JP2012100462A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者が遊び感覚等で電源スイッチのオン／オフの切換操作を繰り返しても、通電相学習処理によるモータ又はモータ駆動回路の発熱を抑えてモータ又はモータ駆動回路の寿命低下や故障を未然に防止する。
【解決手段】電源投入後の初期駆動時に、モータ１４の通電相の切り換えを所定のタイムスケジュールで一巡させてエンコーダ６１のパルス信号をカウントし、初期駆動終了時のエンコーダカウント値とモータ１４の回転角度と通電相との対応関係を通電相学習値として学習し、その後の通常駆動時に、エンコーダカウント値と通電相学習値とに基づいて通電相を決定する。電源スイッチ７２のオフ操作後も所定時間が経過するまでＥＣＵリレー７３をオン状態に維持してレンジ切換ＥＣＵ２０への電源供給を継続し、電源スイッチ７２のオフ操作後に電源オン状態を継続する期間に電源スイッチ７２がオン操作されても通電相学習処理を実行しない。
【選択図】図５

Description

本発明は、エンコーダのパルス信号のカウント値に基づいてモータの回転角度を検出してモータの通電相を順次切り換えることでモータを目標回転角度まで回転駆動するモータ制御装置に関する発明である。

近年、自動車においても、省スペース化、組立性向上、制御性向上等の要求を満たすために、機械的な駆動システムを、モータによって電気的に駆動するシステムに変更する事例が増加する傾向にある。その一例として、特許文献１（特許第３８００５２９号公報）に示すように、車両の自動変速機のレンジ切換機構をモータで駆動するようにしたものがある。このシステムでは、モータに、ロータの回転角度を検出するエンコーダを搭載し、レンジ切換時には、このエンコーダのパルス信号のカウント値（以下「エンコーダカウント値」という）に基づいてモータを目標のレンジに相当する目標回転角度（目標カウント値）まで回転させることで、レンジ切換機構を目標のレンジに切り換えるようにしている。

この種のエンコーダ付きのモータは、起動後のエンコーダカウント値に基づいてロータの起動位置からの回転量（回転角度）を検出できるだけであるので、電源投入後に、何等かの方法で、ロータの絶対的な回転角度を検出して、エンコーダカウント値とロータの回転角度（通電相）との対応関係をとらないと、モータを正常に駆動することができない。

そこで、特許文献１では、電源投入後の初期駆動時にモータの通電相の切り換えを所定のタイムスケジュールで一巡させることで、いずれかの通電相でロータの回転角度と該通電相とを一致させて該ロータを回転駆動してエンコーダのパルス信号をカウントして初期駆動終了時のエンコーダカウント値とロータの回転角度と通電相との対応関係を学習する通電相学習処理を実行し、その後の通常駆動時に、通電相学習処理で学習した通電相学習値を用いて補正したエンコーダカウント値からロータの回転角度を検出して通電相を決定するようにしている。

特許第３８００５２９号公報

ところで、通電相学習処理（初期駆動）を実行するためにはモータに連続的に通電する必要があるため、モータまたは、モータ駆動回路が発熱しやすい。通常、電源投入後は暫くモータ電源を切断しないため、初期駆動は１回で済むが、使用者が遊び感覚等で電源投入と切断の操作を繰り返すと、短時間に初期駆動が何回も繰り返されて、モータまたは、モータ駆動回路の温度が上昇してしまい、モータまたは、モータ駆動回路の寿命低下や故障の原因となる懸念がある。

