JP2017188973A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンコーダが正常であるにも拘らずエンコーダの異常と誤判定することを防止できるようにする。
【解決手段】マイコン４１は、異常判定部５４で、モータ１２の回転駆動中にエンコーダカウント値が更新されない状態が所定の異常判定時間以上継続したか否かによってエンコーダ４６の異常の有無を判定する。また、状態監視部５５で、駆動電源５０が低電圧状態（例えば駆動電源５０の電圧が所定値以下）か否かによってエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常か否かを判定する。そして、確定部５６では、状態監視部５５によりエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常が検出された場合には、異常判定部５４によりエンコーダ４６の異常が検出されたとしても、エンコーダ４６の異常を確定しないようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータの回転に応じて信号を出力する回転センサの出力信号に基づいてモータの回転位置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、特許文献１に記載されているように、車両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、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の通電相を順次切り換えてモータを目標位置まで回転駆動するようにしている。また、上記特許文献１には、エンコーダの出力信号のカウント値とモータの駆動信号のカウント値とを比較してエンコーダの異常（例えば断線）を検出することが記載されている。

特開２００４−５６８５６号公報

ところで、もしエンコーダやモータに正常に電力が供給されない電力供給異常が発生すると、それが原因でエンコーダやモータが正常に作動できなくなって、エンコーダの出力信号が正常に更新されないことがある。このため、上記特許文献１のように、エンコーダの出力信号のカウント値とモータの駆動信号のカウント値とを比較してエンコーダの異常を検出するシステムでは、電力供給異常が発生した場合に、エンコーダが正常であるにも拘らずエンコーダの異常と誤判定してしまう可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、モータの回転に応じて信号を出力する回転センサが正常であるにも拘らず回転センサの異常と誤判定することを防止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、前記モータの回転に応じて信号を出力する回転センサ（４６）と、前記回転センサの出力信号に基づいて前記モータの回転位置を制御するモータ制御部（５３）とを備えたモータ制御装置において、前記回転センサと前記モータの少なくとも一方に正常に電力が供給されない電力供給異常を検出する状態監視部（５５）と、前記回転センサの出力信号に基づいて前記回転センサの異常を検出する異常判定部（５４）と、前記状態監視部による検出結果と前記異常判定部による検出結果とに基づいて前記回転センサの異常を確定するか否かを決定する確定部（５６）とを備え、前記確定部は、前記状態監視部により前記電力供給異常が検出された場合には、前記異常判定部により前記回転センサの異常が検出されたとしても、前記回転センサの異常を確定しない構成としたものである。

この構成では、回転センサやモータに正常に電力が供給されない電力供給異常が検出された場合には、その電力供給異常が原因で回転センサの出力信号が正常に更新されなかった可能性があると判断して、回転センサの異常が検出されたとしても、回転センサの異常を確定しないようにできる。これにより、電力供給異常が発生した場合に、回転センサが正常であるにも拘らず回転センサの異常と誤判定することを防止できる。

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は異常診断機能を概略的に示すブロック図である。 図４は実施例１の異常診断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１の異常診断の実行例（その１）を示すタイムチャートである。 図６は実施例１の異常診断の実行例（その２）を示すタイムチャートである。 図７は実施例２の異常診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図８は実施例２の異常診断の実行例を示すタイムチャートである。

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６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、車両のシフトレンジをＰレンジとＮｏｔＰレンジとの間で切り換える２ポジション式のレンジ切換機構である。ここで、Ｐレンジはパーキングレンジを意味する。ＮｏｔＰレンジはＰレンジ以外の他のレンジを意味する。このレンジ切換機構１１が特許請求の範囲でいう制御対象に相当する。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。

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が固定されている。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、自動変速機の出力軸に設けられている。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（つまりパーキング状態）に保持される。

一方、ディテントレバー１５をＰ、ＮｏｔＰの各レンジの位置に保持するためのディテントバネ２３が支持ベース１７に固定されている。ディテントレバー１５には、Ｐレンジ保持凹部２４とＮｏｔＰレンジ保持凹部２５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る。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。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を押し上げる。これにより、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。これにより、自動変速機の出力軸がロックされた状態（つまりパーキング状態）に保持される。

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が下降する。これにより、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る。これにより、自動変速機の出力軸が回転可能な状態（つまり走行可能な状態）に保持される。

図２に示すように、モータ１２には、ロータの回転角（つまり回転位置）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いる。エンコーダ４６は、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。このエンコーダ４６が特許請求の範囲でいう回転センサに相当する。

