JP2016100930A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりもモータの電力消費量や発熱量を減少させながら、突き当て制御の実行後にモータの回転位置を所定位置に戻すことができるようにする。【解決手段】レンジ切換機構１１の可動範囲の限界位置に突き当たるまでモータ１２を回転させる突き当て制御を実行した後に、非通電戻し制御を実行する。この非通電戻し制御では、モータ１２の通電を停止することで回転伝達系の弾性変形による復元力等を利用してモータ１２を突き当て制御と逆方向に回転させて目標回転位置の方向に戻す。そして、非通電戻し制御の開始後にモータ１２の回転位置が目標回転位置に到達したときにモータ１２の二相に同時に通電してモータ１２を停止させる。また、非通電戻し制御の開始後にモータ１２の回転位置が目標回転位置に到達する前に所定時間が経過した場合には、モータ１２の通電相を順次切り換えてモータ１２を目標回転位置の方向に回転駆動する。【選択図】図１

Description

本発明は、制御対象の駆動源となるモータを制御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、例えば、特許文献１（特開２００４−３０８８４６号公報）に記載されているように、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。このものは、モータの回転に同期して所定角度毎にパルス信号を出力するエンコーダを搭載し、レンジ切換時には、このエンコーダの出力信号のカウント値に基づいてモータを目標レンジに相当する目標回転位置（目標カウント値）まで回転させることで、シフトレンジを目標レンジに切り換えるようにしている。

このようなシステムにおいては、モータの回転位置を制御する際の基準位置を学習する技術として、上記特許文献１に記載されているように、レンジ切換機構の可動範囲の限界位置（壁）に突き当たるまでモータを回転させる突き当て制御を実行して、その限界位置を基準位置として学習するようにしたものがある。しかし、限界位置に突き当たるまでモータを回転させる突き当て制御を実行すると、モータのトルクで回転伝達系が弾性変形（例えばディテントバネ等が撓み又は伸び変形）してしまう。このため、上記特許文献１では、突き当て制御の実行後に、モータを突き当て制御と逆方向に回転駆動してモータの回転位置を所定量だけ戻す戻し制御を実行して、回転伝達系の弾性変形を解消してからモータの通電を停止するようにしている。

特開２００４−３０８８４６号公報

近年、自動車においては、更なる燃費節減や信頼性向上が要求されるようになってきてきる。しかし、上記特許文献１の技術では、突き当て制御を実行した後にモータの回転位置を所定量だけ戻す戻し制御を実行する際に、モータに通電してモータを突き当て制御と逆方向に回転駆動するため、その分、モータの電力消費量や発熱量が増大して、燃費節減や過熱防止（信頼性向上）に対して不利になる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、従来よりもモータの電力消費量や発熱量を減少させながら、突き当て制御の実行後にモータの回転位置を所定位置に戻すことができるモータ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、制御対象（１１）の駆動源となるモータ（１２）と、このモータ（１２）の通電相を順次切り換えてモータ（１２）を回転駆動する制御手段（４１）とを備えたモータ制御装置において、制御手段（４１）は、モータ（１２）の基準位置を学習するために制御対象（１１）の可動範囲の限界位置に突き当たるまでモータ（１２）を回転させる突き当て制御を実行した後に、モータ（１２）の通電を停止してモータ（１２）を突き当て制御と逆方向に回転させてモータ（１２）の回転位置を所定の目標回転位置の方向に戻す非通電戻し制御を実行し、該非通電戻し制御の開始後にモータ（１２）の回転位置が目標回転位置に到達したときにモータ（１２）の所定の相に通電してモータ（１２）を停止させるようにしたものである。

制御対象の可動範囲の限界位置に突き当たるまでモータを回転させる突き当て制御を実行すると、モータのトルクで回転伝達系が弾性変形（例えばディテントバネ等が撓み又は伸び変形）するが、その際、回転伝達系の弾性変形による復元力（弾性力）がモータを突き当て制御と逆方向に回転させる方向に作用する。

