JP2019033620A - モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】入力電圧低下時であっても、モータを適切に停止させることができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】回転角演算部51は、モータ10の回転角であるモータ角度θmを演算する。目標設定部55は、モータ10を停止させるモータ角度目標値θcmdを設定する。駆動制御部56は、モータ角度θmがモータ角度目標値θcmdとなるように、モータ10の駆動を制御する。電圧取得部53は、モータドライバ41に入力される入力電圧であるバッテリ電圧Vbを取得する。駆動制御部56は、モータ10を停止させる停止制御において、ブレーキ電流を流すコイル111〜113の相数を、バッテリ電圧Vbに応じて変更する。これにより、バッテリ電圧Vbが低下した場合であっても、モータ10を適切に停止させることができる。【選択図】 図2
Description
本発明は、モータ制御装置に関する。
従来、モータを目標回転角度まで回転させて停止させるように制御するモータ制御装置が知られている。例えば特許文献1では、モータの回転角度が目標回転角度に対して所定角度以内に近づいてから、モータの回転速度を減速する際、モータの電源電圧または巻線温度に応じて減速開始点を変更することで、オーバーシュートを防止している。
特許文献1では、電源電圧が低い場合、減速開始点を変更して、モータを精度よく目標回転角度で停止させるのに必要な減速区間を確保している。そのため、電源電圧が低いと、減速区間が長くなり、目標回転角度にて停止させるまでの時間が長くなる。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力電圧低下時であっても、モータを適切に停止させることができるモータ制御装置を提供することにある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力電圧低下時であっても、モータを適切に停止させることができるモータ制御装置を提供することにある。
本発明のモータ制御装置は、それぞれの相に独立して通電可能である3相以上のコイル(111〜113)を有するモータ(10)の駆動を制御するものであって、回転角演算部(51)と、目標設定部(55)と、駆動制御部(56)と、電圧取得部(53)と、を備える。
回転角演算部は、モータの回転角であるモータ角度を演算する。目標設定部は、モータを停止させるモータ角度目標値を設定する。駆動制御部は、モータ角度がモータ角度目標値となるように、モータの駆動を制御する。電圧取得部は、モータドライバ(41)に入力される入力電圧を取得する。
駆動制御部は、モータを停止させる停止制御において、ブレーキ電流を流すコイルの相数を、入力電圧に応じて変更する。
停止制御時にブレーキ電流を通電する相数を入力電圧に応じて変更することで、ブレーキトルクを調整することができるので、モータを適切に停止させることができる。
回転角演算部は、モータの回転角であるモータ角度を演算する。目標設定部は、モータを停止させるモータ角度目標値を設定する。駆動制御部は、モータ角度がモータ角度目標値となるように、モータの駆動を制御する。電圧取得部は、モータドライバ(41)に入力される入力電圧を取得する。
駆動制御部は、モータを停止させる停止制御において、ブレーキ電流を流すコイルの相数を、入力電圧に応じて変更する。
停止制御時にブレーキ電流を通電する相数を入力電圧に応じて変更することで、ブレーキトルクを調整することができるので、モータを適切に停止させることができる。
モータ制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(第1実施形態)
第1実施形態によるモータ制御装置を図1〜図4に示す。
図1および図2に示すように、シフトレンジ切替システムであるシフトバイワイヤシステム1は、モータ10、シフトレンジ切替機構20、パーキングロック機構30、および、モータ制御装置としてのシフトレンジ制御装置40等を備える。
モータ10は、図示しない車両に搭載される電源としてのバッテリ45から電力が供給されることで回転し、シフトレンジ切替機構20の駆動源として機能する。本実施形態のモータ10は、スイッチトリラクタンスモータ(以下、「SRモータ」)であって、U相コイル111、V相コイル112およびW相コイル113を有する3相モータである(図3参照)。コイル111〜113は、図示しないステータに巻回される。
(第1実施形態)
第1実施形態によるモータ制御装置を図1〜図4に示す。
図1および図2に示すように、シフトレンジ切替システムであるシフトバイワイヤシステム1は、モータ10、シフトレンジ切替機構20、パーキングロック機構30、および、モータ制御装置としてのシフトレンジ制御装置40等を備える。