尚、通電相学習値やエンコーダカウント値を不揮発性メモリに記憶することが考えられるが、電源オフ中にモータが外力等で回転しても、その回転角度を検出できない（エンコーダのパルス信号をカウントできない）ため、電源オフ前に記憶した通電相学習値やエンコーダカウント値を電源再投入後に使用することはできず、電源再投入後に通電相学習処理を再実行する必要がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、使用者が遊び感覚等で電源スイッチのオン／オフの切換操作を繰り返しても、通電相学習処理（初期駆動）によるモータまたは、モータ駆動回路の発熱を抑えて、モータまたは、モータ駆動回路の寿命低下や故障を未然に防止できるモータ制御装置を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、制御対象を回転駆動するモータの回転に伴って所定角度間隔でパルス信号を出力するエンコーダと、電源オン／オフを切り替える電源スイッチと、前記電源スイッチのオン操作による電源オン後に前記モータの通電相をモータ駆動回路により所定のパターンで順次切り換えることで前記エンコーダのパルス信号のカウント値（以下「エンコーダカウント値」という）と前記モータの回転角度と通電相との対応関係を通電相学習値として学習する通電相学習処理を実行する通電相学習手段と、前記通電相学習値と前記エンコーダカウント値を記憶する記憶手段とを備え、前記通電相学習処理後は、前記エンコーダカウント値と前記通電相学習値に基づいて前記モータの通電相を順次切り換えることで前記モータを目標回転角度まで回転駆動するモータ制御装置において、前記電源スイッチのオフ操作後も所定時間が経過するまで電源オン状態を継続する電源継続手段を備え、前記通電相学習手段は、前記電源スイッチのオフ操作後に前記電源継続手段により電源オン状態を継続する期間に前記電源スイッチがオン操作されても前記通電相学習処理を実行しないようにしたものである。

この構成では、電源スイッチのオフ操作後も所定時間が経過するまでは、電源継続手段により電源オン状態を継続して記憶手段の記憶データ（通電相学習値とエンコーダカウント値）を保持できると共に、モータが外力等で回転すれば、その回転角度に応じてエンコーダカウント値を更新することができる。これにより、電源スイッチのオフ操作後に電源オン状態を継続する期間は、通電相学習処理（初期駆動）を実行しなくても、記憶手段に記憶された通電相学習値とエンコーダカウント値を用いてモータを目標回転角度まで正しく回転駆動することが可能となり、当該期間に電源スイッチがオン操作されても通電相学習処理（初期駆動）を実行しないようにすることができる。このため、使用者が遊び感覚等で電源スイッチのオン／オフの切換操作を繰り返しても、通電相学習処理（初期駆動）によるモータまたは、モータ駆動回路の発熱を抑えて、モータまたは、モータ駆動回路の寿命低下や故障を未然に防止することができる。

この場合、請求項２のように、電源スイッチのオフ操作後に電源オン状態を継続する所定時間は、通電相学習処理で発熱したモータまたは、モータ駆動回路を放熱させるのに必要な時間を確保するように設定すると良い。このようにすれば、電源スイッチのオン／オフの切換操作の繰り返しによりモータまたは、モータ駆動回路が過熱状態になることをより確実に防止できる。

また、請求項３のように、モータとしてスイッチトリラクタンスモータを使用するようにしても良い。スイッチトリラクタンスモータは、永久磁石が不要で構造が簡単であるため、安価であり、温度環境等に対する耐久性・信頼性も高いという利点がある。

以上説明した請求項１〜３に係る発明は、スイッチトリラクタンスモータ等の同期モータを駆動源とする各種の位置切換装置に適用でき、例えば、請求項４のように、車両の自動変速機のレンジを切り換えるレンジ切換機構を駆動するモータの制御装置に適用しても良い。これにより、信頼性の高いモータ駆動式のレンジ切換装置を構成することができる。

図１は本発明の一実施例の自動変速機の制御システム全体の構成を概略的に示す図である。 図２はレンジ切換機構を示す斜視図である。 図３はモータの構成を説明する図である。 図４はモータを駆動する回路構成を説明する図である。 図５は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である。 図６は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である。 図７はエンコーダの側面図である。 図８（ａ）はエンコーダのＡ相信号とＢ相信号の波形を示すタイムチャート、同（ｂ）は通電相切り換えパターンを示すタイムチャートである。 図９はＰレンジで通電相学習処理（初期駆動）を行ったときの制御例を示すタイムチャートである。 図１０は電源スイッチのオン／オフ切換操作が繰り返された場合のＥＣＵリレーのオン／オフと通電相学習処理の実行時期とモータ温度の挙動との関係を説明するタイムチャートである。 図１１は通電相学習処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を車両のレンジ切換装置に適用して具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて自動変速システム全体の概略構成を説明する。
エンジン１１の出力軸（クランク軸）には自動変速機１２の入力軸が連結されている。この自動変速機１２内部の構成は図示しないが、エンジン１１の出力軸によって回転駆動されるトルクコンバータと、このトルクコンバータの出力軸（タービン軸）に連結された変速歯車機構と、この変速歯車機構を構成する複数の歯車の中から動力を伝達する歯車の組み合わせ（変速比）を切り換える摩擦係合装置と、この摩擦係合装置の動作状態を油圧で切り換える油圧制御回路等が自動変速機１２内に設けられている。また、油圧制御回路には、摩擦係合装置を構成するクラッチ、ブレーキ等の各摩擦係合要素に供給する油圧を制御する油圧制御弁１３と、シフトレバーのシフト操作に連動してモータ１４によって切り換えられるレンジ切換機構１５（図２参照）のスプール弁１６が設けられている。このスプール弁１６は、シフトレバーのシフト操作に連動して切り換えられるいわゆるマニュアルバルブとして機能する。