この点に着目して、本発明は、突き当て制御を実行した後に、非通電戻し制御を実行して、モータの通電を停止することで、回転伝達系の弾性変形による復元力を利用してモータを突き当て制御と逆方向に回転させてモータの回転位置を目標回転位置の方向に戻すことができる。そして、非通電戻し制御の開始後にモータの回転位置が目標回転位置に到達したときにモータの所定の相に通電してモータを停止させることで、モータ１２を目標回転位置で確実に停止させることができる。これにより、突き当て制御の実行後の戻し制御の際にモータに通電してモータを突き当て制御と逆方向に回転駆動する従来システムに比べてモータの電力消費量や発熱量を減少させながら、突き当て制御の実行後にモータの回転位置を所定位置に戻すことができ、燃費節減や過熱防止（信頼性向上）に対して有利になる。

図１は本発明の実施例１におけるレンジ切換機構の斜視図である。 図２はレンジ切換制御システムの概略構成を示す図である。 図３は非通電戻し制御の実行例を説明するタイムチャートである。 図４は実施例１の突き当て及び戻し制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図５は実施例２の突き当て及び戻し制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図６は二相駆動の通電相の切り換え順序（その１）を説明する図である。 図７は二相駆動の通電相の切り換え順序（その２）を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１及び図２に基づいてレンジ切換制御システムの構成を説明する。
図１に示すように、レンジ切換機構１１は、車両に搭載された自動変速機２７（図２参照）のシフトレンジをＰレンジ（パーキングレンジ）とＲレンジ（リバースレンジ）とＮレンジ（ニュートラルレンジ）とＤレンジ（ドライブレンジ）との間で切り換える４ポジション式のレンジ切換機構である。このレンジ切換機構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ている。このモータ１２には、減速機構２６（図２参照）が内蔵され、その出力軸１２ａ（図２参照）に、レンジ切換機構１１のマニュアルシャフト１３が接続されている。このマニュアルシャフト１３に、ディテントレバー１５が固定されている。

このディテントレバー１５には、ディテントレバー１５の回転に応じて直線運動するマニュアルバルブ３２が連結され、このマニュアルバルブ３２によって自動変速機２７の内部の油圧回路（図示せず）を切り換えることで、シフトレンジを切り換えるようになっている。

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。

一方、ディテントレバー１５をＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄの各レンジ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、ディテントレバー１５には、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄの各レンジ保持凹部２４が形成されている。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の各レンジ保持凹部２４に嵌まり込んだときに、ディテントレバー１５が各レンジの位置に保持されるようになっている。これらディテントレバー１５とディテントバネ２３等からディテントレバー１５の回転位置を各レンジの位置に係合保持する（つまりレンジ切換機構１１を各レンジの位置に保持する）ためのディテント機構１４（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る。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。

一方、Ｐレンジ以外のレンジでは、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が下降する。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。

図２に示すように、レンジ切換機構１１のマニュアルシャフト１３には、マニュアルシャフト１３の回転角（回転位置）を検出する回転センサ１６が設けられている。この回転センサ１６は、マニュアルシャフト１３の回転角度に応じた電圧を出力するセンサ（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実際のシフトレンジが、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのいずれであるかを確認できるようになっている。

図２に示すように、モータ１２には、ロータの回転角（回転位置）を検出するためのエンコーダ４６が設けられている。このエンコーダ４６は、例えば磁気式のロータリエンコーダにより構成されており、モータ１２のロータの回転に同期して所定角度毎にＡ相、Ｂ相のパルス信号を出力するように構成されている。レンジ切換制御回路４２のマイコン４１（制御手段）は、エンコーダ４６から出力される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、そのカウント値（以下「エンコーダカウント値」という）に応じてモータドライバ３７によってモータ１２の通電相を所定の順序で切り換えることでモータ１２を回転駆動する。尚、モータ１２の３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の巻線とモータドライバ３７の組み合わせを２系統設けて、一方の系統が故障しても、他方の系統でモータ１２を回転駆動できる構成にしても良い。

モータ１２の回転中は、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によってモータ１２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、モータ１２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モータ１２の回転角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モータ１２の回転位置を検出して、その回転位置に対応した相の巻線に通電してモータ１２を回転駆動できるようになっている。

レンジ切換制御回路４２には、シフトスイッチ４４で検出したシフトレバー操作位置の信号が入力される。これにより、レンジ切換制御回路４２のマイコン４１は、運転者のシフトレバー操作等に応じて目標レンジ（目標のシフトレンジ）を切り換え、その目標レンジに応じてモータ１２を回転駆動してシフトレンジを切り換え、切り換え後の実際のシフトレンジを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に表示する。