モータ10は、図示しない車両に搭載される電源としてのバッテリ45から電力が供給されることで回転し、シフトレンジ切替機構20の駆動源として機能する。本実施形態のモータ10は、スイッチトリラクタンスモータ(以下、「SRモータ」)であって、U相コイル111、V相コイル112およびW相コイル113を有する3相モータである(図3参照)。コイル111〜113は、図示しないステータに巻回される。
図2に示すように、エンコーダ13は、モータ10の図示しないロータの回転位置を検出する。エンコーダ13は、例えば磁気式のロータリーエンコーダであって、ロータと一体に回転する磁石と、磁気検出用のホールIC等により構成される。エンコーダ13は、ロータの回転に同期して、所定角度ごとにA相およびB相のパルス信号を出力する。
減速機14は、モータ10のモータ軸と出力軸15との間に設けられ、モータ10の回転を減速して出力軸15に出力する。これにより、モータ10の回転がシフトレンジ切替機構20に伝達される。出力軸15には、出力軸15の角度を検出する出力軸センサ16が設けられる。出力軸センサ16は、例えばポテンショメータである。
減速機14は、モータ10のモータ軸と出力軸15との間に設けられ、モータ10の回転を減速して出力軸15に出力する。これにより、モータ10の回転がシフトレンジ切替機構20に伝達される。出力軸15には、出力軸15の角度を検出する出力軸センサ16が設けられる。出力軸センサ16は、例えばポテンショメータである。
図1に示すように、シフトレンジ切替機構20は、ディテントプレート21、および、ディテントスプリング25等を有し、減速機14から出力された回転駆動力を、マニュアルバルブ28、および、パーキングロック機構30へ伝達する。
ディテントプレート21は、出力軸15に固定され、モータ10により駆動される。本実施形態では、ディテントプレート21がディテントスプリング25の基部から離れる方向を正回転方向、基部に近づく方向を逆回転方向とする。
ディテントプレート21は、出力軸15に固定され、モータ10により駆動される。本実施形態では、ディテントプレート21がディテントスプリング25の基部から離れる方向を正回転方向、基部に近づく方向を逆回転方向とする。
ディテントプレート21には、出力軸15と平行に突出するピン24が設けられる。ピン24は、マニュアルバルブ28と接続される。ディテントプレート21がモータ10によって駆動されることで、マニュアルバルブ28は軸方向に往復移動する。すなわち、シフトレンジ切替機構20は、モータ10の回転運動を直線運動に変換してマニュアルバルブ28に伝達する。マニュアルバルブ28は、バルブボディ29に設けられる。マニュアルバルブ28が軸方向に往復移動することで、図示しない油圧クラッチへの油圧供給路が切り替えられ、油圧クラッチの係合状態が切り替わることでシフトレンジが変更される。
ディテントプレート21のディテントスプリング25側には、マニュアルバルブ28を各レンジに対応する位置に保持するための4つの凹部22が設けられる。凹部22は、ディテントスプリング25の基部側から、D、N、R、Pの各レンジに対応している。
ディテントプレート21のディテントスプリング25側には、マニュアルバルブ28を各レンジに対応する位置に保持するための4つの凹部22が設けられる。凹部22は、ディテントスプリング25の基部側から、D、N、R、Pの各レンジに対応している。
ディテントスプリング25は、弾性変形可能な板状部材であり、先端にディテントローラ26が設けられる。ディテントローラ26は、凹部22のいずれかに嵌まり込む。
ディテントスプリング25は、ディテントローラ26をディテントプレート21の回動中心側に付勢する。ディテントプレート21に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング25が弾性変形し、ディテントローラ26が凹部22を移動する。ディテントローラ26が凹部22のいずれかに嵌まり込むことで、ディテントプレート21の揺動が規制され、マニュアルバルブ28の軸方向位置、および、パーキングロック機構30の状態が決定され、自動変速機5のシフトレンジが固定される。
ディテントスプリング25は、ディテントローラ26をディテントプレート21の回動中心側に付勢する。ディテントプレート21に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング25が弾性変形し、ディテントローラ26が凹部22を移動する。ディテントローラ26が凹部22のいずれかに嵌まり込むことで、ディテントプレート21の揺動が規制され、マニュアルバルブ28の軸方向位置、および、パーキングロック機構30の状態が決定され、自動変速機5のシフトレンジが固定される。
パーキングロック機構30は、パーキングロッド31、円錐体32、パーキングロックポール33、軸部34、および、パーキングギア35を有する。