レンジ切換制御回路４２のマイコン４１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する。マイコン４１は、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（つまりＵ相とＶ相と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。モータドライバ３７には、モータ１２の各相の通電のオン／オフを切り換える複数のスイッチング素子３８（例えばＭＯＳＦＥＴやトランジスタ等）が設けられている。

マイコン４１は、モータ１２の回転中に、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によってモータ１２の回転方向を判定する。正回転（例えば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する。逆回転（例えば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、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。このため、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。エンコーダカウント値は、マイコン４１のＲＡＭ４７に記憶される。

レンジ切換制御回路４２には、シフトスイッチ（図示せず）で検出したシフトレバー操作位置の信号が入力される。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（つまり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る。更に、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（図示せず）に表示する。

また、レンジ切換制御回路４２には、車両に搭載されたバッテリ等の駆動電源５０（図３参照）から電源リレー（図示せず）を介して電源電圧が供給される。電源リレーのオン／オフは、電源スイッチであるＩＧスイッチ（図示せず）のオン／オフを手動操作することで切り換えられる。ＩＧスイッチがオンされると、電源リレー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る。ＩＧスイッチがオフされると、電源リレー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される。

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（つまり目標カウント値）を変更する。図３に示すように、マイコン４１は、モータ制御部５３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する。これにより、シフトレンジを目標レンジに切り換える（つまりレンジ切換機構１１の切換位置を目標レンジの位置に切り換える）。

更に、マイコン４１は、異常判定部５４で、エンコーダ４６の出力信号に基づいてエンコーダ４６の異常を検出する。具体的には、モータ１２の回転駆動中にエンコーダカウント値が更新されない状態が所定の異常判定時間以上継続したか否かによってエンコーダ４６の異常の有無を判定する。

ところで、もし駆動電源５０が低電圧状態になってエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常が発生すると、それが原因でエンコーダ４６が正常に作動できなくなって、エンコーダ４６の出力信号が正常に更新されないことがある。このため、何も対策しないと、駆動電源５０が低電圧状態になってエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常が発生した場合に、エンコーダ４６が正常であるにも拘らずエンコーダ４６の異常と誤判定してしまう可能性がある。

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の異常診断ルーチンを実行することで、次のような異常診断を行う。
図３に示すように、マイコン４１は、状態監視部５５で、駆動電源５０の状態に基づいてエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常を検出する。具体的には、モータ１２の回転駆動前に駆動電源５０の状態に基づいて電力供給異常を検出する事前検知を実行する。この事前検知では、モータ１２の回転駆動前に駆動電源５０が低電圧状態（例えば駆動電源５０の電圧が所定値Ａ以下）か否かによってエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常か否かを判定する。更に、モータ１２の回転駆動中に駆動電源５０の状態に基づいて電力供給異常を検出する途中検知を実行する。この途中検知では、モータ１２の回転駆動中に駆動電源５０が低電圧状態（例えば駆動電源５０の電圧が所定値Ｂ以下）か否かによってエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常か否かを判定する。

そして、確定部５６で、状態監視部５５による検出結果と異常判定部５４による検出結果とに基づいてエンコーダ４６の異常を確定するか否かを決定する。この際、状態監視部５５によりエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常が検出され且つ異常判定部５４によりエンコーダ４６の異常が検出された場合には、エンコーダ４６の異常を確定しない。つまり、エンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常が検出された場合には、その電力供給異常が原因でエンコーダ４６の出力信号が正常に更新されなかった可能性があると判断して、エンコーダ４６の異常が検出されたとしても、エンコーダ４６の異常を確定しない。これにより、駆動電源５０が低電圧状態になってエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常が発生した場合に、エンコーダ４６が正常であるにも拘らずエンコーダ４６の異常と誤判定することを防止する。

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の異常診断ルーチンの処理内容を説明する。
図４に示す異常診断ルーチンは、レンジ切換制御回路４２の電源オン期間中にマイコン４１により実行される。本ルーチンが起動されると、ステップ１０１，１０２でモータ１２の回転駆動前に事前検知を実行する。この事前検知では、まず、ステップ１０１で、電源電圧（つまり駆動電源５０の電圧）が所定値Ａよりも高いか否かを判定する。この事前検知で用いる所定値Ａは、モータ１２を回転駆動させるための機能が作動しなくなる電圧、例えば、エンコーダパルス（エンコーダ４６のパルス信号）を読み取りできなくなることによりモータ１２が駆動不可となりエンコーダカウント（エンコーダパルスのカウント）が停止する電圧（以下「エンコーダ読取不可電圧」という）であり、途中検知で用いる所定値Ｂよりも小さい値に設定されている。エンコーダ読取不可電圧は、後述するトルク保証電圧よりも低いため、所定値Ａは、所定値Ｂよりも小さい値に設定する必要がある。
このステップ１０１で、電源電圧が所定値Ａよりも高いと判定された場合には、エンコーダ４６に正常に電力が供給される状態と判定して、ステップ１０３に進む。