自動変速機１２の変速動作を制御する変速制御ＥＣＵ１７は、摩擦係合装置に供給する油圧を油圧センサ１８で検出して、その検出油圧と車速センサ１９の出力信号等に基づいて油圧制御回路の各油圧制御弁１３の開閉動作を制御して各摩擦係合要素に供給する油圧を制御することで変速段を目標変速段に切り換える。

一方、レンジ切換ＥＣＵ２０は、シフトレバーの操作位置を検出するシフトレンジ検出装置２１の出力信号に基づいてモータ１４を駆動制御することで、運転者のレンジ切換操作に応じてレンジ切換機構１５のスプール弁１６の切換動作を制御する。このレンジ切換ＥＣＵ２０と、変速制御ＥＣＵ１７と、エンジン１１の運転状態を制御するエンジンＥＣＵ２２と、表示装置４１の表示を制御するメータＥＣＵ４２は、車両に搭載されたバッテリ２３（電源）から電源ライン４７を介して電力が供給される。また、通信ライン２４を通じて、各ＥＣＵ２０，１７，２２，４２は、スロットル開度、点火時期など、必要な情報を相互に送受信する。エンジンＥＣＵ２２には、エンジン１１の運転状態を検出する各種センサ（例えばエンジン回転速度を検出するクランク角センサ４８等）が接続されている。

エンジン１１には、始動時にクランク軸を回転駆動（クランキング）するスタータ４３が設けられ、運転者がイグニッションキースイッチ４４をＯＮ位置（ＩＧ位置）からＳＴＡＲＴ位置に操作すると、エンジンＥＣＵ２２によってスタータリレー４５がオンされてバッテリ２３からスタータ４３に通電され、スタータ４３が回転してエンジン１１がクランキングされて始動され、その後、運転者がイグニッションキースイッチ４４をＳＴＡＲＴ位置からＯＮ位置に戻すと、スタータリレー４５がオフされ、スタータ４３への通電が停止される。

次に、図２に基づいてレンジ切換機構１５の構成を説明する。
レンジ切換機構１５は、自動変速機１２のシフトレンジを、例えばパーキングレンジ（Ｐ）、リバースレンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ドライブレンジ（Ｄ）に切り換えるためのものである。このレンジ切換機構１５の駆動源となるモータ１４は、減速機構５０（図５参照）を内蔵し、この減速機構５０の回転軸に嵌合連結された出力軸２５の回転角度を検出する出力軸センサ４６（出力軸回転角度検出手段）が設けられ、この出力軸センサ４６の出力信号に基づいてシフトレンジが検出される。この出力軸センサ４６は、モータ１４の減速機構５０の出力軸２５の回転角度に応じた電圧を出力する回転センサ（例えばポテンショメータ）によって構成され、その出力電圧によって現在のレンジがＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄのいずれのレンジであるかを確認できるようになっている。

このモータ１４の出力軸２５には、自動変速機１２の油圧制御回路のスプール弁１６を切り換えるためのディテントレバー２８が固定されている。このディテントレバー２８にはＬ字形のパーキングロッド２９が固定され、このパーキングロッド２９の先端部に設けられた円錐体３０がロックレバー３１に当接している。このロックレバー３１は、円錐体３０の位置に応じて軸３２を中心にして上下動してパーキングギヤ３３をロック／ロック解除するようになっている。このパーキングギヤ３３は、自動変速機１２の出力軸に設けられ、このパーキングギヤ３３がロックレバー３１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。