パーキングロッド31は、略L字形状に形成され、一端311側がディテントプレート21に固定される。パーキングロッド31の他端312側には、円錐体32が設けられる。円錐体32は、他端312側にいくほど縮径するように形成される。ディテントプレート21が逆回転方向に揺動すると、円錐体32が矢印Pの方向に移動する。
パーキングロッド31は、略L字形状に形成され、一端311側がディテントプレート21に固定される。パーキングロッド31の他端312側には、円錐体32が設けられる。円錐体32は、他端312側にいくほど縮径するように形成される。ディテントプレート21が逆回転方向に揺動すると、円錐体32が矢印Pの方向に移動する。
パーキングロックポール33は、円錐体32の円錐面と当接し、軸部34を中心に揺動可能に設けられる、パーキングロックポール33のパーキングギア35側には、パーキングギア35と噛み合い可能な凸部331が設けられる。ディテントプレート21が逆回転方向に回転し、円錐体32が矢印P方向に移動すると、パーキングロックポール33が押し上げられ、凸部331とパーキングギア35とが噛み合う。一方、ディテントプレート21が正回転方向に回転し、円錐体32が矢印notP方向に移動すると、凸部331とパーキングギア35との噛み合いが解除される。
パーキングギア35は、図示しない車軸に設けられ、パーキングロックポール33の凸部331と噛み合い可能に設けられる。パーキングギア35と凸部331とが噛み合うことで、車軸の回転が規制される。シフトレンジがP以外のレンジであるnotPレンジのとき、パーキングギア35はパーキングロックポール33によりロックされず、車軸の回転は、パーキングロック機構30により妨げられない。また、シフトレンジがPレンジのとき、パーキングギア35はパーキングロックポール33によってロックされ、車軸の回転が規制される。本実施形態では、シフトレンジがPレンジであって、車速が所定速度(例えば5km/h)以下のとき、パーキングロック機構30により車軸がロックされる。
図2に示すように、シフトレンジ制御装置40は、モータドライバ41、および、ECU50等を有する、
モータドライバ41は、モータ10の各相(U相、V相、W相)への通電を切り替える。モータドライバ41とバッテリ45との間には、モータリレー43が設けられる。モータリレー43は、イグニッションスイッチ等である車両の始動スイッチがオンされているときにオンされ、モータ10側へ電力が供給される。また、モータリレー43は、始動スイッチがオフされているときにオフされ、モータ10側への電力の供給が遮断される。
モータドライバ41は、モータ10の各相(U相、V相、W相)への通電を切り替える。モータドライバ41とバッテリ45との間には、モータリレー43が設けられる。モータリレー43は、イグニッションスイッチ等である車両の始動スイッチがオンされているときにオンされ、モータ10側へ電力が供給される。また、モータリレー43は、始動スイッチがオフされているときにオフされ、モータ10側への電力の供給が遮断される。
モータ10とモータドライバ41との接続関係を図3に示す。
モータドライバ41は、スイッチング素子411〜416、および、ダイオード421〜426を有する。本実施形態のスイッチング素子411〜416は、MOSFETであるが、IGBT等、他の素子を用いてもよい。
モータドライバ41は、スイッチング素子411〜416、および、ダイオード421〜426を有する。本実施形態のスイッチング素子411〜416は、MOSFETであるが、IGBT等、他の素子を用いてもよい。
スイッチング素子411は、バッテリ45の正極と接続される高電位側配線451と、U相コイル111の一端との間に接続される。スイッチング素子412は、U相コイル111の他端と、グランドと接続されるグランド配線452との間に接続される。本実施形態では、グランド配線452は、低電位側配線とみなせる。低電位側配線は、グランドに接続されていなくてもよい。
スイッチング素子413は、高電位側配線451とV相コイル112の一端との間に接続される。スイッチング素子414は、V相コイル112の他端とグランド配線452との間に接続される。
スイッチング素子415は、高電位側配線451とW相コイル113の一端との間に接続される。スイッチング素子416は、W相コイル113の他端とグランド配線452との間に接続される。
スイッチング素子413は、高電位側配線451とV相コイル112の一端との間に接続される。スイッチング素子414は、V相コイル112の他端とグランド配線452との間に接続される。
スイッチング素子415は、高電位側配線451とW相コイル113の一端との間に接続される。スイッチング素子416は、W相コイル113の他端とグランド配線452との間に接続される。