レンジ切換制御回路４２には、車両に搭載されたバッテリ５０（電源）から電源リレー５１を介して電源電圧が供給される。電源リレー５１のオン／オフは、電源スイッチであるＩＧスイッチ５２（イグニッションスイッチ）のオン／オフを手動操作することで切り換えられる。ＩＧスイッチ５２がオンされると、電源リレー５１がオンされてレンジ切換制御回路４２に電源電圧が供給され、ＩＧスイッチ５２がオフされると、電源リレー５１がオフされてレンジ切換制御回路４２への電源供給が遮断（オフ）される。

ところで、エンコーダカウント値は、マイコン４１のＲＡＭに記憶されるため、レンジ切換制御回路４２の電源がオフされると、エンコーダカウント値の記憶値が消えてしまう。そのため、レンジ切換制御回路４２の電源投入直後のエンコーダカウント値は、実際のモータ１２の回転位置（通電相）に対応したものとならない。従って、エンコーダカウント値に応じて通電相を切り換えるためには、電源投入後にエンコーダカウント値と実際のモータ１２の回転位置とを対応させて、エンコーダカウント値と通電相とを対応させる必要がある。

そこで、マイコン４１は、電源投入後に初期駆動を行ってモータ１２の通電相とエンコーダカウント値との対応関係を学習する。この初期駆動では、オープンループ制御でモータ１２の通電相の切り換えを所定のタイムスケジュールで一巡させることで、いずれかの通電相でモータ１２の回転位置と該通電相とを一致させてモータ１２を回転駆動してエンコーダ４６のＡ相信号及びＢ相信号のエッジをカウントする。そして、初期駆動終了時のエンコーダカウント値とモータ１２の回転位置と通電相との対応関係を学習する。

また、マイコン４１は、モータ１２の起動後のエンコーダカウント値に基づいてモータ１２の起動位置からの回転量（回転角）を検出できるだけであるため、電源投入後に何等かの方法で、モータ１２の絶対的な回転位置を検出しないと、モータ１２を正確に目標回転位置まで回転駆動することができない。

そこで、マイコン４１は、初期駆動の終了後に、レンジ切換機構１１の可動範囲の限界位置に突き当たるまでモータ１２を回転させる突き当て制御を実行して、その限界位置を基準位置として学習し、この基準位置のエンコーダカウント値を基準にしてモータ１２の回転量（回転角）を制御する。

具体的には、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レンジ壁（Ｐレンジ保持凹部２４の側壁）に突き当たるまでモータ１２を回転させる“Ｐレンジ壁突き当て制御”を実施して、Ｐレンジ側の限界位置をＰレンジ側の基準位置として学習する。或は、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Ｄレンジ側（Ｐレンジと反対側）の限界位置であるＤレンジ壁（Ｄレンジ保持凹部２５の側壁）に突き当たるまでモータ１２を回転させる“Ｄレンジ壁突き当て制御”を実施して、Ｄレンジ側の限界位置をＤレンジ側の基準位置として学習する。

基準位置を学習した後、マイコン４１は、運転者のシフトレバー操作等により目標レンジが切り換えられると、それに応じて目標回転位置（目標カウント値）を変更する。そして、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ることでモータ１２を目標レンジに相当する目標回転位置まで回転駆動するフィードバック制御を実行して、シフトレンジを目標レンジに切り換える（レンジ切換機構１１の切換位置を目標レンジの位置に切り換える）。

ところで、レンジ切換機構１１の可動範囲の限界位置に突き当たるまでモータ１２を回転させる突き当て制御を実行すると、モータ１２のトルクで回転伝達系が弾性変形（例えばディテントバネ２３等が撓み又は伸び変形）してしまう。このため、従来は、突き当て制御の実行後に、モータ１２を突き当て制御と逆方向に回転駆動してモータ１２の回転位置を所定量だけ戻す戻し制御を実行して、回転伝達系の弾性変形を解消してからモータ１２の通電を停止するようにしている。

しかし、上記従来技術では、突き当て制御を実行した後にモータ１２の回転位置を所定量だけ戻す戻し制御を実行する際に、モータ１２に通電してモータ１２を突き当て制御と逆方向に回転駆動するため、その分、モータ１２の電力消費量や発熱量が増大して、燃費節減や過熱防止（信頼性向上）に対して不利になる。

そこで、本実施例１では、レンジ切換制御回路４２のマイコン４１により後述する図４のルーチンを実行することで、突き当て制御を実行した後に、モータ１２の通電を停止してモータ１２を突き当て制御と逆方向に回転させてモータ１２の回転位置を所定の目標回転位置の方向に戻す非通電戻し制御を実行するようにしている。

