JP2004129451A - Motor controller - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor controller which studies the datum position of a rotor without waiting for the stop of the oscillation of a rotor at initial drive of a motor. <P>SOLUTION: At initial drive after power ON to an ECU for motor control, this controller makes a round of the switchover of the power phase of an SR motor by open loop control, and counts the edges of the A-phase signal and the B-phase signal of an encoder and updates the encoder count value. This detects the instant when the combination of the signal values of the phase A and the phase B of the encoder becomes the combination corresponding to the current application phase at that time each time it switches the power phase, as to the third excitation when the rotor rotates surely synchronously downward, during this initial drive, and learns the datum position of the rotor, based on the encoder count value at that point of time. At subsequent F/B control, this corrects the encoder count value with a datum position learned value, and decides the power phase based on the encoder count value after the correction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンコーダのパルス信号のカウント値に基づいてロータの回転位置を検出してモータの通電相を順次切り換えることでロータを目標位置まで回転駆動するモータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、構造が簡単で安価なモータとして需要が増加しているスイッチトリラクタンスモータ等のブラシレス型のモータは、ロータの回転に同期してパルス信号を出力するエンコーダを搭載し、このエンコーダのパルス信号をカウントして、そのエンコーダカウント値に基づいてロータの回転位置を検出して通電相を順次切り換えることでロータを回転駆動するようにしたものがある。このようなエンコーダ付きのモータは、起動後のエンコーダカウント値に基づいてロータの回転位置を検出することができるため、フィードバック制御系（Ｆ／Ｂ制御系）によりロータを目標位置まで回転させる位置切換制御（位置決め制御）を行う各種の位置切換装置の駆動源として用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、この種のエンコーダ付きのモータは、起動後のエンコーダカウント値に基づいてロータの起動位置からの回転量（回転角度）を検出できるだけであるので、電源投入後に、何等かの方法で、ロータの絶対的な回転位置を検出して、ロータの回転位置と通電相との対応関係をとらないと、モータを正常に駆動することができない。
【０００４】
そこで、例えば、スイッチトリラクタンスモータでは、特許文献２（特開２０００−６９７７９号公報）に示すように、起動開始時（初期駆動時）に、２つの相を同時に励磁（通電）して、ロータの振動が停止するのに必要な一定時間が経過した後に、そのときのロータの回転位置を基準位置として学習して通電相を決めるようにしたものがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２７１９１７号公報（第４頁〜第８頁等）
【特許文献２】
特開２０００−６９７７９号公報（第１頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２のロータ基準位置学習方法では、初期駆動時に２つの相を同時に励磁（通電）してからロータの基準位置を学習するまでに、ロータの振動が停止するまでの一定時間待機する必要があるため、ロータ基準位置の学習に要する時間が長くかかってしまい、モータのフィードバック制御を素早く立ち上げることができないという欠点がある。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、初期駆動時にロータの振動が停止するのを待たずにロータ基準位置の学習を行うことができて、その学習時間を短くすることができ、モータのフィードバック制御を素早く立ち上げることができるモータ制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１のモータ制御装置は、モータのロータの回転に同期して所定の位相差（一般的には電気角で９０°の位相差）を有するＡ相信号とＢ相信号を出力するエンコーダと、このエンコーダのＡ相信号及び前記Ｂ相信号の立ち上がり／立ち下がりのエッジをカウントするエンコーダカウント手段と、このエンコーダカウント手段のカウント値（以下「エンコーダカウント値」という）に基づいて前記ロータの回転位置を検出して前記モータの通電相を順次切り換えることで前記ロータを目標位置まで回転駆動する制御手段とを備え、電源投入後にオープンループ制御により通電相を切り換える初期駆動を実行し、この初期駆動中に前記エンコーダのＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせがその時の通電相に対応する組み合わせになったときの前記エンコーダカウント値に基づいて前記ロータの基準位置を学習し、初期駆動後は、前記エンコーダカウント値を前記基準位置の学習値で補正し、補正後のエンコーダカウント値に基づいて通電相を決定するようにしたものである。
【０００９】
本発明のように、Ａ相信号とＢ相信号を出力するエンコーダを用いれば、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によってロータの回転方向を判定して、ロータの回転方向に応じてエンコーダカウント値をカウントアップしたりカウントダウンすることができ、ロータが正回転／逆回転のいずれの方向に回転しても、エンコーダカウント値とロータの回転位置との対応関係を維持することができて、正回転／逆回転のいずれの回転方向でも、エンコーダカウント値に基づいてロータの回転位置を検出することができる。
【００１０】
この場合、ロータの回転に応じて、エンコーダのＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせが次の▲１▼→▲２▼→▲３▼→▲４▼の順序で繰り返し変化する（図７参照）。
▲１▼Ａ相信号＝０（ローレベル）、Ｂ相信号＝０（ローレベル）
▲２▼Ａ相信号＝１（ハイレベル）、Ｂ相信号＝０（ローレベル）
▲３▼Ａ相信号＝１（ハイレベル）、Ｂ相信号＝１（ハイレベル）
▲４▼Ａ相信号＝０（ローレベル）、Ｂ相信号＝１（ハイレベル）
【００１１】
例えば、後述する実施形態のように、通電相を切り換える毎にエンコーダカウント値が２つずつ変化する構成では、１つ目の通電相で▲１▼の状態になると、２つめ目の通電相では▲３▼の状態となり、３つ目の通電相で再び▲１▼の状態に戻るというように、通電相の切り換え毎に▲１▼と▲３▼との間で切り換わる。この場合、１つ目の通電相に切り換えた直後は、ロータが振動しているために、ロータの振動に応じてエンコーダのＡ相・Ｂ相の信号値が▲１▼を中心にして▲２▼又は▲４▼の状態に切り換わるが、２つ目の通電相に対応する▲３▼の位置までは振動しないため、１つ目の通電相に対応する▲１▼の状態になったときに、ロータの回転位置が１つ目の通電相に対応する位置になっていると判断して、その時点のエンコーダカウント値に基づいてロータの基準位置を学習する。このようにすれば、初期駆動時にロータの振動が停止するのを待たずに、ロータの振動中でもロータの基準位置の学習を行うことができて、その学習時間を短くすることができ、モータのフィードバック制御を素早く立ち上げることができる利点がある。
【００１２】
尚、通電相の切り換えとエンコーダのＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせとの関係は、上記の例に限定されず、例えば１つ目の通電相で▲２▼、２つめ目の通電相で▲４▼の状態となり、３つ目の通電相で再び▲２▼の状態に戻るというように、通電相の切り換え毎に▲２▼と▲４▼との間で切り換わるように構成しても良い。
【００１３】
この場合、ロータの基準位置の学習は１回行うだけでも良いが、請求項２のように、初期駆動中に通電相を切り換える毎にロータの基準位置を学習し、当該初期駆動終了時にそれまでに求めた基準位置の学習値が全て一致しているか否かを判定し、一致していなければ、初期駆動による基準位置の学習を再実行するようにすると良い。このようにすれば、エンコーダの信号にノイズ等が混入しても、基準位置の誤学習を未然に防止することができ、信頼性の高い学習値を求めることができる。本発明では、前述したように、ロータの振動中でも基準位置を学習できるため、基準位置の学習を複数回繰り返しても、ロータの振動が停止するのを待つよりも短い時間で全ての学習を終えることが可能となり、短い学習時間で信頼性の高い基準位置の学習を行うことができる。
【００１４】
また、請求項３のように、初期駆動中に通電相の切り換えを一巡させるようにしても良い。このようにすれば、初期駆動の途中まで通電相とロータの回転位置との同期を取ることができなくても、初期駆動を終了するまでに、いずれかの通電相で必ずロータの回転位置と通電相との同期を取ることができて、ロータの基準位置をより確実に学習することができる。
【００１５】
また、請求項４のように、初期駆動開始から通電相の切り換えを１回又は数回行うまでは前記基準位置の学習を行わず、それ以後に切り換えられる通電相について前記基準位置の学習を行うようにすると良い。このようにすれば、初期駆動開始後、ロータの回転位置と通電相との同期を確実に取ることができる状態になるのを待って、ロータの基準位置を学習することができ、より信頼性の高い基準位置の学習を行うことができる。
【００１６】
また、請求項５のように、モータとしてスイッチトリラクタンスモータを使用するようにしても良い。スイッチトリラクタンスモータは、永久磁石が不要で構造が簡単であるため、安価であり、温度環境等に対する耐久性・信頼性も高いという利点がある。
【００１７】
以上説明した請求項１〜５に係る発明は、スイッチトリラクタンスモータ等のブラシレス型のモータを駆動源とする各種の位置切換装置に適用でき、例えば、請求項６のように、車両の自動変速機のレンジを切り換えるレンジ切換機構を駆動するモータの制御装置に適用しても良い。これにより、信頼性の高いモータ駆動式のレンジ切換装置を構成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両のレンジ切換装置に適用した一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
まず、図１に基づいてレンジ切換機構１１の構成を説明する。レンジ切換機構１１の駆動源となるモータ１２は、例えばスイッチトリラクタンスモータにより構成され、減速機構２６（図４参照）を内蔵し、その出力軸１３の回転位置を検出する出力軸センサ１４が設けられている。この出力軸１３には、ディテントレバー１５が固定されている。
【００２０】
また、ディテントレバー１５にはＬ字形のパーキングロッド１８が固定され、このパーキングロッド１８の先端部に設けられた円錐体１９がロックレバー２１に当接している。このロックレバー２１は、円錐体１９の位置に応じて軸２２を中心にして上下動してパーキングギヤ２０をロック／ロック解除するようになっている。パーキングギヤ２０は、自動変速機２７の出力軸に設けられ、このパーキングギヤ２０がロックレバー２１によってロックされると、車両の駆動輪が回り止めされた状態（パーキング状態）に保持される。
【００２１】
一方、ディテントレバー１５をパーキングレンジ（以下「Ｐレンジ」と表記する）と他のレンジ（以下「ＮｏｔＰレンジ」と表記する）に保持するためのディテントバネ２３が支持ベース１７に固定され、このディテントバネ２３の先端に設けられた係合部２３ａがディテントレバー１５のＰレンジ保持凹部２４に嵌まり込んだときに、ディテントレバー１５がＰレンジの位置に保持され、該ディテントバネ２３の係合部２３ａがディテントレバー１５のＮｏｔＰレンジ保持凹部２５に嵌まり込んだときに、ディテントレバー１５がＮｏｔＰレンジの位置に保持されるようになっている。
【００２２】
Ｐレンジでは、パーキングロッド１８がロックレバー２１に接近する方向に移動して、円錐体１９の太い部分がロックレバー２１を押し上げてロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２０に嵌まり込んでパーキングギヤ２０をロックした状態となり、それによって、自動変速機２７の出力軸（駆動輪）がロックされた状態（パーキング状態）に保持される。
【００２３】
一方、ＮｏｔＰレンジでは、パーキングロッド１８がロックレバー２１から離れる方向に移動して、円錐体１９の太い部分がロックレバー２１から抜け出てロックレバー２１が下降し、それによって、ロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２０から外れてパーキングギヤ２０のロックが解除され、自動変速機２７の出力軸が回転可能な状態（走行可能な状態）に保持される。
【００２４】
尚、前述した出力軸センサ１４は、モータ１２の減速機構２６の出力軸１３の回転角度に応じた電圧を出力する回転センサ（例えばポテンショメータ）によって構成され、その出力電圧によって現在のレンジがＰレンジとＮｏｔＰレンジのいずれであるかを確認できるようになっている。
【００２５】
次に、図２に基づいてモータ１２の構成を説明する。本実施形態では、モータ１２として、スイッチトリラクタンスモータ（以下「ＳＲモータ」と表記する）が用いられている。このＳＲモータ１２は、ステータ３１とロータ３２が共に突極構造を持つモータで、永久磁石が不要で構造が簡単であるという利点がある。円筒状のステータ３１の内周部には、例えば１２個の突極３１ａが等間隔に形成され、これに対して、ロータ３２の外周部には、例えば８個の突極３２ａが等間隔に形成され、ロータ３２の回転に伴い、ロータ３２の各突極３２ａがステータ３１の各突極３１ａと微小ギャップを介して順番に対向するようになっている。ステータ３１の１２個の突極３１ａには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の合計６個の巻線３３と、Ｕ’相、Ｖ’相、Ｗ’相の合計６個の巻線３４が順番に巻回されている。尚、ステータ３１とロータ３２の突極３１ａ，３２ａの数は適宜変更しても良いことは言うまでもない。
【００２６】
本実施形態の巻線３３，３４の巻回順序は、ステータ３１の１２個の突極３１ａに対して、例えば、Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→Ｖ’相→Ｗ’相→Ｕ’相→Ｖ’相→Ｗ’相→Ｕ’相の順序で巻回されている。図３に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の合計６個の巻線３３と、Ｕ’相、Ｖ’相、Ｗ’相の合計６個の巻線３４は、２系統のモータ励磁部３５，３６を構成するように結線されている。一方のモータ励磁部３５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の合計６個の巻線３３をＹ結線して構成され（同じ相の２個の巻線３３はそれぞれ直列に接続されている）、他方のモータ励磁部３６は、Ｕ’相、Ｖ’相、Ｗ’相の合計６個の巻線３４をＹ結線して構成されている（同じ相の２個の巻線３４はそれぞれ直列に接続されている）。２つのモータ励磁部３５，３６は、Ｕ相とＵ’相が同時に通電され、Ｖ相とＶ’相が同時に通電され、Ｗ相とＷ’相が同時に通電される。
【００２７】
これら２つのモータ励磁部３５は、車両に搭載されたバッテリ４０を電源として、それぞれ別個のモータドライバ３７，３８によって駆動される。このように、モータ励磁部３５，３６とモータドライバ３７，３８をそれぞれ２系統ずつ設けることで、一方の系統が故障しても、他方の系統でＳＲモータ１２を回転させることができるようになっている。図３に示すモータドライバ３７，３８の回路構成例では、各相毎にトランジスタ等のスイッチング素子３９を１個ずつ設けたユニポーラ駆動方式の回路構成としているが、各相毎にスイッチング素子を２個ずつ設けたバイポーラ駆動方式の回路構成を採用しても良い。尚、本発明は、モータ励磁部とモータドライバをそれぞれ１系統ずつ設けた構成としても良いことは言うまでもない。
【００２８】