本実施形態では、コイル111〜113のそれぞれに対して高電位側および低電位側にスイッチング素子411〜416が設けられており、コイル111〜113同士は、直接的に結線されていない。そのため、コイル111〜113には、相毎に独立して電流を流すことができる。
スイッチング素子411とU相コイル111の間と、グランド配線452とを接続する接続配線には、ダイオード421が設けられる。U相コイル111とスイッチング素子412の間と、高電位側配線451とを接続する接続配線には、ダイオード422が設けられる。
スイッチング素子413とV相コイル112の間と、グランド配線452とを接続する接続配線には、ダイオード423が設けられる。V相コイル112とスイッチング素子414の間と、高電位側配線451とを接続する接続配線には、ダイオード424が設けられる。
スイッチング素子415とW相コイル113の間と、グランド配線452とを接続する接続配線には、ダイオード425が設けられる。W相コイル113とスイッチング素子416の間と、高電位側配線451とを接続する接続配線には、ダイオード426が設けられる。
ダイオード421〜426は、いずれも低電位側から高電位側への通電を許容する。
スイッチング素子413とV相コイル112の間と、グランド配線452とを接続する接続配線には、ダイオード423が設けられる。V相コイル112とスイッチング素子414の間と、高電位側配線451とを接続する接続配線には、ダイオード424が設けられる。
スイッチング素子415とW相コイル113の間と、グランド配線452とを接続する接続配線には、ダイオード425が設けられる。W相コイル113とスイッチング素子416の間と、高電位側配線451とを接続する接続配線には、ダイオード426が設けられる。
ダイオード421〜426は、いずれも低電位側から高電位側への通電を許容する。
高電位側配線451には、モータリレー43および電圧センサ46が設けられる。電圧センサ46は、モータリレー43とバッテリ45の正極との間に設けられ、バッテリ45の電圧であるバッテリ電圧Vbを検出する。電圧センサ46の検出信号は、ECU50に出力される。本実施形態では、バッテリ電圧Vbが「入力電圧」に対応する。
スイッチング素子411〜416およびダイオード421〜426の電子部品は、図示しない基板に実装される。基板配線等の構成に応じ、高電位側配線451に通電可能な電流最大値Imaxが規定される。
図2に示すように、ECU50は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないCPU、ROM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ECU50における各処理は、ROM等の実体的なメモリ装置(すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体)に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
ECU50は、ドライバ要求シフトレンジ、ブレーキスイッチからの信号および車速等に基づいてモータ10の駆動を制御することで、シフトレンジの切り替えを制御する。また、ECU50は、車速、アクセル開度、および、ドライバ要求シフトレンジ等に基づき、変速用油圧制御ソレノイド6の駆動を制御する。変速用油圧制御ソレノイド6を制御することで、変速段が制御される。変速用油圧制御ソレノイド6は、変速段数等に応じた本数が設けられる。本実施形態では、1つのECU50がモータ10およびソレノイド6の駆動を制御するが、モータ10を制御するモータ制御用のモータECUと、ソレノイド制御用のAT−ECUとを分けてもよい。以下、モータ10の駆動制御を中心に説明する。
ECU50は、回転角演算部51、回転速度演算部52、電圧取得部53、目標設定部55、および、駆動制御部56等を有する。
回転角演算部51は、エンコーダ13から出力されたA相パルス信号およびB相パルス信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジをカウントする。当該カウント値は、モータ10の実際の機械角および電気角に応じた値であるので、以下、エンコーダカウント値をモータ角度θmとする。
回転角演算部51は、エンコーダ13から出力されたA相パルス信号およびB相パルス信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジをカウントする。当該カウント値は、モータ10の実際の機械角および電気角に応じた値であるので、以下、エンコーダカウント値をモータ角度θmとする。
回転速度演算部52は、モータ角度θmに基づき、モータ回転数Nを演算する。モータ回転数Nは、例えば単位rpm等で表される単位時間あたりの回転数であって、「モータ回転速度」と捉えることができる。なお、モータ回転数Nに替えて、回転角速度[deg/s]等を用いてもよい。