レンジ切換機構１１の可動範囲の限界位置に突き当たるまでモータ１２を回転させる突き当て制御を実行すると、モータ１２のトルクで回転伝達系が弾性変形（例えばディテントバネ２３等が撓み又は伸び変形）するが、その際、回転伝達系の弾性変形による復元力（弾性力）がモータ１２を突き当て制御と逆方向に回転させる方向に作用する。また、ディテント機構１４の吸い込み力（ディテントバネ２３の係合部２３ａをレンジ保持凹部２４の底に向かって滑り落とそうとする力）もモータ１２を突き当て制御と逆方向に回転させる方向に作用する。

この点に着目して、本実施例では、突き当て制御を実行した後に、非通電戻し制御を実行して、モータ１２の通電を停止することで、回転伝達系の弾性変形による復元力やディテント機構１４の吸い込み力を利用してモータ１２を突き当て制御と逆方向に回転させてモータ１２の回転位置を目標回転位置の方向に戻すようにしている。

具体的には、図３に示すように、制御モードが突き当て制御モード（例えばＰレンジ壁突き当て制御モード）に切り換えられた場合には、その時点ｔ1 で、モータ１２の目標回転位置（目標カウント値）をＰレンジ壁を越える位置（Ｐレンジ壁に相当するカウント値よりも十分に小さいカウント値）に設定して、Ｐレンジ壁突き当て制御を実行する。このＰレンジ壁突き当て制御では、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モータ１２を目標回転位置の方向に回転駆動するＦ／Ｂ駆動（フィードバック駆動）を実行して、ディテントバネ２３の係合部２３ａがＰレンジ側の限界位置であるＰレンジ壁に突き当たるまでモータ１２を回転させる。

その後、モータ１２の回転が停止した状態が所定時間以上継続した時点ｔ2 で、モータ１２がＰレンジ側の限界位置まで回転した（ディテントバネ２３の係合部２３ａがＰレンジ壁に突き当たった）と判断して、Ｐレンジ側の限界位置をＰレンジ側の基準位置として学習した後、制御モードを突き当て制御モードから戻し制御モードに切り換える。

制御モードが戻し制御モードに切り換えられた場合には、モータ１２の目標回転位置をＰ谷位置（ディテントバネ２３の係合部２３ａがＰレンジ保持凹部２４の底に嵌まり込む位置）に切り換えて、非通電戻し制御を実行する。この非通電戻し制御では、モータ１２の通電を停止することで、回転伝達系の弾性変形による復元力やディテント機構１４の吸い込み力でモータ１２を突き当て制御と逆方向に回転させてモータ１２の回転位置を目標回転位置の方向に戻す。

そして、非通電戻し制御の開始後にモータ１２の回転位置が目標回転位置に到達した時点ｔ3 で、モータ１２の所定の相に通電してモータ１２を停止させるモータ停止制御を実行する。このモータ停止制御では、モータ１２の二相に同時に通電する二相通電を実施してモータ１２を目標回転位置で停止させる。或は、モータ１２の全相（三相）に同時に通電する三相通電又はモータ１２の一相に通電する一相通電を実施してモータ１２を目標回転位置で停止させるようにしても良い。

また、非通電戻し制御の開始後にモータ１２の回転位置が目標回転位置に到達する前に所定時間が経過した場合には、非通電戻し制御だけではモータ１２を目標回転位置まで回転させることができないと判断する。この場合、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モータ１２を目標回転位置の方向に回転駆動するＦ／Ｂ駆動を実行する。このＦ／Ｂ駆動によってモータ１２の回転位置が目標回転位置に到達したときに、モータ停止制御を実行して、モータ１２を目標回転位置で停止させる。

以下、本実施例１でレンジ切換制御回路４２のマイコン４１が実行する図４の突き当て及び戻し制御ルーチンの処理内容を説明する。
図４に示す突き当て及び戻し制御ルーチンは、レンジ切換制御回路４２の電源オン期間中にマイコン４１により所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、制御モードが突き当て制御モード（例えばＰレンジ壁突き当て制御モード）であるか否かを判定する。