一方、上記ステップ１０１で、電源電圧が所定値Ａ以下（つまり駆動電源５０が低電圧状態）と判定された場合には、エンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常と判定して、ステップ１０２に進む。このステップ１０２で、エンコーダ故障用の事前検知フラグを、モータ１２の回転駆動前にエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常が検出されたことを意味する「ＯＮ」にセットした後、ステップ１０３に進む。

ステップ１０３では、レンジ切換指示が発生したか否かを、例えば、目標レンジが切り換えられたか否かによって判定する。このステップ１０３で、レンジ切換指示が発生していないと判定された場合には、上記ステップ１０１に戻る。

その後、上記ステップ１０３で、レンジ切換指示が発生したと判定され時点で、ステップ１０４に進み、レンジ切換を開始する。このレンジ切換では、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を目標レンジに相当する目標回転位置まで回転駆動する。

この後、ステップ１０５，１０６でモータ１２の回転駆動中に途中検知を実行する。この途中検知では、まず、ステップ１０５で、電源電圧が所定値Ｂよりも高いか否かを判定する。この途中検知で用いる所定値Ｂは、モータ１２の性能を満足させることができなくなる電圧、例えば、モータ１２のトルク不足によりディテントレバー１５を回すことができなくなることによりエンコーダカウントが停止する電圧（以下「トルク保証電圧」という）であり、事前検知で用いる所定値Ａよりも大きい値に設定されている。トルク保証電圧は、前述したエンコーダ読取不可電圧よりも高いため、所定値Ｂは、所定値Ａよりも大きい値に設定する必要がある。
このステップ１０５で、電源電圧が所定値Ｂよりも高いと判定された場合には、エンコーダ４６に正常に電力が供給される状態と判定して、ステップ１０７に進む。

一方、上記ステップ１０５で、電源電圧が所定値Ｂ以下（つまり駆動電源５０が低電圧状態）と判定された場合には、エンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常と判定して、ステップ１０６に進む。このステップ１０６で、エンコーダ故障用の途中検知フラグを、モータ１２の回転駆動中にエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常が検出されたことを意味する「ＯＮ」にセットした後、ステップ１０７に進む。

ステップ１０７では、モータ１２の回転駆動中にエンコーダカウント値が更新されない状態が所定の異常判定時間以上継続したか否かによってエンコーダ４６の異常の有無を判定して、エンコーダ４６が正常か否かを判定する。

このステップ１０７で、エンコーダ４６が正常（つまり異常無し）と判定された場合には、ステップ１０８に進む。このステップ１０８で、レンジ切換が完了したか否かを、例えば、モータ１２が目標回転位置まで回転したか否か（つまりエンコーダカウント値が目標カウント値に到達したか否か）によって判定する。

このステップ１０８で、レンジ切換が完了していないと判定された場合には、上記ステップ１０５に戻る。その後、上記ステップ１０８で、レンジ切換が完了したと判定された時点で、ステップ１０９に進み、レンジ切換完了を通知する。

一方、上記ステップ１０７で、エンコーダ４６が異常と判定された場合には、ステップ１１０に進み、事前検知フラグが「ＯＮ」か否かを判定する。
このステップ１１０で、事前検知フラグが「ＯＮ」と判定された場合には、ステップ１１２に進む。この場合、モータ１２の回転駆動前に駆動電源５０が低電圧状態になってエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常が発生したことが原因でエンコーダ４６の出力信号が正常に更新されなかった可能性があると判断して、エンコーダ４６の異常を確定しない。

一方、上記ステップ１１０で、事前検知フラグが「ＯＦＦ」と判定された場合には、ステップ１１１に進み、途中検知フラグが「ＯＮ」か否かを判定する。
このステップ１１１で、途中検知フラグが「ＯＮ」と判定された場合には、ステップ１１２に進む。この場合、モータ１２の回転駆動中に駆動電源５０が低電圧状態になってエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常が発生したことが原因でエンコーダ４６の出力信号が正常に更新されなかった可能性があると判断して、エンコーダ４６の異常を確定しない。