各モータドライバ３７，３８の各スイッチング素子３９のオン／オフは、ＥＣＵ４１（制御手段）によって制御される。図４に示すように、このＥＣＵ４１と各モータドライバ３７，３８は、レンジ切換制御装置４２に搭載され、このレンジ切換制御装置４２には、Ｐレンジへの切換操作を行うＰレンジスイッチ４３と、ＮｏｔＰレンジへの切換操作を行うＮｏｔＰレンジスイッチ４４の操作信号が入力される。Ｐレンジスイッチ４３又はＮｏｔＰレンジスイッチ４４の操作により選択されたレンジは、インストルメントパネル（図示せず）に設けられたレンジ表示部４５に表示される。
【００２９】
ＳＲモータ１２には、ロータ３２の回転位置を検出するためのエンコーダ４６が設けられている。このエンコーダ４６は、例えば磁気式のロータリエンコーダにより構成されており、その具体的な構成は、図５及び図６に示すように、Ｎ極とＳ極が円周方向に交互に等ピッチで着磁された円環状のロータリマグネット４７がロータ３２の側面に同軸状に固定され、このロータリマグネット４７に対向する位置に、３個のホールＩＣ等の磁気検出素子４８，４９，５０が配置された構成となっている。本実施形態では、ロータリマグネット４７のＮ極とＳ極の着磁ピッチが７．５°に設定されている。このロータリマグネット４７の着磁ピッチ（７．５°）は、ＳＲモータ１２の励磁１回当たりのロータ３２の回転角度と同じに設定されている。後述するように、１−２相励磁方式でＳＲモータ１２の通電相の切り換えを６回行うと、全ての通電相の切り換えが一巡してロータ３２とロータリマグネット４７が一体的に７．５°×６＝４５°回転する。このロータリマグネット４７の４５°の回転角度範囲に存在するＮ極とＳ極の数は、合計６極となっている。
【００３０】
更に、ロータ３２の基準回転位置に相当する位置のＮ極（Ｎ’）とその両側のＳ極（Ｓ’）がそれ以外の磁極よりも径方向の幅が広くなるように形成されている。尚、本実施形態では、ＳＲモータ１２の通電相の切り換えが一巡する間にロータ３２とロータリマグネット４７が一体的に４５°回転することを考慮して、ロータ３２の基準回転位置に相当する幅広な着磁部分（Ｎ’）が４５°ピッチで形成されており、従って、ロータリマグネット４７全体として、基準回転位置に相当する幅広な着磁部分（Ｎ’）が合計８個形成されている。尚、基準回転位置に相当する幅広な着磁部分（Ｎ’）は、ロータリマグネット４７全体として、１個のみ形成した構成としても良い。
【００３１】
このロータリマグネット４７に対して３個の磁気検出素子４８，４９，５０が次のような位置関係で配置されている。Ａ相信号を出力する磁気検出素子４８とＢ相信号を出力する磁気検出素子４９は、ロータリマグネット４７の幅狭な着磁部分（Ｎ，Ｓ）と幅広な着磁部分（Ｎ’，Ｓ’）の両方に対向し得る位置の同一円周上に配置されている。一方、Ｚ相信号を出力する磁気検出素子５０は、ロータリマグネット４７の幅狭な着磁部分（Ｎ，Ｓ）よりも径方向外側又は内側の位置で、且つ、幅広な着磁部分（Ｎ’，Ｓ’）のみに対向し得る位置に配置されている。Ａ相信号とＢ相信号を出力する２個の磁気検出素子４８，４９の間隔は、図７に示すように、Ａ相信号とＢ相信号の位相差が、電気角で９０°（機械角で３．７５°）となるように設定されている。ここで、“電気角”はＡ・Ｂ相信号の発生周期を１周期（３６０°）とした場合の角度で、“機械角”は機械的な角度（ロータ３２の１回転を３６０°とした場合の角度）であり、Ａ相信号の立ち下がり（立ち上がり）からＢ相信号の立ち下がり（立ち上がり）までにロータ３２が回転する角度がＡ相信号とＢ相信号の位相差の機械角に相当する。また、Ｚ相信号を出力する磁気検出素子５０は、Ｚ相信号とＢ相信号（又はＡ相信号）との位相差が０となるように配置されている。
【００３２】
各磁気検出素子４８，４９，５０の出力は、Ｎ極（Ｎ’極）と対向したときにハイレベル“１”となり、Ｓ極（Ｓ’極）と対向したときにローレベル“０”となる。尚、Ｚ相信号用の磁気検出素子５０の出力は、ロータ３２の基準回転位置に相当する幅広なＮ’極に対向する毎にハイレベル“１”となり、それ以外の位置では、ローレベル“０”となる。
【００３３】
本実施形態では、ＥＣＵ４１が後述する図１４のエンコーダカウンタルーチンによってＡ相信号とＢ相信号の立ち上がり／立ち下がりの両方のエッジをカウントして、そのエンコーダカウント値に応じてＳＲモータ１２の通電相を切り換えることでロータ３２を回転駆動する。この際、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によってロータ３２の回転方向を判定し、正回転（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントアップし、逆回転（ＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントダウンする。これにより、ロータ３２が正回転／逆回転のいずれの方向に回転しても、エンコーダカウント値とロータ３２の回転位置との対応関係が維持されるため、正回転／逆回転のいずれの回転方向でも、エンコーダカウント値によってロータ３２の回転位置（回転角度）を検出して、その回転位置に対応した相の巻線３３，３４に通電してロータ３２を回転駆動する。
【００３４】
図７は、ロータ３２を逆回転方向（ＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジの回転方向）に回転させたときのエンコーダ４６の出力波形と通電相の切換パターンを示している。逆回転方向（ＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジの回転方向）と正回転方向（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジの回転方向）のいずれの場合も、ロータ３２が７．５°回転する毎に１相通電と２相通電とを交互に切り換えるようになっており、ロータ３２が４５°回転する間に、例えば、Ｕ相通電→ＵＷ相通電→Ｗ相通電→ＶＷ相通電→Ｖ相通電→ＵＶ相通電の順序で通電相の切り換えを一巡するようになっている。そして、この通電相の切り換え毎に、ロータ３２が７．５°ずつ回転して、Ａ相、Ｂ相信号用の磁気検出素子４８，４９に対向するロータリマグネット４７の磁極がＮ極→Ｓ極（Ｎ’極→Ｓ’極）又はＳ極→Ｎ極（Ｓ’極→Ｎ’極）に変化してＡ相信号とＢ相信号のレベルが交互に反転し、それによって、ロータ３２が７．５°回転する毎に、エンコーダカウント値が２ずつカウントアップ（又はカウントダウン）する。また、通電相の切り換えが一巡してロータ３２が４５°回転する毎に、Ｚ相用の磁気検出素子５０がロータ３２の基準回転位置に相当する幅広なＮ’極に対向して、Ｚ相信号がハイレベル“１”となる。尚、本明細書では、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相信号がハイレベル“１”となることを、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相信号が出力されると言う場合がある。
【００３５】
このようなエンコーダ４６付きのＳＲモータ１２でレンジ切換制御を行う場合は、指令シフトレンジ（目標位置）がＰレンジからＮｏｔＰレンジ又はその反対方向に切り換えられる毎に、ロータ３２を回転駆動して、エンコーダカウント値に基づいてＳＲモータ１２の通電相を順次切り換えることでロータ３２を目標位置に向かって回転駆動するフィードバック制御（以下「Ｆ／Ｂ制御」と表記する）を実行し、エンコーダカウント値が目標位置に応じて設定された目標カウント値に到達した時点で、ロータ３２の回転位置が目標位置に到達したと判断してＦ／Ｂ制御を終了し、ロータ３２を目標位置で停止させるようにしている。
【００３６】
ところで、エンコーダカウント値は、ＥＣＵ４１のＲＡＭに記憶されるため、ＥＣＵ４１の電源がオフされると、エンコーダカウント値の記憶が消えてしまう。そのため、ＥＣＵ４１の電源投入直後のエンコーダカウント値（０）は、実際のロータ３２の回転位置（通電相）に対応したものとなっていない。従って、エンコーダカウント値に応じて通電相を切り換えるためには、電源投入後にエンコーダカウント値と実際のロータ３２の回転位置とを対応させて、エンコーダカウント値と通電相とを対応させる必要がある。
【００３７】
そこで、本実施形態では、レンジ切換制御装置４２のＥＣＵ４１（制御手段）によって後述する図８及び図９に示す初期駆動ルーチンを実行することで、ＥＣＵ４１への電源投入後の初期駆動時に、オープンループ制御によりＳＲモータ１２の通電相の切り換えを所定のタイムスケジュールで一巡させてエンコーダ４６のＡ相信号及びＢ相信号のエッジをカウントし、更に、後述する図１２に示す基準位置学習ルーチンをＡＢ相割り込み処理により実行することで、初期駆動中に通電相を切り換える毎にエンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせがその時の通電相に対応する組み合わせになった瞬間を検出して、その時点のエンコーダカウント値に基づいてロータ３２の基準位置（本実施形態では初期駆動終了後の最初の通電相に対応するロータ３２の回転位置）を学習し、その後のＦ／Ｂ制御時に、エンコーダカウント値を基準位置の学習値で補正し、補正後のエンコーダカウント値に基づいて通電相を決定するようにしている。
【００３８】
この初期駆動時の基準位置の学習は、具体的には次のようにして行われる。
図１３に示すように、ＰレンジでＥＣＵ４１に電源が投入されたときに初期駆動を行う場合は、オープンループ制御により、例えば、Ｗ相通電→ＵＷ相通電→Ｕ相通電→ＵＶ相通電→Ｖ相通電→ＶＷ相通電の順序で通電相の切り換えを所定のタイムスケジュールで一巡し、ロータ３２を正回転方向（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジの回転方向）に駆動する。
【００３９】
一方、ＮｏｔＰレンジでＥＣＵ４１に電源が投入されたときに初期駆動を行う場合は、例えば、Ｖ相通電→ＵＶ相通電→Ｕ相通電→ＵＷ相通電→Ｗ相通電→ＶＷ相通電の順序で通電相の切り換えを所定のタイムスケジュールで一巡し、ロータ３２を逆回転方向（ＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジの回転方向）に駆動する。
【００４０】
このように、初期駆動時に通電相の切り換えを一巡させれば、初期駆動の途中まで通電相とロータ３２の回転位置との同期を取ることができなくても、初期駆動を終了するまでに、いずれかの通電相で必ずロータ３２の回転位置と通電相との同期を取ることができて、ロータ３２の基準位置を確実に学習することができる。初期駆動中に、ロータ３２の回転位置と通電相との同期が取れた後は、通電相の切り換えに同期してロータ３２が回転して、このロータ３２の回転に同期してエンコーダ４６からＡ相信号及びＢ相信号が出力されるようになる。
【００４１】
この初期駆動中に、エンコーダ４６のＡ相信号及びＢ相信号の立ち上がり／立ち下がりの両方のエッジをカウントする。従って、通電相の切り換えに同期してロータ３２が回転すれば、通電相を切り換える毎にエンコーダカウント値が２つずつ変化する。
【００４２】
図１３の例では、初期駆動時に最初の通電相（Ｗ相）からロータ３２が同期して回転し、通電相の切り換え毎にロータ３２が７．５°ずつ回転してエンコーダカウント値が２ずつカウントアップし、初期駆動終了時にエンコーダカウント値が１２となる。
【００４３】
これに対し、例えば、初めの２回の励磁（Ｗ相通電→ＵＷ相通電）でロータ３２が回転しない場合、つまり３回目以降の励磁（Ｕ相通電→ＵＶ相通電→Ｖ相通電→ＶＷ相通電）でロータ３２の回転位置と通電相とが同期して初期駆動中にロータ３２が４回の励磁分だけ回転する場合は、初期駆動終了時までにロータ３２が７．５°×４＝３０°回転して、エンコーダカウント値が２×４＝８となる。従って、初期駆動終了時のエンコーダカウント値を見れば、初期駆動が終了するまでにロータ３２が実際に通電相の切り換えに同期して回転した角度（回転量）が判明する。
【００４４】
初期駆動の最後の通電相は、常にＶＷ相となるが、エンコーダカウント値は、必ずしも１２になるとは限らず、例えば１０、或は８である場合もある。初期駆動終了後のＦ／Ｂ制御時には、エンコーダカウント値に基づいて通電相が決定されるため、初期駆動によるエンコーダカウント値のずれを修正しないと、Ｆ／Ｂ制御時に正しい通電相を選択することができない。
【００４５】
そこで、本実施形態では、初期駆動中に通電相を切り換える毎に、エンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせがその時の通電相に対応する組み合わせになった瞬間を検出して、その時点のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔに基づいてロータ３２の基準位置（本実施形態では初期駆動終了後の最初の通電相に対応するロータ３２の回転位置）の学習値Ｇｃｎｔを次式により演算する。
【００４６】
［現在のレンジがＰレンジの場合］
Ｇｃｎｔ＝Ｎｃｎｔ＋２×（６−ＣＡＳＥ）
［現在のレンジがＮｏｔＰレンジの場合］
Ｇｃｎｔ＝Ｎｃｎｔ−２×（６−ＣＡＳＥ）
ここで、ＣＡＳＥは、初期駆動中の励磁回数（通電相の切り換え回数）に応じて１ずつカウントアップする励磁回数カウンタであり、初期駆動開始時の１回目の励磁でＣＡＳＥ＝０、２回目の励磁でＣＡＳＥ＝１、３回目の励磁でＣＡＳＥ＝２、……、初期駆動の最後の励磁（６回目の励磁）でＣＡＳＥ＝５となる。
【００４７】
上式において、２×（６−ＣＡＳＥ）は、基準位置学習値Ｇｃｎｔを演算する時のロータ３２の実際の回転位置から基準位置（本実施形態では初期駆動終了後の最初の通電相に対応するロータ３２の回転位置）までの回転角度に相当するカウントアップ値である。
【００４８】
例えば、初期駆動時に最初の通電相（Ｗ相）からロータ３２が同期して回転した場合は、通電相を切り換える毎に、ロータ３２の基準位置学習値Ｇｃｎｔを演算すると、下記の表１に示すように全ての基準位置学習値Ｇｃｎｔが同じ値（この場合はＧｃｎｔ＝１４）となる。
【００４９】
【表１】

Figure 2004129451
【００５０】
また、初期駆動中に、例えば、初めの２回の励磁でロータ３２が回転せず、３回目以降の励磁からロータ３２が同期して回転する場合には、下記の表２に示すように、ロータ３２が同期して回転する３回目以降の励磁（ＣＡＳＥ＝２〜５）では、全ての基準位置学習値Ｇｃｎｔが同じ値（この場合はＧｃｎｔ＝１０）となる。
【００５１】
【表２】
Figure 2004129451
【００５２】
従って、初期駆動中に通電相の切り換えに同期してロータ３２が回転するようになった後は、基準位置学習値Ｇｃｎｔの演算は１回でも良いが、本実施形態では、基準位置学習値Ｇｃｎｔの信頼性を高めるために、初期駆動中に通電相を切り換える毎に、基準位置学習値Ｇｃｎｔを演算し、初期駆動終了時に、それまでに求めた全ての基準位置学習値Ｇｃｎｔが一致しているか否かを判定し、一致していなければ、初期駆動による基準位置学習値Ｇｃｎｔの演算を再実行するようにしている。
【００５３】
但し、初期駆動の初めの１回又は２回の励磁では、ロータ３２が回転していない可能性があるため、本実施形態では、初期駆動の初めの２回の励磁については、基準位置学習値Ｇｃｎｔの演算を行わず、ロータ３２が確実に同期して回転する３回目以降の励磁について、通電相を切り換える毎に基準位置学習値Ｇｃｎｔを演算するようにしている。
【００５４】
また、初期駆動中に通電相の切り換えに同期してロータ３２が回転するようになった後は、ロータ３２の回転に応じて、エンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせが次の▲１▼→▲２▼→▲３▼→▲４▼の順序で繰り返し変化する（図７参照）。
▲１▼Ａ相信号＝０（ローレベル）、Ｂ相信号＝０（ローレベル）
▲２▼Ａ相信号＝１（ハイレベル）、Ｂ相信号＝０（ローレベル）
▲３▼Ａ相信号＝１（ハイレベル）、Ｂ相信号＝１（ハイレベル）
▲４▼Ａ相信号＝０（ローレベル）、Ｂ相信号＝１（ハイレベル）
【００５５】
前述したように、本実施形態では、通電相を切り換える毎にエンコーダカウント値Ｎｃｎｔが２つずつ変化するため、１つ目の通電相で▲１▼の状態になると、２つめ目の通電相では▲３▼の状態となり、３つ目の通電相で再び▲１▼の状態に戻るというように、通電相の切り換え毎に▲１▼と▲３▼との間で切り換わる。この場合、１つ目の通電相に切り換えた直後は、ロータ３２が振動しているために、ロータ３２の振動に応じてエンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値が▲１▼を中心にして▲２▼又は▲４▼の状態に切り換わるが、２つ目の通電相に対応する▲３▼の位置までは振動しないため、１つ目の通電相に対応する▲１▼の状態になったときに、ロータ３２の回転位置が１つ目の通電相に対応する位置になっていると判断して、その時点のエンコーダカウント値に基づいてロータ３２の基準位置を学習する。このようにすれば、初期駆動時にロータ３２の振動が停止するのを待たずに、ロータ３２の振動中でもロータ３２の基準位置の学習を行うことができて、その学習時間を短くすることができ、ＳＲモータ１２のＦ／Ｂ制御を素早く立ち上げることができる。
【００５６】
本実施形態では、ロータ３２の振動中でもロータ３２の基準位置の学習を行うことができるため、初期駆動中の１相通電の時間Ｔ１と２相通電の時間Ｔ２は、例えば１０ｍｓ程度の短い時間に設定されている。
【００５７】
初期駆動終了後のＦ／Ｂ制御時には、エンコーダカウント値Ｎｃｎｔを基準位置学習値Ｇｃｎｔで補正することで、初期駆動終了時のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔと通電相（ロータ３２の回転位置）とのずれを補正して、Ｆ／Ｂ制御時に正しい通電相を選択できるようにしている。
【００５８】
尚、初期駆動終了後は、図１３に示すように、まず初期駆動終了時の通電相（ＶＷ相）と同じ相に例えば１０ｍｓ通電してロータ３２の位置を初期駆動終了時の位置に保持し、その後、後述するＦ／Ｂ制御により、その時点のエンコーダカウント値と基準位置学習値とに基づいて通電相を切り換えてロータ３２を目標位置Ａｃｎｔの方向へ回転させる。これにより、ロータ３２の回転位置（エンコーダカウント値）が目標位置Ａｃｎｔから例えば０．５°以内に到達した時点で、通電相の切り換えを終了してロータ３２を停止させ、その後は、同じ相に通電し続けてロータ３２の停止状態を保持し、この保持状態を例えば５０ｍｓ継続する。この後、目標位置Ａｃｎｔが変化しなければ、通電フラグＸｏｎをＯＦＦして通電を停止する。