このステップ１０１で、制御モードが突き当て制御モードであると判定された場合には、モータ１２の目標回転位置をＰレンジ壁を越える位置（Ｐレンジ壁に相当するカウント値よりも十分に小さいカウント値）に設定して、Ｐレンジ壁突き当て制御を次のようにして実行する。

まず、ステップ１０２に進み、モータ回転停止状態（モータ１２の回転が停止した状態）が所定時間以上継続したか否かを判定し、モータ回転停止状態が所定時間以上継続していないと判定された場合には、ステップ１０３に進み、Ｐレンジ壁突き当て制御を実行する。このＰレンジ壁突き当て制御では、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モータ１２を目標回転位置の方向に回転駆動するＦ／Ｂ駆動を実行して、ディテントバネ２３の係合部２３ａがＰレンジ側の限界位置であるＰレンジ壁に突き当たるまでモータ１２を回転させる。

この後、上記ステップ１０２で、モータ回転停止状態が所定時間以上継続したと判定された時点で、モータ１２がＰレンジ側の限界位置まで回転した（ディテントバネ２３の係合部２３ａがＰレンジ壁に突き当たった）と判断して、ステップ１０４に進み、Ｐレンジ側の限界位置をＰレンジ側の基準位置として学習する。この後、ステップ１０５に進み、制御モードを突き当て制御モードから戻し制御モードに切り換える。

その後、上記ステップ１０１で、制御モードが突き当て制御モードではないと判定された場合には、ステップ１０６に進み、制御モードが戻し制御モードであるか否かを判定する。

このステップ１０６で、制御モードが戻し制御モードであると判定された場合には、モータ１２の目標回転位置をＰ谷位置（ディテントバネ２３の係合部２３ａがＰレンジ保持凹部２４の底に嵌まり込む位置）に切り換えて、非通電戻し制御を次のようにして実行する。

まず、ステップ１０７に進み、モータ１２の回転位置が目標回転位置に到達したか否かを判定し、モータ１２の回転位置が目標回転位置に到達していないと判定された場合には、ステップ１０８に進み、戻し制御モードに切り換えられてから所定時間が経過したか否かを判定する。

このステップ１０８で、戻し制御モードに切り換えられてから所定時間が経過していないと判定された場合には、ステップ１０９に進み、非通電戻し制御を実行する。この非通電戻し制御では、モータ１２の通電を停止することで、回転伝達系の弾性変形による復元力やディテント機構１４の吸い込み力でモータ１２を突き当て制御と逆方向に回転させてモータ１２の回転位置を目標回転位置の方向に戻す。

その後、上記ステップ１０７で、モータ１２の回転位置が目標回転位置に到達したと判定された時点で、ステップ１１０に進み、モータ１２の所定の相に通電してモータ１２を停止させるモータ停止制御を実行する。このモータ停止制御では、モータ１２の二相に同時に通電する二相通電を実施してモータ１２を目標回転位置で停止させる。或は、モータ１２の全相（三相）に同時に通電する三相通電又はモータ１２の一相に通電する一相通電を実施してモータ１２を目標回転位置で停止させるようにしても良い。

この後、ステップ１１１に進み、モータ停止制御を所定時間継続したか否かを判定し、まだモータ停止制御を所定時間継続していないと判定された場合には、上記ステップ１１０に戻り、モータ停止制御を継続する。

その後、上記ステップ１１１で、モータ停止制御を所定時間継続したと判定された時点で、ステップ１１２に進み、モータ１２の通電を停止して、モータ停止制御を終了する。この後、ステップ１１３に進み、制御モードを戻し制御モードから通常制御モードに切り換える。

一方、上記ステップ１０８で、戻し制御モードに切り換えられてから所定時間が経過したと判定された場合（つまり非通電戻し制御の開始後にモータ１２の回転位置が目標回転位置に到達する前に所定時間が経過した場合）には、非通電戻し制御だけではモータ１２を目標回転位置まで回転させることができないと判断して、ステップ１１４に進む。このステップ１１４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モータ１２を目標回転位置の方向に回転駆動するＦ／Ｂ駆動を実行する。

その後、上記ステップ１０７で、モータ１２の回転位置が目標回転位置に到達したと判定された時点で、上記ステップ１１０に進み、モータ停止制御を実行してモータ１２を目標回転位置で停止させた後、モータ１２の通電を停止してモータ停止制御を終了して、制御モードを通常制御モードに切り換える（ステップ１１０〜１１３）。