ステップ１１２では、モータ１２の制御状態を初期状態（つまりシステムの起動時の状態）に戻す初期化処理を実行する。この初期化処理では、例えば、目標レンジを初期値（例えばＰレンジ）にリセットすると共に、モータ１２の回転位置を制御する際の基準位置の学習値を初期値（例えば設計値又は前回値）にリセットする。更に、事前検知フラグを「ＯＦＦ」にリセットすると共に、途中検知フラグを「ＯＦＦ」にリセットする。

これに対して、上記ステップ１１０で事前検知フラグが「ＯＦＦ」と判定され、且つ、上記ステップ１１１で途中検知フラグが「ＯＦＦ」と判定された場合には、ステップ１１３に進み、エンコーダ４６の異常を確定する。この後、ステップ１１４に進み、運転席のインストルメントパネルに設けられた異常通知ランプ５７を点灯又は点滅させてエンコーダ４６の異常を通知すると共に、その異常情報（例えば異常コード等）をマイコン４１のバックアップＲＡＭ４８に記憶する。

次に、図５及び図６のタイムチャートを用いて本実施例１の異常診断の実行例を説明する。
図５に示すように、モータ１２の回転駆動前に事前検知を実行する。この事前検知では、電源電圧が所定値Ａよりも高いか否かを判定する。電源電圧が所定値Ａ以下になった場合には、その時点ｔ1 で、事前検知フラグを「ＯＮ」にセットする。

電源電圧が所定値Ａ以下になった場合には、エンコーダパルスを読み取れなくなる。このタイミングにて車両の振動によりモータ１２の内部部品が回転し、エンコーダカウント値が更新される挙動となる場合がある。このため、電源電圧が所定値Ａ以下になった場合には、エンコーダパルスをカウントできないことにより、実際の内部部品位置と通電を試みる位置が適切でなくなってしまう場合があり、これが原因でエンコーダ４６が異常と判定される可能性がある。

この後、目標レンジがＰレンジからＮｏｔＰレンジに切り換えられて、レンジ切換指示が発生した時点ｔ2 で、レンジ切換を開始する。このレンジ切換では、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を目標レンジに相当する目標回転位置まで回転駆動する。

このモータ１２の回転駆動中に途中検知を実行する。この途中検知では、電源電圧が所定値Ｂよりも高いか否かを判定する。電源電圧が所定値Ｂよりも高い場合は、途中検知フラグを「ＯＦＦ」に維持する。

また、モータ１２の回転駆動中にエンコーダ４６の異常検知を実行する。この異常検知では、エンコーダカウント値が更新されない状態が所定の異常判定時間以上継続したか否かによってエンコーダ４６の異常の有無を判定する。エンコーダ４６が異常と判定された場合には、事前検知フラグ又は途中検知フラグが「ＯＮ」か否かを判定する。事前検知フラグが「ＯＮ」と判定された場合には、エンコーダ４６の異常を確定しない。

更に、事前検知フラグが「ＯＮ」と判定され、且つ、エンコーダ４６が異常と判定された場合には、その時点ｔ3 で、初期化処理を実行する。この初期化処理では、基準位置の学習値を初期値にリセットして学習前待機状態に戻すと共に、目標レンジをＰレンジにリセットする。更に、事前検知フラグ及び途中検知フラグを「ＯＦＦ」にリセットする。これは、エンコーダ４６の異常を確定しなかった場合に、次回の異常診断時にも事前検知フラグ及び途中検知フラグを使用するためである。

この初期化処理により学習前待機状態に戻されると、学習指令が発生して、基準位置学習を実行する。この基準位置学習では、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（つまり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。

初期化処理を行う理由は、異常によりその他情報も適切でない可能性があるため、リフレッシュしてから再度診断を行うべきと考えられるからである。正常に戻っているであろう状態にて再取得した情報から異常検出することが他の誤検知につながりにくい仕様と考えられる。

また、図６に示すように、モータ１２の回転駆動前に事前検知を実行し、電源電圧が所定値Ａよりも高い場合は、事前検知フラグを「ＯＦＦ」に維持する。
この後、レンジ切換指示が発生した時点ｔ4 で、レンジ切換を開始して、モータ１２を目標回転位置まで回転駆動する。
このモータ１２の回転駆動中に途中検知を実行し、電源電圧が所定値Ｂ以下になった場合には、その時点ｔ5 で、途中検知フラグを「ＯＮ」にセットする。

また、モータ１２の回転駆動中にエンコーダ４６の異常検知を実行し、エンコーダ４６が異常と判定された場合には、事前検知フラグ又は途中検知フラグが「ＯＮ」か否かを判定する。途中検知フラグが「ＯＮ」と判定された場合には、エンコーダ４６の異常を確定しない。

