JP2004190839A

JP2004190839A - Position switching control device

Info

Publication number: JP2004190839A
Application number: JP2002362617A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kamio; 神尾　　茂; Yasuhiro Nakai; 康裕中井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-13
Also published as: JP4189953B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve range decision precision during OFF of excitation of a motor, in a motor drive type range switching device. <P>SOLUTION: During OFF of excitation of a motor, a switching decision range of a shift range is further widened than during ON of motor excitation. Since, during ON of excitation of a motor, a range switching mechanism can be driven in a state that a slippage amount of a motor rotation angle due to a play (a rattle) of a rotation transmission system is held in a specified value by the drive force of a motor, range switching control freed from being influenced by the play (a rattle) of the rotation transmission system, is practicable by setting the slippage amount to a known value by learning. However, during OFF of excitation of the motor, since a slippage amount of the rotor rotation angle is not known in a range of the play of rotation transmission system, when a switching decision range is narrow, a shift range is rather easy to erroneously decide. As a countermeasure, decision precision of a shift range during OFF of excitation of the motor is secured by further widening a switching decision range during excitation of the motor than during ON of excitation of the motor. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置切換機構をモータによって駆動して該位置切換機構の操作位置を目標位置に切り換える位置切換制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば、車両の自動変速機のレンジ切換装置においては、特許文献１（特開２００１−２７１９１７号公報）に記載されているように、駆動源としてモータを用いてシフトレンジを切り換えるようにしたものがある。この種のレンジ切換装置は、モータの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、このエンコーダの出力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角を検出してモータの通電相を順次切り換えてロータを目標位置まで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）を実行することで、シフトレンジを目標とするレンジに切り換えるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２７１９１７号公報（第４頁〜第８頁等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンコーダ付きのモータのロータ回転角は、回転伝達系を介してレンジ切換機構の操作量に変換されるが、回転伝達系を構成する部品間には、遊び（ガタ）が存在する。例えば、回転伝達系に歯車機構を含む場合は、歯車間のバックラッシが存在し、また、モータの回転軸の先端部に形成した断面非円形（角形、Ｄカット形状等）の連結部をレンジ切換機構側の嵌合穴に嵌め込んで連結する構成では、両者の嵌め込み作業を容易にするためのクリアランスが必要となる。このように、モータのロータ回転角をレンジ切換機構の操作量に変換する回転伝達系には、バックラッシやクリアランス等による遊び（ガタ）が存在するため、エンコーダカウント値に基づいてロータ回転角を正確にＦ／Ｂ制御しても、レンジ切換機構の操作量には回転伝達系の遊び（ガタ）分の誤差が生じてしまい、レンジ切換機構の操作量を精度良く制御することができない。かといって、レンジ切換機構の操作量を検出するセンサ類を設ければ、コスト高となり、低コスト化の要求を満たすことができない。
【０００５】
そこで、本発明者らは、特願２００２−１７７７３９号の明細書に記載したように、回転伝達系の遊び量（作動基準位置）を学習して、その学習値を用いてレンジ切換制御を行う技術を提案している。
【０００６】
しかし、レンジ切換動作終了後は、次のレンジ切換操作が行われるまで、モータの過熱防止や節電のために、モータの通電がオフされるため、この通電オフ期間中にモータのロータ回転角が回転伝達系の遊び（ガタ）の範囲内でずれてしまう可能性があり、しかも、このずれ量がどの程度になるのか不明である。このため、通電オフ期間中に実シフトレンジを確認する必要があるときに、エンコーダカウント値と回転伝達系の遊び量の学習値を用いてシフトレンジ（ロータ回転角）を判定しても、通電オフ期間中のずれによってシフトレンジを誤判定する可能性がある。
【０００７】
また、モータの通電オン期間中であっても、回転伝達系の遊び量の学習を完了する前は、シフトレンジ（ロータ回転角）の検出値に回転伝達系の遊び（ガタ）分の誤差が生じるため、シフトレンジを誤判定する可能性がある。
【０００８】
ところで、エンコーダカウント値に基づいてロータを目標位置まで回転させるＦ／Ｂ制御を行うシステムでは、Ｆ／Ｂ制御システムの故障やエンコーダ出力パルスの異常（ノイズ、パルス抜け、信号線の断線等）が発生すると、通電相（エンコーダカウント値）とロータの回転位相との同期が取れなくなって、ロータを正常に駆動できなくなり、制御不能に陥ることがある。
【０００９】
この対策として、本発明者らは、特願２００２−２０７５５７号、特願２００２−２０７５５８号の明細書に記載したように、モータを正常にＦ／Ｂ制御できない状態のときに、Ｆ／Ｂ制御からフェールセーフ制御（オープンループ制御）に切り換えて、エンコーダカウント値の情報をフィードバックせずにモータの駆動回路に駆動信号を出力してモータの通電相を順次切り換えると共に、その駆動信号をカウントしてそのカウント値に基づいてロータを目標位置まで回転駆動する技術を提案している。
【００１０】
しかし、フェールセーフ制御中は、駆動信号のカウント値からロータ回転角（レンジ切換機構の操作量）を推測するだけであるから、その推測値に対して実際のロータ回転角（レンジ切換機構の操作量）がずれている可能性がある。その結果、フェールセーフ制御中に、シフトレンジを誤判定する可能性がある。
【００１１】
本発明はこれらの事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、位置切換機構の操作量を検出するセンサ類を設けなくても、位置切換機構の操作位置（例えばレンジ切換機構のシフトレンジ）を誤判定する可能性を低減することができる位置切換制御装置を提供することにある。
【００１２】
【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の位置切換制御装置は、モータのロータ回転角を回転角検出手段により検出し、その検出値に基づいて位置切換機構の操作位置が目標位置に対して切換判定範囲内であるか否かを切換判定手段により判定するものにおいて、切換判定範囲設定手段によって、モータの通電オフ時に前記切換判定範囲をモータの通電オン時よりも広げるようにしたものである。
【００１３】
つまり、モータの通電オン時は、回転伝達系の遊び（ガタ）によるロータ回転角のずれ量をモータの駆動力で一定に保持した状態で位置切換機構を駆動できるため、このずれ量を何等かの方法（例えば学習又は適合）によって既知の値にしておけば、回転伝達系の遊び（ガタ）の影響を受けない位置切換制御が可能である。従って、モータの通電オン時は、切換判定範囲を比較的狭くして位置切換機構の操作位置の判定精度を高めることができる。しかし、モータの通電オフ時は、ロータ回転角が回転伝達系の遊び（ガタ）の範囲内でどの程度ずれるのか不明であるため、切換判定範囲が狭いと、却って位置切換機構の操作位置を誤判定しやすくなる。この対策として、請求項１では、モータの通電オフ時に切換判定範囲をモータの通電オン時よりも広げるようにしたものであり（図２０参照）、これにより、モータの通電オフ時でも、位置切換機構の操作位置を従来よりも精度良く判定することが可能となり、位置切換機構の操作量を検出するセンサ類を設けなくても、位置切換機構の操作位置の判定精度を確保できて、低コスト化の要求を満たすことができる。
【００１４】
この場合、請求項２のように、モータの作動基準位置を学習する学習手段を備えたシステムでは、作動基準位置の学習完了前に切換判定範囲を作動基準位置の学習完了後よりも広げるようにしても良い。つまり、作動基準位置の学習完了前は、作動基準位置が不明（未知）であるため、切換判定範囲が狭いと、却って位置切換機構の操作位置を誤判定しやすくなる。この対策として、請求項２では、作動基準位置の学習完了前に切換判定範囲を作動基準位置の学習完了後よりも広げるようにしたものであり、これにより、作動基準位置の学習完了前でも、位置切換機構の操作位置を従来よりも精度良く判定することが可能となる。尚、作動基準位置の学習完了後であっても、モータの通電オフ時には切換判定範囲をモータの通電オン時よりも広げるようにすると良い（請求項３）。
【００１５】
また、請求項４のように、通常は、回転角検出手段の検出値に基づいてモータを制御する通常制御を実行して、該回転角検出手段の検出値に基づいて位置切換機構の操作位置が目標位置に対して切換判定範囲内であるか否かを判定し、通常制御の実行条件が不成立のときには、回転角検出手段の検出値を確認せずにモータを駆動するフェールセーフ制御を実行して、そのモータの駆動量に基づいて位置切換機構の操作位置が目標位置に対して切換判定範囲内であるか否かを判定するようにしたシステムにおいては、通常制御時とフェールセーフ制御時とで切換判定範囲を異なる範囲に設定するようにしても良い。このようにすれば、フェールセーフ制御時でも、位置切換機構の操作位置をある程度の精度で判定することが可能となる。
【００１６】
この場合、請求項５のように、通常は、エンコーダのパルス信号のカウント値（エンコーダカウント値）に基づいてモータをＦ／Ｂ制御して、そのエンコーダカウント値に基づいて位置切換機構の操作位置が目標位置に対して切換判定範囲内であるか否かを判定し、Ｆ／Ｂ制御の実行条件が不成立のときには、エンコーダカウント値の情報をフィードバックせずにモータの駆動回路に駆動信号を出力してロータを回転駆動するフェールセーフ制御を実行して、その駆動信号のカウント値に基づいて位置切換機構の操作位置が目標位置に対して切換判定範囲であるか否かを判定する構成とし、フェールセーフ制御時に切換判定範囲をＦ／Ｂ制御時よりも広げるようにしても良い。つまり、フェールセーフ制御中は、駆動信号のカウント値からロータ回転角（位置切換機構の操作量）を推測するだけであるから、その推測値に対して実際のロータ回転角（位置切換機構の操作量）がずれている可能性がある。従って、フェールセーフ制御中は、切換判定範囲が狭いと、却って位置切換機構の操作位置を誤判定しやすくなる。この対策として、請求項５では、フェールセーフ制御時に切換判定範囲をＦ／Ｂ制御時よりも広げるようにしたものであり、これにより、フェールセーフ制御中でも、位置切換機構の操作位置を従来よりも精度良く判定することが可能となる。
【００１７】
以上説明した請求項１〜５に係る発明は、モータを駆動源とする各種の位置切換制御装置に適用でき、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モータで駆動するレンジ切換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制御装置を構成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
《実施形態（１）》
以下、本発明を車両のレンジ切換制御装置に適用した実施形態（１）を図１乃至図２０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（位置切換機構）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）が内蔵されている。このモータ１２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】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
ＳＲモータ１２には、ロータ３２の回転角を検出するためのエンコーダ４６（回転角検出手段）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。これにより、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
本実施形態では、ＥＣＵ４１が後述する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。