【００５９】
以上説明した初期駆動（基準位置学習）とＦ／Ｂ制御は、レンジ切換制御装置４２のＥＣＵ４１によって後述する各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。
【００６０】
［初期駆動］
図８及び図９に示す初期駆動ルーチンは、ＥＣＵ４１への電源投入直後（イグニッションスイッチをＯＦＦ位置からＡＣＣ位置へ操作した直後）に、初期駆動が終了するまで所定周期（例えば１ｍｓ周期）で実行される。
【００６１】
本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、オープンループ制御実行フラグＸｏｐｅｎ＝ＯＮ、又は、初期駆動異常フラグＸｆａｉｌ＝ＯＮであるか否かを判定する。ここで、オープンループ制御実行フラグＸｏｐｅｎは、エンコーダ４６又はＳＲモータ１２が故障したときに実行されるオープンループ制御（フェイルセーフ処理）が実行されているか否かを判定するフラグであり、ＯＮは実行されていることを意味する。また、初期駆動異常フラグＸｆａｉｌは、初期駆動が異常で基準位置の学習を失敗した場合に後述するステップ１２２でＯＮにセットされるフラグである。
【００６２】
もし、上記ステップ１０１で、「Ｙｅｓ」と判定されれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了し、「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ１０２に進み、ＥＣＵ４１のイニシャル処理から出力軸センサ１４の出力電圧が安定するまで待つための所定時間（例えば１００ｍｓ）が経過したか否かを判定する。そして、イニシャル処理から所定時間経過した時点で、ステップ１０３に進み、出力軸センサ１４の出力電圧を読み込んで、この出力電圧がレンジ判定値以下であるか否かで、現在のレンジがＰレンジかＮｏｔＰレンジかを判定し、Ｐレンジであれば、ステップ１０４に進み、レンジ判定フラグＸｎｐをＰレンジを意味する「０」にセットし、ＮｏｔＰレンジであれば、ステップ１０５に進み、レンジ判定フラグＸｎｐをＮｏｔＰレンジを意味する「１」にセットする。
【００６３】
この後、ステップ１０６に進み、レンジ判定フラグＸｎｐ＝０（Ｐレンジ）であるか否かを判定し、レンジ判定フラグＸｎｐ＝０（Ｐレンジ）であれば、ステップ１０７に進み、図１０のＰレンジ初期駆動ルーチンを実行し、レンジ判定フラグＸｎｐ＝１（ＮｏｔＰレンジ）であれば、ステップ１０８に進み、図１１のＮｏｔＰレンジ初期駆動ルーチンを実行する。
【００６４】
上記ステップ１０７で、図１０のＰレンジ初期駆動ルーチンが起動されると、ステップ２０１〜２０６で、初期駆動中の励磁回数をカウントする励磁回数カウンタＣＡＳＥが０〜５のいずれであるかを判定する。この励磁回数カウンタＣＡＳＥは、イニシャル処理でセットされる初期値が０で、励磁を１回行う毎に１ずつカウントアップされる（図９のステップ１１４）。そして、励磁回数カウンタＣＡＳＥの判定結果に応じて通電相と通電時間Ｔを次のように設定する。
【００６５】
ＣＡＳＥ＝０（１回目の励磁）の場合は、ステップ２０７に進み、Ｗ相通電を選択し、その通電時間ＴをＴ１（例えば１０ｍｓ）にセットする。
ＣＡＳＥ＝１（２回目の励磁）の場合は、ステップ２０８に進み、ＵＷ相通電を選択し、その通電時間ＴをＴ２（例えば１０ｍｓ）にセットする。
【００６６】
ＣＡＳＥ＝２（３回目の励磁）の場合は、ステップ２０９に進み、Ｕ相通電を選択し、その通電時間ＴをＴ１（例えば１０ｍｓ）にセットする。
ＣＡＳＥ＝３（４回目の励磁）の場合は、ステップ２１０に進み、ＵＶ相通電を選択し、その通電時間ＴをＴ２（例えば１０ｍｓ）にセットする。
【００６７】
ＣＡＳＥ＝４（５回目の励磁）の場合は、ステップ２１１に進み、Ｖ相通電を選択し、その通電時間ＴをＴ１（例えば１０ｍｓ）にセットする。
ＣＡＳＥ＝５（６回目の励磁）の場合は、ステップ２１２に進み、ＶＷ相通電を選択し、その通電時間ＴをＴ２（例えば１０ｍｓ）にセットする。
【００６８】
これにより、Ｐレンジで初期駆動を行う場合は、Ｗ相通電→ＵＷ相通電→Ｕ相通電→ＵＶ相通電→Ｖ相通電→ＶＷ相通電の順序で通電相の切り換えを一巡し、ロータ３２を正回転方向（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジの回転方向）に駆動する。この際、１相通電の時間Ｔ１を２相通電の時間Ｔ２よりも短く設定する。
【００６９】
一方、ステップ１０８で、図１１のＮｏｔＰレンジ初期駆動ルーチンが起動されると、ステップ２２１〜２２６で、励磁回数カウンタＣＡＳＥが０〜５のいずれであるかを判定し、その判定結果に応じて通電相と通電時間Ｔを次のように設定する。
【００７０】
ＣＡＳＥ＝０（１回目の励磁）の場合は、ステップ２２７に進み、Ｖ相通電を選択し、その通電時間ＴをＴ１（例えば１０ｍｓ）にセットする。
ＣＡＳＥ＝１（２回目の励磁）の場合は、ステップ２２８に進み、ＵＶ相通電を選択し、その通電時間ＴをＴ２（例えば１０ｍｓ）にセットする。
【００７１】
ＣＡＳＥ＝２（３回目の励磁）の場合は、ステップ２２９に進み、Ｕ相通電を選択し、その通電時間ＴをＴ１（例えば１０ｍｓ）にセットする。
ＣＡＳＥ＝３（４回目の励磁）の場合は、ステップ２３０に進み、ＵＷ相通電を選択し、その通電時間ＴをＴ２（例えば１０ｍｓ）にセットする。
【００７２】
ＣＡＳＥ＝４（５回目の励磁）の場合は、ステップ２３１に進み、Ｗ相通電を選択し、その通電時間ＴをＴ１（例えば１０ｍｓ）にセットする。
ＣＡＳＥ＝５（６回目の励磁）の場合は、ステップ２３２に進み、ＶＷ相通電を選択し、その通電時間ＴをＴ２（例えば１０ｍｓ）にセットする。
【００７３】
これにより、ＮｏｔＰレンジで初期駆動を行う場合は、Ｖ相通電→ＵＶ相通電→Ｕ相通電→ＵＷ相通電→Ｗ相通電→ＶＷ相通電の順序で通電相の切り換えを一巡し、ロータ３２を逆回転方向（ＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジの回転方向）に駆動する。この場合も、１相通電の時間Ｔ１を２相通電の時間Ｔ２よりも短く設定する。
【００７４】
以上のようにして、図１０のＰレンジ初期駆動ルーチン又は図１１のＮｏｔＰレンジ初期駆動ルーチンを実行した後、図８のステップ１１２に進み、現在の通電相の通電時間をカウントする通電時間カウンタＣＴをカウントアップする。この後、図９のステップ１１３に進み、現在の通電相の通電時間ＣＴが前記図１０又は図１１のルーチンで設定した通電時間Ｔ（＝Ｔ１，Ｔ２）を越えたか否かを判定し、越えていなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。これにより、現在の通電相の通電時間ＣＴが図１０又は図１１のルーチンで設定した通電時間Ｔ（＝Ｔ１，Ｔ２）を越えるまで、現在の通電相への通電が継続される。
【００７５】
その後、現在の通電相の通電時間ＣＴが図１０又は図１１のルーチンで設定した通電時間Ｔ（＝Ｔ１，Ｔ２）を越えた時点で、ステップ１１４に進み、励磁回数カウンタＣＡＳＥを１だけカウントアップし、通電相を次の通電相に切り換える。そして、次のステップ１１５で、通電時間カウンタＣＴをリセットした後、ステップ１１６に進み、励磁回数カウンタＣＡＳＥが初期駆動の終了を意味する「６」に達したか否かを判定し、まだ、励磁回数カウンタＣＡＳＥが「６」に達していない場合、つまり、初期駆動の途中である場合は、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了し、初期駆動を継続する。
【００７６】
この初期駆動中は、後述する図１２の基準位置学習ルーチンをＡＢ相割り込み処理により実行することで、初期駆動開始後にロータ３２が確実に同期して回転する３回目以降の励磁について、通電相を切り換える毎（励磁回数カウンタＣＡＳＥがカウントアップされる毎）に、エンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせがその時の通電相に対応する組み合わせになった瞬間を検出し、その時点のエンコーダカウント値に基づいて基準位置学習値Ｇｃｎｔを演算する。
【００７７】
その後、励磁回数カウンタＣＡＳＥが「６」に達した時点で、ステップ１１７に進み、初期駆動終了フラグＸｅｎｄを初期駆動の終了を意味する「ＯＮ」にセットする。そして、次のステップ１１８で、後述する図１２の基準位置学習ルーチンによって３回目以降の励磁毎に演算した全ての基準位置学習値Ｇｃｎｔ（３）　，Ｇｃｎｔ（４）　，Ｇｃｎｔ（５）　，Ｇｃｎｔ（６）　が一致しているか否かを判定し、一致していれば、初期駆動による基準位置の学習が正常に行われたと判断して、ステップ１１９に進み、最後の励磁（６回目の励磁）で求めた基準位置学習値Ｇｃｎｔ（６）　を最終的な基準位置学習値ＧｃｎｔとしてＥＣＵ４１のＲＡＭに記憶する。
【００７８】
これに対して、上記ステップ１１８で、３回目以降の励磁毎に演算した基準位置学習値Ｇｃｎｔ（３）　，Ｇｃｎｔ（４）　，Ｇｃｎｔ（５）　，Ｇｃｎｔ（６）　が一致していないと判定されれば、初期駆動による基準位置の学習が異常であると判断して、ステップ１２０に進み、再び初期駆動を実行するために、初期駆動繰り返し回数カウンタＣＦを１カウントアップして、ステップ１２１に進み、初期駆動繰り返し回数カウンタＣＦの値が２以上であるか否かを判定する。
【００７９】
ＥＣＵ４１の電源投入時に初期化ルーチン（図示せず）によって初期駆動繰り返し回数カウンタＣＦの初期値が０にセットされるため、１回目の初期駆動が異常で２回目の初期駆動を実行する場合は、ステップ１２０の処理により、初期駆動繰り返し回数カウンタＣＦの値が１となり、ステップ１２１で「Ｎｏ」と判定されて、ステップ１２３に進み、初期駆動終了フラグＸｅｎｄをＯＦＦにリセットすると共に、励磁回数カウンタＣＡＳＥを０にリセットする。これにより、２回目の初期駆動（基準位置学習値Ｇｃｎｔの演算）が実行される。
【００８０】
その後、２回目の初期駆動中に演算した全ての基準位置学習値Ｇｃｎｔ（３）　，Ｇｃｎｔ（４）　，Ｇｃｎｔ（５）　，Ｇｃｎｔ（６）　が一致すれば、ステップ１１８で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１１９に進み、２回目の初期駆動の最後の励磁（６回目の励磁）で求めた基準位置学習値Ｇｃｎｔ（６）　を最終的な基準位置学習値ＧｃｎｔとしてＥＣＵ４１のＲＡＭに記憶する。
【００８１】
これに対して、２回目の初期駆動でも、基準位置学習値Ｇｃｎｔ（３）　，Ｇｃｎｔ（４）　，Ｇｃｎｔ（５）　，Ｇｃｎｔ（６）　が一致しなかった場合は、２回目の初期駆動も異常であると判断して、ステップ１２０に進み、初期駆動繰り返し回数カウンタＣＦを１カウントアップする。これにより、２回目の初期駆動でも異常と判定された場合は、初期駆動繰り返し回数カウンタＣＦが２となり、ステップ１２１で「Ｙｅｓ」と判定されてステップ１２２に済み、初期駆動異常フラグＸｆａｉｌを、初期駆動が異常であることを意味するＯＮにセットして本ルーチンを終了する。
【００８２】
初期駆動異常フラグＸｆａｉｌがＯＮにセットされた後は、本ルーチンが起動されても、ステップ１０１で「Ｙｅｓ」と判定されて、本ルーチンが強制的に終了され、以後、初期駆動（基準位置学習値Ｇｃｎｔの演算）は行われない。
【００８３】
尚、本ルーチンでは、２回目の初期駆動でも、基準位置学習値Ｇｃｎｔ（３）　，Ｇｃｎｔ（４）　，Ｇｃｎｔ（５）　，Ｇｃｎｔ（６）　が一致しなかった場合は、初期駆動の異常と判定して最終的な基準位置学習値を決定しないようにしたが、例えば、２回目の初期駆動中に演算した基準位置学習値Ｇｃｎｔ（３）　，Ｇｃｎｔ（４）　，Ｇｃｎｔ（５）　，Ｇｃｎｔ（６）　の中で、最も多く一致する基準位置学習値又は平均的な基準位置学習値を最終的な基準位置学習値ＧｃｎｔとしてＥＣＵ４１のＲＡＭに記憶するようにしても良い。
【００８４】
また、本ルーチンでは、初期駆動の最大繰り返し回数を１回としたが、これを２回以上の適宜回数としても良いことは言うまでもない。
【００８５】
［基準位置学習］
図１２に示す基準位置学習ルーチンは、ＡＢ相割り込み処理によりＡ相信号とＢ相信号の立ち上がり／立ち下がりの両方のエッジに同期して起動され、初期駆動開始後にロータ３２が確実に同期して回転する３回目以降の励磁について、通電相を切り換える毎（励磁回数カウンタＣＡＳＥがカウントアップされる毎）にエンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせがその時の通電相に対応する組み合わせになった瞬間を検出して、その時点のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔに基づいて基準位置学習値Ｇｃｎｔを演算する。
【００８６】
本実施形態では、励磁回数カウンタＣＡＳＥ（励磁する通電相）とエンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせとの関係は、次の表３に示すように設定されている。
【００８７】
【表３】
Figure 2004129451
【００８８】
初期駆動中に通電相の切り換えに同期してロータ３２が回転するようになった後は、ロータ３２の回転に応じて、エンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせが次の▲１▼→▲２▼→▲３▼→▲４▼の順序で繰り返し変化する（図７参照）。
▲１▼Ａ相信号＝０（ローレベル）、Ｂ相信号＝０（ローレベル）
▲２▼Ａ相信号＝１（ハイレベル）、Ｂ相信号＝０（ローレベル）
▲３▼Ａ相信号＝１（ハイレベル）、Ｂ相信号＝１（ハイレベル）
▲４▼Ａ相信号＝０（ローレベル）、Ｂ相信号＝１（ハイレベル）
【００８９】
本実施形態のように、通電相を切り換える毎にエンコーダカウント値Ｎｃｎｔが２つずつ変化する構成では、１つ目の通電相で▲１▼の状態になると、２つめ目の通電相で▲３▼の状態となり、３つ目の通電相で再び▲１▼の状態に戻るというように、通電相の切り換え毎にエンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせが▲１▼と▲３▼との間で切り換わる。この関係から、本実施形態では、例えば３つ目の通電相（Ｕ相，ＣＡＳＥ＝２）を励磁しているときに、３つ目の通電相に対応する▲１▼の状態になったときに、ロータ３２の回転位置が３つ目の通電相に対応する位置になっていると判断して、その時点のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔを用いて基準位置学習値Ｇｃｎｔ（３）　を演算し、その後、４つ目の通電相（ＵＶ相，ＣＡＳＥ＝３）を励磁しているときに、４つ目の通電相に対応する▲３▼の状態になったときに、ロータ３２の回転位置が４つ目の通電相に対応する位置になっていると判断して、その時点のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔを用いて基準位置学習値Ｇｃｎｔ（４）　を演算する。
【００９０】
図１２に示す基準位置学習ルーチンが起動されると、まずステップ２５１で、励磁回数カウンタＣＡＳＥの値が２以上であるか否か（つまり励磁回数が３回以上であるか否か）を判定し、励磁回数カウンタＣＡＳＥの値が２未満であれば、通電相の切り換えに同期してロータ３２が回転していない可能性があると判断して、以降の処理を行わずに、本ルーチンを終了する。
【００９１】
これに対して、上記ステップ２５１で、励磁回数カウンタＣＡＳＥの値が２以上と判定された場合は、ステップ２５２に進み、励磁回数カウンタＣＡＳＥの値が２又は４であるか否かを判定し、励磁回数カウンタＣＡＳＥの値が２又は４であれば、ステップ２５３に進み、エンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせがその時の通電相（Ｕ相又はＶ相）に対応する組み合わせ（Ａ相信号＝０且つＢ相信号＝０）になっているか否かを判定する。このような判定をＡＢ相割り込み処理により繰り返すことで、エンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせがその時の通電相（Ｕ相又はＶ相）に対応する組み合わせ（Ａ相信号＝０且つＢ相信号＝０）になった瞬間を検出して、ステップ２５４に進み、レンジ判定フラグＸｎｐ＝０（Ｐレンジ）であるか否かを判定し、レンジ判定フラグＸｎｐ＝０（Ｐレンジ）であれば、ステップ２５５に進み、その時点のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔを用いて基準位置学習値Ｇｃｎｔ（ｉ）　を次式により演算する。
Ｇｃｎｔ（ｉ）　＝Ｎｃｎｔ＋２×（６−ＣＡＳＥ）
（この場合はｉ＝３又は５）
【００９２】
また、レンジ判定フラグＸｎｐ＝１（ＮｏｔＰレンジ）であれば、ステップ２５６に進み、その時点のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔを用いて基準位置学習値Ｇｃｎｔ（ｉ）　を次式により演算する。
Ｇｃｎｔ（ｉ）　＝Ｎｃｎｔ−２×（６−ＣＡＳＥ）
（この場合はｉ＝３又は５）
【００９３】
