当するスイッチング素子を駆動し、上流側スイッチング
素子群をPWMデューティ信号を用いて駆動することに
より所望の相に電流を供給する。
ットル開度センサの出力によりブラシレスモータの回転
子の磁極位置(通電相切り換え位置)を検出し学習する
回転子磁極位置学習手段により、ブラシレスモータの固
定子巻き線を切り換えるために必要な回転子位置検出器
が不要となる。また、ブラシレスモータをステップ状に
駆動させ、回転子磁極位置学習手段により、ブラシレス
モータの回転子の磁極位置を検出し学習するようにした
ので、ブラシレスモータの固定子巻き線を切り換えるた
めに必要な回転子位置検出器が不要となる。また、スロ
ットルバルブ全閉から全開方向での回転子磁極位置(通
電相切り換え位置)学習値とスロットルバルブ全開から
全閉方向での回転子磁極位置学習値の平均値とを回転子
磁極位置として学習する回転子磁極位置学習手段によ
り、回転子磁極位置学習の精度を上げることができる。
また、学習失敗と判定した場合、再度、回転子磁極位置
(通電相切り換え位置)学習処理を行う回転子磁極位置
学習手段により、回転子磁極位置学習の精度を上げるこ
とができる。また、スロットルバルブの開方向での学習
値と閉方向での学習値が所定値以上差がある場合は学習
失敗と判定し、再度、回転子磁極位置学習処理を行う回
転子磁極位置学習手段により、回転子磁極位置学習の精
度を上げることができる。したがって、安価で制御性に
優れたエンジンの吸入空気量制御装置を得ることができ
る。
ジンの吸入空気量制御装置の構成は図1と同様である。
本実施の形態2における通電相切り換え位置学習手段
(回転子磁極位置学習手段)での学習失敗判定方法につ
いて図7,図8に示すフローチャートを用いて説明す
る。まず、スロットルバルブ全閉状態で一定のPWMデ
ューティ信号と通電相のあるパターン信号を出力する
(ステップ701)。通電相のパターン信号をスロット
ル開度が変化するまでスロットルバルブが開く方向に切
り換える(ステップ702,703)。スロットルバル
ブ開度が変化したら通電相切り換え位置を学習し、それ
を終えると(ステップ704)、学習失敗の判定を行う
(ステップ705)。学習失敗と判定されると、前回の
通電相切り換え位置と今回の通電相切り換え位置との比
較を行う(ステップ801)。その比較の結果、前回の
通電相切り換え位置との差が設定値Aと設定値Bとの間
の範囲に入っていれば学習は成功と判定し、範囲外であ
れば学習は失敗と判定する(ステップ803)。上記設
定値A,Bについてはブラシレスモータの仕様により、
3相4極では通電相切り換えの間隔が30°毎にくるの
で、例えばA=10°,B=50°と設定する。学習失
敗判定処理は、スロットルバルブ全開位置まで行う(ス
テップ706)。そして学習失敗と判定した場合(ステ
ップ708)、スロットルバルブ全閉方向に通電相を切
り換え、スロットルバルブを全閉位置まで戻してから再
度、通電相切り換え位置学習を行う。学習が成功すると
(ステップ709)、この処理は終了する。
ば、回転子磁極位置学習値間隔(通電相切り換え間隔)
が所定値以上あるいは所定値以内の差がある場合は学習
失敗と判定し、再度、回転子磁極位置学習処理を行う回
転子磁極位置学習手段を備えることにより、回転子磁極
位置学習の精度を上げることができる。したがって、安
価で制御性に優れたエンジンの吸入空気量制御装置を得
ることができる。
ジンの吸入空気量制御装置の構成は図1と同様である。
本実施の形態3における通電相切り換え位置学習手段
(回転子磁極位置学習手段)での学習失敗判定方法につ
いて図9に示すフローチャートを用いて説明する。ま
ず、スロットルバルブ全閉状態で一定のPWMデューテ
ィ信号と通電相のあるパターン信号を出力する(ステッ
プ901)。通電相のパターン信号をスロットル開度が
変化するまでスロットルバルブが開く方向に切り換える