【００３３】
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。
【００３４】
ところで、ロータ３２の回転量（ロータ回転角）は、減速機構２６、出力軸１３、ディテントレバー１５等からなる回転伝達系を介してレンジ切換機構１１の操作量（パーキングロッド１８のスライド量）に変換されるが、回転伝達系を構成する部品間には、遊び（ガタ）が存在する。例えば、減速機構２６の歯車間のバックラッシが存在し、また、モータ１２の回転軸の先端部に形成した断面非円形の連結部を出力軸１３の嵌合穴に嵌め込んで連結する構成では、両者の嵌め込み作業を容易にするためのクリアランスが必要となる。
【００３５】
また、図１４に示すように、ディテントバネ２３の係合部２３ａがディテントレバー１５のＰレンジ保持凹部２４やＮｏｔＰレンジ保持凹部２５に嵌まり込んだときに、係合部２３ａと各保持凹部２４，２５の側壁との間に僅かな隙間（ガタ）が存在する。このように、ロータ３２の回転量をレンジ切換機構１１の操作量（パーキングロッド１８のスライド量）に変換する回転伝達系には、バックラッシや部品間の隙間等による遊び（ガタ）が存在するため、たとえ、エンコーダカウント値に基づいてロータ３２の回転量を正確に制御しても、レンジ切換機構１１の操作量には回転伝達系の遊び（ガタ）分の誤差が生じてしまい、レンジ切換機構１１の操作量を精度良く制御することができない。
【００３６】
そこで、本実施形態では、この回転伝達系の遊び量を学習する機能を備えている。具体的には、回転伝達系の遊び量を学習する際に、ディテントバネ２３の係合部２３ａがレンジ切換機構１１の可動範囲のＰレンジ側の限界位置であるＰレンジ保持凹部２４の側壁に突き当たるまでロータ３２を回転させるＰレンジ側突き当て制御と、ＮｏｔＰレンジ側の限界位置であるＮｏｔＰレンジ保持凹部２５の側壁に突き当たるまでロータ３２を回転させるＮｏｔＰレンジ側突き当て制御とを実行して、Ｐレンジ側の限界位置からＮｏｔＰレンジ側の限界位置までのエンコーダカウント値の増減量をレンジ切換機構１１の可動範囲の実測値として求める（図１４、図１５参照）。そして、この可動範囲の実測値と該可動範囲の設計値との差分を回転伝達系の遊び量として学習し、その後、ロータ３２を目標位置まで回転させる際に、当該目標位置を回転伝達系の遊び量の学習値を考慮して設定する。このようにすれば、回転伝達系に遊び（ガタ）があっても、その遊びを含めた目標位置を設定することができるので、レンジ切換機構１１の操作量を精度良く制御することができる。
【００３７】
この場合、ＳＲモータ１２を制御するＥＣＵ４１の電源投入（イグニッションスイッチのオン操作）からレンジ切換機構１１の制御開始までに回転伝達系の遊び量（作動基準位置）を学習する時間的な余裕があれば、ＥＣＵ４１の電源投入後に、Ｐレンジ側突き当て制御とＮｏｔＰレンジ側突き当て制御とを連続して実行して、レンジ切換機構１１の制御開始前に回転伝達系の遊び量を学習するようにしても良いが、ＥＣＵ４１の電源投入後にレンジ切換機構１１の制御を速やかに開始する必要がある場合は、ＥＣＵ４１の電源投入後に回転伝達系の遊び量を学習する時間的な余裕がない場合がある。
【００３８】
そこで、本実施形態では、遊び量学習（作動基準位置学習）を行わずにレンジ切換機構１１の制御を開始した後、ロータ３２がＰレンジで停止しているときに、Ｐレンジ側突き当て制御を実行して、Ｐレンジ側突き当て時のエンコーダカウント値をＥＣＵ４１のＲＡＭに記憶し、ロータ３２がＮｏｔＰレンジで停止しているときに、ＮｏｔＰレンジ側突き当て制御を実行して、ＮｏｔＰレンジ側突き当て時のエンコーダカウント値をＥＣＵ４１のＲＡＭに記憶し、前記Ｐレンジ側突き当て時のエンコーダカウント値と前記ＮｏｔＰレンジ側突き当て時のエンコーダカウント値との差分をレンジ切換機構１１の可動範囲の実測値として求め、この可動範囲の実測値と該可動範囲の設計値との差分を回転伝達系の遊び量として学習して作動基準位置を学習するようにしている。
【００３９】
このようにすれば、ＥＣＵ４１の電源投入からレンジ切換機構１１の制御開始までに回転伝達系の遊び量を学習する時間的な余裕がなく、遊び量学習を行わずにレンジ切換機構１１の制御を開始しても、その後、ロータ３２がＰレンジ又はＮｏｔＰレンジで停止している期間に各突き当て制御を実行して回転伝達系の遊び量を学習することができる。この場合、遊び量学習が完了する前は、回転伝達系の遊び量を考慮しない従来同様の制御を行うようにしても良いが、予め設定した平均的な遊び量又は前回の遊び量学習値の記憶値を用いて制御対象を制御するようにしても良い。尚、以下の説明で、単に「突き当て制御」と表記する場合は、Ｐレンジ側突き当て制御とＮｏｔＰレンジ側突き当て制御の両方に該当することを意味する。
【００４０】
ところで、レンジ切換動作終了後は、次のレンジ切換操作が行われるまで、モータ１２の過熱防止や節電のために、モータ１２の通電がオフされるため、この通電オフ期間中にモータ１２のロータ回転角が回転伝達系の遊び（ガタ）の範囲内でずれてしまうことがあり、しかも、このずれ量がどの程度になるのか不明である。このため、通電オフ期間中に実シフトレンジを確認するときに、エンコーダカウント値と回転伝達系の遊び量の学習値を用いてシフトレンジ（ロータ回転角）を判定しても、通電オフ期間中のずれによってシフトレンジを誤判定する可能性がある。
【００４１】
この対策として、本実施形態では、モータ１２の通電オフ時に、Ｐレンジ／ＮｏｔＰレンジの切換判定範囲をモータ１２の通電オン時よりも広げるようにしている。ここで、切換判定範囲とは、ロータ回転角がこの切換判定範囲内に収まっていれば、ディテントバネ２３のバネ力により該ディテントバネ２３の係合部２３ａがディテントレバー１５のレンジ保持凹部２４，２５の底部に自然に滑り落ちてシフトレンジがＰレンジ又はＮｏｔＰレンジに保持される範囲である。
【００４２】
モータ１２の通電オン時は、回転伝達系の遊び（ガタ）によるロータ回転角のずれ量をモータ１２の駆動力で一定に保持した状態でレンジ切換機構１１を駆動できるため、このずれ量を学習等によって既知の値にしておけば、回転伝達系の遊び（ガタ）の影響を受けないレンジ切換制御が可能である。従って、モータ１２の通電オン時は、切換判定範囲を比較的狭くしてシフトレンジの判定精度を高めることが可能である。しかし、モータ１２の通電オフ時は、ロータ回転角が回転伝達系の遊び（ガタ）の範囲内でどの程度ずれるのか不明であるため、切換判定範囲が狭いと、却ってシフトレンジを誤判定しやすくなる。この対策として、本実施形態では、図２０に示すように、モータ１２の通電オフ時に切換判定範囲をモータ１２の通電オン時よりも広げるようにしたものであり、これにより、モータ１２の通電オフ時でも、シフトレンジを従来よりも精度良く判定することが可能となる。
【００４３】
以上説明したレンジ切換制御は、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。
【００４４】
［エンコーダカウンタ］
図８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１０１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１０２で、図９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。
【００４５】
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１０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。
【００４６】
カウントアップ値ΔＮの算出後、ステップ１０３に進み、前回のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔに上記ステップ１０２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１０４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。
以上説明した図８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回転角検出手段としての役割を果たす。
【００４７】
［通電相設定］
図１１に示す通電相設定ルーチンは、ＡＢ相割り込み処理により実行され、次のようにしてエンコーダカウント値Ｎｃｎｔに基づいて通電相を設定してモータ１２を駆動する。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、回転方向指示が正回転方向（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジの回転方向）であるか否かを判定する。その結果、回転方向指示が正回転方向と判定されれば、ステップ２０２に進み、現在の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２０３に進み、現在のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔ、初期位置ずれ学習値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 ……（１）
【００４８】
ここで、初期位置ずれ学習値Ｇｃｎｔは、エンコーダカウント値Ｎｃｎｔと実際のロータ３２の回転位置（ロータ回転角）とのずれ量に相当する学習値であり、ＥＣＵ４１への電源投入後に実行される初期駆動によって学習される。初期駆動時には、モータ１２の通電相の切り換えを、オープンループ制御によって、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、初期駆動終了時のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔとロータ３２の回転位置（通電相）との対応関係を学習する。具体的には、初期駆動終了時のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔを初期位置ずれ学習値Ｇｃｎｔとして学習し、その後の通常駆動時にエンコーダカウント値Ｎｃｎｔを初期位置ずれ学習値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、通常駆動時に正しい通電相を選択できるようにしている。
【００４９】
上記（１）式において、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。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。
【００５０】
一方、上記ステップ２０２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。
【００５１】
また、上記ステップ２０１で、回転方向指示が逆回転方向、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２０４に進み、現在の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２０５に進み、現在のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔ、初期位置ずれ学習値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 ……（２）
【００５２】
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。
【００５３】
一方、上記ステップ２０４で、現在の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。
【００５４】
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２０６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。
【００５５】
Ｍｐｔｎ％１２の算出後、ステップ２０７に進み、図１２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。
【００５６】
図１３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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
［遊び量学習］
図１６に示す遊び量学習ルーチンは、初期駆動終了後に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう学習手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ３００で、遊び量学習完了フラグＸｇ＝ＯＮ（遊び量学習完了後）であるか否かを判定し、もし、遊び量学習完了フラグＸｇ＝ＯＮ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。これにより、遊び量学習は、イグニッションスイッチのオン期間中に１回のみ行われる。尚、遊び量学習完了フラグＸｇは、イグニッションスイッチのオン直後に実行される初期化処理ルーチン（図示せず）によってＯＦＦにセットされる。
【００６０】
一方、上記ステップ３００で、遊び量学習完了フラグＸｇ＝ＯＦＦ（遊び量学習完了前）と判定されれば、ステップ３０１に進み、指令シフトレンジがＰレンジであるか否かを判定し、Ｐレンジであれば、ステップ３０２に進み、Ｐレンジ側突き当て制御ルーチン（図示せず）を実行する。これにより、ディテントバネ２３の係合部２３ａがレンジ切換機構１１の可動範囲のＰレンジ側の限界位置であるＰレンジ保持凹部２４の側壁に突き当たるまでロータ３２を回転させるＰレンジ側突き当て制御を実行して、Ｐレンジ側突き当て時のエンコーダカウント値ＮｐをＥＣＵ４１のＲＡＭに記憶する。このＰレンジ側突き当て制御は、イグニッションスイッチのオン期間中に１回のみ行われる。このＰレンジ側突き当て制御が行われると、Ｐレンジ側突き当て完了フラグＸｐがＯＮにセットされる。
【００６１】
上記ステップ３０１で、ＮｏｔＰレンジと判定されれば、ステップ３０３に進み、ＮｏｔＰレンジ側突き当て制御ルーチン（図示せず）を実行する。これにより、ディテントバネ２３の係合部２３ａがレンジ切換機構１１の可動範囲のＮｏｔＰレンジ側の限界位置であるＮｏｔＰレンジ保持凹部２５の側壁に突き当たるまでロータ３２を回転させるＮｏｔＰレンジ側突き当て制御を実行して、ＮｏｔＰレンジ側突き当て時のエンコーダカウント値ＮｎｐをＥＣＵ４１のＲＡＭに記憶する。このＮｏｔＰレンジ側突き当て制御は、イグニッションスイッチのオン期間中に１回のみ行われる。このＮｏｔＰレンジ側突き当て制御が行われると、ＮｏｔＰレンジ側突き当て完了フラグＸｎｐがＯＮにセットされる。