一方、励磁回数カウンタＣＡＳＥの値が３又は５の場合は、ステップ２５２で「Ｎｏ」と判定されてステップ２５７に進み、エンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせがその時の通電相（ＵＶ相又はＶＷ相）に対応する組み合わせ（Ａ相信号＝１且つＢ相信号＝１）になっているか否かを判定する。このような判定をＡＢ相割り込み処理により繰り返すことで、エンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせがその時の通電相（ＵＶ相又はＶＷ相）に対応する組み合わせ（Ａ相信号＝１且つＢ相信号＝１）になった瞬間を検出して、ステップ２５８に進み、レンジ判定フラグＸｎｐ＝０（Ｐレンジ）であるか否かを判定し、レンジ判定フラグＸｎｐ＝０（Ｐレンジ）であれば、ステップ２５９に進み、その時点のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔを用いて基準位置学習値Ｇｃｎｔ（ｉ）　を次式により演算する。
Ｇｃｎｔ（ｉ）　＝Ｎｃｎｔ＋２×（６−ＣＡＳＥ）
（この場合はｉ＝４又は６）
【００９４】
また、レンジ判定フラグＸｎｐ＝１（ＮｏｔＰレンジ）であれば、ステップ２６０に進み、その時点のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔを用いて基準位置学習値Ｇｃｎｔ（ｉ）　を次式により演算する。
Ｇｃｎｔ（ｉ）　＝Ｎｃｎｔ−２×（６−ＣＡＳＥ）
（この場合はｉ＝４又は６）
【００９５】
［エンコーダカウンタ］
次に、図１４に示すエンコーダカウンタルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンは、ＡＢ相割り込み処理によりＡ相信号とＢ相信号の立ち上がり／立ち下がりの両方のエッジに同期して起動され、Ａ相信号とＢ相信号の立ち上がり／立ち下がりの両方のエッジを次のようにしてカウントする。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、Ａ相信号とＢ相信号の値Ａ（ｉ）　、Ｂ（ｉ）　を読み込み、次のステップ３０２で、図１５のカウントアップ値ΔＮ算出マップを検索して、Ａ相信号とＢ相信号の今回値Ａ（ｉ）　、Ｂ（ｉ）　と、前回値Ａ（ｉ−１）　、Ｂ（ｉ−１）　に応じたカウントアップ値ΔＮを算出する。
【００９６】
ここで、Ａ相信号とＢ相信号の今回値Ａ（ｉ）　、Ｂ（ｉ）　と、前回値Ａ（ｉ−１）　、Ｂ（ｉ−１）　を用いる理由は、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によってロータ３２の回転方向を判定するためであり、図１６に示すように、正回転（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジの回転方向）ではカウントアップ値ΔＮをプラス値にしてエンコーダカウント値Ｎｃｎｔをカウントアップし、逆回転（ＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジの回転方向）ではカウントアップ値ΔＮをマイナス値にしてエンコーダカウント値Ｎｃｎｔをカウントダウンする。
【００９７】
カウントアップ値ΔＮの算出後、ステップ３０３に進み、前回のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔに上記ステップ３０２で算出したカウントアップ値ΔＮを加算して、今回のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔを求める。この後、ステップ３０４に進み、次回のカウント処理のために、Ａ相信号とＢ相信号の今回値Ａ（ｉ）　、Ｂ（ｉ）　をそれぞれＡ（ｉ−１）　、Ｂ（ｉ−１）　として記憶して本ルーチンを終了する。
【００９８】
以上説明した図１４のエンコーダカウンタルーチンは、特許請求の範囲でいうエンコーダカウント手段としての役割を果たす。
【００９９】
［Ｆ／Ｂ制御］
次に、図１７に示すＦ／Ｂ制御ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンは、ＡＢ相割り込み処理により実行され、初期駆動終了後にＦ／Ｂ制御実行条件が成立しているときに、ロータ３２の回転位置（エンコーダカウント値Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ）が目標位置（目標カウント値Ａｃｎｔ）から例えば０．５°以内に到達するまで、エンコーダカウント値Ｎｃｎｔと基準位置学習値Ｇｃｎｔとに基づいて通電相を切り換えてロータ３２を回転させる。
【０１００】
図１７のＦ／Ｂ制御ルーチンが起動されると、まずステップ６０１で、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂがＯＮにセットされているか否か（モータＦ／Ｂ制御実行条件が成立しているか否か）を判定し、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂがＯＦＦ（Ｆ／Ｂ制御実行条件が不成立）であれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【０１０１】
これに対して、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂがＯＮにセットされていれば、ステップ６０２に進み、後述する図１８の通電相設定ルーチンを実行して、現在のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔと基準位置学習値Ｇｃｎｔとに基づいて通電相を設定し、次のステップ６０３で、当該通電相を励磁する通電処理を実行する。
【０１０２】
［通電相設定］
図１８に示す通電相設定ルーチンは、図１７のＦ／Ｂ制御ルーチンのステップ６０２で起動されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ６１１で、回転方向指示値Ｄが正回転（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジの回転方向）を意味する「１」であるか否かを判定する。その結果、回転方向指示値Ｄ＝１（正回転）と判定されれば、ステップ６１２に進み、回転方向が回転方向指示に反して逆転したか否か（エンコーダカウント値Ｎｃｎｔが減少したか否か）を判定し、逆転していなければ、ステップ６１３に進み、現在のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔ、基準位置学習値Ｇｃｎｔ、正回転方向位相進み量Ｋ１、速度補正量Ｋｓを用いて通電相判定値Ｍｐｔｎを次式により更新する。
Ｍｐｔｎ＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ＋Ｋ１＋Ｋｓ
【０１０３】
ここで、正回転方向位相進み量Ｋ１は、ロータ３２を正回転させるのに必要な通電相の位相進み量（ロータ３２の現在位置に対する通電相の位相進み量）であり、例えばＫ１＝４に設定されている。
【０１０４】
また、速度補正量Ｋｓは、ロータ３２の回転速度に応じて設定される位相進み補正量である。低速域では、速度補正量Ｋｓが０に設定され、高速になるに従って、速度補正量Ｋｓが例えば１又は２に増加される。これにより、ロータ３２の回転速度に適した通電相となるように通電相判定値Ｍｐｔｎが補正される。
【０１０５】
一方、上記ステップ６１２で、回転方向が回転方向指示に反して逆転したと判定された場合は、逆転防止のために通電相判定値Ｍｐｔｎを更新しない。この場合は、逆転直前の通電相（前回の通電相）に通電され、ロータ３２の逆転を抑制する方向に制動トルクが発生する。
【０１０６】
また、上記ステップ６１１で、回転方向指示値Ｄ＝−１（逆回転）、つまりＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジの回転方向と判定された場合は、ステップ６１４に進み、回転方向が回転方向指示に反して逆転したか否か（エンコーダカウント値Ｎｃｎｔが増加したか否か）を判定し、逆転していなければ、ステップ６１５に進み、現在のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔ、基準位置学習値Ｇｃｎｔ、逆回転方向位相進み量Ｋ２、速度補正量Ｋｓを用いて通電相判定値Ｍｐｔｎを次式により更新する。
Ｍｐｔｎ＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ−Ｋ２−Ｋｓ
【０１０７】
ここで、逆回転方向位相進み量Ｋ２は、ロータ３２を逆回転させるのに必要な通電相の位相進み量（ロータ３２の現在位置に対する通電相の位相進み量）であり、例えばＫ２＝３に設定されている。速度補正量Ｋｓは正回転の場合と同じである。
【０１０８】
一方、上記ステップ６１４で、回転方向が回転方向指示に反して逆転したと判定された場合は、逆転防止のために通電相判定値Ｍｐｔｎを更新しない。この場合は、逆転直前の通電相（前回の通電相）に通電され、ロータ３２の逆転を抑制する方向に制動トルクが発生する。
【０１０９】
以上のようにして、今回の通電相判定値Ｍｐｔｎを決定した後、ステップ６１５に進み、通電相判定値Ｍｐｔｎを“１２”で割り算して、その余りＭｐｔｎ％１２を求める。ここで、“１２”は、通電相を一巡させる間のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔの増減量に相当する。
【０１１０】
Ｍｐｔｎ％１２の算出後、ステップ６１６に進み、図１９の変換テーブルを検索して、Ｍｐｔｎ％１２に対応する通電相を選択し、これを今回の通電相に設定する。
【０１１１】
図２０はＵ相から回転を開始する場合に最初に通電する相を説明するタイムチャートである。この場合、速度補正量Ｋｓ＝０となるため、正回転（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジ方向への回転）を開始する場合は、通電相判定値Ｍｐｔｎは次式により算出される。
Ｍｐｔｎ＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ＋Ｋ１＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ＋４
Ｕ相から正回転を開始する場合は、（Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ）／１２の余りは、６となるため、Ｍｐｔｎ％１２＝６＋４＝１０となり、最初の通電相はＶ相となる。
【０１１２】
一方、Ｕ相から逆回転（ＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジ方向への回転）を開始する場合は、通電相判定値Ｍｐｔｎは次式により算出される。
Ｍｐｔｎ＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ−Ｋ２＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ−３
Ｕ相から逆回転を開始する場合は、Ｍｐｔｎ％１２＝６−３＝３となり、最初の通電相はＷ相となる。
【０１１３】
このように、正回転方向位相進み量Ｋ１と逆回転方向位相進み量Ｋ２をそれぞれ４と３に設定することで、正回転方向と逆回転方向の通電相の切換パターンを対称にすることができ、正回転方向と逆回転方向のいずれの場合も、ロータ３２の現在位置から２ステップ分ずらした位置の相を最初に励磁して回転を開始することができる。
【０１１４】
以上説明した本実施形態によれば、ＥＣＵ４１への電源投入後の初期駆動時に、通電相を切り換える毎にエンコーダ４６のＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせがその時の通電相に対応する組み合わせになった瞬間を検出して、その時点のエンコーダカウント値に基づいてロータ３２の基準位置を学習するようにしたので、初期駆動時にロータ３２の振動が停止するのを待たずに、ロータ３２の振動中でもロータ３２の基準位置の学習を行うことができて、その学習時間を短くすることができ、ＳＲモータ１２のＦ／Ｂ制御を素早く立ち上げることができる。
【０１１５】
しかも、本実施形態では、初期駆動中に通電相を切り換える毎にロータ３２の基準位置を学習し、初期駆動終了時にそれまでに求めた基準位置学習値が全て一致しているか否かを判定し、一致していなければ、初期駆動による基準位置の学習を再実行するようにしたので、エンコーダ４６の信号にノイズ等が混入しても、基準位置の誤学習を未然に防止することができ、信頼性の高い学習値を求めることができる。本実施形態では、前述したように、ロータ３２の振動中でも基準位置を学習できるため、基準位置の学習を複数回繰り返しても、ロータ３２の振動が停止するのを待つよりも短い時間で全ての学習を終えることが可能となり、短い学習時間で信頼性の高い基準位置の学習を行うことができる。
【０１１６】
但し、本発明は、初期駆動の最後に基準位置の学習を１回のみ行ったり、或は、数回の学習を行うようにしても良く、基準位置の学習回数は、要求される信頼性の程度に応じて適宜設定すれば良い。
【０１１７】
また、本実施形態では、初期駆動中に通電相の切り換えを一巡させるようにしたので、初期駆動の途中まで通電相とロータ３２の回転位置との同期を取ることができなくても、初期駆動を終了するまでに、いずれかの通電相で必ずロータ３２の回転位置と通電相との同期を取ることができて、ロータ３２の基準位置をより確実に学習することができる。
【０１１８】
しかしながら、本発明は、初期駆動中に通電相の切り換えを一巡させる構成に限定されず、初期駆動中に通電相の切り換えを例えば２〜５回実行して基準位置を学習するようにしても良い。
【０１１９】
尚、本実施形態では、初期駆動とＦ／Ｂ制御中に、１相通電と２相通電とを交互に切り換える１−２相励磁方式で駆動するようにしたが、１相通電のみで駆動する１相励磁方式、又は、２相通電のみで駆動する２相励磁方式を採用しても良い。
【０１２０】
また、本発明に用いるエンコーダは、磁気式のエンコーダ４６に限定されず、例えば、光学式のエンコーダやブラシ式のエンコーダを用いても良い。
また、本発明に用いるモータは、ＳＲモータ１２に限定されず、エンコーダの出力信号のカウント値に基づいてロータの回転位置を検出してモータの通電相を順次切り換えるブラシレス型のモータであれば、ＳＲモータ以外のブラシレス型のモータを用いても良い。
【０１２１】
また、本実施形態のレンジ切換装置は、ＰレンジとＮｏｔＰレンジの２つのレンジを切り換える構成であるが、例えば、ディテントレバー１５の回動動作に連動して自動変速機のレンジ切換弁とマニュアルバルブを切り換えて、自動変速機のＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ等の各レンジを切り換えるレンジ切換装置にも本発明を適用して実施できる。
【０１２２】
その他、本発明は、レンジ切換装置に限定されず、ＳＲモータ等のブラシレス型のモータを駆動源とする各種の装置に適用して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すレンジ切換装置の斜視図
【図２】ＳＲモータの構成を説明する図
【図３】ＳＲモータを駆動する回路構成を示す回路図
【図４】レンジ切換装置の制御システム全体の構成を概略的に示す図
【図５】エンコーダのロータリマグネットの構成を説明する平面図
【図６】エンコーダの側面図
【図７】（ａ）はエンコーダの出力波形を示すタイムチャート、（ｂ）は通電相切り換えパターンを示すタイムチャート
【図８】初期駆動ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その１）
【図９】初期駆動ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その２）
【図１０】Ｐレンジ初期駆動ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１１】ＮｏｔＰレンジ初期駆動ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１２】基準位置学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１３】初期駆動の制御例を示すタイムチャート
【図１４】エンコーダカウンタルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１５】カウントアップ値ΔＮ算出マップの一例を示す図
【図１６】指令レンジシフト、Ａ相信号、Ｂ相信号、エンコーダカウント値の関係を示すタイムチャート
【図１７】モータＦ／Ｂ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１８】通電相設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１９】ｍｏｄ（Ｍｐｔｎ／１２）から通電相への変換テーブルの一例を示す図
【図２０】通電処理を説明するタイムチャート
【符号の説明】
１１…レンジ切換機構、１２…ＳＲモータ、１４…出力軸センサ、１５…ディテントレバー、１８…パーキングロッド、２０…パーキングギヤ、２１…ロックレバー、２３…ディテントバネ、２４…Ｐレンジ保持凹部、２５…ＮｏｔＰレンジ保持凹部、２６…減速機構、２７…自動変速機、３１…ステータ、３２…ロータ、３３，３４…巻線、３５，３６…モータ励磁部、３７，３８…モータドライバ、４１…ＥＣＵ（制御手段，エンコーダカウント手段）、４３…Ｐレンジスイッチ、４４…ＮｏｔＰレンジスイッチ、４６…エンコーダ、４７…ロータリマグネット、４８…Ａ相信号用の磁気検出素子、４９…Ｂ相信号用の磁気検出素子、５０…Ｚ相信号用の磁気検出素子。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device that detects a rotational position of a rotor based on a count value of a pulse signal of an encoder and sequentially switches a current-carrying phase of the motor to rotate the rotor to a target position.