(ステップ902,903)。スロットルバルブ開度が
変化したら通電相切り換え位置を学習し、それを終える
と(ステップ904)、通電相切り換え位置の数をカウ
ントアップする(ステップ905)。ステップ904,
905の処理を全開位置になるまで通電パターン信号を
切り換えて行う(ステップ906,907)。全開位置
に達したら、通電相切り換え位置のカウント数と設定値
とを比較する(ステップ908)。通電相切り換え位置
のカウント数が設定値と同数でなければ学習失敗と判定
する(ステップ909)。同数であれば、スロットルバ
ルブを全閉位置まで戻すためにカウントをクリアする
(ステップ910,911)。学習が成功すると(ステ
ップ912)、この処理は終了する。なお、ステップ9
08における設定値については、ブラシレスモータ、減
速機、スロットルアクチュエータの仕様により、スロッ
トルバルブ全閉位置から全開位置まで通電相切り換えの
数を設定値とする。
ば、スロットルバルブ全閉から全開までの間の学習した
回転子磁極位置(通電相切り換え位置)の数が設定値と
合致しない場合は学習失敗と判定し、再度、回転子磁極
位置学習処理(通電相切り換え位置学習処理)を行う回
転子磁極位置学習手段を備えたので、回転子磁極位置学
習の精度を上げることができる。したがって、安価で制
御性に優れたエンジンの吸入空気量制御装置を得ること
ができる。
係する3相通電方式について図10に示すタイミングチ
ャートを用いて説明する。図10において、ブラシレス
モータの固定子巻き線が励磁され、その回転子が回転す
ることによって回転子が各固定子巻き線による正弦波の
磁束密度Φと交差するときに、各相(各固定子巻き線)
に磁束密度Φと同位相で相似な正弦波電流Isを供給す
ると、このときの通電による各相の発生トルクTsは、
次式で表せる。 Ts=k・Φ・Is(kは定数) ブラシレスモータの回転子トルクは、各相A〜Cの発生
トルクTsの合成トルクで表せられ、理論上は回転子回
転角に対してトルクリップルのない出力トルクが得られ
る。このような通電方式を3相通電方式と呼ぶが、一般
に、各相への通電電流を回転子回転角に対して正弦波で
変化させる必要があるために回転子回転角を精密に検出
しなければならない。通電相切り換え位置学習とスロッ
トルバルブ開度センサの信号を用いて3相通電方式を現
実にしたのが本実施の形態4であり、以下に図10,図
11を用いて説明する。ここでは前述の実施の形態1で
説明した部分との相違点のみ説明する。
よびスロットル開度センサから演算されたPWMデュー
ティ信号および通電相選択信号が出力されて、モータ駆
動手段23Aへ伝達される。モータ制御手段22A中に
は、回転角検出手段22dが備えられている。モータ駆
動手段23Aには、上流側駆動段をドライブするAND
論理群23h、下流側駆動段をドライブするAND論理
群23i、およびAND論理群23hおよび23iの通
電相選択信号1〜3に並列に反転論理群23jが備えら
れている。PWMデューティ信号は、AND論理群23
hに独立して入力される。また、PWMデューティおよ
び回転子回転角の関係は下式で表せる。 PWMデューティ1=PWMデューティ×sin2γ PWMデューティ2=PWMデューティ×sin2(γ
−60°) PWMデューティ3=PWMデューティ×sin2(γ
+60°) γは回転子回転角を示す。また、通電相選択信号もγの
関数で表せる。 通電相選択信号(1、2、3)=f(γ)
え位置学習を行う。実施の形態1での説明とはほぼ同様
であるが、図11で示すような回路構成では、電流を流
す相のPWMデューティ信号のみ出力し、通電相の切り
換えパターンは上流側駆動段をONする場合と未通電の
相にはlow、下流側駆動段をONする場合はhigh
と出力することにより2相通電を行う。学習方式は実施