【００６２】
この後、ステップ３０４に進み、Ｐレンジ側とＰレンジ側の両方の突き当て制御を完了したか否か（Ｐレンジ側突き当て完了フラグＸｐ＝ＯＮ、且つ、ＮｏｔＰレンジ側突き当て完了フラグＸｎｐ＝ＯＮであるか否か）を判定し、Ｐレンジ側とＰレンジ側のいずれか一方でも突き当て制御が完了していなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００６３】
これに対して、レンジ側とＰレンジ側の両方の突き当て制御を完了していれば、ステップ３０５に進み、Ｐレンジ側の限界位置（Ｐレンジ保持凹部２４の側壁）からＮｏｔＰレンジ側の限界位置（ＮｏｔＰレンジ保持凹部２５の側壁）までのロータ３２の可動範囲（ディテントレバー１５の可動範囲）の実測値ΔＮａｃｔを次式により算出する。
ΔＮａｃｔ＝Ｎｎｐ−Ｎｐ
ここで、Ｎｎｐは、ＮｏｔＰレンジ側突き当て時のエンコーダカウント値で、Ｎｐは、Ｐレンジ側突き当て時のエンコーダカウント値である。
【００６４】
可動範囲の実測値ΔＮａｃｔの算出後、ステップ３０６に進み、図１５に示す関係を考慮して、Ｐレンジ側の遊び量ΔＧｐとＮｏｔＰレンジ側の遊び量ΔＧｎｐを可動範囲の実測値ΔＮａｃｔと設計値ΔＮｄを用いて次式により算出する。
ΔＧｐ＝ΔＧｎｐ＝（ΔＮａｃｔ−ΔＮｄ）／２
ここで、可動範囲の設計値ΔＮｄは、予め設計データに基づいて算出しても良いし、量産品の可動範囲の製造ばらつきの中心値（標準品の可動範囲の実測値）を用いても良い。
【００６５】
図１５に示すように、可動範囲の実測値ΔＮａｃｔと設計値ΔＮｄとの差分（ΔＮａｃｔ−ΔＮｄ）は、Ｐレンジ側とＮｏｔＰレンジ側の合計遊び量（ΔＧｐ＋ΔＧｎｐ）に相当する。一般に、Ｐレンジ側の遊び量ΔＧｐとＮｏｔＰレンジ側の遊び量ΔＧｎｐは等しいため、上式により、Ｐレンジ側とＮｏｔＰレンジ側の各遊び量ΔＧｐ，ΔＧｎｐを算出することができる。
【００６６】
各遊び量ΔＧｐ，ΔＧｎｐの算出後、ステップ３０７に進み、遊び量学習完了フラグＸｇを、遊び量学習完了を意味する「ＯＮ」にセットして、本ルーチンを終了する。
【００６７】
尚、上記ステップ３０５、３０６で算出された可動範囲の実測値ΔＮａｃｔと遊び量ΔＧｐ，ΔＧｎｐは、ＥＣＵ４１のＳＲＡＭ等の不揮発メモリ（図示せず）に更新記憶され、イグニッションスイッチのオフ後も、その記憶値が保持される。次回のイグニッションスイッチのオン後は、後述する図１７及び図１８の目標カウント値設定ルーチンで目標カウント値Ａｃｎｔを設定する際に、ＥＣＵ４１の不揮発メモリに記憶されている可動範囲の実測値ΔＮａｃｔと遊び量ΔＧｐ，ΔＧｎｐを用いて目標カウント値Ａｃｎｔを設定する。
【００６８】
［目標カウント値設定］
図１７及び図１８に示す目標カウント値設定ルーチンは、初期駆動終了後に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、次のようにして指令シフトレンジに対応する目標カウント値Ａｃｎｔを設定する。本ルーチンが起動されると、まずステップ４０１で、突き当て制御実行中であるか否かを判定し、突き当て制御実行中であれば、ステップ４０２に進み、目標カウント値Ａｃｎｔを突き当て目標カウント値Ａｇに設定する。
【００６９】
一方、突き当て制御実行中でなければ、ステップ４０３に進み、指令シフトレンジがＰレンジであるか否かを判定し、Ｐレンジであれば、ステップ４０４に進み、Ｐレンジ側突き当て制御を完了したか否かを判定し、Ｐレンジ側突き当て制御が完了していれば、ステップ４０５に進み、Ｐレンジの目標カウント値Ａｃｎｔを次式により算出する。
Ａｃｎｔ＝Ｎｐ＋ΔＧｐ
【００７０】
ここで、ＮｐはＰレンジ側突き当て時のエンコーダカウント値である。また、ΔＧｐはＰレンジ側の遊び量の学習値であり、図１６の遊び量学習ルーチンのステップ３０６で、今回の遊び量の学習値ΔＧｐが算出されてＥＣＵ４１の不揮発メモリの記憶値が更新されるまでは、該不揮発メモリに記憶されている前回値が用いられる。
【００７１】
一方、Ｐレンジ側突き当て制御が完了していない場合は、ステップ４０４で「Ｎｏ」と判定されて、ステップ４０６に進み、ＮｏｔＰレンジ側突き当て制御を完了したか否かを判定し、ＮｏｔＰレンジ側突き当て制御が完了していれば、ステップ４０７に進み、Ｐレンジの目標カウント値Ａｃｎｔを次式により算出する。
Ａｃｎｔ＝Ｎｎｐ−ΔＮａｃｔ＋ΔＧｐ
【００７２】
ここで、Ｎｎｐは、ＮｏｔＰレンジ側突き当て時のエンコーダカウント値である。また、ΔＮａｃｔは可動範囲の実測値であり、図１６の遊び量学習ルーチンのステップ３０５で、今回の可動範囲の実測値ΔＮａｃｔが算出されてＥＣＵ４１の不揮発メモリの記憶値が更新されるまでは、該不揮発メモリに記憶されている前回値が用いられる。
【００７３】
尚、Ｐレンジ側とＮｏｔＰレンジ側の突き当て制御が両方とも完了していない場合は、Ｐレンジ側突き当て時及びＮｏｔＰレンジ側突き当て時のエンコーダカウント値Ｎｐ，Ｎｎｐが学習されていないため、遊び量ΔＧｐ，ΔＧｎｐによる目標カウント値Ａｃｎｔの補正を行うことができない。従って、この場合は、ステップ４０８に進み、Ｐレンジの目標カウント値ＡｃｎｔをＰレンジの暫定的な目標カウント値である０に設定する。
【００７４】
一方、上記ステップ４０３で、指令シフトレンジがＮｏｔＰレンジと判定された場合は、図１８のステップ４０９に進み、ＮｏｔＰレンジ側突き当て制御を完了したか否かを判定し、ＮｏｔＰレンジ側突き当て制御が完了していれば、ステップ４１０に進み、ＮｏｔＰレンジの目標カウント値Ａｃｎｔを次式により算出する。
Ａｃｎｔ＝Ｎｎｐ−ΔＧｎｐ
【００７５】
ここで、ΔＧｎｐはＮｏｔＰレンジ側の遊び量の学習値であり、図１６の遊び量学習ルーチンのステップ３０６で、今回の遊び量の学習値ΔＧｎｐが算出されてＥＣＵ４１の不揮発メモリの記憶値が更新されるまでは、該不揮発メモリに記憶されている前回値が用いられる。
【００７６】
一方、ＮｏｔＰレンジ側突き当て制御が完了していない場合には、ステップ４０９で「Ｎｏ」と判定されて、ステップ４１１に進み、Ｐレンジ側突き当て制御を完了したか否かを判定し、Ｐレンジ側突き当て制御が完了していれば、ステップ４１２に進み、ＮｏｔＰレンジの目標カウント値Ａｃｎｔを次式により算出する。
Ａｃｎｔ＝Ｎｐ＋ΔＮａｃｔ−ΔＧｎｐ
【００７７】
また、Ｐレンジ側とＮｏｔＰレンジ側の突き当て制御が両方とも完了していない場合は、ステップ４１３に進み、ＮｏｔＰレンジの目標カウント値ＡｃｎｔをＮｏｔＰレンジの暫定的な目標カウント値Ｋｎｏｔｐ（例えば１８．５°相当値）に設定する。
【００７８】
尚、本ルーチンでは、目標カウント値Ａｃｎｔを設定する際に、遊び量の学習値ΔＧｐ，ΔＧｎｐと可動範囲の実測値ΔＮａｃｔについては、ＥＣＵ４１の不揮発メモリの記憶値が更新されるまでは、該不揮発メモリに記憶されている前回値を用いるようにしたが、該不揮発メモリの記憶値が更新されるまで、暫定的な目標カウント値（０又はＫｎｏｔｐ）に設定するようにしても良い。
【００７９】
［レンジ判定］
図１９に示すレンジ判定ルーチンは、イグニッションスイッチのオン期間中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう切換判定手段と切換判定範囲設定手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ５０１で、モータ１２の通電オン中であるか否かを判定し、通電オン中であれば、ステップ５０２に進み、現在のロータ回転角θｍが通電オン時のＰレンジの切換判定範囲内（Ｐレンジ側の限界位置θｐから例えば５°以内の範囲）であるか否かを判定する。ここで、通電オン時のＰレンジの切換判定範囲の幅（５°）は、通電オン時のＰレンジ判定精度を保証できるように適合等により設定すれば良い。
【００８０】
尚、ロータ回転角θｍの検出値は、Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ（Ｎｃｎｔ：エンコーダカウント値、Ｇｃｎｔ：初期位置ずれ学習値）を用いれば良く、Ｐレンジの切換判定範囲の幅（５°）もエンコーダカウント値に換算した値を用いれば良い。
【００８１】
上記ステップ５０２で、現在のロータ回転角θｍが通電オン時のＰレンジの切換判定範囲内であると判定されれば、ステップ５０３に進み、現在のシフトレンジがＰレンジであると判定して本ルーチンを終了する。
【００８２】
一方、上記ステップ５０２で、現在のロータ回転角θｍが通電オン時のＰレンジの切換判定範囲から外れていると判定されれば、ステップ５０４に進み、現在のロータ回転角θｍが通電オン時のＮｏｔＰレンジの切換判定範囲内（ＮｏｔＰレンジ側の限界位置θｎｐから例えば７°以内の範囲）であるか否かを判定する。ここで、通電オン時のＮｏｔＰレンジの切換判定範囲の幅（７°）は、通電オン時のＮｏｔＰレンジ判定精度を保証できるように適合等により設定すれば良い。このステップ５０４で、現在のロータ回転角θｍが通電オン時のＮｏｔＰレンジの切換判定範囲内であると判定されれば、ステップ５０５に進み、現在のシフトレンジがＮｏｔＰレンジであると判定して本ルーチンを終了する。
【００８３】
尚、上記ステップ５０２、５０４で、いずれも「Ｎｏ」と判定された場合は、ＰレンジとＮｏｔＰレンジとの中間位置（シフトレンジが確定しない領域）と見なされ、本ルーチンを終了する。
【００８４】
これに対して、前記ステップ５０１で、モータ１２の通電オフ中であると判定されれば、ステップ５０６に進み、現在のロータ回転角θｍが通電オフ時のＰレンジの切換判定範囲内（Ｐレンジ側の限界位置θｐから例えば１０°以内の範囲）であるか否かを判定する。この通電オフ時のＰレンジの切換判定範囲の幅は、通電オン時よりも例えば回転伝達系の遊び量分だけ広げれば良い。切換判定範囲を広げる量は適合値を用いても良いし、図１６の遊び量学習ルーチンで学習した値を用いても良い。尚、切換判定範囲を広げる量は、回転伝達系の遊び量分に限定されず、これよりも小さくても大きくても良く、要は、通電オフ時にシフトレンジの誤判定をできるだけ回避できるように設定すれば良い。
【００８５】
上記ステップ５０６で、現在のロータ回転角θｍが通電オフ時のＰレンジの切換判定範囲内であると判定されれば、ステップ５０７に進み、現在のシフトレンジがＰレンジであると判定して本ルーチンを終了する。
【００８６】
一方、上記ステップ５０６で、現在のロータ回転角θｍが通電オフ時のＰレンジの切換判定範囲から外れていると判定されれば、ステップ５０８に進み、現在のロータ回転角θｍが通電オフ時のＮｏｔＰレンジの切換判定範囲内（ＮｏｔＰレンジ側の限界位置θｎｐから例えば１２°以内の範囲）であるか否かを判定する。このステップ５０８で、現在のロータ回転角θｍが通電オフ時のＮｏｔＰレンジの切換判定範囲内であると判定されれば、ステップ５０９に進み、現在のシフトレンジがＮｏｔＰレンジであると判定して本ルーチンを終了する。
【００８７】
尚、上記ステップ５０６、５０８で、いずれも「Ｎｏ」と判定された場合は、ＰレンジとＮｏｔＰレンジとの中間位置（シフトレンジが確定しない領域）と見なされ、本ルーチンを終了する。
このようにして、本ルーチンで判定されたシフトレンジは、例えば、自動変速機２７の制御や燃料噴射制御に用いられる。
【００８８】
以上説明した本実施形態（１）では、図２０に示すように、モータ１２の通電オフ時に、Ｐレンジ／ＮｏｔＰレンジの切換判定範囲をモータ１２の通電オン時よりも広げるようにしている。つまり、モータ１２の通電オン時は、回転伝達系の遊び（ガタ）によるロータ回転角のずれ量をモータ１２の駆動力で一定に保持した状態でレンジ切換機構１１を駆動できるため、このずれ量を学習等によって既知の値にしておけば、回転伝達系の遊び（ガタ）の影響を受けないレンジ切換制御が可能である。従って、モータ１２の通電オン時は、切換判定範囲を比較的狭くしてシフトレンジの判定精度を高めることが可能である。しかし、モータ１２の通電オフ時は、ロータ回転角が回転伝達系の遊び（ガタ）の範囲内でどの程度ずれるのか不明であるため、切換判定範囲が狭いと、却ってシフトレンジを誤判定しやすくなる。この対策として、本実施形態では、図２０に示すように、モータ１２の通電オフ時に切換判定範囲をモータ１２の通電オン時よりも広げるようにしたものであり、これにより、モータ１２の通電オフ時でも、シフトレンジを従来よりも精度良く判定することが可能となり、レンジ切換機構１１の操作量を検出するセンサ類を設けなくても、シフトレンジの判定精度を確保できて、低コスト化の要求を満たすことができる。
【００８９】
尚、本実施形態（１）では、回転伝達系の遊び量を学習するようにしたが、これを適合値としても良い。
また、本実施形態（１）では、モータ１２の励磁方式を１相通電と２相通電とを交互に切り換える１−２相励磁方式としたが、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。
【００９０】
《実施形態（２）》
次に、本発明の実施形態（２）で実行する図２１乃至図２３の各ルーチンの処理内容を説明する。
【００９１】
［モータ制御］
図２２に示すモータ制御ルーチンは、イグニッションスイッチのオン期間中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ６０１で、Ｆ／Ｂ制御実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、Ｆ／Ｂ制御実行条件は、例えば次の▲１▼、▲２▼の条件を全て満たすことである。
▲１▼初期駆動終了後であること（初期位置ずれ学習値Ｇｃｎｔの学習が完了していること）
▲２▼システムの故障やエンコーダ４６の出力パルスの異常（ノイズ、パルス抜け、信号線の断線等）が検出されていないこと
【００９２】
これら２つの条件▲１▼、▲２▼を全て満たせば、Ｆ／Ｂ制御実行条件が成立し、ステップ６０２に進み、Ｆ／Ｂ制御を実行する。このＦ／Ｂ制御では、前記実施形態（１）で説明した方法で、エンコーダカウント値に基づいてモータ１２の通電相を順次切り換えてロータ３２を回転駆動する。このステップ６０２の処理が特許請求の範囲でいう通常制御手段としての役割を果たす。
【００９３】
これに対して、上記２つの条件▲１▼、▲２▼のうち、いずれか一方でも満たさない条件があれば、Ｆ／Ｂ制御実行条件が不成立となり、ステップ６０１からステップ６０３に進み、フェールセーフ制御（オープンループ制御）を実行する。このフェールセーフ制御では、エンコーダカウント値の情報をフィードバックせずにモータドライバ３７，３８（駆動回路）に駆動信号を出力してモータ１２の通電相を順次切り換えてロータ３２を回転駆動すると共に、上記駆動信号のカウント値に基づいてモータ１２のロータ回転角を検出して、ロータ３２を目標回転角まで駆動する。このステップ６０３の処理が特許請求の範囲でいうフェールセーフ制御手段としての役割を果たす。