また、ディテントレバー２８には、スプール弁１６のスプール３４が連結され、モータ１４の出力軸２５によってディテントレバー２８を回動させることで、スプール弁１６の操作量（スプール３４の操作位置）を切り換えて、自動変速機１２のシフトレンジを、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ等のいずれかに切り換える。ディテントレバー２８には、スプール弁１６のスプール３４を上記各レンジに対応する位置に保持するための複数の凹部３５が形成されている。

一方、ディテントレバー２８を各レンジに対応する位置に保持するためのディテントバネ３６がスプール弁１６に固定され、このディテントバネ３６の先端に設けられた係合部３７がディテントレバー２８の目標レンジの凹部３５に嵌まり込むことで、ディテントレバー２８が目標レンジの回転角で保持されて、スプール弁１６のスプール３４の位置が目標レンジの位置で保持されるようになっている。これらディテントレバー２８とディテントバネ３６とからスプール弁１６の操作量（スプール３４の操作位置）を各レンジの位置に係合保持するためのディテント機構３８（節度機構）が構成されている。

Ｐレンジでは、パーキングロッド２９がロックレバー３１に接近する方向に移動して、円錐体３０の太い部分がロックレバー３１を押し上げてロックレバー３１の凸部３１ａがパーキングギヤ３３に嵌まり込んでパーキングギヤ３３をロックした状態となり、それによって、自動変速機１２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。

一方、Ｐレンジ以外のレンジでは、パーキングロッド２９がロックレバー３１から離れる方向に移動して、円錐体３０の太い部分がロックレバー３１から抜け出てロックレバー３１が下降し、それによって、ロックレバー３１の凸部３１ａがパーキングギヤ３３から外れてパーキングギヤ３３のロックが解除され、自動変速機１２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。

次に、図３及び図４に基づいてモータ１４の構成を説明する。本実施例では、モータ１４として、例えばスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）が用いられている。このモータ１４は、ステータコア５１とロータ５２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。円筒状のステータコア５１の内周部には、例えば１２個の突極５１ａが等間隔に形成され、これに対して、ロータ５２の外周部には、例えば８個の突極５２ａが等間隔に形成され、ロータ５２の回転に伴い、ロータ５２の各突極５２ａがステータコア５１の各突極５１ａ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。ステータコア５１の１２個の突極５１ａには、２系統（ａ系統とｂ系統）の駆動コイル５３，５４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線が対称な位置に巻回されている。尚、ステータコア５１とロータ５２の突極５１ａ，５２ａの数は適宜変更しても良いことは言うまでもない。以下の説明では、一方の系統（ａ系統）の駆動コイル５３の「Ｕ相」、「Ｖ相」、「Ｗ相」をそれぞれ「Ｕａ相」、「Ｖａ相」、「Ｗａ相」と表記し、他方の系統（ｂ系統）の駆動コイル５４の「Ｕ相」、「Ｖ相」、「Ｗ相」をそれぞれ「Ｕｂ相」、「Ｖｂ相」、「Ｗｂ相」と表記する。

２系統の駆動コイル５３，５４の各相の巻線の巻回順序は、ステータコア５１の１２個の突極５１ａに対して、例えば、Ｕａ相→Ｖａ相→Ｗａ相→Ｕａ相→Ｖａ相→Ｗａ相→Ｕｂ相→Ｖｂ相→Ｗｂ相→Ｕｂ相→Ｖｂ相→Ｗｂ相の順序で巻回されている。図４に示すように、Ｕａ相、Ｖａ相、Ｗａ相の合計６個の巻線と、Ｕｂ相、Ｖｂ相、Ｗｂ相の合計６個の巻線は、２系統の駆動コイル５３，５４を構成するように結線されている。一方の駆動コイル５３は、Ｕａ相、Ｖａ相、Ｗａ相の合計６個の巻線をＹ結線して構成され（同じ相の２個の巻線はそれぞれ直列に接続されている）、他方の駆動コイル５４は、Ｕｂ相、Ｖｂ相、Ｗｂ相の合計６個の巻線をＹ結線して構成されている（同じ相の２個の巻線はそれぞれ直列に接続されている）。２つの駆動コイル５３，５４は、Ｕａ相とＵｂ相が同時に通電され、Ｖａ相とＶｂ相が同時に通電され、Ｗａ相とＷｂ相が同時に通電される。

図４に示すように、２系統の駆動コイル５３，５４は、車両に搭載されたバッテリ２３を電源として、それぞれ別個のモータドライバ５５，５６（モータ駆動回路）によって駆動される。このように、駆動コイル５３，５４とモータドライバ５５，５６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４に示すモータドライバ５５，５６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５７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、駆動コイル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。