の形態1での説明と同様である。実施の形態1で説明し
たように、モータ制御手段22Aは、回転子磁極位置学
習手段(通電相切り換え位置学習手段)22bにより学
習された通電相切り換え位置と、スロットル開度センサ
からの信号とにより通電相を選択し、モータ駆動手段2
3Aへ出力する。また、上記PWMデューティ1〜3を
演算しモータ駆動手段23Aへ出力する。例えば、図1
0の点では、A相とC相からB相に電流を流し、点
ではA相からB相とC相に電流を流すように通電相選択
信号を出力する。しかし、PWMデューティを計算する
ために必要な回転子回転角が通電相切り換え位置学習値
以外では分からないため、通電相切り換え位置学習値間
をスロットル開度センサからの実開度θrと減速機16
のギヤ比εから求めたモータ回転角γを用いて制御す
る。 γ=ε×θr εは減速機16のギヤ比を示す。上式より、通電相切り
換え位置からスロットル開度の変化量でモータ回転角を
求めることができ、実際の通電相切り換え点での通電相
切り換えを行うことができ、電流を正弦波状に流すため
のPWMデューティ1〜3を求めることができる。
ば、ブラシレスモータの回転子の回転角を求める回転角
検出手段を備えたので、高精度な位置検出器を必要とせ
ず、通電を行う固定子巻き線を切り換えるときに生じる
ブラシレスモータの急激なトルク変動を防止することが
できる。したがって、安価で制御性に優れたエンジンの
吸入空気量制御装置を得ることができる。
係るマイクロコンピュータとモータ駆動手段の回路構成
図である。図12の回路構成のように2相通電が行えな
い場合には3相通電により通電相切り換え位置学習を行
う方法もある。実施の形態1で説明した方法とほぼ同じ
であるが、図13で示すように通電相パターンが2相か
ら3相通に変わる。通電相切り換え位置学習の動作につ
いては、実施の形態1で説明したとおりである。ただ
し、図14で示すように通電相切り換え位置学習値14
01と実際の通電相切り換え位置1402では回転子回
転角で15°ずれている。例えば、図10の点では、
A相とC相からB相に電流を流し、点ではA相からB
相とC相に電流を流すように通電相選択信号を出力す
る。しかし、実際の通電相切り換え位置や、PWMデュ
ーティを計算するために必要な回転子回転角が通電相切
り換え位置学習値以外では分からないため、通電相切り
換え位置学習値間をスロットル開度センサからの実開度
θrと減速機16のギヤ比εから求めたモータ回転角γ
を用いて制御する。 γ=ε×θr εは減速機のギヤ比を示す。上式より、通電相切り換え
位置からスロットル開度の変化量でモータ回転角を求め
ることができ、実際の通電相切り換え点での通電相切り
換えを行うことができ、電流を正弦波状に流すためのP
WMデューティ1〜3を求めることができる。
ば、学習した通電相切り換え位置から次の通電相切り換
え位置の間をスロットルバルブ開度センサの出力信号に
より補間して回転角を求めることにより、安価なシステ
ムで、通電を行う固定子巻き線を切り換えるときに生じ
るブラシレスモータの急激なトルク変動を防止すること
ができる。
回転子磁極位置学習手段を備えたことにより、固定子巻
き線を切り換えるために必要な回転子位置検出器を不要
とし、安価で制御性の優れたエンジンの吸入空気量制御
装置が得られるという効果がある。
の回転子磁極位置学習手段はスロットル開度センサの出
力により回転子の磁極位置を検出し学習するようにした
ので、回転子位置検出器が不要となり、請求項1の発明
の効果を達成できる。
のブラシレスモータをステップ状に駆動することにより
回転子磁極位置を学習する回転子磁極位置学習手段を備
えたことにより、固定子巻き線を切り換えるために必要
な回転子位置検出器を不要とし安価なエンジンの吸入空
気量制御装置が得られるという効果がある。
の回転子磁極位置学習手段は、スロットルバルブ全閉か