【００９４】
［切換判定範囲設定］
図２２に示す切換判定範囲設定ルーチンは、イグニッションスイッチのオン期間中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう切換判定範囲設定手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ７０１で、Ｆ／Ｂ制御実行中であるか否かを判定し、Ｆ／Ｂ制御実行中であれば、ステップ７０２に進み、Ｐレンジ／ＮｏｔＰレンジの切換判定範囲の幅Ｋｐ，Ｋｎｐをそれぞれ通常の幅５°，７°に設定する。
【００９５】
これに対して、ステップ７０１で、フェールセーフ制御実行中と判定されれば、ステップ７０３に進み、Ｐレンジ／ＮｏｔＰレンジの切換判定範囲の幅Ｋｐ，Ｋｎｐを通常よりも広い幅７°，９°に設定して、本ルーチンを終了する。
【００９６】
上述したステップ７０１で、Ｆ／Ｂ制御実行中と判定されて、Ｋｐ＝５°、Ｋｎｐ＝７°と設定された場合は、ステップ７０４に進み、Ｐレンジ側の遊び量の学習を完了したか否かを判定し、Ｐレンジ側の遊び量の学習を完了していれば、ステップ７０５に進み、Ｐレンジの切換判定範囲の幅Ｋｐを通常の幅５°に維持するが、Ｐレンジ側の遊び量の学習を完了していなければ、ステップ７０６に進み、Ｐレンジの切換判定範囲の幅Ｋｐを通常よりも広い幅７°に設定し直す。
【００９７】
この後、ステップ７０７に進み、ＮｏｔＰレンジ側の遊び量の学習を完了したか否かを判定し、ＮｏｔＰレンジ側の遊び量の学習を完了していれば、ステップ７０８に進み、ＮｏｔＰレンジの切換判定範囲の幅Ｋｎｐを通常の幅７°に維持するが、ＮｏｔＰレンジ側の遊び量の学習を完了していなければ、ステップ７０９に進み、ＮｏｔＰレンジの切換判定範囲の幅Ｋｎｐを通常よりも広い幅９°に設定し直す。
【００９８】
［レンジ判定］
図２２に示すレンジ判定ルーチンは、イグニッションスイッチのオン期間中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう切換判定手段としての役割を果たす。本ルーチンは、前記実施形態（１）で説明した図１９のルーチンのステップ５０２とステップ５０４の処理をそれぞれステップ５０２ａとステップ５０４ａの処理に変更したものであり、その他のステップの処理は図１９のルーチンと同じである。
【００９９】
本ルーチンでは、ステップ５０１で、モータ１２の通電オン中であると判定されると、ステップ５０２ａに進み、現在のロータ回転角θｍが通電オン時のＰレンジの切換判定範囲内（Ｐレンジ側の限界位置θｐからＫｐ以内の範囲）であるか否かを判定する。この通電オン時のＰレンジの切換判定範囲の幅Ｋｐは、前記図２２のルーチンで設定された値を用いる。
【０１００】
このステップ５０２ａで、現在のロータ回転角θｍが通電オン時のＰレンジの切換判定範囲内であると判定されれば、ステップ５０３に進み、現在のシフトレンジがＰレンジであると判定する。
【０１０１】
一方、上記ステップ５０２ａで、現在のロータ回転角θｍが通電オン時のＰレンジの切換判定範囲から外れていると判定されれば、ステップ５０４ａに進み、現在のロータ回転角θｍが通電オン時のＮｏｔＰレンジの切換判定範囲内（ＮｏｔＰレンジ側の限界位置θｎｐからＫｎｐ以内の範囲）であるか否かを判定する。この通電オン時のＮｏｔＰレンジの切換判定範囲の幅Ｋｎｐは、前記図２２のルーチンで設定された値を用いる。
【０１０２】
このステップ５０４ａで、現在のロータ回転角θｍが通電オン時のＮｏｔＰレンジの切換判定範囲内であると判定されれば、ステップ５０５に進み、現在のシフトレンジがＮｏｔＰレンジであると判定する。
【０１０３】
以上説明した本実施形態（２）では、フェールセーフ制御時に、Ｐレンジ／ＮｏｔＰレンジの切換判定範囲をＦ／Ｂ制御時よりも広げるようにしている。つまり、フェールセーフ制御中は、駆動信号のカウント値からロータ回転角を推測するだけであるから、その推測値に対して実際のロータ回転角がずれている可能性がある。従って、フェールセーフ制御中は、切換判定範囲が狭いと、却ってシフトレンジを誤判定しやすくなる。
【０１０４】
この対策として、本実施形態（２）では、フェールセーフ制御時に、Ｐレンジ／ＮｏｔＰレンジの切換判定範囲をＦ／Ｂ制御時よりも広げるようにしたものであり、これにより、フェールセーフ制御中でも、シフトレンジを従来よりも精度良く判定することが可能となり、レンジ切換機構１１の操作量を検出するセンサ類を設けなくても、シフトレンジの判定精度を確保できて、低コスト化の要求を満たすことができる。
【０１０５】
また、本実施形態（２）では、遊び量の学習完了前に切換判定範囲を遊び量の学習完了後よりも広げるようにしている。つまり、遊び量の学習完了前は、遊び量が不明（未知）であるため、切換判定範囲が狭いと、却ってシフトレンジを誤判定しやすくなる。この対策として、本実施形態（２）では、遊び量の学習完了前に切換判定範囲を遊び量の学習完了後よりも広げるようにしたものであり、これにより、遊び量の学習完了前でも、シフトレンジを従来よりも精度良く判定することが可能となり、レンジ切換機構１１の操作量を検出するセンサ類を設けなくても、シフトレンジの判定精度を確保できて、低コスト化の要求を満たすことができる。
【０１０６】
尚、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。
【０１０７】
また、本実施形態（１），（２）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、…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。
【０１０８】
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】本発明の実施形態（１）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】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９】カウントアップ値ΔＮ算出マップの一例を示す図
【図１０】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１１】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１２】１−２相励磁方式の場合のＭｐｔｎ％１２から通電相への変換テーブルの一例を示す図
【図１３】Ｕ相から回転を開始する時の通電処理を説明するタイムチャート
【図１４】ディテントバネの係合部とディテントレバーのＰレンジ保持凹部とＮｏｔＰレンジ保持凹部との関係を説明する図
【図１５】可動範囲の実測値ΔＮａｃｔと設計値ΔＮｄと遊び量ΔＧｐ，ΔＧｎｐとの関係を説明する図
【図１６】遊び量学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１７】目標カウント値設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その１）
【図１８】目標カウント値設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その２）
【図１９】レンジ判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図２０】モータ通電オン時のＰレンジ／ＮｏｔＰレンジの切換判定範囲とモータ通電オフ時のＰレンジ／ＮｏｔＰレンジの切換判定範囲の設定例を示す図
【図２１】実施形態（２）のモータ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図２２】実施形態（２）の切換判定範囲設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図２３】実施形態（２）のレンジ判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…レンジ切換機構（位置切換機構）、１２…ＳＲモータ、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、２３ａ…係合部、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（駆動回路）、４１…ＥＣＵ（回転角検出手段，切換判定手段，切換判定範囲設定手段）、４３…Ｐレンジスイッチ、４４…ＮｏｔＰレンジスイッチ、４６…エンコーダ（回転角検出手段）、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 position switching control device that drives a position switching mechanism by a motor to switch an operation position of the position switching mechanism to a target position.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for example, in a range switching device of an automatic transmission of a vehicle, a shift range is switched by using a motor as a driving source, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-271917. There is something. This type of range switching device is equipped with an encoder that outputs a pulse signal in synchronization with the rotation of the motor rotor, counts the output signal of the encoder, and detects the rotation angle of the rotor based on the encoder count value. The shift range is switched to the target range by executing feedback control (hereinafter referred to as “F / B control”) for sequentially switching the energized phase of the motor and rotating the rotor to the target position. I have.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-271917 A (pages 4 to 8 etc.)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the rotation angle of the rotor of the motor with the encoder is converted into the amount of operation of the range switching mechanism via the rotation transmission system, but there is play between parts constituting the rotation transmission system. For example, when the rotation transmission system includes a gear mechanism, there is a backlash between the gears, and the range of the non-circular (square, D-cut, etc.) connecting portion formed at the tip of the rotating shaft of the motor is switched. In the configuration of fitting and connecting the fitting holes on the mechanism side, a clearance is required for facilitating the fitting work of both. As described above, since there is play (backlash) due to backlash, clearance, and the like in the rotation transmission system that converts the rotor rotation angle of the motor into the operation amount of the range switching mechanism, the rotor rotation angle can be accurately determined based on the encoder count value. However, even if the F / B control is performed, an error corresponding to the play (play) of the rotation transmission system occurs in the operation amount of the range switching mechanism, and the operation amount of the range switching mechanism cannot be accurately controlled. On the other hand, if sensors for detecting the operation amount of the range switching mechanism are provided, the cost increases, and the demand for cost reduction cannot be satisfied.