モータ１４には、ロータ５２の回転角度を検出するためのエンコーダ６１（図５参照）が設けられている。このエンコーダ６１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６及び図７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６２がロータ５２の側面に同軸状に固定され、このロータリマグネット６２に対向する位置に、２個のホールＩＣ等の磁気検出素子６３，６４が配置された構成となっている。

本実施例では、ロータリマグネット６２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６２の着磁ピッチ（７．５°）は、モータ１２の励磁１回当たりのロータ５２の回転角度と同じに設定されている。例えば、１−２相励磁方式でモータ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５２とロータリマグネット６２が一体的に７．５°×６＝４５°回転する。このロータリマグネット６２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。

このロータリマグネット６２に対して２個の磁気検出素子６３，６４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６３とＢ相信号を出力する磁気検出素子６４は、ロータリマグネット６２の着磁部分（Ｎ，Ｓ）に対向し得る位置の同一円周上に配置されている。Ａ相信号とＢ相信号を出力する２個の磁気検出素子６３，６４の間隔は、図８（ａ）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相・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５２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５２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。
各磁気検出素子６３，６４の出力は、Ｎ極と対向したときにハイレベル“１”となり、Ｓ極と対向したときにローレベル“０”となる。

本実施例では、レンジ切換ＥＣＵ２０が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モータ１４の通電相を切り換えることでロータ５２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５２の回転方向を判定し、正回転（Ｐレンジ→Ｄ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（Ｄ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５２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５２の回転角度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５２の回転角度を検出して、その回転角度に対応した相の巻線に通電してロータ５２を回転駆動する。

図８（ｂ）は、１−２相励磁方式でロータ５２を逆回転方向（Ｄ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６１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（Ｄレンジ→Ｐレンジの回転方向）と正回転方向（Ｐレンジ→Ｄレンジの回転方向）のいずれの場合も、ロータ５２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５２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。この際、２系統の駆動コイル５３，５４の各相の巻線は、同時に通電される。

そして、この通電相の切り換え毎に、ロータ５２が７．５°ずつ回転して、Ａ相、Ｂ相信号用の磁気検出素子６３，６４に対向するロータリマグネット６２の磁極がＮ極→Ｓ極又は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５２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。尚、本明細書では、Ａ相、Ｂ相信号がハイレベル“１”となることを、Ａ相、Ｂ相信号が出力されると言う場合がある。

このようなエンコーダ６１付きのモータ１４でレンジ切換制御を行う場合は、目標レンジがＰレンジからＤレンジ方向又はその反対方向に切り換えられる毎に、ロータ５２を回転駆動して、エンコーダカウント値に基づいてモータ１４の通電相を順次切り換えることでロータ５２を目標回転角度に向かって回転駆動するフィードバック制御（以下「Ｆ／Ｂ制御」と表記する）を実行し、エンコーダカウント値が目標回転角度に応じて設定された目標カウント値に到達した時点で、ロータ５２が目標回転角度に到達したと判断してＦ／Ｂ制御を終了し、ロータ５２を目標回転角度で停止させるようにしている。

ところで、エンコーダカウント値は、レンジ切換ＥＣＵ２０のＲＡＭ７１（記憶手段）に記憶されるため、レンジ切換ＥＣＵ２０の電源がオフされると、エンコーダカウント値の記憶データが消えてしまう。また、電源オフ中にモータ１４が外力等で回転しても、その回転角度を検出できない。これらの事情により、電源投入後にエンコーダカウント値と実際のロータ５２の回転角度との関係を調べて、エンコーダカウント値と通電相との対応関係を学習する通電相学習処理が必要となる。

そこで、本実施例では、レンジ切換ＥＣＵ２０は、特許請求の範囲でいう通電相学習手段として機能し、電源投入後の初期駆動時に、モータ１４の通電相の切り換えを所定のタイムスケジュールで一巡させてエンコーダ６１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とロータ５２の回転角度と通電相との対応関係を通電相学習値として学習する通電相学習処理を実行し、その後の通常駆動時に、エンコーダカウント値と通電相学習値とに基づいて通電相を決定するようにしている。エンコーダカウント値と通電相学習値は、レンジ切換ＥＣＵ２０のＲＡＭ７１に記憶される。