[0002]
[Prior art]
In recent years, brushless motors such as switch reluctance motors, which have been increasing in demand as simple and inexpensive motors, are equipped with an encoder that outputs a pulse signal in synchronization with the rotation of the rotor. In some cases, the rotational position of the rotor is detected based on the encoder count value, and the rotor is rotationally driven by sequentially switching the energized phase. Since such a motor with an encoder can detect the rotational position of the rotor based on the encoder count value after startup, the position switching for rotating the rotor to a target position by a feedback control system (F / B control system) is performed. It is used as a drive source for various position switching devices that perform control (positioning control) (for example, see Patent Document 1).
[0003]
However, this type of motor with an encoder can only detect the amount of rotation (rotation angle) from the start position of the rotor based on the encoder count value after startup. If the absolute rotational position of the motor is not detected and the correspondence between the rotational position of the rotor and the energized phase is not established, the motor cannot be driven normally.
[0004]
Therefore, for example, in a switched reluctance motor, as shown in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-69779), at the start of startup (at the time of initial drive), two phases are simultaneously excited (energized) to form a rotor. After a certain period of time required to stop the vibration of the rotor has elapsed, there is a method in which the energized phase is determined by learning using the rotational position of the rotor at that time as a reference position.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-271917 A (pages 4 to 8 etc.)
[Patent Document 2]
JP-A-2000-69779 (page 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the rotor reference position learning method disclosed in Patent Document 2, a period of time from when two phases are simultaneously excited (energized) at the time of initial drive to when the reference position of the rotor is learned is stopped until the vibration of the rotor stops. Therefore, it takes a long time to learn the rotor reference position, and there is a disadvantage that the feedback control of the motor cannot be started quickly.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and therefore has as its object to be able to learn the rotor reference position without waiting for the rotor to stop vibrating during the initial drive. An object of the present invention is to provide a motor control device capable of shortening the time and quickly starting the feedback control of the motor.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a motor control device according to a first aspect of the present invention provides a motor control device having a predetermined phase difference (generally a phase difference of 90 ° in electrical angle) in synchronization with rotation of a motor rotor. Encoder for outputting a phase signal and a B-phase signal; encoder counting means for counting rising / falling edges of the A-phase signal and the B-phase signal of the encoder; and a count value of the encoder counting means (hereinafter referred to as “encoder count”). Control means for detecting the rotational position of the rotor based on the current value and sequentially switching the energized phase of the motor to rotate the rotor to a target position. Is performed, and during this initial drive, the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder corresponds to the energized phase at that time. The reference position of the rotor is learned based on the encoder count value when the combination is performed.After the initial drive, the encoder count value is corrected with the learned value of the reference position, and the corrected encoder count value is calculated. The current-carrying phase is determined based on this.
[0009]
When an encoder that outputs the A-phase signal and the B-phase signal is used as in the present invention, the rotation direction of the rotor is determined based on the generation order of the A-phase signal and the B-phase signal, and the encoder count is determined according to the rotation direction of the rotor. The value can be counted up or down, and the correspondence between the encoder count value and the rotational position of the rotor can be maintained, regardless of whether the rotor rotates in the forward or reverse direction. The rotational position of the rotor can be detected based on the encoder count value in either rotational direction or reverse rotational direction.
[0010]
In this case, according to the rotation of the rotor, the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder repeatedly changes in the following order (1) → (2) → (3) → (4) (see FIG. 7). ).
(1) A-phase signal = 0 (low level), B-phase signal = 0 (low level)
(2) A-phase signal = 1 (high level), B-phase signal = 0 (low level)
(3) A-phase signal = 1 (high level), B-phase signal = 1 (high level)
(4) A-phase signal = 0 (low level), B-phase signal = 1 (high level)
[0011]
For example, in a configuration in which the encoder count value changes by two each time the energized phase is switched, as in an embodiment described later, if the state becomes (1) in the first energized phase, the state in the second energized phase will change. Each time the energized phase is switched, the state is switched between (1) and (3) such that the state becomes (3) and the state returns to (1) again in the third energized phase. In this case, since the rotor is vibrating immediately after switching to the first energized phase, the A-phase and B-phase signal values of the encoder are set to (2) around (1) according to the vibration of the rotor. The state switches to the state of ▼ or 4), but does not vibrate to the position of 3) corresponding to the second energized phase, so that the state of 1) corresponding to the first energized phase is reached Then, it is determined that the rotational position of the rotor is at the position corresponding to the first energized phase, and the reference position of the rotor is learned based on the encoder count value at that time. With this configuration, the reference position of the rotor can be learned even during the vibration of the rotor without waiting for the vibration of the rotor to stop at the time of the initial drive, and the learning time can be shortened. There is an advantage that the feedback control can be quickly started.
[0012]
The relationship between the switching of the energized phase and the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder is not limited to the above example. For example, the first energized phase is (2), the second energized phase is Then, the state is changed to (2) and (4) every time the energized phase is switched, such that the state becomes (4) and the state returns to (2) again in the third energized phase. May be.
[0013]
In this case, the learning of the reference position of the rotor may be performed only once, but as in claim 2, the reference position of the rotor is learned every time the energized phase is switched during the initial drive, and until the end of the initial drive. It is preferable to determine whether or not all the learned values of the reference position obtained in step (1) coincide with each other. By doing so, even if noise or the like is mixed in the signal of the encoder, erroneous learning of the reference position can be prevented beforehand, and a highly reliable learning value can be obtained. According to the present invention, as described above, since the reference position can be learned even during the vibration of the rotor, even if the learning of the reference position is repeated a plurality of times, all the learning is completed in a shorter time than waiting for the vibration of the rotor to stop. This makes it possible to perform highly reliable learning of the reference position in a short learning time.
[0014]
Further, the switching of the energized phase may be made to complete a cycle during the initial drive. In this way, even if it is not possible to synchronize the energized phase and the rotational position of the rotor until the middle of the initial drive, the rotational position of the rotor must be maintained in any energized phase before the end of the initial drive. Synchronization with the energized phase can be achieved, and the reference position of the rotor can be learned more reliably.
[0015]
Further, the reference position is not learned until the energized phase is switched once or several times from the start of the initial drive, and the reference position is learned for the energized phase switched thereafter. It is good to do so. With this configuration, after starting the initial drive, the reference position of the rotor can be learned after waiting for a state where the rotational position of the rotor and the energized phase can be reliably synchronized. Learning of a reference position having a high level can be performed.
[0016]
Further, a switch reluctance motor may be used as the motor. Switched reluctance motors have the advantage that they are inexpensive and have high durability and reliability against temperature environments and the like because they do not require permanent magnets and have a simple structure.
[0017]
The invention according to claims 1 to 5 described above can be applied to various position switching devices using a brushless type motor such as a switch reluctance motor as a drive source. The present invention may be applied to a motor control device that drives a range switching mechanism that switches the range of the machine. Thus, a highly reliable motor-driven range switching device can be configured.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment in which the present invention is applied to a range switching device for a vehicle will be described below with reference to the drawings.
[0019]
First, the configuration of the range switching mechanism 11 will be described with reference to FIG. The motor 12 serving as a drive source of the range switching mechanism 11 is constituted by, for example, a switch reluctance motor, has a built-in speed reduction mechanism 26 (see FIG. 4), and is provided with an output shaft sensor 14 for detecting the rotational position of the output shaft 13. Have been. A detent lever 15 is fixed to the output shaft 13.
[0020]
An L-shaped parking rod 18 is fixed to the detent lever 15, and a conical body 19 provided at the tip of the parking rod 18 is in contact with the lock lever 21. The lock lever 21 moves up and down about the shaft 22 in accordance with the position of the cone 19 to lock / unlock the parking gear 20. The parking gear 20 is provided on the output shaft of the automatic transmission 27. When the parking gear 20 is locked by the lock lever 21, the driving wheels of the vehicle are held in a state where they are prevented from rotating (parking state).
[0021]
On the other hand, a detent spring 23 for holding the detent lever 15 in a parking range (hereinafter referred to as “P range”) and another range (hereinafter referred to as “NotP range”) is fixed to the support base 17. When the engaging portion 23a provided at the tip of the spring 23 is fitted into the P range holding concave portion 24 of the detent lever 15, the detent lever 15 is held at the position of the P range. The detent lever 15 is held at the position of the NotP range when 23a is fitted into the NotP range holding recess 25 of the detent lever 15.
[0022]
In the P range, the parking rod 18 moves in a direction approaching the lock lever 21, and the thick portion of the cone 19 pushes up the lock lever 21, and the projection 21 a of the lock lever 21 fits into the parking gear 20 to park. The gear 20 is locked, whereby the output shaft (drive wheel) of the automatic transmission 27 is maintained in a locked state (parking state).
[0023]
On the other hand, in the NotP range, the parking rod 18 moves in a direction away from the lock lever 21, the thick portion of the cone 19 comes out of the lock lever 21, and the lock lever 21 descends. 21a is disengaged from the parking gear 20, the lock of the parking gear 20 is released, and the output shaft of the automatic transmission 27 is maintained in a rotatable state (runnable state).
[0024]
The output shaft sensor 14 described above is constituted by a rotation sensor (for example, a potentiometer) that outputs a voltage corresponding to the rotation angle of the output shaft 13 of the speed reduction mechanism 26 of the motor 12, and the current range is set to the P range by the output voltage. And the NotP range.
[0025]
Next, the configuration of the motor 12 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a switched reluctance motor (hereinafter referred to as “SR motor”) is used as the motor 12. The SR motor 12 is a motor in which both the stator 31 and the rotor 32 have a salient pole structure, and has an advantage that a permanent magnet is not required and the structure is simple. For example, twelve salient poles 31a are formed at equal intervals on the inner peripheral portion of the cylindrical stator 31, whereas, for example, eight salient poles 32a are formed at equal intervals on the outer peripheral portion of the rotor 32. The respective salient poles 32a of the rotor 32 are sequentially opposed to the respective salient poles 31a of the stator 31 via a minute gap with the rotation of the rotor 32. The twelve salient poles 31a of the stator 31 have a total of six windings 33 of U-phase, V-phase, and W-phase, and a total of six windings 34 of U'-, V'-, and W'-phases. It is wound in order. It goes without saying that the number of salient poles 31a and 32a of the stator 31 and the rotor 32 may be changed as appropriate.
[0026]
The winding order of the windings 33 and 34 in the present embodiment is, for example, V phase → W phase → U phase → V phase → W phase → U phase → V ′ for the twelve salient poles 31a of the stator 31. The phases are wound in the order of phase → W ′ phase → U ′ phase → V ′ phase → W ′ phase → U ′ phase. As shown in FIG. 3, a total of six windings 33 of U-phase, V-phase and W-phase and a total of six windings 34 of U′-phase, V′-phase and W′-phase are two-system motors. They are connected so as to form the excitation units 35 and 36. One motor excitation unit 35 is configured by connecting a total of six windings 33 of U-phase, V-phase, and W-phase in a Y-connection (two windings 33 of the same phase are connected in series). The other motor excitation unit 36 is configured by connecting a total of six windings 34 of U ′ phase, V ′ phase, and W ′ phase in a Y connection (two windings 34 of the same phase are connected in series, respectively). It is connected to the). In the two motor excitation units 35 and 36, the U phase and the U 'phase are simultaneously energized, the V phase and the V' phase are simultaneously energized, and the W phase and the W 'phase are simultaneously energized.
[0027]
These two motor excitation units 35 are driven by separate motor drivers 37 and 38 using a battery 40 mounted on the vehicle as a power supply. In this way, by providing the motor excitation units 35 and 36 and the motor drivers 37 and 38 each in two systems, even if one system fails, the SR motor 12 can be rotated in the other system. ing. The circuit configuration example of the motor drivers 37 and 38 shown in FIG. 3 has a unipolar drive circuit configuration in which one switching element 39 such as a transistor is provided for each phase, but two switching elements are provided for each phase. Alternatively, a circuit configuration of a bipolar drive system provided for each of the above may be adopted. It is needless to say that the present invention may be configured such that one system is provided for each of the motor excitation unit and the motor driver.
[0028]
ON / OFF of each switching element 39 of each motor driver 37, 38 is controlled by the ECU 41 (control means). As shown in FIG. 4, the ECU 41 and the motor drivers 37 and 38 are mounted on a range switching control device 42. The range switching control device 42 includes a P range switch 43 for performing a switching operation to a P range, An operation signal of a NotP range switch 44 for performing a switching operation to the NotP range is input. The range selected by operating the P range switch 43 or the NotP range switch 44 is displayed on a range display section 45 provided on an instrument panel (not shown).
[0029]
The SR motor 12 is provided with an encoder 46 for detecting the rotational position of the rotor 32. The encoder 46 is constituted by, for example, a magnetic rotary encoder. As shown in FIGS. 5 and 6, the specific configuration of the encoder 46 is such that north poles and south poles are alternately arranged at equal pitches in the circumferential direction. A magnetized annular rotary magnet 47 is coaxially fixed to the side surface of the rotor 32, and three magnetic detecting elements 48, 49, 50 such as Hall ICs are arranged at positions facing the rotary magnet 47. It has a configuration. In the present embodiment, the magnetization pitch between the N pole and the S pole of the rotary magnet 47 is set to 7.5 °. The magnetization pitch (7.5 °) of the rotary magnet 47 is set to be the same as the rotation angle of the rotor 32 per excitation of the SR motor 12. As will be described later, when the energized phase of the SR motor 12 is switched six times by the 1-2-phase excitation method, all energized phases are switched once, and the rotor 32 and the rotary magnet 47 are integrally 7.5 °. × 6 = 45 ° rotation. The number of N poles and S poles present in the rotation angle range of 45 ° of the rotary magnet 47 is a total of six poles.