[0005]
Then, as described in the specification of Japanese Patent Application No. 2002-177739, the present inventors learn the amount of play (operation reference position) of the rotation transmission system and perform range switching control using the learned value. Propose technology.
[0006]
However, after the end of the range switching operation, the motor is turned off to prevent overheating of the motor and to save power until the next range switching operation is performed. There is a possibility that the rotation may be shifted within the range of play (play) of the rotation transmission system, and it is not clear how much this shift is. Therefore, when it is necessary to check the actual shift range during the power-off period, even if the shift range (rotor rotation angle) is determined using the encoder count value and the learning value of the play amount of the rotation transmission system, There is a possibility that the shift range is erroneously determined due to a shift during the off period.
[0007]
Further, even during the motor energization ON period, before the learning of the amount of play of the rotation transmission system is completed, an error corresponding to the play (play) of the rotation transmission system is included in the detected value of the shift range (rotor rotation angle). Therefore, the shift range may be erroneously determined.
[0008]
By the way, in a system that performs F / B control for rotating a rotor to a target position based on an encoder count value, failure of the F / B control system or abnormality of an encoder output pulse (noise, missing pulses, disconnection of a signal line, or the like) occurs. When this occurs, synchronization between the energized phase (encoder count value) and the rotation phase of the rotor may not be achieved, and the rotor may not be able to be driven normally, and control may be lost.
[0009]
As a countermeasure against this, the present inventors have proposed an F / B control when the motor cannot be normally F / B controlled as described in Japanese Patent Application Nos. 2002-207557 and 2002-207558. To fail-safe control (open loop control), and outputs a drive signal to the drive circuit of the motor without feeding back the information of the encoder count value, sequentially switches the energized phase of the motor, and counts the drive signal. A technique for rotationally driving the rotor to a target position based on the count value has been proposed.
[0010]
However, during the fail-safe control, only the rotor rotation angle (the operation amount of the range switching mechanism) is estimated from the count value of the drive signal. May have shifted. As a result, the shift range may be erroneously determined during the fail-safe control.
[0011]
The present invention has been made in view of these circumstances, and accordingly, has as its object to provide an operation position of the position switching mechanism (for example, a range switching mechanism) without providing a sensor for detecting the operation amount of the position switching mechanism. It is an object of the present invention to provide a position switching control device capable of reducing the possibility of erroneously determining a shift range.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a position switching control device according to a first aspect of the present invention detects a rotor rotation angle of a motor by a rotation angle detecting means, and based on the detected value, an operation position of a position switching mechanism is set to a target position. In the apparatus for determining whether or not it is within the switching determination range by the switching determination means, the switching determination range setting means expands the switching determination range when the motor is turned off more than when the motor is turned on. Things.
[0013]
That is, when the motor is energized, the position switching mechanism can be driven in a state where the deviation of the rotor rotation angle due to the play (play) of the rotation transmission system is kept constant by the driving force of the motor. (For example, learning or adaptation), it is possible to perform position switching control that is not affected by play (play) of the rotation transmission system. Therefore, when the energization of the motor is on, the switching determination range can be made relatively narrow, and the accuracy of determining the operating position of the position switching mechanism can be increased. However, when the power supply to the motor is turned off, it is unclear how much the rotor rotation angle deviates within the range of play (play) of the rotation transmission system. Therefore, if the switching determination range is narrow, the operation position of the position switching mechanism will be incorrect. It becomes easier to make a judgment. As a countermeasure against this, in claim 1, the switching determination range is made wider when the motor is turned off than when the motor is turned on (see FIG. 20). It is possible to determine the operation position of the mechanism with higher accuracy than before, and it is possible to secure the determination accuracy of the operation position of the position switching mechanism without providing sensors for detecting the operation amount of the position switching mechanism, thereby reducing cost. Requirements can be met.
[0014]
In this case, in the system including the learning means for learning the operation reference position of the motor, the switching determination range is set to be wider before the learning of the operation reference position than after the completion of the learning of the operation reference position. May be. That is, before the learning of the operation reference position is completed, the operation reference position is unknown (unknown). Therefore, if the switching determination range is narrow, the operation position of the position switching mechanism is more likely to be erroneously determined. As a countermeasure, in claim 2, the switching determination range is set to be wider before the learning of the operation reference position is completed than before the learning of the operation reference position is completed. The operation position of the position switching mechanism can be determined with higher accuracy than before. Note that, even after the learning of the operation reference position is completed, the switching determination range may be wider when the motor is turned off than when the motor is turned on.
[0015]
Normally, a normal control for controlling the motor is executed based on the detected value of the rotation angle detecting means, and the operating position of the position switching mechanism is controlled based on the detected value of the rotation angle detecting means. Determines whether the target position is within the switching determination range with respect to the target position, and executes fail-safe control for driving the motor without confirming the detection value of the rotation angle detecting means when the execution condition of the normal control is not satisfied. Then, in a system in which it is determined whether or not the operation position of the position switching mechanism is within the switching determination range with respect to the target position based on the drive amount of the motor, the normal control and the fail-safe control And the switching determination range may be set to a different range. This makes it possible to determine the operation position of the position switching mechanism with a certain degree of accuracy even during fail-safe control.
[0016]
In this case, normally, the motor is F / B-controlled based on the count value (encoder count value) of the pulse signal of the encoder, and the operating position of the position switching mechanism is controlled based on the encoder count value. Is determined to be within the switching determination range with respect to the target position, and when the execution condition of the F / B control is not satisfied, the drive signal is output to the drive circuit of the motor without feeding back the information of the encoder count value. And performing fail-safe control for rotationally driving the rotor to determine whether the operation position of the position switching mechanism is within the switching determination range with respect to the target position based on the count value of the drive signal, The switching determination range during the fail-safe control may be wider than that during the F / B control. That is, during the fail-safe control, only the rotor rotation angle (the amount of operation of the position switching mechanism) is estimated from the count value of the drive signal. May have shifted. Therefore, during the fail-safe control, if the switching determination range is narrow, the operation position of the position switching mechanism is more likely to be erroneously determined. As a countermeasure against this, in claim 5, the switching determination range is made wider during the fail-safe control than during the F / B control, so that even during the fail-safe control, the operating position of the position switching mechanism can be made larger than before. It is possible to determine with high accuracy.
[0017]
The invention according to claims 1 to 5 described above can be applied to various position switching control devices using a motor as a drive source. For example, as in claim 6, a range switching mechanism for switching a range of an automatic transmission of a vehicle. May be applied to a range switching control device driven by a motor. Thereby, a highly reliable motor-driven range switching control device can be configured.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<< Embodiment (1) >>
Hereinafter, an embodiment (1) in which the present invention is applied to a range switching control device for a vehicle will be described with reference to FIGS.
[0019]
First, the configuration of the range switching mechanism 11 (position switching mechanism) 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, and has a built-in speed reduction mechanism 26 (see FIG. 4). A detent lever 15 is fixed to an output shaft 13 of the motor 12.
[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]
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.
[0025]
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.
[0026]
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.
[0027]
The ON / OFF of each switching element 39 of each motor driver 37, 38 is controlled by the ECU 41. 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).
[0028]
The SR motor 12 is provided with an encoder 46 (rotation angle detection means) for detecting the rotation angle 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. Thus, 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 integrated into 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.
[0029]
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.
[0030]
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.
[0031]
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 ".
[0032]
In the present embodiment, the ECU 41 counts both rising and falling edges of the A-phase signal and the B-phase signal by an encoder counter routine described later, and switches the energized phase of the SR motor 12 according to the encoder count value. Drives the rotor 32 to rotate. 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.
[0033]
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 °. During the rotation of the rotor 32 by 45 °, for example, in the order of U-phase conduction → UW-phase conduction → W-phase conduction → VW-phase conduction → V-phase conduction → UV-phase conduction 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.
[0034]
Incidentally, the rotation amount of the rotor 32 (rotor rotation angle) depends on the operation amount of the range switching mechanism 11 (the sliding amount of the parking rod 18) via a rotation transmission system including the speed reduction mechanism 26, the output shaft 13, the detent lever 15, and the like. Although it is converted, play (play) exists between the components constituting the rotation transmission system. For example, in a configuration in which there is a backlash between the gears of the speed reduction mechanism 26, and a coupling portion having a non-circular cross-section formed at the tip of the rotating shaft of the motor 12 is fitted into the fitting hole of the output shaft 13 and coupled. A clearance for facilitating the fitting operation between the two is required.
[0035]
As shown in FIG. 14, when the engaging portion 23a of the detent spring 23 is fitted into the P range holding recess 24 or the NotP range holding recess 25 of the detent lever 15, the engaging portion 23a and each holding recess 24 are engaged. , 25 have slight gaps (play). As described above, in the rotation transmission system that converts the rotation amount of the rotor 32 into the operation amount of the range switching mechanism 11 (the sliding amount of the parking rod 18), there is play (play) due to backlash, a gap between components, and the like. Even if the rotation amount of the rotor 32 is accurately controlled based on the encoder count value, an error corresponding to play (play) of the rotation transmission system occurs in the operation amount of the range switching mechanism 11, and the range switching mechanism 11 cannot be controlled with high accuracy.
[0036]
Therefore, the present embodiment has a function of learning the amount of play of the rotation transmission system. Specifically, when learning the play amount of the rotation transmission system, the engaging portion 23a of the detent spring 23 is attached to the side wall of the P range holding recess 24 which is the limit position on the P range side of the movable range of the range switching mechanism 11. A P-range side butting control for rotating the rotor 32 until it hits, and a NotP range-side butting control for rotating the rotor 32 until it hits the side wall of the NotP range holding concave portion 25 that is the limit position on the NotP range side are executed. The amount of increase or decrease of the encoder count value from the limit position on the P range side to the limit position on the NotP range side is obtained as an actually measured value of the movable range of the range switching mechanism 11 (see FIGS. 14 and 15). Then, the difference between the actually measured value of the movable range and the design value of the movable range is learned as the play amount of the rotation transmission system. Thereafter, when the rotor 32 is rotated to the target position, the target position is set to the rotation transmission system. It is set in consideration of the learning value of the play amount. In this way, even if there is play in the rotation transmission system, the target position including the play can be set, so that the operation amount of the range switching mechanism 11 can be accurately controlled.