ら全開方向での回転子磁極位置学習値とスロットルバル
ブ全開から全閉方向での回転子磁極位置学習値の平均値
を回転子磁極位置として学習することにより、回転子磁
極位置学習の精度を上げることができ、制御性を向上さ
せることができるという効果がある。
の回転子磁極位置学習手段は、学習合否判定手段を備
え、学習失敗と判定した場合、再度、回転子磁極位置学
習処理を行うことにより、回転子磁極位置学習の精度を
上げることができ、制御性を向上させることができると
いう効果がある。
の回転子磁極位置学習手段は、スロットルバルブの開方
向での学習値と閉方向での学習値が所定値以上差がある
場合は学習失敗と判定し、再度、回転子磁極位置学習処
理を行うことにより、回転子磁極位置学習の精度を上げ
ることができ、制御性を向上させることができるという
効果がある。
の回転子磁極位置学習手段は、回転子磁極位置学習値間
隔が所定値以上あるいは所定値以内の差がある場合は学
習失敗と判定し、再度、回転子磁極位置学習処理を行う
ことにより、回転子磁極位置学習の精度を上げることが
でき、制御性を向上させることができるという効果があ
る。
の回転子磁極位置学習手段は、スロットルバルブ全閉か
ら全開までの間の回転子磁極位置の数が設定値と合致し
ない場合は学習失敗と判定し、再度、回転子磁極位置学
習処理を行うことにより、回転子磁極位置学習の精度を
上げることができ、制御性を向上させることができると
いう効果がある。
センサから得られる実際のスロットルバルブ開度と目標
開度設定手段で設定された目標のスロットルバルブ開度
との開度偏差に基づいて上記各固定子巻き線に通電され
る相電流値を各巻き線毎に独立して演算し、各相電流値
に相当するPWMデューティ信号を出力するPWMデュ
ーティ信号出力手段と、上記回転子の磁極位置を検出し
学習する回転子磁極位置学習手段と、上記スロットルバ
ルブ開度と上記回転子磁極位置学習手段による学習値か
ら通電固定子巻き線を決定し、上記回転子回転角を求め
る回転角検出手段と、上記PWMデューティ信号出力手
段からのPWMデューティ信号と回転角検出手段からの
回転子回転角とに基づいて上記ブラシレスモータに電流
を供給するモータ駆動手段とを備えたことにより、安価
なシステムで通電を行う固定子巻き線を切り換えるとき
に生じるブラシレスモータの急激なトルク変動を防止す
ることができるという効果がある。
明の回転子磁極位置学習手段は、スロットル開度センサ
の出力により回転子の磁極位置を検出し学習するように
したので、回転子位置検出器が不要になるという効果が
ある。
明において、ブラシレスモータをステップ状に駆動さ
せ、回転子磁極位置学習手段で回転子磁極位置を学習す
ることで固定子巻き線を切り換えるために必要な回転子
位置検出器を不要とし、安価なエンジンの吸入空気量制
御装置が得られるという効果があ。
明の回転子磁極位置学習手段は、学習合否判定手段を備
え、学習失敗と判定した場合、再度、回転子磁極位置学
習処理を行うことで回転子磁極位置学習の精度を上げる
ことができ、制御性を向上させることができるという効
果がある。
明の回転角検出手段は、スロットルバルブ開度と回転子
磁極位置学習手段による学習値とに基づいて通電固定子
巻き線を決定して回転子回転角を求めるようにしたの
で、請求項9の発明の効果を達成できる。
明において、学習した回転子磁極位置から次の回転子磁
極位置の間を上記スロットルバルブ開度センサの出力信
号により補間して回転角を求めることにより、安価なシ
ステムで通電を行う固定子巻き線を切り換えるときに生
じるブラシレスモータの急激なトルク変動を防止するこ
とができる。
吸入空気量制御装置の全体構成を示す図である。
である。
習の説明図である。
習の処理を示すフローチャートである。
習の処理を示すフローチャートである。
習失敗判定の処理を示すフローチャートである。