更に、途中検知フラグが「ＯＮ」と判定され、且つ、エンコーダ４６が異常と判定された場合には、その時点ｔ6 で、初期化処理を実行する。この初期化処理により学習前待機状態に戻されると、学習指令が発生して、基準位置学習を実行する。

以上説明した本実施例１では、駆動電源５０が低電圧状態（例えば駆動電源５０の電圧が所定値以下）か否かによってエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常か否かを判定する。また、モータ１２の回転駆動中にエンコーダカウント値が更新されない状態が所定の異常判定時間以上継続したか否かによってエンコーダ４６の異常の有無を判定する。そして、エンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常が検出され且つエンコーダ４６の異常が検出された場合には、エンコーダ４６の異常を確定しないようにする。これにより、駆動電源５０が低電圧状態になってエンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常が発生した場合に、エンコーダ４６が正常であるにも拘らずエンコーダ４６の異常と誤判定することを防止できる。

また、本実施例１では、モータ１２の回転駆動前に駆動電源５０の状態に基づいて電力供給異常を検出する事前検知と、モータ１２の回転駆動中に駆動電源５０の状態に基づいて電力供給異常を検出する途中検知とを実行するようにしている。これにより、モータ１２の回転駆動中だけでなくモータ１２の回転駆動前に駆動電源５０が低電圧状態になって電力供給異常が発生したことが原因でエンコーダ４６の出力信号が正常に更新されなかった場合でも、エンコーダ４６の異常と誤判定することを防止できる。

更に、本実施例１では、エンコーダ４６に正常に電力が供給されない電力供給異常が検出され且つエンコーダ４６の異常が検出された場合（つまりエンコーダ４６の異常を確定しない場合）に、モータ１２の制御状態を初期状態に戻す初期化処理を実行するようにしている。これにより、モータ１２の制御を初期状態（つまりシステムの起動時の状態）から再開することができ、オンボードでモータ１２の制御を続行することができる。

尚、上記実施例１では、事前検知と途中検知を両方とも実行するようにしたが、これに限定されず、事前検知と途中検知の一方のみを実行するようにしても良い。
また、上記実施例１では、電力供給異常が検出され且つエンコーダ４６の異常が検出された場合に、初期化処理を実行するようにしたが、これに代えて、モータ１２の作動を禁止するようにしても良い。

次に、図７及び図８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と実質的に同一又は類似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。

レンジ切換制御回路４２のマイコン４１は、モータ１２の通電電流が所定の上限値を越えた場合に、モータドライバ３７のスイッチング素子３８を不作動状態（つまりモータ１２に通電しないＯＦＦ状態）に維持する過電流保護機能を作動させる。これより、レンジ切換制御回路４２やモータ１２等に過電流が流れることを防止するようにしている。

ところで、もしスイッチング素子３８が不作動状態になってモータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常が発生すると、それが原因でモータ１２が正常に作動できなくなって、エンコーダ４６の出力信号が正常に更新されないことがある。このため、何も対策しないと、スイッチング素子３８が不作動状態になってモータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常が発生した場合に、エンコーダ４６が正常であるにも拘らずエンコーダ４６の異常と誤判定してしまう可能性がある。

そこで、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７の異常診断ルーチンを実行することで、次のような異常診断を行う。

マイコン４１は、状態監視部５５で、スイッチング素子３８の状態に基づいてモータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常を検出する。具体的には、モータ１２の回転駆動前にスイッチング素子３８の状態に基づいて電力供給異常を検出する事前検知を実行する。この事前検知では、モータ１２の回転駆動前にスイッチング素子３８が不作動状態（例えば過電流保護機能が作動している）か否かによってモータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常か否かを判定する。更に、モータ１２の回転駆動中にスイッチング素子３８の状態に基づいて電力供給異常を検出する途中検知を実行する。この途中検知では、モータ１２の回転駆動中にスイッチング素子３８が不作動状態（例えば過電流保護機能が作動している）か否かによってモータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常か否かを判定する。

そして、確定部５６で、状態監視部５５による検出結果と異常判定部５４による検出結果とに基づいてエンコーダ４６の異常を確定するか否かを決定する。この際、状態監視部５５によりモータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常が検出され且つ異常判定部５４によりエンコーダ４６の異常が検出された場合には、エンコーダ４６の異常を確定しない共にスイッチング素子３８の不作動による電力供給異常であることを確定する。つまり、モータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常が検出された場合には、その電力供給異常が原因でエンコーダ４６の出力信号が正常に更新されなかった可能性があると判断して、エンコーダ４６の異常が検出されたとしても、エンコーダ４６の異常を確定しない。これにより、スイッチング素子３８が不作動状態になってモータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常が発生した場合に、エンコーダ４６が正常であるにも拘らずエンコーダ４６の異常と誤判定することを防止する。