以上説明した本実施例１では、突き当て制御を実行すると、回転伝達系の弾性変形による復元力やディテント機構１４の吸い込み力がモータ１２を突き当て制御と逆方向に回転させる方向に作用することに着目して、突き当て制御を実行した後に、非通電戻し制御を実行する。この非通電戻し制御では、モータ１２の通電を停止することで、回転伝達系の弾性変形による復元力やディテント機構１４の吸い込み力を利用してモータ１２を突き当て制御と逆方向に回転させてモータ１２の回転位置を目標回転位置の方向に戻すことができる。そして、非通電戻し制御の開始後にモータ１２の回転位置が目標回転位置に到達したときに、モータ１２の所定の相に通電してモータ１２を停止させるモータ停止制御を実行することで、モータ１２を目標回転位置で確実に停止させることができる。これにより、突き当て制御の実行後の戻し制御の際にモータに通電してモータを突き当て制御と逆方向に回転駆動する従来システムに比べてモータ１２の電力消費量や発熱量を減少させながら、突き当て制御の実行後にモータ１２の回転位置を所定位置に戻すことができ、燃費節減や過熱防止（信頼性向上）に対して有利になる。

また、本実施例１では、非通電戻し制御の開始後にモータ１２の回転位置が目標回転位置に到達する前に所定時間が経過した場合には、非通電戻し制御だけではモータ１２を目標回転位置まで回転させることができないと判断して、モータ１２の通電相を順次切り換えてモータ１２を目標回転位置の方向に回転駆動するＦ／Ｂ駆動を実行する。これにより、回転伝達系の弾性変形による復元力やディテント機構１４の吸い込み力でモータ１２を目標回転位置まで回転させることができない場合でも、Ｆ／Ｂ駆動でモータ１２を目標回転位置まで回転させることができる。

次に、図５乃至図７を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、レンジ切換制御回路４２のマイコン４１により後述する図５のルーチンを実行することで、モータ１２の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のうちの一相が通電不能の場合に、非通電戻し制御を実行するようにしている。

以下、本実施例２でレンジ切換制御回路４２のマイコン４１が実行する図５の突き当て及び戻し制御ルーチンの処理内容を説明する。
図５に示す突き当て及び戻し制御ルーチンでは、まず、ステップ２００で、モータ１２の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のうちの一相が通電不能であるか否かを判定し、モータ１２の各相に通電可能であると判定された場合には、前記実施例１で説明した図１のルーチンを実行する。

一方、上記ステップ２００で、モータ１２の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のうちの一相が通電不能であると判定された場合には、ステップ２０１に進み、制御モードが突き当て制御モード（例えばＰレンジ壁突き当て制御モード）であるか否かを判定する。

このステップ２０１で、制御モードが突き当て制御モードであると判定された場合には、モータ１２の目標回転位置をＰレンジ壁を越える位置に設定して、Ｐレンジ壁突き当て制御を次のようにして実行する。

まず、ステップ２０２に進み、モータ回転停止状態が所定時間以上継続したか否かを判定し、モータ回転停止状態が所定時間以上継続していないと判定された場合には、ステップ２０３に進み、一相通電不能時のＰレンジ壁突き当て制御を実行する。この一相通電不能時のＰレンジ壁突き当て制御では、後述する二相駆動を実行してモータ１２を回転始動させる。この後、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モータ１２を目標回転位置の方向に回転駆動するＦ／Ｂ駆動を実行して、ディテントバネ２３の係合部２３ａがＰレンジ側の限界位置であるＰレンジ壁に突き当たるまでモータ１２を回転させる。

その際、Ｆ／Ｂ駆動のモータ１２の通電相の切り換え順序が、Ｕ相→ＵＷ相→Ｗ相→ＶＷ相→Ｖ相→ＵＶ相の場合には、図６に示す切り換え順序で通電相を切り換える二相駆動を実行した後、Ｆ／Ｂ駆動を実行する。

(1) モータ１２のＵ相が通電不能の場合には、Ｗ相→ＶＷ相→Ｖ相の順序で所定時間ずつ通電保持しながら通電相を切り換える二相駆動を実行する。
(2) モータ１２のＶ相が通電不能の場合には、Ｕ相→ＵＷ相→Ｗ相の順序で所定時間ずつ通電保持しながら通電相を切り換える二相駆動を実行する。
(3) モータ１２のＷ相が通電不能の場合には、Ｖ相→ＵＶ相→Ｕ相の順序で所定時間ずつ通電保持しながら通電相を切り換える二相駆動を実行する。