[0037]
In this case, there is sufficient time to learn the play amount (operation reference position) of the rotation transmission system from when the power of the ECU 41 that controls the SR motor 12 is turned on (when the ignition switch is turned on) until the control of the range switching mechanism 11 is started. For example, after the power supply of the ECU 41 is turned on, the P range side butting control and the NotP range side butting control are continuously executed to learn the play amount of the rotation transmission system before the control of the range switching mechanism 11 is started. However, if it is necessary to immediately start the control of the range switching mechanism 11 after the power of the ECU 41 is turned on, there is a case where there is not enough time to learn the play amount of the rotation transmission system after the power of the ECU 41 is turned on. .
[0038]
Therefore, in this embodiment, after the control of the range switching mechanism 11 is started without performing the play amount learning (operation reference position learning), when the rotor 32 is stopped in the P range, the P range side abutment control is performed. Is executed, and the encoder count value at the time of the P range side butting is stored in the RAM of the ECU 41. When the rotor 32 is stopped at the NotP range, the NotP range side butting control is executed to execute the NotP range side The encoder count value at the time of striking is stored in the RAM of the ECU 41, and the difference between the encoder count value at the time of striking the P range side and the encoder count value at the time of striking the NotP range side is determined as the movable range of the range switching mechanism 11. The difference between the actual measured value of the movable range and the design value of the movable range is learned as the play amount of the rotation transmission system, and the operation reference position is determined. So that to learn.
[0039]
With this configuration, there is no time to learn the play amount of the rotation transmission system from when the power of the ECU 41 is turned on until the control of the range switch mechanism 11 is started, and the control of the range switch mechanism 11 is performed without performing the play amount learning. Even if it is started, thereafter, while the rotor 32 is stopped in the P range or the NotP range, each abutment control can be executed to learn the play amount of the rotation transmission system. In this case, before the play amount learning is completed, the same control as that of the related art without considering the play amount of the rotation transmission system may be performed. The control target may be controlled using the stored value. In the following description, a simple description of “abutment control” means that it corresponds to both the P range side abutment control and the NotP range side abutment control.
[0040]
By the way, after the end of the range switching operation, the power supply to the motor 12 is turned off to prevent overheating of the motor 12 and to save power until the next range switching operation is performed. The rotation angle may deviate within the range of play (play) of the rotation transmission system, and it is unclear how much this deviation amount is. Therefore, when the actual shift range is checked during the power-off period, even if the shift range (rotor rotation angle) is determined using the encoder count value and the learning value of the play amount of the rotation transmission system, the shift range is not determined during the power-off period. There is a possibility that the shift range is erroneously determined due to the deviation.
[0041]
As a countermeasure, in the present embodiment, when the power supply to the motor 12 is turned off, the switching determination range of the P range / NotP range is made wider than when the power supply to the motor 12 is turned on. Here, the switching determination range means that if the rotor rotation angle falls within the switching determination range, the engaging portion 23a of the detent spring 23 causes the engagement portion 23a of the detent spring 23 to 25 is a range in which the shift range is naturally held down to the P range or the NotP range by sliding down to the bottom of the 25.
[0042]
When the motor 12 is energized, the range switching mechanism 11 can be driven in a state where the deviation of the rotor rotation angle due to play (play) of the rotation transmission system is kept constant by the driving force of the motor 12, so that the deviation is learned. If the value is set to a known value, it is possible to perform range switching control without being affected by play (play) of the rotation transmission system. Therefore, when the power supply to the motor 12 is turned on, the switching determination range can be made relatively narrow to increase the shift range determination accuracy. However, when the power supply to the motor 12 is turned off, it is unknown how much the rotor rotation angle deviates within the range of play (play) of the rotation transmission system. Therefore, if the switching determination range is narrow, the shift range is likely to be erroneously determined. Become. As a countermeasure against this, in the present embodiment, as shown in FIG. 20, the switching determination range when the power supply to the motor 12 is turned off is made wider than when the power supply to the motor 12 is turned on. Even at this time, the shift range can be determined with higher accuracy than before.
[0043]
The range switching control described above is 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.
[0044]
[Encoder counter]
The processing content of the encoder counter routine shown in FIG. 8 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 101, the values A (i) and B (i) of the A-phase signal and the B-phase signal are read, and in the next step 102, the count-up value ΔN calculation map of FIG. A search is performed to calculate the current values A (i) and B (i) of the A-phase signal and the B-phase signal and the count-up value ΔN according to the previous values A (i-1) and B (i-1). .
[0045]
Here, the reason for using the current 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) is as follows. 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. 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.
[0046]
After calculating the count-up value ΔN, the process proceeds to step 103, where the count-up value ΔN calculated in step 102 is added to the previous encoder count value Ncnt to determine the current encoder count value Ncnt. Thereafter, the process proceeds to step 104, where the current values A (i) and B (i) of the A-phase signal and the B-phase signal are A (i-1) and B (i-1), respectively, for the next count processing. And the routine ends.
The encoder counter routine of FIG. 8 described above plays a role as a rotation angle detecting means in the claims.
[0047]
[Current phase setting]
The energized phase setting routine shown in FIG. 11 is executed by AB phase interrupt processing, and sets the energized phase based on the encoder count value Ncnt to drive the motor 12 as follows. When this routine is started, first, in step 201, it is determined whether or not the rotation direction instruction is in the forward rotation direction (the rotation direction from the P range to the NotP range). As a result, if the rotation direction instruction is determined to be the forward rotation direction, the process proceeds to step 202, where it is determined whether or not the current rotation direction has been reversed against the rotation direction instruction (whether or not the encoder count value Ncnt has decreased). If not, the process proceeds to step 203, where the energized phase determination value Mptn is calculated using the current encoder count value Ncnt, the initial position deviation learning value Gcnt, the forward rotation direction phase advance amount K1, and the speed correction amount Ks. Update by expression.
Mptn = Ncnt−Gcnt + K1 + Ks (1)
[0048]
Here, the initial position deviation learning value Gcnt is a learning value corresponding to a deviation amount between the encoder count value Ncnt and the actual rotation position (rotor rotation angle) of the rotor 32, and is an initial value executed after the power supply to the ECU 41 is turned on. Learned by driving. At the time of the initial drive, the energized phase of the motor 12 is switched by open loop control in the order of, for example, W-phase energization → UW-phase energization → U-phase energization → UV-phase energization → V-phase energization → VW-phase energization. The edges of the A-phase signal and the B-phase signal at 46 are counted, and the correspondence between the encoder count value Ncnt at the end of the initial drive and the rotational position (energized phase) of the rotor 32 is learned. Specifically, the encoder count value Ncnt at the end of the initial drive is learned as the initial position deviation learning value Gcnt, and the encoder count value Ncnt is corrected by the initial position deviation learning value Gcnt at the time of normal driving thereafter, thereby completing the initial drive end. The deviation between the encoder count value Ncnt at the time and the energized phase (rotational position of the rotor 32) is corrected so that the correct energized phase can be selected during normal driving.
[0049]
In the above equation (1), the forward rotation direction phase lead amount K1 is the phase lead amount of the conduction phase (the phase lead amount of the conduction phase with respect to the current position of the rotor 32) necessary for rotating the rotor 32 in the forward direction. K1 = 4 is set. 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.
[0050]
On the other hand, if it is determined in step 202 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 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.
[0051]
If it is determined in step 201 that the rotation direction instruction is the reverse rotation direction, that is, the rotation direction from the NotP range to the P range, the process proceeds to step 204 to determine whether the current rotation direction has been reversed against the rotation direction instruction. It is determined whether or not the encoder count value Ncnt has increased. If the rotation has not been reversed, the process proceeds to step 205, where the current encoder count value Ncnt, the initial position deviation learning value Gcnt, and the phase advance amount K2 in the reverse rotation direction. , The energized phase determination value Mptn is updated by the following equation using the speed correction amount Ks.
Mptn = Ncnt−Gcnt−K2-Ks (2)
[0052]
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.
[0053]
On the other hand, if it is determined in step 204 that the current 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.
[0054]
After the current energized phase determination value Mptn is determined as described above, the process proceeds to step 206, where the energized phase determination value Mptn is divided by "12" to obtain a remainder Mptn% 12. Here, “12” corresponds to the increase / decrease amount of the encoder count value Ncnt during one cycle of the energized phase.
[0055]
After the calculation of Mptn% 12, the process proceeds to step 207, where the conversion table of FIG. 12 is searched, and the energized phase corresponding to Mptn% 12 is selected and set as the current energized phase.
[0056]
FIG. 13 is a time chart for explaining a phase to be energized first 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.
[0057]
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.
[0058]
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.
[0059]
[Play amount learning]
The play amount learning routine shown in FIG. 16 is executed at a predetermined cycle (for example, an 8 ms cycle) after the end of the initial drive, and plays a role as a learning means in claims. When the present routine is started, first, in step 300, it is determined whether or not the play amount learning completion flag Xg = ON (after the play amount learning is completed). This routine ends without performing the subsequent processing. Thereby, the play amount learning is performed only once during the ON period of the ignition switch. The play amount learning completion flag Xg is set to OFF by an initialization processing routine (not shown) executed immediately after the ignition switch is turned on.
[0060]
On the other hand, if it is determined in step 300 that the play amount learning completion flag Xg is OFF (before the play amount learning is completed), the process proceeds to step 301, where it is determined whether or not the command shift range is in the P range. If so, the routine proceeds to step 302, where a P-range side butting control routine (not shown) is executed. Thereby, the P range side butting control for rotating the rotor 32 until the engaging portion 23a of the detent spring 23 abuts the side wall of the P range holding concave portion 24 which is the limit position on the P range side of the movable range of the range switching mechanism 11 is performed. By executing, the encoder count value Np at the time of the P-range side collision is stored in the RAM of the ECU 41. This P range side butting control is performed only once during the ON period of the ignition switch. When the P range side butting control is performed, the P range side butting completion flag Xp is set to ON.
[0061]
If it is determined in step 301 that the current position is in the NotP range, the process proceeds to step 303, in which a NotP range side butting control routine (not shown) is executed. Thus, the NotP range side abutting control for rotating the rotor 32 until the engaging portion 23a of the detent spring 23 abuts the side wall of the NotP range holding concave portion 25 which is the limit position of the movable range of the range switching mechanism 11 on the NotP range side. By executing, the encoder count value Nnp at the time of striking the NotP range side is stored in the RAM of the ECU 41. This NotP range side butting control is performed only once during the ON period of the ignition switch. When this NotP range side butting control is performed, the NotP range side butting completion flag Xnp is set to ON.
[0062]
Thereafter, the routine proceeds to step 304, where it is determined whether or not both the P range side and the P range side abutment control have been completed (the P range side abutment completion flag Xp = ON, and the NotP range side abutment completion flag Xnp = ON or not), and if the butting control is not completed on either the P range side or the P range side, this routine is terminated without performing the subsequent processing.
[0063]
On the other hand, if the butting control on both the range side and the P range side has been completed, the process proceeds to step 305, where the limit position on the P range side (side wall of the P range holding concave portion 24) is moved from the limit position on the NotP range side. The actual measurement value ΔNact of the movable range of the rotor 32 (the movable range of the detent lever 15) up to the position (the side wall of the NotP range holding concave portion 25) is calculated by the following equation.
ΔNact = Nnp−Np
Here, Nnp is the encoder count value at the time of striking the NotP range side, and Np is the encoder count value at the time of striking the P range side.