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７の異常診断ルーチンの処理内容を説明する。
図７に示す異常診断ルーチンは、レンジ切換制御回路４２の電源オン期間中にマイコン４１により実行される。本ルーチンが起動されると、ステップ２０１，２０２でモータ１２の回転駆動前に事前検知を実行する。この事前検知では、まず、ステップ２０１で、過電流保護機能が作動している（つまりスイッチング素子３８が不作動状態）か否かを判定する。
このステップ２０１で、過電流保護機能が作動していないと判定された場合には、モータ１２に正常に電力が供給される状態と判定して、ステップ２０３に進む。

一方、上記ステップ２０１で、過電流保護機能が作動している（つまりスイッチング素子３８が不作動状態）と判定された場合には、モータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常と判定して、ステップ２０２に進む。このステップ２０２で、エンコーダ故障用の事前検知フラグを、モータ１２の回転駆動前にモータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常が検出されたことを意味する「ＯＮ」にセットした後、ステップ２０３に進む。

ステップ２０３では、レンジ切換指示が発生したか否かを判定する。このステップ２０３で、レンジ切換指示が発生していないと判定された場合には、上記ステップ２０１に戻る。その後、上記ステップ２０３で、レンジ切換指示が発生したと判定され時点で、ステップ２０４に進み、レンジ切換を開始する。

この後、ステップ２０５，２０６でモータ１２の回転駆動中に途中検知を実行する。この途中検知では、まず、ステップ２０５で、過電流保護機能が作動している（つまりスイッチング素子３８が不作動状態）か否かを判定する。
このステップ２０５で、過電流保護機能が作動していないと判定された場合には、モータ１２に正常に電力が供給される状態と判定して、ステップ２０７に進む。

一方、上記ステップ２０５で、過電流保護機能が作動している（つまりスイッチング素子３８が不作動状態）と判定された場合には、モータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常と判定して、ステップ２０６に進む。このステップ２０６で、エンコーダ故障用の途中検知フラグを、モータ１２の回転駆動中にモータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常が検出されたことを意味する「ＯＮ」にセットした後、ステップ２０７に進む。

ステップ２０７では、モータ１２の回転駆動中にエンコーダカウント値が更新されない状態が所定の異常判定時間以上継続したか否かによってエンコーダ４６の異常の有無を判定して、エンコーダ４６が正常か否かを判定する。

このステップ２０７で、エンコーダ４６が正常（つまり異常無し）と判定された場合には、ステップ２０８に進む。このステップ２０８で、レンジ切換が完了したか否かを判定する。

このステップ２０８で、レンジ切換が完了していないと判定された場合には、上記ステップ２０５に戻る。その後、上記ステップ２０８で、レンジ切換が完了したと判定された時点で、ステップ２０９に進み、レンジ切換完了を通知する。

一方、上記ステップ２０７で、エンコーダ４６が異常と判定された場合には、ステップ２１０に進み、事前検知フラグが「ＯＮ」か否かを判定する。
このステップ２１０で、事前検知フラグが「ＯＮ」と判定された場合には、ステップ２１２に進む。この場合、モータ１２の回転駆動前にスイッチング素子３８が不作動状態になってモータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常が発生したことが原因でエンコーダ４６の出力信号が正常に更新されなかった可能性があると判断して、エンコーダ４６の異常を確定しない。

一方、上記ステップ２１０で、事前検知フラグが「ＯＦＦ」と判定された場合には、ステップ２１１に進み、途中検知フラグが「ＯＮ」か否かを判定する。
このステップ２１１で、途中検知フラグが「ＯＮ」と判定された場合には、ステップ２１２に進む。この場合、モータ１２の回転駆動中にスイッチング素子３８が不作動状態になってモータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常が発生したことが原因でエンコーダ４６の出力信号が正常に更新されなかった可能性があると判断して、エンコーダ４６の異常を確定しない。

ステップ２１２では、スイッチング素子３８の不作動による電力供給異常を確定する。この後、ステップ２１３に進み、モータ１２の作動を禁止する。この後、ステップ２１４に進み、異常通知ランプ５７を点灯又は点滅させてスイッチング素子３８の不作動による電力供給異常を通知すると共に、その異常情報（例えば異常コード等）をマイコン４１のバックアップＲＡＭ４８に記憶する。