習失敗判定の処理を示すフローチャートである。
習失敗判定の処理を示すフローチャートである。
習失敗判定の処理を示すフローチャートである。
図である。
図である。
図である。
学習の説明図である。
図である。
ルブ、12 回転軸、13 スロットル開度センサ、1
4 リターンスプリング、15 ブラシレスモータ、1
6 減速機、20 モータ制御装置、21 目標開度設
定手段、22 モータ制御手段、 22a PWMデュ
ーティ信号出力手段、22b 回転子磁極位置学習手
段、22c 通電固定子巻き線決定手段、22d 回転
角検出手段、23,23A,23B モータ駆動手段、
23a,23b ドライバ、23c 前段スイッチング
素子群、23d,23e 最終段スイッチング素子群、
23h,23i AND論理群、23j 反転論理群、
201,201A,202A マイクロコンピュータ。
Claims (14)
- 【請求項1】 エンジンの吸入空気通路に回転軸で支持
されたスロットルバルブと、上記回転軸と減速機を介し
て連結される回転子と固定子巻き線を有するブラシレス
モータと、上記回転軸の回転角を検出して上記スロット
ルバルブの開度を検出するスロットル開度センサと、各
種車両情報から上記スロットルバルブの開度を設定する
目標開度設定手段と、上記スロットル開度センサから得
られる実際のスロットルバルブ開度と上記目標開度設定
手段で設定された目標のスロットルバルブ開度との開度
偏差に基づいて上記各固定子巻き線に通電される相電流
値を演算し、この演算された相電流値に相当するPWM
デューティ信号を出力するPWMデューティ信号出力手
段と、上記回転子の磁極位置を検出し学習する回転子磁
極位置学習手段と、上記スロットルバルブ開度と上記回
転子磁極位置学習手段による学習値とから通電固定子巻
き線を決定する通電固定子巻き線決定手段と、上記PW
Mデューティ信号出力手段からのPWMデューティ信号
と上記通電固定子巻き線決定手段で決定された通電固定
子巻き線に対応する通電相選択信号とに基づいて上記ブ
ラシレスモータに電流を供給するモータ駆動手段とを備
えたことを特徴とするエンジンの吸入空気量制御装置。 - 【請求項2】 上記回転子磁極位置学習手段は、上記ス
ロットル開度センサの出力により上記回転子の磁極位置
を検出し学習することを特徴とする請求項第1項記載の
エンジンの吸入空気量制御装置。 - 【請求項3】 上記ブラシレスモータをステップ的に駆
動させ、上記回転子磁極位置学習手段は、上記ブラシレ
スモータのステップ駆動位置により、上記回転子の磁極
位置を検出し学習することを特徴とする請求項第1項記
載のエンジンの吸入空気量制御装置。 - 【請求項4】 上記回転子磁極位置学習手段は、スロッ
トルバルブ全閉から全開方向での回転子磁極位置学習値
とスロットルバルブ全開から全閉方向での回転子磁極位
置学習値の平均値を回転子磁極位置として学習すること
を特徴とする請求項第1項記載のエンジンの吸入空気量
制御装置。 - 【請求項5】 上記回転子磁極位置学習手段は、学習合
否判定手段を備え、この学習合否判定手段で学習失敗と
判定した場合、再度、回転子磁極位置学習処理を行うこ
とを特徴とする請求項第1項記載のエンジンの吸入空気
量制御装置。 - 【請求項6】 上記回転子磁極位置学習手段は、スロッ
トルバルブの開方向での学習値と閉方向での学習値が所
定値以上差がある場合は学習失敗と判定し、再度、回転
子磁極位置学習処理を行うことを特徴とする請求項第5
項記載のエンジンの吸入空気量制御装置。 - 【請求項7】 上記回転子磁極位置学習手段は、回転子
磁極位置学習値間隔が所定値以上あるいは所定値以内の
差がある場合は学習失敗と判定し、再度、回転子磁極位
置学習処理を行うことを特徴とする請求項第5項記載の
エンジンの吸入空気量制御装置。 - 【請求項8】 上記回転子磁極位置学習手段は、スロッ