[0064]
After calculating the actual measurement value ΔNact of the movable range, the process proceeds to step 306, and considering the relationship shown in FIG. 15, the play amount ΔGp on the P range side and the play amount ΔGnp on the NotP range side are changed to the actual measurement value ΔNact of the movable range and the design value. It is calculated by the following equation using ΔNd.
ΔGp = ΔGnp = (ΔNact−ΔNd) / 2
Here, the design value ΔNd of the movable range may be calculated in advance based on design data, or a center value of the manufacturing variation of the movable range of the mass-produced product (actual measured value of the movable range of the standard product) may be used. .
[0065]
As shown in FIG. 15, the difference (ΔNact−ΔNd) between the measured value ΔNact of the movable range and the design value ΔNd corresponds to the total play amount (ΔGp + ΔGnp) on the P range side and the NotP range side. Generally, since the play amount ΔGp on the P range side and the play amount ΔGnp on the NotP range side are equal, the play amounts ΔGp and ΔGnp on the P range side and the NotP range side can be calculated by the above equation.
[0066]
After the calculation of the play amounts ΔGp and ΔGnp, the process proceeds to step 307, where the play amount learning completion flag Xg is set to “ON” indicating the completion of the play amount learning, and the routine ends.
[0067]
Note that the actual measurement value ΔNact and the play amounts ΔGp and ΔGnp of the movable range calculated in the steps 305 and 306 are updated and stored in a nonvolatile memory (not shown) such as an SRAM of the ECU 41, and are maintained even after the ignition switch is turned off. The stored value is retained. After the next ignition switch is turned on, when the target count value Actnt is set in the target count value setting routine shown in FIGS. 17 and 18 described later, there is a play with the actually measured value ΔNact of the movable range stored in the nonvolatile memory of the ECU 41. The target count value Acnt is set using the amounts ΔGp and ΔGnp.
[0068]
[Target count value setting]
The target count value setting routine shown in FIGS. 17 and 18 is executed at a predetermined cycle (for example, an 8 ms cycle) after the end of the initial drive, and sets the target count value Acnt corresponding to the command shift range as follows. When the present routine is started, it is first determined in step 401 whether or not the striking control is being executed. If the striking control is being executed, the process proceeds to step 402, where the target count value Acnt is compared with the striking target count. Set to the value Ag.
[0069]
On the other hand, if the abutment control is not being executed, the process proceeds to step 403, where it is determined whether or not the command shift range is the P range. If the command shift range is the P range, the process proceeds to step 404 to complete the P range side abutment control. It is determined whether or not the control has been performed, and if the P range side butting control has been completed, the routine proceeds to step 405, where the target count value Acnt for the P range is calculated by the following equation.
Acnt = Np + ΔGp
[0070]
Here, Np is the encoder count value at the time of striking the P range side. Further, ΔGp is a learning value of the play amount on the P range side. In step 306 of the play amount learning routine in FIG. 16, the learning value ΔGp of the current play amount is calculated, and the storage value of the nonvolatile memory of the ECU 41 is updated. Until the previous value, the previous value stored in the nonvolatile memory is used.
[0071]
On the other hand, if the P range side butting control has not been completed, “No” is determined in step 404, and the flow advances to step 406 to determine whether or not the NotP range side butting control has been completed. If the side abutment control has been completed, the process proceeds to step 407, and the target count value Acnt of the P range is calculated by the following equation.
Actnt = Nnp−ΔNact + ΔGp
[0072]
Here, Nnp is an encoder count value at the time of striking the NotP range side. Further, ΔNact is a measured value of the movable range. Until the actual measured value ΔNact of the current movable range is calculated in step 305 of the play amount learning routine in FIG. 16 and the storage value of the nonvolatile memory of the ECU 41 is updated, The previous value stored in the nonvolatile memory is used.
[0073]
If both the P range side and the NotP range side butting control are not completed, the encoder count values Np and Nnp at the time of the P range side butting and the NotP range side butting are not learned. The target count value Acnt cannot be corrected by the play amounts ΔGp and ΔGnp. Therefore, in this case, the process proceeds to step 408, and the target count value Acnt for the P range is set to 0, which is the temporary target count value for the P range.
[0074]
On the other hand, if it is determined in step 403 that the command shift range is the NotP range, the process proceeds to step 409 in FIG. 18 to determine whether or not the NotP range side butting control is completed. Is completed, the routine proceeds to step 410, where the target count value Acnt of the NotP range is calculated by the following equation.
Acnt = Nnp−ΔGnp
[0075]
Here, ΔGnp is a learning value of the play amount on the NotP range side. In step 306 of the play amount learning routine in FIG. 16, the learning value ΔGnp of the present play amount is calculated, and the storage value of the nonvolatile memory of the ECU 41 is updated. Until this is done, the previous value stored in the nonvolatile memory is used.
[0076]
On the other hand, if the NotP range side butting control has not been completed, “No” is determined in step 409, and the process proceeds to step 411, where it is determined whether the P range side butting control has been completed. If the range side butting control has been completed, the process proceeds to step 412, and the target count value Acnt of the NotP range is calculated by the following equation.
Actnt = Np + ΔNact−ΔGnp
[0077]
If both the butting control on the P range side and the NotP range side are not completed, the process proceeds to step 413, where the target count value Acnt of the NotP range is changed to the provisional target count value Knnotp of the NotP range (for example, 18. (Equivalent to 5 °).
[0078]
In this routine, when the target count value Acnt is set, the learning values ΔGp and ΔGnp of the play amount and the actual measurement value ΔNact of the movable range are not changed until the storage values in the non-volatile memory of the ECU 41 are updated. Although the previous value stored in the memory is used, a temporary target count value (0 or Knnotp) may be set until the value stored in the nonvolatile memory is updated.
[0079]
[Range judgment]
The range determination routine shown in FIG. 19 is executed at a predetermined cycle (for example, a cycle of 8 ms) during the ON period of the ignition switch, and serves as a switching determination unit and a switching determination range setting unit described in the claims. When this routine is started, first, in step 501, it is determined whether or not the energization of the motor 12 is on. If the energization is on, the process proceeds to step 502, where the current rotor rotation angle θm is set to the on-state. Is determined to be within the switching range of the P range (for example, within 5 ° from the limit position θp on the P range side). Here, the width (5 °) of the P range switching determination range when energization is on may be set by adaptation or the like so as to guarantee the accuracy of the P range determination when energization is on.
[0080]
Note that the detection value of the rotor rotation angle θm may use Ncnt−Gcnt (Ncnt: encoder count value, Gcnt: initial position deviation learning value), and the width (5 °) of the P range switching determination range is also determined by the encoder count value. The value converted into may be used.
[0081]
If it is determined in step 502 that the current rotor rotation angle θm is within the switching determination range of the P range when power is turned on, the process proceeds to step 503, where it is determined that the current shift range is in the P range, and the process proceeds to step 503. End the routine.
[0082]
On the other hand, if it is determined in step 502 that the current rotor rotation angle θm is out of the P-range switching determination range when the power is turned on, the process proceeds to step 504, where the current rotor rotation angle θm is determined when the power is turned on. It is determined whether it is within the switching determination range of the NotP range (for example, within 7 ° from the limit position θnp on the NotP range side). Here, the width (7 °) of the switching determination range of the NotP range when the power is turned on may be set by adaptation or the like so as to guarantee the accuracy of the NotP range determination when the power is turned on. If it is determined in step 504 that the current rotor rotation angle θm is within the switching determination range of the NotP range when the power is turned on, the process proceeds to step 505, where it is determined that the current shift range is the NotP range, and the process proceeds to step 505. End the routine.
[0083]
If it is determined as “No” in the above steps 502 and 504, it is regarded as an intermediate position between the P range and the NotP range (a region where the shift range is not determined), and this routine is ended.
[0084]
On the other hand, if it is determined in step 501 that the power supply to the motor 12 is off, the process proceeds to step 506, where the current rotor rotation angle θm falls within the P range switching determination range (P range (For example, within 10 ° from the side limit position θp). The width of the switching determination range of the P range when the power is turned off may be wider than that when the power is turned on by, for example, the play amount of the rotation transmission system. An appropriate value may be used as the amount of expanding the switching determination range, or a value learned by the play amount learning routine in FIG. 16 may be used. It should be noted that the amount of expanding the switching determination range is not limited to the play amount of the rotation transmission system, and may be smaller or larger than this, so that erroneous determination of the shift range when power is turned off can be avoided as much as possible. Just set it.
[0085]
If it is determined in step 506 that the current rotor rotation angle θm is within the switching determination range of the P range when the power is turned off, the process proceeds to step 507, where it is determined that the current shift range is in the P range. End the routine.
[0086]
On the other hand, if it is determined in step 506 that the current rotor rotation angle θm is out of the switching determination range of the P range when the power is turned off, the process proceeds to step 508, and the current rotor rotation angle θm is set to the value when the power is turned off. It is determined whether it is within the switching determination range of the NotP range (for example, within 12 ° from the limit position θnp on the NotP range side). If it is determined in step 508 that the current rotor rotation angle θm is within the switching determination range of the NotP range when power is turned off, the process proceeds to step 509, where it is determined that the current shift range is the NotP range, and End the routine.
[0087]
If both of steps 506 and 508 determine “No”, it is regarded as an intermediate position between the P range and the NotP range (a region where the shift range is not determined), and this routine ends.
Thus, the shift range determined in this routine is used, for example, for control of the automatic transmission 27 and fuel injection control.
[0088]
In the first embodiment described above, as shown in FIG. 20, when the power supply to the motor 12 is turned off, the switching determination range of the P range / NotP range is made wider than when the power supply to the motor 12 is turned on. That is, when the motor 12 is energized, the range switching mechanism 11 can be driven in a state in which the deviation of the rotor rotation angle due to the play (play) of the rotation transmission system is kept constant by the driving force of the motor 12. Is set to a known value by learning or the like, range switching control that is not affected by play (play) of the rotation transmission system can be performed. Therefore, when the power supply to the motor 12 is turned on, the switching determination range can be made relatively narrow to increase the shift range determination accuracy. However, when the power supply to the motor 12 is turned off, it is unknown how much the rotor rotation angle deviates within the range of play (play) of the rotation transmission system. Therefore, if the switching determination range is narrow, the shift range is likely to be erroneously determined. Become. As a countermeasure against this, in the present embodiment, as shown in FIG. 20, the switching determination range when the power supply to the motor 12 is turned off is made wider than when the power supply to the motor 12 is turned on. Even at the time, the shift range can be determined with higher accuracy than before, and the shift range can be determined with high accuracy without providing sensors for detecting the operation amount of the range switching mechanism 11, and cost reduction can be achieved. Can meet your request.
[0089]
In the present embodiment (1), the play amount of the rotation transmission system is learned, but this may be used as an appropriate value.
Further, in the present embodiment (1), the excitation method of the motor 12 is a 1-2-phase excitation method in which one-phase conduction and two-phase conduction are alternately switched. Alternatively, a two-phase excitation system driven by only two-phase energization may be adopted.
[0090]
<< Embodiment (2) >>
Next, processing contents of each routine of FIGS. 21 to 23 executed in the embodiment (2) of the present invention will be described.
[0091]
[Motor control]
The motor control routine shown in FIG. 22 is executed at a predetermined cycle during the ON period of the ignition switch. When this routine is started, first, at step 601, it is determined whether or not the F / B control execution condition is satisfied. Here, the F / B control execution condition is, for example, to satisfy all of the following conditions (1) and (2).
(1) After the end of the initial drive (learning of the initial position deviation learning value Gcnt has been completed)
(2) No system failure or abnormal output pulse of encoder 46 (noise, missing pulse, disconnection of signal line, etc.) is detected.