一方、Ｆ／Ｂ駆動のモータ１２の通電相の切り換え順序が、Ｕ相→ＵＶ相→Ｖ相→ＶＷ相→Ｗ相→ＵＷ相の場合には、図７に示す切り換え順序で通電相を切り換える二相駆動を実行した後、Ｆ／Ｂ駆動を実行する。

(4) モータ１２のＵ相が通電不能の場合には、Ｖ相→ＶＷ相→Ｗ相の順序で所定時間ずつ通電保持しながら通電相を切り換える二相駆動を実行する。
(5) モータ１２のＶ相が通電不能の場合には、Ｗ相→ＵＷ相→Ｕ相の順序で所定時間ずつ通電保持しながら通電相を切り換える二相駆動を実行する。
(6) モータ１２のＷ相が通電不能の場合には、Ｕ相→ＵＶ相→Ｖ相の順序で所定時間ずつ通電保持しながら通電相を切り換える二相駆動を実行する。

この後、上記ステップ２０２で、モータ回転停止状態が所定時間以上継続したと判定された時点で、モータ１２がＰレンジ側の限界位置まで回転したと判断して、ステップ２０４に進み、Ｐレンジ側の限界位置をＰレンジ側の基準位置として学習した後、ステップ２０５に進み、制御モードを突き当て制御モードから戻し制御モードに切り換える。

その後、上記ステップ２０１で、制御モードが突き当て制御モードではないと判定された場合には、ステップ２０６に進み、制御モードが戻し制御モードであるか否かを判定し、制御モードが戻し制御モードであると判定された場合には、モータ１２の目標回転位置をＰ谷位置に切り換えて、非通電戻し制御を次のようにして実行する。

まず、ステップ２０７に進み、モータ１２の回転位置が目標回転位置に到達したか否かを判定し、モータ１２の回転位置が目標回転位置に到達していないと判定された場合には、ステップ２０８に進み、戻し制御モードに切り換えられてから所定時間が経過したか否かを判定する。

このステップ２０８で、戻し制御モードに切り換えられてから所定時間が経過していないと判定された場合には、ステップ２０９に進み、非通電戻し制御を実行する。この非通電戻し制御では、モータ１２の通電を停止することで、回転伝達系の弾性変形による復元力やディテント機構１４の吸い込み力でモータ１２を突き当て制御と逆方向に回転させてモータ１２の回転位置を目標回転位置の方向に戻す。

その後、上記ステップ２０７で、モータ１２の回転位置が目標回転位置に到達したと判定された時点で、ステップ２１０に進み、モータ停止制御を実行する。この後、ステップ２１１に進み、モータ停止制御を所定時間継続したか否かを判定し、まだモータ停止制御を所定時間継続していないと判定された場合には、上記ステップ２１０に戻り、モータ停止制御を継続する。

その後、上記ステップ２１１で、モータ停止制御を所定時間継続したと判定された時点で、ステップ２１２に進み、モータ１２の通電を停止して、モータ停止制御を終了する。この後、ステップ２１３に進み、制御モードを戻し制御モードから通常制御モードに切り換える。

一方、上記ステップ２０８で、戻し制御モードに切り換えられてから所定時間が経過したと判定された場合（つまり非通電戻し制御の開始後にモータ１２の回転位置が目標回転位置に到達する前に所定時間が経過した場合）には、非通電戻し制御だけではモータ１２を目標回転位置まで回転させることができないと判断して、ステップ２１４に進む。このステップ２１４で、二相駆動を実行してモータ１２を回転始動させた後、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モータ１２を目標回転位置の方向に回転駆動するＦ／Ｂ駆動を実行する。

その際、Ｆ／Ｂ駆動のモータ１２の通電相の切り換え順序が、Ｕ相→ＵＷ相→Ｗ相→ＶＷ相→Ｖ相→ＵＶ相の場合には、図６に示す切り換え順序で通電相を切り換える二相駆動を実行した後、Ｆ／Ｂ駆動を実行する。一方、Ｆ／Ｂ駆動のモータ１２の通電相の切り換え順序が、Ｕ相→ＵＶ相→Ｖ相→ＶＷ相→Ｗ相→ＵＷ相の場合には、図７に示す切り換え順序で通電相を切り換える二相駆動を実行した後、Ｆ／Ｂ駆動を実行する。