トルバルブ全閉から全開までの間で学習した回転子磁極
位置の数が設定値と合致しない場合は学習失敗と判定
し、再度、回転子磁極位置学習処理を行うことを特徴と
する請求項第5項記載のエンジンの吸入空気量制御装
置。 - 【請求項9】 エンジンの吸入空気通路に回転軸で支持
されたスロットルバルブと、上記回転軸と減速機を介し
て連結される回転子と固定子巻き線を有するブラシレス
モータと、上記回転軸の回転角を検出して上記スロット
ルバルブの開度を検出するスロットル開度センサと、各
種車両情報から上記スロットルバルブの開度を設定する
目標開度設定手段と、上記スロットル開度センサから得
られる実際のスロットルバルブ開度と上記目標開度設定
手段で設定された目標のスロットルバルブ開度との開度
偏差に基づいて上記各固定子巻き線に通電される相電流
値を各巻き線毎に独立して演算し、各相電流値に相当す
るPWMデューティ信号を出力するPWMデューティ信
号出力手段と、上記回転子の磁極位置を検出し学習する
回転子磁極位置学習手段と、上記スロットルバルブ開度
と上記回転子磁極位置学習手段による学習値とに基づい
て、上記回転子回転角を求める回転角検出手段と、上記
PWMデューティ信号出力手段からのPWMデューティ
信号と回転角検出手段からの回転子回転角とに基づいて
上記ブラシレスモータに電流を供給するモータ駆動手段
とを備えたことを特徴とするエンジンの吸入空気量制御
装置。 - 【請求項10】 上記回転子磁極位置学習手段は、上記
スロットル開度センサの出力により上記回転子の磁極位
置を検出し学習することを特徴とする請求項第9項記載
のエンジンの吸入空気量制御装置。 - 【請求項11】 上記ブラシレスモータをステップ的に
駆動させ、上記回転子磁極位置学習手段は、上記ブラシ
レスモータのステップ駆動位置により、上記回転子の磁
極位置を検出し学習することを特徴とする請求項第9項
記載のエンジンの吸入空気量制御装置。 - 【請求項12】 上記回転子磁極位置学習手段は、学習
合否判定手段を備え、この学習合否判定手段により学習
失敗と判定した場合、再度、回転子磁極位置学習処理を
行うことを特徴とする請求項第9項記載のエンジンの吸
入空気量制御装置。 - 【請求項13】 上記回転角検出手段は、上記スロット
ルバルブ開度と上記回転子磁極位置学習手段による学習
値とに基づいて通電固定子巻き線を決定して上記回転子
回転角を求めることを特徴とする請求項第9項記載のエ
ンジンの吸入空気量制御装置。 - 【請求項14】 上記回転角検出手段は、上記回転子磁
極位置学習手段により学習した回転子磁極位置から次の
回転子磁極位置の間を上記スロットルバルブ開度センサ
の出力信号により補間して回転角を求めることを特徴と
する請求項第9項記載のエンジンの吸入空気量制御装
置。
Priority Applications (2)
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JP16019896A JP3543896B2 (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | エンジンの吸入空気量制御装置 |
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JP16019896A JP3543896B2 (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | エンジンの吸入空気量制御装置 |
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ID=15709933
Family Applications (1)
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