これに対して、上記ステップ２１０で事前検知フラグが「ＯＦＦ」と判定され、且つ、上記ステップ２１１で途中検知フラグが「ＯＦＦ」と判定された場合には、ステップ２１５に進み、エンコーダ４６の異常を確定する。この後、ステップ２１６に進み、異常通知ランプ５７を点灯又は点滅させてエンコーダ４６の異常を通知すると共に、その異常情報（例えば異常コード等）をマイコン４１のバックアップＲＡＭ４８に記憶する。

次に、図８のタイムチャートを用いて本実施例２の異常診断の実行例を説明する。
図８に示すように、モータ１２の回転駆動前に事前検知を実行する。この事前検知では、過電流保護機能が作動している（つまりスイッチング素子３８が不作動状態）か否かを判定する。過電流保護機能が作動していない場合には、事前検知フラグを「ＯＦＦ」に維持する。

この後、レンジ切換指示が発生した時点ｔ7 で、レンジ切換を開始して、モータ１２を目標回転位置まで回転駆動する。
このモータ１２の回転駆動中に途中検知を実行する。この途中検知では、過電流保護機能が作動している（つまりスイッチング素子３８が不作動状態）か否かを判定する。過電流保護機能が作動した場合には、その時点ｔ8 で、途中検知フラグを「ＯＮ」にセットする。

また、モータ１２の回転駆動中にエンコーダ４６の異常検知を実行し、エンコーダ４６が異常と判定された場合には、事前検知フラグ又は途中検知フラグが「ＯＮ」か否かを判定する。途中検知フラグが「ＯＮ」と判定された場合には、エンコーダ４６の異常を確定しない。

更に、途中検知フラグが「ＯＮ」と判定され、且つ、エンコーダ４６が異常と判定された場合には、その時点ｔ9 で、モータ１２の作動を禁止すると共に、目標レンジをＰレンジにリセットする。また、過電流保護機能の作動停止から所定時間が経過した時点ｔ10で、事前検知フラグ及び途中検知フラグを「ＯＦＦ」にリセットする。これは、エンコーダ４６の異常を確定しなかった場合に、別の異常診断時にも事前検知フラグ及び途中検知フラグを使用するためである。

以上説明した本実施例２では、スイッチング素子３８が不作動状態（例えば過電流保護機能が作動している）か否かによってモータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常か否かを判定する。また、モータ１２の回転駆動中にエンコーダカウント値が更新されない状態が所定の異常判定時間以上継続したか否かによってエンコーダ４６の異常の有無を判定する。そして、モータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常が検出され且つエンコーダ４６の異常が検出された場合には、エンコーダ４６の異常を確定しないようにする。これにより、スイッチング素子３８が不作動状態になってモータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常が発生した場合に、エンコーダ４６が正常であるにも拘らずエンコーダ４６の異常と誤判定することを防止できる。

また、本実施例２では、モータ１２の回転駆動前にスイッチング素子３８の状態に基づいて電力供給異常を検出する事前検知と、モータ１２の回転駆動中にスイッチング素子３８の状態に基づいて電力供給異常を検出する途中検知とを実行するようにしている。これにより、モータ１２の回転駆動中だけでなくモータ１２の回転駆動前にスイッチング素子３８が不作動状態になって電力供給異常が発生したことが原因でエンコーダ４６の出力信号が正常に更新されなかった場合でも、エンコーダ４６の異常と誤判定することを防止できる。

更に、本実施例２では、モータ１２に正常に電力が供給されない電力供給異常が検出され且つエンコーダ４６の異常が検出された場合（つまりエンコーダ４６の異常を確定しない場合）に、モータ１２の作動を禁止するようにしている。これにより、電力供給異常が検知された場合の安全性を確保することができる（例えば、できるだけＰレンジに維持することができる）。

また、本実施例２では、過電流保護機能が作動しているか否かによってスイッチング素子３８が不作動状態か否かを判定して電力供給異常か否かを判定するようにしている。これにより、電力供給異常か否かを容易に判定することができる。

尚、上記実施例２では、事前検知と途中検知を両方とも実行するようにしたが、これに限定されず、事前検知と途中検知の一方のみを実行するようにしても良い。
また、上記実施例２では、電力供給異常が検出され且つエンコーダ４６の異常が検出された場合に、モータ１２の作動を禁止するようにしたが、これに代えて、初期化処理を実行するようにしても良い。

また、上記実施例２では、過電流保護機能が作動しているか否かによってスイッチング素子３８が不作動状態か否かを判定して電力供給異常か否かを判定するようにしている。しかし、これに限定されず、例えば、スイッチング素子３８に流れる電流に基づいてスイッチング素子３８が不作動状態か否かを判定して電力供給異常か否かを判定するようにしても良い。