[0092]
If these two conditions (1) and (2) are all satisfied, the F / B control execution condition is satisfied, and the routine proceeds to step 602, where the F / B control is executed. In this F / B control, the rotor 32 is rotationally driven by sequentially switching the energized phase of the motor 12 based on the encoder count value in the method described in the embodiment (1). The processing of step 602 plays a role as a normal control means in the claims.
[0093]
On the other hand, if any one of the above two conditions (1) and (2) is not satisfied, the condition for executing the F / B control is not satisfied, and the process proceeds from step 601 to step 603 and the fail-safe control is executed. Execute control (open loop control). In this fail-safe control, a drive signal is output to the motor drivers 37 and 38 (drive circuits) without feeding back the information on the encoder count value, and the energized phase of the motor 12 is sequentially switched to drive the rotor 32 to rotate. The rotor rotation angle of the motor 12 is detected based on the count value of the drive signal, and the rotor 32 is driven to the target rotation angle. The processing in step 603 plays a role as a fail-safe control means in the claims.
[0094]
[Switching judgment range setting]
The switching determination range setting routine shown in FIG. 22 is executed at a predetermined cycle (for example, 8 ms cycle) during the ON period of the ignition switch, and serves as a switching determination range setting means described in the claims. When this routine is started, it is first determined in step 701 whether or not the F / B control is being executed. If the F / B control is being executed, the process proceeds to step 702 to switch the P range / NotP range. The widths Kp and Knp of the determination range are set to normal widths of 5 ° and 7 °, respectively.
[0095]
On the other hand, if it is determined in step 701 that the fail-safe control is being performed, the process proceeds to step 703, where the widths Kp and Knp of the P range / NotP range switching determination range are increased by 7 ° and 9 ° which are wider than usual. Is set, and this routine ends.
[0096]
If it is determined in step 701 that the F / B control is being performed and Kp = 5 ° and Knp = 7 ° are set, the process proceeds to step 704, and has the learning of the play amount on the P range side been completed? It is determined whether or not the learning of the play amount on the P range side has been completed, and the process proceeds to step 705 to maintain the width Kp of the switching determination range of the P range at the normal width of 5 °. If the learning of the play amount has not been completed, the process proceeds to step 706, and the width Kp of the switching determination range of the P range is reset to 7 ° which is wider than usual.
[0097]
Thereafter, the process proceeds to step 707, where it is determined whether learning of the play amount on the NotP range side has been completed. If the learning of the play amount on the NotP range side has been completed, the process proceeds to step 708 to switch the NotP range. The width Knp of the determination range is maintained at the normal width of 7 °, but if learning of the play amount on the NotP range side is not completed, the process proceeds to step 709, and the width Knp of the switching determination range of the NotP range is wider than usual. Reset the width to 9 °.
[0098]
[Range judgment]
The range determination routine shown in FIG. 22 is executed at a predetermined cycle (for example, a cycle of 8 ms) during the ON period of the ignition switch, and plays a role as a switching determination unit described in claims. This routine is obtained by changing the processing of step 502 and step 504 of the routine of FIG. 19 described in the embodiment (1) to the processing of step 502a and step 504a, respectively. Same as routine.
[0099]
In this routine, if it is determined in step 501 that the energization of the motor 12 is on, the process proceeds to step 502a, where the current rotor rotation angle θm falls within the switching determination range of the P range when energization is on (P range side). (The range within Kp from the limit position θp). The value set in the routine of FIG. 22 is used as the width Kp of the switching determination range of the P range when the power is turned on.
[0100]
If it is determined in this step 502a that the current rotor rotation angle θm is within the switching determination range of the P range when power is turned on, the process proceeds to step 503, where it is determined that the current shift range is the P range.
[0101]
On the other hand, if it is determined in step 502a that the current rotor rotation angle θm is out of the switching determination range of the P range when power is turned on, the process proceeds to step 504a, where the current rotor rotation angle θm is set to the value when power is turned on. It is determined whether it is within the switching determination range of the NotP range (range within Knp from the limit position θnp on the NotP range side). As the width Knp of the switching determination range of the NotP range when the power is turned on, the value set in the routine of FIG. 22 is used.
[0102]
If it is determined in step 504a that the current rotor rotation angle θm is within the switching determination range of the NotP range when power is turned on, the process proceeds to step 505 and determines that the current shift range is the NotP range.
[0103]
In the embodiment (2) described above, the switching determination range of the P range / NotP range is made wider in the fail-safe control than in the F / B control. That is, during the fail-safe control, only the rotor rotation angle is estimated from the count value of the drive signal, and there is a possibility that the actual rotor rotation angle deviates from the estimated value. Therefore, during the fail-safe control, if the switching determination range is narrow, the shift range is more likely to be erroneously determined.
[0104]
As a countermeasure against this, in the present embodiment (2), the switching determination range of the P range / NotP range is made wider in the fail-safe control than in the F / B control. The shift range can be determined with higher precision than before, and the shift range determination accuracy can be secured without providing sensors for detecting the operation amount of the range switching mechanism 11, thereby satisfying the demand for cost reduction. be able to.
[0105]
In the embodiment (2), the switching determination range is set to be wider before the learning of the play amount is completed than after the learning of the play amount is completed. In other words, before the learning of the play amount is completed, the play amount is unknown (unknown). Therefore, if the switching determination range is narrow, the shift range is more likely to be erroneously determined. As a countermeasure, in the present embodiment (2), the switching determination range is set to be wider before the learning of the play amount is completed than before the learning of the play amount is completed. The shift range can be determined with higher precision than before, and the shift range determination accuracy can be secured without providing sensors for detecting the operation amount of the range switching mechanism 11, thereby satisfying the demand for cost reduction. be able to.
[0106]
The encoder used in the present invention is not limited to the magnetic encoder 46, and may be, for example, an optical encoder or a brush encoder.
Further, the motor used in the present invention is not limited to the SR motor, and 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 motor may be used.
[0107]
The range switching devices of the embodiments (1) and (2) are configured to switch between two ranges, ie, a P range and a NotP range. For example, the automatic transmission is interlocked with the rotation of the detent lever 15. The present invention can be applied to a range switching device that switches between the P, R, N, D,... Ranges of the automatic transmission by switching between the range switching valve and the manual valve.
[0108]
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 driving source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a range switching device according to an embodiment (1) 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 the flow of processing of an encoder counter routine.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a count-up value ΔN calculation map.
FIG. 10 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. 11 is a flowchart showing a flow of a process of a conduction phase setting routine.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a conversion table from Mptn% 12 to an energized phase in the case of a 1-2-phase excitation method;
FIG. 13 is a time chart for explaining an energization process when starting rotation from a U-phase.
FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between an engagement portion of a detent spring, a P range holding recess of a detent lever, and a NotP range holding recess.
FIG. 15 is a view for explaining a relationship between an actually measured value ΔNact of a movable range, a design value ΔNd, and play amounts ΔGp and ΔGnp.
FIG. 16 is a flowchart showing the flow of processing of a play amount learning routine.
FIG. 17 is a flowchart (part 1) illustrating a processing flow of a target count value setting routine;
FIG. 18 is a flowchart (part 2) showing a processing flow of a target count value setting routine;
FIG. 19 is a flowchart showing a flow of a process of a range determination routine.
FIG. 20 is a diagram showing a setting example of a P-range / NotP range switching determination range when the motor power is on and a P-range / NotP range switching determination range when the motor power is off.
FIG. 21 is a flowchart showing the processing flow of a motor control routine according to the embodiment (2).
FIG. 22 is a flowchart showing the flow of processing of a switching determination range setting routine according to the embodiment (2).
FIG. 23 is a flowchart showing the flow of a process of a range determination routine according to the embodiment (2).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Range switching mechanism (position switching mechanism), 12 ... SR motor, 15 ... Detent lever, 18 ... Parking rod, 20 ... Parking gear, 21 ... Lock lever, 23 ... Detent spring, 23a ... Engaging part, 24 ... P Range holding recess, 25 NotP range holding recess, 26 ... speed reduction mechanism, 27 ... automatic transmission, 31 ... stator, 32 ... rotor, 33, 34 ... winding, 35, 36 ... motor excitation section, 37, 38 ... motor Driver (drive circuit), 41: ECU (rotation angle detection means, switching determination means, switching determination range setting means), 43: P range switch, 44: NotP range switch, 46: encoder (rotation angle detection means), 47: Rotary magnets, 48 ... A magnetic detection element for A-phase signal, 49 ... Magnetic detection element for B-phase signal, 50 ... Magnetic detection element for Z-phase signal.

Claims

In a position switching control device for driving a position switching mechanism by a motor to switch an operation position of the position switching mechanism to a target position,
Rotation angle detection means for detecting a rotor rotation angle of the motor,
Switching determination means for determining whether an operation position of the position switching mechanism is within a switching determination range with respect to a target position based on a detection value of the rotation angle detection means,
A position switching control device, comprising: switching determination range setting means for expanding the switching determination range when the motor is turned off more than when the motor is turned on.

In a position switching control device for driving a position switching mechanism by a motor to switch an operation position of the position switching mechanism to a target position,
Rotation angle detection means for detecting a rotor rotation angle of the motor,
Learning means for learning an operation reference position of the motor;
Switching determination means for determining whether or not the operation position of the position switching mechanism is within a switching determination range with respect to a target position based on a learning value of the learning means and a detection value of the rotation angle detection means,
A position switching control device, comprising: switching determination range setting means for expanding the switching determination range before the learning of the operation reference position is completed than after the learning of the operation reference position.

3. The position switching control device according to claim 2, wherein the switching determination range setting means extends the switching determination range when the motor is turned off more than when the motor is turned on.

In a position switching control device for driving a position switching mechanism by a motor to switch an operation position of the position switching mechanism to a target position,
Rotation angle detection means for detecting a rotor rotation angle of the motor,
Normal control means for executing normal control for controlling the motor based on the detection value of the rotation angle detection means,
Fail-safe control means for executing fail-safe control for driving the motor without checking the detection value of the rotation angle detection means when the execution condition of the normal control is not satisfied;
During the execution of the normal control, it is determined whether or not the operation position of the position switching mechanism is within a switching determination range with respect to a target position based on a detection value of the rotation angle detection means, and the execution of the fail-safe control is performed. During the switching determination means for determining whether the operation position of the position switching mechanism is within a switching determination range with respect to a target position based on the drive amount of the motor,
A position switching control device, comprising: switching determination range setting means for setting the switching determination range to a different range between the normal control and the fail-safe control.

The rotation angle detection means is configured by an encoder that outputs a pulse signal in synchronization with the rotation of the rotor of the motor,
The normal control means performs feedback control (hereinafter, referred to as “F / B control”) that sequentially switches the energized phase of the motor and rotationally drives the rotor based on a count value of a pulse signal of the encoder (hereinafter, referred to as “encoder count value”). "))
The fail-safe control means outputs a drive signal to the drive circuit of the motor without feeding back the information of the encoder count value when the execution condition of the F / B control is not satisfied, and changes an energized phase of the motor. Sequentially switching and driving the rotor to rotate,
During the execution of the F / B control, the switching determination means determines whether or not the operation position of the position switching mechanism is within a switching determination range with respect to a target position based on the encoder count value. During execution of the safe control, the drive signal output to the drive circuit of the motor is counted, and based on the count value, it is determined whether or not the operation position of the position switching mechanism is within a switching determination range with respect to a target position. Judge,
5. The position switching control device according to claim 4, wherein the switching determination range setting unit increases the switching determination range during the fail-safe control as compared with the F / B control. 6.

The position switching control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the position switching mechanism is a range switching mechanism that switches a range of the automatic transmission of the vehicle.