その後、上記ステップ２０７で、モータ１２の回転位置が目標回転位置に到達したと判定された時点で、上記ステップ２１０に進み、モータ停止制御を実行してモータ１２を目標回転位置で停止させた後、モータ１２の通電を停止してモータ停止制御を終了して、制御モードを通常制御モードに切り換える（ステップ２１０〜２１３）。

以上説明した本実施例２では、モータ１２の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のうちの一相が通電不能の場合に、非通電戻し制御を実行する。これにより、モータ１２の各相に正常に通電できない場合でも、非通電戻し制御を実行して、モータ１２の通電を停止することで、回転伝達系の弾性変形による復元力やディテント機構１４の吸い込み力を利用してモータ１２を突き当て制御と逆方向に回転させてモータ１２の回転位置を目標回転位置の方向に戻すことができる。

尚、上記実施例２では、モータ１２の各相のうちの一相が通電不能の場合に非通電戻し制御を実行するようにしたが、これに限定されず、例えば、四相以上のモータの場合には、モータの各相のうちの一相又は二相以上が通電不能の場合に非通電戻し制御を実行するようにしても良い。

また、上記実施例２では、モータ１２の各相に通電可能の場合にも、非通電戻し制御を実行するようにしているが、これに限定されず、例えば、モータ１２の各相に通電可能の場合には、モータ１２に通電してモータ１２を突き当て制御と逆方向に回転駆動する戻し制御を実行するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、Ｐレンジ壁突き当て制御の実行後に非通電戻し制御を実行するようにしたが、これに限定されず、例えば、Ｄレンジ壁突き当て制御の実行後に非通電戻し制御を実行するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、非通電戻し制御の開始後にモータ１２の回転位置が目標回転位置に到達する前に所定時間が経過した場合にＦ／Ｂ駆動を実行するようにしている。しかし、これに限定されず、例えば、非通電戻し制御だけでモータ１２を目標回転位置まで回転させることができるような場合（回転伝達系の弾性変形による復元力やディテント機構１４の吸い込み力が十分に大きい場合）には、Ｆ／Ｂ駆動を実行しないようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、シフトレンジをＰレンジとＲレンジとＮレンジとＤレンジの四つのレンジ間で切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、例えば、シフトレンジをＰレンジとＮｏｔＰレンジの二つのレンジ間で切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに本発明を適用しても良い。或は、シフトレンジを三つのレンジ間又は五つ以上のレンジ間で切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに本発明を適用しても良い。

また、自動変速機（ＡＴ、ＣＶＴ、ＤＣＴ等）に限定されず、電気自動車用の変速機（減速機）のシフトレンジを切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに本発明を適用しても良い。

その他、本発明は、レンジ切換機構に限定されず、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機構を備えたシステムに適用しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…レンジ切換機構（制御対象）、１２…モータ、１４…ディテント機構、２３…ディテントバネ、２７…自動変速機、４１…マイコン（制御手段）

Claims (4)

1. 制御対象（１１）の駆動源となるモータ（１２）と、前記モータ（１２）の通電相を順次切り換えて前記モータ（１２）を回転駆動する制御手段（４１）とを備えたモータ制御装置において、
   前記制御手段（４１）は、前記モータ（１２）の基準位置を学習するために前記制御対象（１１）の可動範囲の限界位置に突き当たるまで前記モータ（１２）を回転させる突き当て制御を実行した後に、前記モータ（１２）の通電を停止して前記モータ（１２）を前記突き当て制御と逆方向に回転させて前記モータ（１２）の回転位置を所定の目標回転位置の方向に戻す非通電戻し制御を実行し、該非通電戻し制御の開始後に前記モータ（１２）の回転位置が前記目標回転位置に到達したときに前記モータ（１２）の所定の相に通電して前記モータ（１２）を停止させることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記制御手段（４１）は、前記非通電戻し制御の開始後に前記モータ（１２）の回転位置が前記目標回転位置に到達する前に所定時間が経過した場合には、前記モータ（１２）の通電相を順次切り換えて前記モータ（１２）を前記目標回転位置の方向に回転駆動することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記制御手段（４１）は、前記モータ（１２）の各相のうちの少なくとも一相が通電不能の場合に、前記非通電戻し制御を実行す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. 前記制御対象は、シフトレンジを切り換えるレンジ切換機構（１１）であ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。

Images