[0030]
Further, the N pole (N ') at the position corresponding to the reference rotation position of the rotor 32 and the S poles (S') on both sides thereof are formed so as to be wider in the radial direction than the other magnetic poles. In the present embodiment, considering that the rotor 32 and the rotary magnet 47 rotate integrally by 45 ° during one cycle of the switching of the energized phase of the SR motor 12, a wide width corresponding to the reference rotation position of the rotor 32 is taken into consideration. The large magnetized portions (N ′) are formed at a 45 ° pitch, so that a total of eight wide magnetized portions (N ′) corresponding to the reference rotation position are formed as the rotary magnet 47 as a whole. The wide magnetized portion (N ′) corresponding to the reference rotation position may be configured such that only one magnet is formed as the whole rotary magnet 47.
[0031]
Three magnetic detecting elements 48, 49, 50 are arranged with respect to the rotary magnet 47 in the following positional relationship. The magnetic detecting element 48 that outputs the A-phase signal and the magnetic detecting element 49 that outputs the B-phase signal are composed of a narrow magnetized portion (N, S) and a wide magnetized portion (N ′, S ′) of the rotary magnet 47. ) Are arranged on the same circumference at positions that can face both. On the other hand, the magnetic detection element 50 that outputs the Z-phase signal is located at a position radially outside or inside the narrow magnetized portion (N, S) of the rotary magnet 47 and has a wide magnetized portion (N ′). , S ′) only. As shown in FIG. 7, the interval between the two magnetic detecting elements 48 and 49 for outputting the A-phase signal and the B-phase signal is such that the phase difference between the A-phase signal and the B-phase signal is 90 ° in electrical angle (mechanical angle). 3.75 °). Here, “electric angle” is an angle when the generation period of the A / B phase signal is one cycle (360 °), and “mechanical angle” is a mechanical angle (one rotation of the rotor 32 is 360 °). The angle at which the rotor 32 rotates from the fall (rise) of the A-phase signal to the fall (rise) of the B-phase signal corresponds to the mechanical angle of the phase difference between the A-phase signal and the B-phase signal. I do. The magnetic detection element 50 that outputs the Z-phase signal is arranged so that the phase difference between the Z-phase signal and the B-phase signal (or the A-phase signal) becomes zero.
[0032]
The output of each of the magnetic detection elements 48, 49, and 50 becomes a high level "1" when facing the N pole (N 'pole), and becomes a low level "0" when facing the S pole (S' pole). Become. The output of the magnetic detection element 50 for the Z-phase signal becomes high level "1" every time it faces the wide N 'pole corresponding to the reference rotation position of the rotor 32. At other positions, the output becomes low level "1". 0 ".
[0033]
In the present embodiment, the ECU 41 counts both rising and falling edges of the A-phase signal and the B-phase signal in accordance with an encoder counter routine of FIG. , The rotor 32 is rotationally driven. At this time, the rotation direction of the rotor 32 is determined based on the generation order of the A-phase signal and the B-phase signal, and the encoder count value is counted up in the forward rotation (P direction → NotP range rotation direction), and the reverse rotation (NotP range → In the (P-range rotation direction), the encoder count value is counted down. Accordingly, even if the rotor 32 rotates in either the forward direction or the reverse direction, the correspondence between the encoder count value and the rotational position of the rotor 32 is maintained. However, the rotation position (rotation angle) of the rotor 32 is detected based on the encoder count value, and the windings 33 and 34 of the phase corresponding to the rotation position are energized to drive the rotor 32 to rotate.
[0034]
FIG. 7 shows an output waveform of the encoder 46 and a switching pattern of the energized phase when the rotor 32 is rotated in the reverse rotation direction (the rotation direction from the NotP range to the P range). In both the reverse rotation direction (the rotation direction from the NotP range to the P range) and the normal rotation direction (the rotation direction from the P range to the NotP range), one phase energization and two phases are performed every time the rotor 32 rotates 7.5 °. The energization and the energization are alternately switched, and during the rotation of the rotor 32 by 45 °, for example, in the order of U-phase energization → UW-phase energization → W-phase energization → VW-phase energization → V-phase energization → UV-phase energization The switching of the energized phase is performed once. Each time the energized phase is switched, the rotor 32 rotates by 7.5 ° so that the magnetic pole of the rotary magnet 47 facing the magnetic detection elements 48 and 49 for the A-phase and B-phase signals changes from N pole to S pole. (N ′ pole → S ′ pole) or S pole → N pole (S ′ pole → N ′ pole), and the levels of the A-phase signal and the B-phase signal are alternately inverted. The encoder count value is incremented (or decremented) by 2 for every .5 ° rotation. Each time the switching of the energized phase completes one cycle and the rotor 32 rotates 45 °, the magnetic detection element 50 for the Z phase faces the wide N ′ pole corresponding to the reference rotation position of the rotor 32, and The signal becomes high level "1". In this specification, the fact that the A-phase, B-phase, and Z-phase signals are at the high level “1” may be referred to as the output of the A-phase, B-phase, and Z-phase signals.
[0035]
When the range switching control is performed by the SR motor 12 with the encoder 46, the rotor 32 is rotationally driven every time the command shift range (target position) is switched from the P range to the NotP range or the opposite direction. Feedback control (hereinafter referred to as “F / B control”) for rotating and driving the rotor 32 toward the target position by sequentially switching the energized phase of the SR motor 12 based on the encoder count value is performed. At the time when the target count value set according to the target position is reached, it is determined that the rotational position of the rotor 32 has reached the target position, the F / B control is terminated, and the rotor 32 is stopped at the target position. ing.
[0036]
By the way, since the encoder count value is stored in the RAM of the ECU 41, when the power of the ECU 41 is turned off, the storage of the encoder count value disappears. Therefore, the encoder count value (0) immediately after the power of the ECU 41 is turned on does not correspond to the actual rotational position (energized phase) of the rotor 32. Therefore, in order to switch the energized phase according to the encoder count value, it is necessary to make the encoder count value correspond to the actual rotational position of the rotor 32 after power-on, and to make the encoder count value correspond to the energized phase.
[0037]
Therefore, in the present embodiment, the initial drive routine shown in FIGS. 8 and 9 described later is executed by the ECU 41 (control means) of the range switching control device 42, so that the open loop is performed at the time of the initial drive after the power supply to the ECU 41 is turned on. Under control, the switching of the energized phase of the SR motor 12 is cycled through a predetermined time schedule, the edges of the A-phase signal and the B-phase signal of the encoder 46 are counted, and the reference position learning routine shown in FIG. Each time the energized phase is switched during the initial drive by executing the interrupt process, the moment when the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 becomes the combination corresponding to the energized phase at that time is detected. Based on the encoder count value at the time, the reference position of the rotor 32 (in this embodiment, the first energized phase after the end of the initial drive is set). The encoder count value is corrected by the learning value of the reference position at the time of the F / B control, and the energized phase is determined based on the corrected encoder count value. .
[0038]
The learning of the reference position at the time of the initial drive is specifically performed as follows.
As shown in FIG. 13, when the initial drive is performed when the power is supplied to the ECU 41 in the P range, for example, W-phase energization → UW-phase energization → U-phase energization → UV-phase energization → V The energized phase is switched once in a predetermined time schedule in the order of phase energization → VW phase energization, and the rotor 32 is driven in the forward rotation direction (P range → Not P range rotation direction).
[0039]
On the other hand, when the initial drive is performed when the power is supplied to the ECU 41 in the NotP range, for example, power is supplied in the order of V-phase power supply, UV phase power supply, U-phase power supply, UW-phase power supply, W-phase power supply, and VW-phase power supply. The phase switching is performed once in a predetermined time schedule, and the rotor 32 is driven in the reverse rotation direction (the rotation direction from the NotP range to the P range).
[0040]
As described above, if the switching of the energized phase is performed at the time of the initial drive, even if the energized phase cannot be synchronized with the rotational position of the rotor 32 halfway through the initial drive, the initial drive is not completed until the end of the initial drive. In any one of the energized phases, the rotational position of the rotor 32 and the energized phase can always be synchronized, and the reference position of the rotor 32 can be reliably learned. After the rotational position of the rotor 32 is synchronized with the energized phase during the initial drive, the rotor 32 rotates in synchronization with the switching of the energized phase, and the encoder 46 outputs an A signal in synchronization with the rotation of the rotor 32. A phase signal and a B-phase signal are output.
[0041]
During this initial drive, both rising and falling edges of the A-phase signal and the B-phase signal of the encoder 46 are counted. Therefore, if the rotor 32 rotates in synchronization with the switching of the energized phase, the encoder count value changes by two each time the energized phase is switched.
[0042]
In the example of FIG. 13, the rotor 32 rotates synchronously from the first energized phase (W phase) at the time of the initial drive, and the rotor 32 rotates 7.5 ° every time the energized phase is switched, and the encoder count value is incremented by two. It counts up and the encoder count value becomes 12 at the end of the initial drive.
[0043]
On the other hand, for example, when the rotor 32 does not rotate in the first two excitations (W-phase energization → UW-phase energization), that is, the third and subsequent excitations (U-phase energization → UV-phase energization → V-phase energization → VW-phase) When the rotor 32 rotates by four excitations during the initial drive in synchronization with the rotation position of the rotor 32 and the current-carrying phase in the energization), the rotor 32 is rotated by 7.5 ° × 4 = After rotating by 30 °, the encoder count value becomes 2 × 4 = 8. Therefore, by looking at the encoder count value at the end of the initial drive, the angle (rotation amount) at which the rotor 32 actually rotates in synchronization with the switching of the energized phase before the end of the initial drive is determined.
[0044]
The last energized phase of the initial drive is always the VW phase, but the encoder count value is not always 12 and may be, for example, 10 or 8. During the F / B control after the end of the initial drive, the energized phase is determined based on the encoder count value. Therefore, unless the deviation of the encoder count value due to the initial drive is corrected, the correct energized phase must be selected during the F / B control. Can not.
[0045]
Therefore, in the present embodiment, every time the energized phase is switched during the initial drive, the moment when the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 becomes the combination corresponding to the energized phase at that time is detected, and Based on the encoder count value Ncnt at the time, a learning value Gcnt of the reference position of the rotor 32 (the rotation position of the rotor 32 corresponding to the first energized phase after the end of the initial drive in this embodiment) is calculated by the following equation.
[0046]
[When the current range is the P range]
Gcnt = Ncnt + 2 × (6-CASE)
[When the current range is the NotP range]
Gcnt = Ncnt−2 × (6-CASE)
Here, CASE is a number-of-excitations counter that counts up by one in accordance with the number of excitations during the initial drive (the number of times of switching of the energized phase), and CASE = 0 and 2nd at the first excitation at the start of the initial drive. CASE = 1 in the excitation, CASE = 2 in the third excitation,..., CASE = 5 in the final excitation (the sixth excitation) of the initial drive.
[0047]
In the above equation, 2 × (6-CASE) is a reference position from the actual rotation position of the rotor 32 when the reference position learning value Gcnt is calculated (corresponding to the first energized phase after the end of the initial drive in the present embodiment). This is a count-up value corresponding to a rotation angle up to the rotation position of the rotor 32).
[0048]
For example, when the rotor 32 rotates synchronously from the first energized phase (W phase) at the time of the initial drive, the reference position learning value Gcnt of the rotor 32 is calculated every time the energized phase is switched, as shown in Table 1 below. As described above, all the reference position learning values Gcnt have the same value (Gcnt = 14 in this case).
[0049]
[Table 1]
Figure 2004129451
[0050]
In addition, during the initial drive, for example, when the rotor 32 does not rotate in the first two excitations and the rotor 32 rotates in synchronization from the third and subsequent excitations, as shown in Table 2 below, In the third and subsequent excitations (CASE = 2 to 5) in which the rotor 32 rotates synchronously, all the reference position learning values Gcnt have the same value (Gcnt = 10 in this case).
[0051]
[Table 2]
Figure 2004129451
[0052]
Therefore, after the rotor 32 starts rotating in synchronization with the switching of the energized phase during the initial drive, the reference position learning value Gcnt may be calculated once, but in the present embodiment, the reference position learning value Gcnt is used. In order to improve the reliability, the reference position learning value Gcnt is calculated every time the energized phase is switched during the initial driving, and at the end of the initial driving, whether all the reference position learning values Gcnt obtained so far match. It is determined whether or not the values do not match, and if they do not match, the calculation of the reference position learning value Gcnt by the initial drive is performed again.
[0053]
However, since the rotor 32 may not rotate in the first or second excitation of the initial drive, in this embodiment, the reference position learning value is used for the first two excitations of the initial drive. The calculation of Gcnt is not performed, and the reference position learning value Gcnt is calculated every time the energized phase is switched for the third and subsequent excitations in which the rotor 32 rotates reliably and synchronously.
[0054]
Also, after the rotor 32 starts rotating in synchronization with the switching of the energized phase during the initial drive, the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 changes according to the rotation of the rotor 32 as follows. It changes repeatedly in the order of (1) → (2) → (3) → (4) (see FIG. 7).
(1) A-phase signal = 0 (low level), B-phase signal = 0 (low level)
(2) A-phase signal = 1 (high level), B-phase signal = 0 (low level)
(3) A-phase signal = 1 (high level), B-phase signal = 1 (high level)
(4) A-phase signal = 0 (low level), B-phase signal = 1 (high level)
[0055]
As described above, in the present embodiment, each time the energized phase is switched, the encoder count value Ncnt changes by two. Each time the energized phase is switched, the state is switched between (1) and (3) such that the state becomes (3) and the state returns to (1) again in the third energized phase. In this case, since the rotor 32 is vibrating immediately after switching to the first energized phase, the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 center around (1) according to the vibration of the rotor 32. The state switches to the state of (2) or (4), but does not vibrate to the position of (3) corresponding to the second energized phase, so that the state changes to (1) corresponding to the first energized phase. When this happens, it is determined that the rotational position of the rotor 32 is at a position corresponding to the first energized phase, and the reference position of the rotor 32 is learned based on the encoder count value at that time. With this configuration, the reference position of the rotor 32 can be learned even during the vibration of the rotor 32 without waiting for the vibration of the rotor 32 to stop at the time of the initial drive, and the learning time can be shortened. , The F / B control of the SR motor 12 can be quickly started.
[0056]
In the present embodiment, since the reference position of the rotor 32 can be learned even during the vibration of the rotor 32, the one-phase energization time T1 and the two-phase energization time T2 during the initial drive can be set to a short time of, for example, about 10 ms. Is set.
[0057]
At the time of the F / B control after the end of the initial drive, the encoder count value Ncnt is corrected by the reference position learning value Gcnt, so that the deviation between the encoder count value Ncnt at the end of the initial drive and the energized phase (rotational position of the rotor 32) is obtained. The correction is made so that the correct energized phase can be selected during the F / B control.
[0058]
After the end of the initial drive, as shown in FIG. 13, first, for example, 10 ms is supplied to the same phase as the energized phase (VW phase) at the end of the initial drive to hold the position of the rotor 32 at the position at the end of the initial drive. Thereafter, by F / B control described later, the energized phase is switched based on the encoder count value at that time and the reference position learning value, and the rotor 32 is rotated in the direction of the target position Acnt. Thereby, when the rotational position (encoder count value) of the rotor 32 reaches, for example, within 0.5 ° from the target position Acnt, the switching of the energized phase is completed and the rotor 32 is stopped. The stationary state of the rotor 32 is maintained by continuing the energization, and this maintained state is continued for, for example, 50 ms. Thereafter, if the target position Acnt does not change, the energization flag Xon is turned off and the energization is stopped.