この通電相学習処理（初期駆動）は、具体的には次のようにして行われる。
図９に示すように、Ｐレンジでレンジ切換ＥＣＵ２０に電源が投入されたときに初期駆動を行う場合は、例えば、Ｗ相通電→ＵＷ相通電→Ｕ相通電→ＵＶ相通電→Ｖ相通電→ＶＷ相通電の順序で通電相の切り換えを所定のタイムスケジュールで一巡し、ロータ５２を正回転方向（Ｐレンジ→Ｄレンジの回転方向）に駆動する。

一方、Ｄレンジでレンジ切換ＥＣＵ２０に電源が投入されたときに初期駆動を行う場合は、例えば、Ｖ相通電→ＵＶ相通電→Ｕ相通電→ＵＷ相通電→Ｗ相通電→ＶＷ相通電の順序で通電相の切り換えを所定のタイムスケジュールで一巡し、ロータ５２を逆回転方向（Ｄレンジ→Ｐレンジの回転方向）に駆動する。

この初期駆動時には、１相通電の時間Ｔ１を２相通電の時間Ｔ２よりも短くし、例えばＴ１＝１０ｍｓ、Ｔ２＝１００ｍｓに設定する。初期駆動中にロータ５２の回転角度と通電相との同期がとれた後でも、トルクが小さい１相通電では、ロータ５２が振動するため、１相通電の時間Ｔ１を短くして、できるだけ速やかに次の２相通電に切り換えることで、ロータ５２の振動を速やかに停止させてエンコーダ６１の出力信号を安定させるようにしている。

このように、初期駆動時に通電相の切り換えを一巡させれば、初期駆動が終了するまでに、いずれかの通電相で必ずロータ５２の回転角度と通電相とが一致して、それ以後、通電相の切り換えに同期してロータ５２が回転して、このロータ５２の回転に同期してエンコーダ６１からＡ相信号及びＢ相信号が出力されるようになる。

この初期駆動中に、エンコーダ６１のＡ相信号及びＢ相信号の立ち上がり／立ち下がりの両方のエッジをカウントする。従って、初期駆動終了時のエンコーダカウント値を見れば、初期駆動が終了するまでにロータ５２が実際に通電相の切り換えに同期して回転した角度（回転量）が分かり、それによって、初期駆動終了時のエンコーダカウント値とロータ５２の回転角度と通電相との対応関係が分かる。

図９の例では、初期駆動時に最初の通電相（Ｗ相）からロータ５２が回転し、通電相の切り換え毎にロータ５２が７．５°ずつ回転してエンコーダカウント値が２ずつカウントアップし、初期駆動終了時にエンコーダカウント値が１２となる。

これに対し、例えば、初めの３回の励磁（Ｗ相通電→ＵＷ相通電→Ｕ相通電）でロータ５２が回転しない場合、つまり４回目以降の励磁（ＵＶ相通電→Ｖ相通電→ＶＷ相通電）でロータ５２の回転角度と通電相とが同期してロータ５２が３回の励磁分だけ回転する場合は、初期駆動終了時までにロータ５２が７．５°×３＝２２．５°回転して、エンコーダカウント値が２×３＝６となる。従って、初期駆動終了時のエンコーダカウント値を見れば、初期駆動が終了するまでにロータ５２が実際に通電相の切り換えに同期して回転した角度（回転量）が判明する。

初期駆動の最後の通電相は、常にＶＷ相となるが、エンコーダカウント値は、必ずしも１２になるとは限らず、例えば８、或は４である場合もある。初期駆動終了後の通常駆動時には、エンコーダカウント値に基づいて通電相が決定されるため、初期駆動によるエンコーダカウント値のずれを修正することにより、通常駆動時に正しい通電相を選択することができる。

初期駆動終了後は、通常のモータ制御に移行して、図９に示すように、まず初期駆動終了時の通電相（ＶＷ相）と同じ相に例えば１０ｍｓ通電してロータ５２の位置を初期駆動終了時の位置に保持し、その後、フィードバック制御により、その時点のエンコーダカウント値と通電相学習値とに基づいて通電相を切り換えてロータ５２を目標回転角度の方向へ回転させる。これにより、ロータ５２の回転角度（エンコーダカウント値）が目標回転角度から例えば０．５°以内に到達した時点で、通電相の切り換えを終了してロータ５２を停止させ、その後は、同じ相に通電し続けてロータ５２の停止状態を保持し、この保持状態を例えば５０ｍｓ継続する。この後、目標回転角度が変化しなければ、通電を停止する。