また、上記実施例１と上記実施例２を組み合わせて実施するようにしても良い。実施例１と実施例２を組み合わせる場合、実施例１の「事前検知」及び「途中検知」と、実施例２の「過電流保護機能」の判定の優先度は下記のようになる。
事前検知＝途中検知＞過電流保護機能

つまり、事前検知と途中検知は、同じ優先度であり、過電流保護機能よりも優先度を高くする。この理由は、(1) 過電流保護機能も低電圧により誤検知している可能性があるためである。(2) フェイタルなモードとならない異常であり、その場合は、可能な限りオンボードでの復帰を求められているためである。

また、上記各実施例において、マイコン４１が実行する機能の一部又は全部を、一つ或は複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成しても良い。
また、上記各実施例では、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備えたシステムに本発明を適用している。しかし、これに限定されず、例えば、モータのロータの回転に応じて出力電圧が変化する回転センサを備えたシステムに本発明を適用しても良い。

また、上記各実施例では、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いる。しかし、これに限定されず、例えば、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、本発明は、自動変速機（例えばＡＴ、ＣＶＴ、ＤＣＴ等）に限定されず、電気自動車用の変速機（例えば減速機）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、１２…モータ、４６…エンコーダ、５３…モータ制御部、５４…異常判定部、５５…状態監視部、５６…確定部

Claims (9)

1. 制御対象（１１）の駆動源となるモータ（１２）と、前記モータの回転に応じて信号を出力する回転センサ（４６）と、前記回転センサの出力信号に基づいて前記モータの回転位置を制御するモータ制御部（５３）とを備えたモータ制御装置において、
   前記回転センサと前記モータの少なくとも一方に正常に電力が供給されない電力供給異常を検出する状態監視部（５５）と、
   前記回転センサの出力信号に基づいて前記回転センサの異常を検出する異常判定部（５４）と、
   前記状態監視部による検出結果と前記異常判定部による検出結果とに基づいて前記回転センサの異常を確定するか否かを決定する確定部（５６）とを備え、
   前記確定部は、前記状態監視部により前記電力供給異常が検出された場合には、前記異常判定部により前記回転センサの異常が検出されたとしても、前記回転センサの異常を確定しないモータ制御装置。
2. 前記状態監視部は、前記回転センサに電力を供給する駆動電源（５０）の状態に基づいて前記電力供給異常を検出し、
   前記確定部は、前記状態監視部により前記電力供給異常が検出され且つ前記異常判定部により前記回転センサの異常が検出された場合に、前記回転センサの異常を確定しない請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記状態監視部は、前記モータの回転駆動前に前記駆動電源の状態に基づいて前記電力供給異常を検出する事前検知と、前記モータの回転駆動中に前記駆動電源の状態に基づいて前記電力供給異常を検出する途中検知とを実行する請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記状態監視部は、前記事前検知において前記駆動電源の電圧が所定値Ａ以下か否かによって前記電力供給異常か否かを判定し、前記途中検知において前記駆動電源の電圧が前記所定値Ａよりも大きい所定値Ｂ以下か否かによって前記電力供給異常か否かを判定する請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記状態監視部は、前記モータへの通電状態を切り換えるスイッチング素子（３８）の状態に基づいて前記電力供給異常を検出し、
   前記確定部は、前記状態監視部により前記電力供給異常が検出され且つ前記異常判定部により前記回転センサの異常が検出された場合に、前記回転センサの異常を確定しないと共に前記スイッチング素子の不作動による異常であることを確定する請求項１に記載のモータ制御装置。
6. 前記状態監視部は、前記モータの回転駆動前に前記スイッチング素子の状態に基づいて前記電力供給異常を検出する事前検知と、前記モータの回転駆動中に前記スイッチング素子の状態に基づいて前記電力供給異常を検出する途中検知とを実行する請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記状態監視部は、前記スイッチング素子を不作動状態に維持する過電流保護機能が作動しているか否かによって前記電力供給異常か否かを判定する請求項５又は６に記載のモータ制御装置。
8. 前記確定部は、前記状態監視部により前記電力供給異常が検出され且つ前記異常判定部により前記回転センサの異常が検出された場合に、前記モータの制御状態を初期状態に戻す初期化処理を実行する請求項１乃至７のいずれかに記載のモータ制御装置。
9. 前記確定部は、前記状態監視部により前記電力供給異常が検出され且つ前記異常判定部により前記回転センサの異常が検出された場合に、前記モータの作動を禁止する請求項１乃至７のいずれかに記載のモータ制御装置。

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