[0059]
The above-described initial drive (reference position learning) and F / B control are executed by the ECU 41 of the range switching control device 42 according to each routine described later. Hereinafter, the processing contents of each of these routines will be described.
[0060]
[Initial drive]
The initial drive routine shown in FIGS. 8 and 9 is executed at a predetermined cycle (for example, a 1 ms cycle) immediately after the power supply to the ECU 41 is turned on (immediately after the ignition switch is operated from the OFF position to the ACC position) until the end of the initial drive. You.
[0061]
When this routine is started, first, in step 101, it is determined whether or not the open loop control execution flag Xopen = ON or the initial drive abnormality flag Xfail = ON. Here, the open-loop control execution flag Xopen is a flag that determines whether or not open-loop control (fail-safe processing) that is executed when the encoder 46 or the SR motor 12 has failed is being executed. Means that it is. The initial drive abnormality flag Xfail is a flag that is set to ON in step 122 described later when the initial drive is abnormal and learning of the reference position has failed.
[0062]
If “Yes” is determined in step 101, the present routine is terminated without performing the subsequent processing, and if “No” is determined, the process proceeds to step 102 and the output from the initial processing of the ECU 41 is performed. It is determined whether a predetermined time (for example, 100 ms) for waiting for the output voltage of the axis sensor 14 to stabilize has elapsed. Then, when a predetermined time has elapsed from the initial processing, the process proceeds to step 103, where the output voltage of the output shaft sensor 14 is read, and whether or not the current range is the P range is determined by whether or not this output voltage is equal to or less than the range determination value. It is determined whether the range is the NotP range, and if the range is the P range, the process proceeds to step 104, where the range determination flag Xnp is set to “0” meaning the P range. Is set to “1” meaning NotP range.
[0063]
Thereafter, the process proceeds to step 106, where it is determined whether or not the range determination flag Xnp = 0 (P range). If the range determination flag Xnp = 0 (P range), the process proceeds to step 107, where P The range initial drive routine is executed, and if the range determination flag Xnp = 1 (NotP range), the routine proceeds to step 108, where the NotP range initial drive routine of FIG. 11 is executed.
[0064]
When the P range initial drive routine of FIG. 10 is started in step 107, it is determined in steps 201 to 206 whether the excitation number counter CASE for counting the number of excitations during the initial drive is any of 0 to 5. . The excitation count counter CASE has an initial value of 0 set in the initial processing, and is incremented by one each time excitation is performed once (step 114 in FIG. 9). The energizing phase and energizing time T are set as follows according to the determination result of the excitation number counter CASE.
[0065]
If CASE = 0 (first excitation), the process proceeds to step 207, where W-phase energization is selected, and the energization time T is set to T1 (for example, 10 ms).
If CASE = 1 (second excitation), the process proceeds to step 208, where UW-phase energization is selected, and the energization time T is set to T2 (for example, 10 ms).
[0066]
If CASE = 2 (third excitation), the process proceeds to step 209 to select U-phase energization and set the energization time T to T1 (for example, 10 ms).
If CASE = 3 (fourth excitation), the process proceeds to step 210, where UV phase energization is selected, and the energization time T is set to T2 (for example, 10 ms).
[0067]
If CASE = 4 (fifth excitation), the process proceeds to step 211, where V-phase energization is selected, and the energization time T is set to T1 (for example, 10 ms).
If CASE = 5 (sixth excitation), the process proceeds to step 212, where VW-phase energization is selected, and the energization time T is set to T2 (for example, 10 ms).
[0068]
Thus, when the initial drive is performed in the P range, the energized phases are switched in the order of W-phase energization → UW-phase energization → U-phase energization → UV-phase energization → V-phase energization → VW-phase energization, and the rotor 32 is rotated. Drive is performed in the forward rotation direction (P range → Rot direction of NotP range). At this time, the one-phase energization time T1 is set shorter than the two-phase energization time T2.
[0069]
On the other hand, when the NotP range initial drive routine of FIG. 11 is started in step 108, it is determined in steps 221 to 226 whether the excitation number counter CASE is 0 to 5 and the energization is performed according to the determination result. The phase and the energizing time T are set as follows.
[0070]
If CASE = 0 (first excitation), the process proceeds to step 227, where V-phase energization is selected, and the energization time T is set to T1 (for example, 10 ms).
If CASE = 1 (second excitation), the process proceeds to step 228, where UV phase energization is selected, and the energization time T is set to T2 (for example, 10 ms).
[0071]
If CASE = 2 (third excitation), the process proceeds to step 229, where U-phase energization is selected, and the energization time T is set to T1 (for example, 10 ms).
If CASE = 3 (fourth excitation), the routine proceeds to step 230, where UW-phase energization is selected, and the energization time T is set to T2 (for example, 10 ms).
[0072]
If CASE = 4 (fifth excitation), the process proceeds to step 231, where W-phase energization is selected, and the energization time T is set to T1 (for example, 10 ms).
If CASE = 5 (sixth excitation), the process proceeds to step 232, where VW-phase energization is selected, and the energization time T is set to T2 (for example, 10 ms).
[0073]
Thus, when the initial drive is performed in the NotP range, the switching of the energized phases is performed in the order of V-phase energization → UV-phase energization → U-phase energization → UW-phase energization → W-phase energization → VW-phase energization, and the rotor 32 Drive is performed in the reverse rotation direction (the rotation direction from the NotP range to the P range). Also in this case, the one-phase energization time T1 is set shorter than the two-phase energization time T2.
[0074]
After the P range initial drive routine of FIG. 10 or the NotP range initial drive routine of FIG. 11 is executed as described above, the process proceeds to step 112 of FIG. 8, and an energization time counter CT for counting the energization time of the current energization phase. Count up. Thereafter, the process proceeds to step 113 in FIG. 9 to determine whether or not the current energization time CT of the current energization phase has exceeded the energization time T (= T1, T2) set in the routine of FIG. 10 or FIG. If not, the routine is terminated without performing the subsequent processing. Thus, the energization to the current energized phase is continued until the energized time CT of the current energized phase exceeds the energized time T (= T1, T2) set in the routine of FIG. 10 or FIG.
[0075]
Thereafter, when the energization time CT of the current energization phase exceeds the energization time T (= T1, T2) set in the routine of FIG. 10 or FIG. Then, the energized phase is switched to the next energized phase. Then, in the next step 115, after resetting the energizing time counter CT, the routine proceeds to step 116, where it is determined whether or not the excitation number counter CASE has reached "6" indicating the end of the initial drive. When the number-of-times counter CASE has not reached "6", that is, when the initial driving is being performed, the routine is terminated without performing the subsequent processing, and the initial driving is continued.
[0076]
During this initial drive, the reference phase learning routine of FIG. 12 to be described later is executed by the AB phase interrupt processing, so that the energized phase is set for the third and subsequent excitations in which the rotor 32 surely rotates synchronously after the start of the initial drive. Each time the switching is performed (each time the excitation number counter CASE is counted up), the moment when the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 becomes the combination corresponding to the energized phase at that time is detected, and the encoder at that time is detected. The reference position learning value Gcnt is calculated based on the count value.
[0077]
After that, when the number-of-excitations counter CASE reaches "6", the routine proceeds to step 117, where the initial drive end flag Xend is set to "ON" indicating the end of the initial drive. Then, in the next step 118, all the reference position learning values Gcnt (3), Gcnt (4), Gcnt (5), Gcnt () calculated by the reference position learning routine of FIG. 6) It is determined whether or not coincides with each other. If they coincide with each other, it is determined that the learning of the reference position by the initial drive has been normally performed, and the process proceeds to step 119, where the final excitation (the sixth excitation) is performed. Is stored in the RAM of the ECU 41 as the final reference position learned value Gcnt.
[0078]
On the other hand, in step 118, it is determined that the reference position learning values Gcnt (3), Gcnt (4), Gcnt (5), and Gcnt (6) calculated for the third and subsequent excitations do not match. If so, it is determined that the learning of the reference position by the initial drive is abnormal, and the process proceeds to step 120. In order to execute the initial drive again, the initial drive repetition number counter CF is incremented by 1 and the process proceeds to step 121. It is determined whether or not the value of the initial drive repetition number counter CF is 2 or more.
[0079]
When the power of the ECU 41 is turned on, the initial value of the initial drive repetition number counter CF is set to 0 by an initialization routine (not shown). Therefore, when the first initial drive is abnormal and the second initial drive is executed, As a result of the processing in step 120, the value of the initial drive repetition number counter CF becomes 1, and the determination in step 121 is "No". The process proceeds to step 123, where the initial drive end flag Xend is reset to OFF, and the excitation number counter CASE Is reset to 0. Thus, the second initial drive (calculation of the reference position learning value Gcnt) is performed.
[0080]
Thereafter, if all of the reference position learning values Gcnt (3), Gcnt (4), Gcnt (5), and Gcnt (6) calculated during the second initial drive match, “Yes” is determined in step 118. Then, the process proceeds to a step 119, wherein the reference position learning value Gcnt (6) obtained by the final excitation (the sixth excitation) of the second initial drive is stored in the RAM of the ECU 41 as a final reference position learning value Gcnt.
[0081]
On the other hand, if the reference position learning values Gcnt (3), Gcnt (4), Gcnt (5), and Gcnt (6) do not match even in the second initial drive, the second initial drive is also abnormal. Then, the routine proceeds to step 120, where the initial drive repetition counter CF is counted up by one. As a result, if it is determined that the initial drive is abnormal even in the second initial drive, the initial drive repetition number counter CF is set to 2 and “Yes” is determined in step 121 to go to step 122, and the initial drive abnormality flag Xfail is initialized. This is set to ON, which means that the driving is abnormal, and the routine is terminated.
[0082]
After the initial drive abnormality flag Xfail is set to ON, even if this routine is started, “Yes” is determined in step 101 and this routine is forcibly terminated, and thereafter, the initial drive (reference position learning) is performed. The calculation of the value Gcnt) is not performed.
[0083]
In this routine, if the reference position learning values Gcnt (3), Gcnt (4), Gcnt (5), and Gcnt (6) do not match even in the second initial drive, it is determined that the initial drive is abnormal. Thus, the final reference position learning value is not determined. For example, the reference position learning values Gcnt (3), Gcnt (4), Gcnt (5), and Gcnt (6) calculated during the second initial drive. ), The reference position learning value that matches the most or the average reference position learning value may be stored in the RAM of the ECU 41 as the final reference position learning value Gcnt.
[0084]
In this routine, the maximum number of repetitions of the initial drive is set to one, but it is needless to say that this may be set to two or more times as appropriate.
[0085]
[Reference position learning]
The reference position learning routine shown in FIG. 12 is started in synchronization with both rising and falling edges of the A-phase signal and the B-phase signal by the AB-phase interrupt processing, and the rotor 32 is reliably synchronized after the initial drive is started. Regarding the excitation after the third rotation, each time the energized phase is switched (every time the excitation number counter CASE is counted up), the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 is changed to the combination corresponding to the energized phase at that time. The instant at which the reference position is learned is detected, and the reference position learning value Gcnt is calculated based on the encoder count value Ncnt at that time.
[0086]
In the present embodiment, the relationship between the excitation count counter CASE (the energized phase to be excited) and the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 is set as shown in Table 3 below.
[0087]
[Table 3]
Figure 2004129451
[0088]
After the rotor 32 starts rotating in synchronization with the switching of the energized phase during the initial drive, the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 is changed according to the rotation of the rotor 32 according to the following (1). It changes repeatedly in the order of →→ ▲ 2 ▼ → ▲ 3 ▼ → ▲ 4 ▼ (see FIG. 7).
(1) A-phase signal = 0 (low level), B-phase signal = 0 (low level)
(2) A-phase signal = 1 (high level), B-phase signal = 0 (low level)
(3) A-phase signal = 1 (high level), B-phase signal = 1 (high level)
(4) A-phase signal = 0 (low level), B-phase signal = 1 (high level)
[0089]
In a configuration in which the encoder count value Ncnt changes by two each time the energized phase is switched as in the present embodiment, if the state becomes (1) in the first energized phase, the state becomes (3) in the second energized phase. Each time the energized phase is switched, the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 changes to (1) and (3). Switch between ▼. From this relationship, in the present embodiment, for example, when the third energized phase (U-phase, CASE = 2) is excited, the state of (1) corresponding to the third energized phase is obtained. Then, it is determined that the rotational position of the rotor 32 is at the position corresponding to the third energized phase, and the reference position learning value Gcnt (3) is calculated using the encoder count value Ncnt at that time. When the fourth energizing phase (UV phase, CASE = 3) is energized, and the state of (3) corresponding to the fourth energizing phase is reached, the rotational position of the rotor 32 becomes 4 It is determined that the current position corresponds to the energized phase, and the reference position learning value Gcnt (4) is calculated using the encoder count value Ncnt at that time.
[0090]
When the reference position learning routine shown in FIG. 12 is started, it is first determined in step 251 whether or not the value of the excitation number counter CASE is 2 or more (that is, whether or not the number of excitations is 3 or more). If the value of the number-of-excitations counter CASE is less than 2, it is determined that the rotor 32 may not be rotating in synchronization with the switching of the energized phase, and this routine is terminated without performing the subsequent processing. I do.
[0091]
On the other hand, if it is determined in step 251 that the value of the excitation number counter CASE is 2 or more, the process proceeds to step 252 to determine whether the value of the excitation number counter CASE is 2 or 4. If the value of the number-of-excitations counter CASE is 2 or 4, the process proceeds to step 253, where the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 corresponds to the combination (A-phase or V-phase) corresponding to the current energizing phase (U-phase or V-phase). It is determined whether or not the phase signal = 0 and the B-phase signal = 0). By repeating such determination by the AB-phase interrupt processing, the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 corresponds to the combination corresponding to the current energized phase (U-phase or V-phase) (A-phase signal = 0 and The moment when (B-phase signal = 0) is detected, the routine proceeds to step 254, where it is determined whether or not the range determination flag Xnp = 0 (P range), and the range determination flag Xnp = 0 (P range). If there is, the process proceeds to step 255, and the reference position learning value Gcnt (i) is calculated by the following equation using the encoder count value Ncnt at that time.
Gcnt (i) = Ncnt + 2 × (6-CASE)
(In this case, i = 3 or 5)
[0092]
If the range determination flag Xnp = 1 (NotP range), the process proceeds to step 256, and the reference position learning value Gcnt (i) is calculated by the following equation using the encoder count value Ncnt at that time.
Gcnt (i) = Ncnt−2 × (6-CASE)
(In this case, i = 3 or 5)
[0093]
On the other hand, if the value of the excitation number counter CASE is 3 or 5, it is determined as “No” in step 252 and the process proceeds to step 257, where the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 is the current energizing phase ( It is determined whether or not a combination (A-phase signal = 1 and B-phase signal = 1) corresponding to the UV phase or the VW phase. By repeating such determination by the AB-phase interrupt processing, the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 corresponds to the combination corresponding to the current energized phase (UV phase or VW phase) (A-phase signal = 1 and The moment when the B-phase signal becomes 1) is detected, and the routine proceeds to step 258, where it is determined whether or not the range determination flag Xnp = 0 (P range). If there is, the process proceeds to step 259, and the reference position learning value Gcnt (i) is calculated by the following equation using the encoder count value Ncnt at that time.
Gcnt (i) = Ncnt + 2 × (6-CASE)
(In this case, i = 4 or 6)
[0094]
If the range determination flag Xnp = 1 (NotP range), the process proceeds to step 260, and the reference position learning value Gcnt (i) is calculated by the following equation using the encoder count value Ncnt at that time.
Gcnt (i) = Ncnt−2 × (6-CASE)
(In this case, i = 4 or 6)
[0095]
[Encoder counter]
Next, processing contents of the encoder counter routine shown in FIG. 14 will be described. This routine is started in synchronization with both the rising / falling edges of the A-phase signal and the B-phase signal by the AB-phase interrupt processing, and the rising / falling edges of the A-phase signal and the B-phase signal are set next. Count as follows. When this routine is started, first, in step 301, the values A (i) and B (i) of the A-phase signal and the B-phase signal are read, and in the next step 302, the count-up value ΔN calculation map of FIG. A search is performed to calculate a current value A (i), B (i) of the A-phase signal and the B-phase signal and a count-up value ΔN corresponding to the previous value A (i−1), B (i−1). .