ところで、通電相学習処理（初期駆動）を実行するためにはモータ１４に連続的に通電する必要があるため、モータ１４または、レンジ切換ＥＣＵ２０のモータドライバ５５，５６が発熱しやすい。通常、電源投入後は暫くモータ１４の電源を切断しないため、初期駆動は１回で済むが、使用者が遊び感覚等で電源スイッチ７２（イグニッションスイッチ）のオン／オフの切換操作を繰り返すと、短時間に初期駆動が何回も繰り返されて、モータ１４または、モータドライバ５５，５６の温度が上昇してしまい、モータ１４または、モータドライバ５５，５６の寿命低下や故障の原因となる懸念がある。

そこで、本実施例では、図１０に示すように、電源スイッチ７２のオフ操作後も所定時間（Ｔ１又はＴ２）が経過するまでＥＣＵリレー７３（図５参照）をオン状態に維持してレンジ切換ＥＣＵ２０への電源供給を継続し、電源スイッチ７２のオフ操作後に電源オン状態を継続する期間に電源スイッチ７２がオン操作されても通電相学習処理（初期駆動）を実行しないようにしている。

この場合、電源スイッチ７２のオフ操作後に電源オン状態を継続する所定時間（Ｔ１又はＴ２）は、通電相学習処理で発熱したモータ１４または、モータドライバ５５，５６を放熱させてモータ１４または、モータドライバ５５，５６の温度を許容温度範囲内に低下させるのに必要な時間を確保するように設定され、通電相学習処理後の最初の電源スイッチ７２のオフ操作からの経過時間が所定時間Ｔ１に達したか否かを判定しても良いし、或は、電源スイッチ７２のオフ状態が継続する時間が所定時間Ｔ２に達したか否かを判定しても良い。この所定時間（Ｔ１又はＴ２）は、予め設定した一定の時間としても良いし、モータ１４または、モータドライバ５５，５６の温度等に応じて変化させても良い。モータ１４または、モータドライバ５５，５６の温度は、温度センサで検出しても良いし、初期駆動時のモータ１４の通電電流量等に基づいて推定しても良い。

以上説明した本実施例の通電相学習処理は、レンジ切換ＥＣＵ２０によって図１１の通電相学習処理プログラムに従って実行される。本プログラムは、レンジ切換ＥＣＵ２０への電源供給中（ＥＣＵリレー７３のオン期間中）に所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、電源スイッチ７２がオフ（ＯＦＦ）からオン（ＯＮ）に切り換えられた直後であるか否かを判定し、オンに切り換えられた直後であれば、ステップ１０２に進み、ＥＣＵリレー７３がオフ状態であるか否かを判定する。その結果、ＥＣＵリレー７３がオフ状態であると判定されれば、ステップ１０３に進み、ＥＣＵリレー７３をオンして、次のステップ１０４で、通電相学習処理を実施して、ステップ１０５に進む。

これに対し、上記ステップ１０１と１０２のいずれかで「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、電源スイッチ７２がオンに切り換えられた直後ではない場合、又は、ＥＣＵリレー７３がオン状態である場合は、ステップ１０３と１０４を飛び越して、ステップ１０５に進む。この場合は、通電相学習処理は実施されない。

この後、ステップ１０５で、電源スイッチ７２のオフ操作から所定時間（Ｔ１又はＴ２）が経過したか否かを判定する。この際、通電相学習処理後の最初の電源スイッチ７２のオフ操作からの経過時間が所定時間Ｔ１に達したか否かを判定しても良いし、或は、電源スイッチ７２のオフ状態が継続する時間が所定時間Ｔ２に達したか否かを判定しても良い。このステップ１０５で、電源スイッチ７２のオフ操作から所定時間（Ｔ１又はＴ２）が経過していないと判定されれば、そのまま本プログラムを終了する。この場合は、電源スイッチ７２のオフ操作後もＥＣＵリレー７３がオン状態に維持される。このステップ１０５の処理が特許請求の範囲でいう電源継続手段としての役割を果たす。

その後、電源スイッチ７２のオフ操作から所定時間（Ｔ１又はＴ２）が経過した時点で、上記ステップ１０５で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１０６に進み、ＥＣＵリレー７３をオフしてレンジ切換ＥＣＵ２０への電源供給を遮断する。

以上説明した本実施例によれば、電源スイッチ７２のオフ操作後も所定時間が経過するまでは、電源オン状態に維持してＲＡＭ７１の記憶データ（通電相学習値とエンコーダカウント値）を保持できると共に、モータ１４が外力等で回転すれば、その回転角度に応じてエンコーダカウント値を更新することができる。これにより、電源スイッチ７２のオフ操作後に電源オン状態に維持される期間は、通電相学習処理（初期駆動）を実行しなくても、ＲＡＭ７１に記憶された通電相学習値とエンコーダカウント値を用いてモータ１４を目標回転角度まで正しく回転駆動することが可能となり、当該期間に電源スイッチ７２がオン操作されても通電相学習処理（初期駆動）を実行しないようにすることができる。このため、使用者が遊び感覚等で電源スイッチ７２のオン／オフの切換操作を繰り返しても、通電相学習処理（初期駆動）によるモータ１４または、レンジ切換ＥＣＵ２０のモータドライバ５５，５６の発熱を抑えて、モータ１４または、モータドライバ５５，５６の寿命低下や故障を未然に防止することができる。

尚、エンコーダ６１は、磁気式のエンコーダに限定されず、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、モータ１４は、ＳＲモータに限定されず、エンコーダのパルス信号のカウント値に基づいてロータの回転角度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同期モータであれば、ＳＲモータ以外の同期モータを用いても良い。

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同期モータを駆動源とする各種の位置切換装置に広く適用して実施できることは言うまでもない。

１１…エンジン、１２…自動変速機、１３…油圧制御弁、１４…モータ、１５…レンジ切換機構、１６…スプール弁、１７…変速制御ＥＣＵ、２０…レンジ切換ＥＣＵ（通電相学習手段，電源継続手段）、２１…シフトレンジ検出装置、２２…エンジンＥＣＵ、２３…バッテリ（電源）、２８…ディテントレバー、２９…パーキングロッド、３１…ロックレバー、３３…パーキングギヤ、３５…凹部、３６…ディテントバネ、３７…係合部、３８…ディテント機構、４３…スタータ、４６…出力軸センサ、５１…ステータコア、５２…ロータ、５３，５４…駆動コイル、５５，５６…モータドライバ（モータ駆動回路）、６１…エンコーダ、６２…ロータリマグネット、６３…Ａ相信号用の磁気検出素子、６４…Ｂ相信号用の磁気検出素子、７１…ＲＡＭ（記憶手段）、７２…電源スイッチ、７３…ＥＣＵリレー

Claims (4)

1. 制御対象を回転駆動するモータの回転に伴って所定角度間隔でパルス信号を出力するエンコーダと、電源オン／オフを切り替える電源スイッチと、前記電源スイッチのオン操作による電源オン後に前記モータの通電相をモータ駆動回路により所定のパターンで順次切り換えることで前記エンコーダのパルス信号のカウント値（以下「エンコーダカウント値」という）と前記モータの回転角度と通電相との対応関係を通電相学習値として学習する通電相学習処理を実行する通電相学習手段と、前記通電相学習値と前記エンコーダカウント値を記憶する記憶手段とを備え、前記通電相学習処理後は、前記エンコーダカウント値と前記通電相学習値に基づいて前記モータの通電相を順次切り換えることで前記モータを目標回転角度まで回転駆動するモータ制御装置において、
   前記電源スイッチのオフ操作後も所定時間が経過するまで電源オン状態を継続する電源継続手段を備え、
   前記通電相学習手段は、前記電源スイッチのオフ操作後に前記電源継続手段により電源オン状態を継続する期間に前記電源スイッチがオン操作されても前記通電相学習処理を実行しないことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記所定時間は、前記通電相学習処理で発熱した前記モータを放熱させるのに必要な時間、または、前記モータの通電相を切り換える前記モータ駆動回路の放熱に必要な時間を確保するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記モータは、スイッチトリラクタンスモータであることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 前記モータは、車両の自動変速機のレンジを切り換えるレンジ切換機構を駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のモータ制御装置。

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