[0096]
Here, the reason why the present values A (i) and B (i) of the A-phase signal and the B-phase signal and the previous values A (i-1) and B (i-1) are used is that the A-phase signal and the B-phase signal are used. This is because the rotation direction of the rotor 32 is determined based on the order in which the signals are generated. As shown in FIG. 16, the count-up value ΔN is set to a positive value in the forward rotation (the rotation direction from the P range to the NotP range), and the encoder count value Ncnt Is counted up, and in the reverse rotation (the rotation direction from the NotP range to the P range), the count-up value ΔN is set to a negative value, and the encoder count value Ncnt is counted down.
[0097]
After calculating the count-up value ΔN, the process proceeds to step 303, where the count-up value ΔN calculated in step 302 is added to the previous encoder count value Ncnt to determine the current encoder count value Ncnt. Thereafter, the process proceeds to step 304, where the current values A (i) and B (i) of the A-phase signal and the B-phase signal are changed to A (i-1) and B (i-1) for the next count processing. And the routine ends.
[0098]
The encoder counter routine of FIG. 14 described above plays a role as an encoder counting means referred to in the claims.
[0099]
[F / B control]
Next, the processing content of the F / B control routine shown in FIG. 17 will be described. This routine is executed by an AB phase interrupt process. When the F / B control execution condition is satisfied after the end of the initial drive, the rotational position of the rotor 32 (the encoder count value Ncnt−Gcnt) is set to the target position (the target count value). From (Acnt) to within 0.5 °, for example, the energized phase is switched based on the encoder count value Ncnt and the reference position learning value Gcnt to rotate the rotor 32.
[0100]
When the F / B control routine in FIG. 17 is started, first, in step 601, whether the F / B permission flag Xfb is set to ON (whether the motor F / B control execution condition is satisfied). If the F / B permission flag Xfb is OFF (the F / B control execution condition is not satisfied), the routine ends without performing the subsequent processing.
[0101]
On the other hand, if the F / B permission flag Xfb is set to ON, the routine proceeds to step 602, where the energized phase setting routine shown in FIG. 18 described later is executed, and the current encoder count value Ncnt and the reference position learning value are set. An energizing phase is set based on Gcnt, and in the next step 603, energizing processing for exciting the energizing phase is executed.
[0102]
[Current phase setting]
The energized phase setting routine shown in FIG. 18 is a subroutine started in step 602 of the F / B control routine in FIG. When this routine is started, first, in step 611, it is determined whether or not the rotation direction instruction value D is “1” meaning forward rotation (the rotation direction from the P range to the NotP range). As a result, if it is determined that the rotation direction instruction value D = 1 (forward rotation), the process proceeds to step 612, where it is determined whether the rotation direction has been reversed against the rotation direction instruction (whether the encoder count value Ncnt has decreased or not). ), The flow proceeds to step 613, and the energized phase determination value Mptn is calculated using the current encoder count value Ncnt, reference position learning value Gcnt, forward rotation direction phase advance amount K1, and speed correction amount Ks. It is updated by the following formula.
Mptn = Ncnt−Gcnt + K1 + Ks
[0103]
Here, the forward rotation direction phase lead amount K1 is the phase lead amount of the conduction phase necessary for rotating the rotor 32 in the forward direction (the phase lead amount of the conduction phase with respect to the current position of the rotor 32). For example, K1 = 4 Is set.
[0104]
The speed correction amount Ks is a phase lead correction amount set according to the rotation speed of the rotor 32. In the low speed range, the speed correction amount Ks is set to 0, and as the speed increases, the speed correction amount Ks is increased to, for example, 1 or 2. Thus, the energized phase determination value Mptn is corrected so that the energized phase is suitable for the rotation speed of the rotor 32.
[0105]
On the other hand, if it is determined in step 612 that the rotation direction has been reversed against the rotation direction instruction, the energized phase determination value Mptn is not updated in order to prevent the rotation. In this case, electricity is supplied to the energized phase immediately before the reverse rotation (previous energized phase), and a braking torque is generated in a direction to suppress the reverse rotation of the rotor 32.
[0106]
If it is determined in step 611 that the rotation direction instruction value D = -1 (reverse rotation), that is, the rotation direction is from NotP range to P range, the process proceeds to step 614, and the rotation direction is opposite to the rotation direction instruction. It is determined whether or not the rotation has been reversed (whether or not the encoder count value Ncnt has increased). If the rotation has not been reversed, the process proceeds to step 615, where the current encoder count value Ncnt, the reference position learning value Gcnt, and the phase in the reverse rotation direction are advanced. The energized phase determination value Mptn is updated by the following equation using the amount K2 and the speed correction amount Ks.
Mptn = Ncnt-Gcnt-K2-Ks
[0107]
Here, the amount of phase advance K2 in the reverse rotation direction is the amount of phase advance of the energized phase required to rotate the rotor 32 in the reverse direction (the amount of phase advance of the energized phase with respect to the current position of the rotor 32). Is set. The speed correction amount Ks is the same as in the case of the forward rotation.
[0108]
On the other hand, if it is determined in step 614 that the rotation direction has been reversed against the rotation direction instruction, the energized phase determination value Mptn is not updated to prevent reverse rotation. In this case, electricity is supplied to the energized phase immediately before the reverse rotation (previous energized phase), and a braking torque is generated in a direction to suppress the reverse rotation of the rotor 32.
[0109]
After the current energized phase determination value Mptn is determined as described above, the process proceeds to step 615, where the energized phase determination value Mptn is divided by "12" to obtain the remainder Mptn% 12. Here, “12” corresponds to the increase / decrease amount of the encoder count value Ncnt during one cycle of the energized phase.
[0110]
After the calculation of Mptn% 12, the process proceeds to step 616, in which the conversion table of FIG. 19 is searched, and the energized phase corresponding to Mptn% 12 is selected and set as the current energized phase.
[0111]
FIG. 20 is a time chart for explaining a phase that is first energized when rotation is started from the U phase. In this case, since the speed correction amount Ks = 0, when the forward rotation (rotation in the direction from the P range to the NotP range) is started, the energized phase determination value Mptn is calculated by the following equation.
Mptn = Ncnt−Gcnt + K1 = Ncnt−Gcnt + 4
When starting the normal rotation from the U phase, the remainder of (Ncnt−Gcnt) / 12 is 6, so that Mptn% 12 = 6 + 4 = 10, and the first energized phase is the V phase.
[0112]
On the other hand, when the reverse rotation (rotation from the NotP range to the P range direction) is started from the U phase, the energized phase determination value Mptn is calculated by the following equation.
Mptn = Ncnt-Gcnt-K2 = Ncnt-Gcnt-3
When the reverse rotation is started from the U phase, Mptn% 12 = 6-3 = 3, and the first energized phase is the W phase.
[0113]
In this way, by setting the forward rotation direction phase lead amount K1 and the reverse rotation direction phase lead amount K2 to 4 and 3, respectively, the switching pattern of the energized phase in the forward rotation direction and the reverse rotation direction can be made symmetric. In both the forward rotation direction and the reverse rotation direction, the phase at a position shifted by two steps from the current position of the rotor 32 can be first excited to start rotation.
[0114]
According to the present embodiment described above, at the time of the initial drive after the power supply to the ECU 41 is turned on, every time the energized phase is switched, the combination of the A-phase and B-phase signal values of the encoder 46 is changed to the combination corresponding to the energized phase at that time. Since the reference position of the rotor 32 is learned based on the encoder count value at that moment, the vibration of the rotor 32 does not have to wait for the vibration of the rotor 32 to stop during the initial drive. Above all, the reference position of the rotor 32 can be learned, the learning time can be shortened, and the F / B control of the SR motor 12 can be quickly started.
[0115]
Moreover, in the present embodiment, the reference position of the rotor 32 is learned each time the energized phase is switched during the initial drive, and it is determined whether or not all the reference position learned values obtained so far at the end of the initial drive match. If they do not match, the learning of the reference position by the initial drive is performed again, so that even if noise or the like is mixed in the signal of the encoder 46, erroneous learning of the reference position can be prevented beforehand. A highly reliable learning value can be obtained. In the present embodiment, as described above, since the reference position can be learned even during the vibration of the rotor 32, even if the learning of the reference position is repeated a plurality of times, all of the learning is completed in a shorter time than waiting for the vibration of the rotor 32 to stop. The learning can be completed, and a highly reliable reference position can be learned in a short learning time.
[0116]
However, according to the present invention, the reference position may be learned only once at the end of the initial drive, or may be learned several times. What is necessary is just to set suitably according to a degree.
[0117]
Further, in the present embodiment, since the switching of the energized phase is performed once during the initial drive, even if the energized phase and the rotational position of the rotor 32 cannot be synchronized until the middle of the initial drive, the initial drive is not performed. By the time, the rotation position of the rotor 32 and the energized phase can be always synchronized in any energized phase, and the reference position of the rotor 32 can be learned more reliably.
[0118]
However, the present invention is not limited to a configuration in which the energized phase is switched during the initial drive, and the energized phase may be switched two to five times during the initial drive to learn the reference position. .
[0119]
In the present embodiment, during the initial drive and the F / B control, the drive is performed by the 1-2-phase excitation method in which one-phase energization and two-phase energization are alternately switched. However, the drive is performed only by one-phase energization. A one-phase excitation system or a two-phase excitation system driven by only two-phase conduction may be employed.
[0120]
Further, the encoder used in the present invention is not limited to the magnetic encoder 46, and for example, an optical encoder or a brush encoder may be used.
The motor used in the present invention is not limited to the SR motor 12, but may be any brushless motor that detects the rotational position of the rotor based on the count value of the output signal of the encoder and sequentially switches the energized phase of the motor. A brushless motor other than the SR motor may be used.
[0121]
The range switching device of the present embodiment is configured to switch between the two ranges of the P range and the NotP range. For example, the range switching device and the manual valve of the automatic transmission are interlocked with the turning operation of the detent lever 15. The present invention can also be applied to a range switching device that switches each range of P, R, N, D, etc. of the automatic transmission by switching the range.
[0122]
In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the range switching device but can be applied to various devices using a brushless type motor such as an SR motor as a drive source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a range switching device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an SR motor.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration for driving an SR motor.
FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the entire control system of the range switching device.
FIG. 5 is a plan view illustrating a configuration of a rotary magnet of the encoder.
FIG. 6 is a side view of the encoder.
FIG. 7A is a time chart showing an output waveform of an encoder, and FIG. 7B is a time chart showing an energized phase switching pattern;
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing of an initial drive routine (part 1);
FIG. 9 is a flowchart (part 2) showing a flow of processing of an initial drive routine.
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of processing of a P range initial drive routine.
FIG. 11 is a flowchart showing the flow of processing of a NotP range initial drive routine.
FIG. 12 is a flowchart showing the flow of processing of a reference position learning routine.
FIG. 13 is a time chart showing an example of control of initial drive.
FIG. 14 is a flowchart showing the flow of processing of an encoder counter routine;
FIG. 15 is a diagram showing an example of a count-up value ΔN calculation map.
FIG. 16 is a time chart showing a relationship among a command range shift, an A-phase signal, a B-phase signal, and an encoder count value.
FIG. 17 is a flowchart showing the flow of processing of a motor F / B control routine;
FIG. 18 is a flowchart showing a flow of a process of an energized phase setting routine.
FIG. 19 is a diagram showing an example of a conversion table from mod (Mptn / 12) to an energized phase.
FIG. 20 is a time chart illustrating an energization process.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Range switching mechanism, 12 ... SR motor, 14 ... Output shaft sensor, 15 ... Detent lever, 18 ... Parking rod, 20 ... Parking gear, 21 ... Lock lever, 23 ... Detent spring, 24 ... P range holding concave part, 25 ... NotP range holding concave part, 26 ... reduction mechanism, 27 ... automatic transmission, 31 ... stator, 32 ... rotor, 33,34 ... winding, 35,36 ... motor excitation part, 37,38 ... motor driver, 41 ... ECU (Control means, encoder counting means), 43 ... P range switch, 44 ... NotP range switch, 46 ... encoder, 47 ... rotary magnet, 48 ... magnetic detection element for A phase signal, 49 ... magnetic detection for B phase signal Element, 50 ... Magnetic detection element for Z-phase signal.

Claims (6)

制御対象を回転駆動するモータのロータの回転に同期して所定の位相差を有するＡ相信号とＢ相信号を出力するエンコーダと、このエンコーダのＡ相信号及び前記Ｂ相信号の立ち上がり／立ち下がりのエッジをカウントするエンコーダカウント手段と、このエンコーダカウント手段のカウント値（以下「エンコーダカウント値」という）に基づいて前記ロータの回転位置を検出して前記モータの通電相を順次切り換えることで前記ロータを目標位置まで回転駆動する制御手段とを備えたモータ制御装置において、
前記制御手段は、電源投入後にオープンループ制御で通電相を切り換える初期駆動を実行し、この初期駆動中に前記エンコーダのＡ相・Ｂ相の信号値の組み合わせがその時の通電相に対応する組み合わせになったときの前記エンコーダカウント値に基づいて前記ロータの基準位置を学習し、初期駆動後は、前記エンコーダカウント値を前記基準位置の学習値で補正し、補正後のエンコーダカウント値に基づいて通電相を決定することを特徴とするモータ制御装置。An encoder that outputs an A-phase signal and a B-phase signal having a predetermined phase difference in synchronization with the rotation of a rotor of a motor that rotationally drives a controlled object; and rise / fall of the A-phase signal and the B-phase signal of the encoder Encoder count means for counting the edges of the motor, and detecting the rotational position of the rotor based on the count value of the encoder count means (hereinafter referred to as "encoder count value") and sequentially switching the energized phase of the motor, And a control means for rotationally driving the motor to a target position,
The control means performs an initial drive for switching the energized phase by open loop control after power-on, and during this initial drive, the combination of the signal values of the A phase and the B phase of the encoder is changed to a combination corresponding to the energized phase at that time. The reference position of the rotor is learned based on the encoder count value at the time of becoming, and after the initial drive, the encoder count value is corrected with the learned value of the reference position, and power is supplied based on the corrected encoder count value. A motor control device for determining a phase. 前記制御手段は、前記初期駆動中に通電相を切り換える毎に前記ロータの基準位置を学習し、当該初期駆動終了時にそれまでに求めた基準位置の学習値が全て一致しているか否かを判定し、一致していなければ、前記初期駆動による基準位置の学習を再実行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。The control means learns the reference position of the rotor every time the energized phase is switched during the initial drive, and determines whether or not all the learned values of the reference positions obtained so far at the end of the initial drive match. 2. The motor control device according to claim 1, wherein if they do not match, learning of the reference position by the initial drive is performed again. 前記制御手段は、前記初期駆動中に通電相の切り換えを一巡させることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。The motor control device according to claim 1, wherein the control unit makes one cycle of the switching of the energized phase during the initial driving. 前記制御手段は、前記初期駆動開始から通電相の切り換えを１回又は数回行うまでは前記基準位置の学習を行わず、それ以後に切り換えられる通電相について前記基準位置の学習を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のモータ制御装置。The control means does not learn the reference position until the switching of the energized phase is performed once or several times from the start of the initial drive, and learns the reference position for the energized phase switched thereafter. The motor control device according to any one of claims 1 to 3, wherein 前記モータは、スイッチトリラクタンスモータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置。The motor control device according to claim 1, wherein the motor is a switched reluctance motor. 前記モータは、車両の自動変速機のレンジを切り換えるレンジ切換機構を駆動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のモータ制御装置。6. The motor control device according to claim 1, wherein the motor drives a range switching mechanism that switches a range of the automatic transmission of the vehicle.
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