電圧取得部53は、電圧センサ46から、バッテリ電圧Vbに係る検出値を取得する。
電圧取得部53は、電圧センサ46から、バッテリ電圧Vbに係る検出値を取得する。
目標設定部55は、シフトスイッチ等に基づくドライバ要求シフトレンジ、車速、および、ブレーキスイッチからの信号等に基づき、目標シフトレンジを設定する。また、目標設定部55は、目標シフトレンジに応じ、モータ角度目標値θcmdを設定する。
駆動制御部56は、モータ角度θmがモータ角度目標値θcmdとなる回転位置にてモータ10が停止するように、フィードバック制御等により、モータ10の駆動を制御する。本実施形態では、モータ角度目標値θcmdとモータ角度θmとの差が第1角度判定閾値θth1より大きいとき、第1回転数N1(例えば3000[rpm])にて比較的高速にてモータ10を回転させる。モータ角度目標値θcmdとモータ角度θmとの差が第1角度判定閾値θth1以下になると、モータ10を減速させ、第1回転数N1より小さい第2回転数N2(例えば1000[rpm])にてモータ10を回転させる。第1角度判定閾値θth1は、モータ性能等に応じて設定される値であって、後述の第2角度判定閾値θth2より大きい値である。すなわち、θth1>θth2である。また、第2回転数N2は、モータ角度θmが第2角度判定閾値θth2となり、停止制御に移行した際、オーバーシュートすることなく制御誤差範囲内にてモータ10を停止可能な値に設定される。
モータ角度目標値θcmdとモータ角度θmとの差が、停止許容範囲に応じて設定される第2角度判定閾値θth2以下になると、モータ10にブレーキ電流を流して、モータ10を停止させる停止制御を行う。本実施形態では、バッテリ電圧Vbが低下していないときに、3相同時にブレーキ電流を流すと、電流の総和が電流最大値Imaxを超えるため、モータ角度θmおよびコイル111〜113の配置等に応じて選択される2相にブレーキ電流を流す。例えば、U相およびV相にブレーキ電流を流す場合、スイッチング素子411〜414をオンにすることで、U相コイル111とV相コイル112とを短絡させる。本実施形態では、ブレーキ電流を流す際、デューティを100%とし、通電相の上下アームのスイッチング素子のオン状態を継続する。
ところで、バッテリ電圧Vbが低下すると、コイル111〜113に電流が流れにくくなるため、バッテリ電圧Vbが低下していない場合と比較して、ブレーキトルクが低下する。ブレーキトルクが低下すると、モータ10が停止許容範囲を超えて停止するオーバーシュートが生じる虞がある。また、オーバーシュートを防ぐべく、停止制御前の回転速度を抑制すると、モータ10が停止するまでの時間が長くなり、応答性が悪化する虞がある。
そこで本実施形態では、3相にブレーキ電流を流しても電流の総和が電流最大値Imaxを超えない程度にバッテリ電圧Vbが低下した場合、停止制御において、3相にブレーキ電流を流すことで、ブレーキトルクを確保する。なお、ブレーキトルクは、ブレーキ電流を流す相数が多くなるほど大きくなり、素早くモータ10を停止させることができる。
本実施形態のモータ制御処理を図4に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、始動スイッチがオンされているとき、ECU50にて所定の周期で実行される。以下、ステップS101の「ステップ」を省略し、単に記号「S」と記す。
S101では、ECU50は、通電フラグがセットされているか否かを判断する。通電フラグは、目標シフトレンジが変更されたときにセットされる。また、シフトレンジが変更されると、目標シフトレンジに応じたモータ角度目標値θcmdが設定される。通電フラグがセットされていないと判断された場合(S101:NO)、本ルーチンを終了する。通電フラグがセットされていると判断された場合(S101:YES)、S102へ移行する。
S101では、ECU50は、通電フラグがセットされているか否かを判断する。通電フラグは、目標シフトレンジが変更されたときにセットされる。また、シフトレンジが変更されると、目標シフトレンジに応じたモータ角度目標値θcmdが設定される。通電フラグがセットされていないと判断された場合(S101:NO)、本ルーチンを終了する。通電フラグがセットされていると判断された場合(S101:YES)、S102へ移行する。
S102では、駆動制御部56は、モータ角度目標値θcmdとモータ角度θmとの差の絶対値が、第1角度判定閾値θth1より大きいか否かを判断する。モータ角度目標値θcmdとモータ角度θmとの差の絶対値が第1角度判定閾値θth1より大きいと判断された場合(S102:YES)、S103へ移行する。モータ角度目標値θcmdとモータ角度θmとの差の絶対値が第1角度判定閾値θth1以下であると判断された場合(S102:NO)、S104へ移行する。
S103では、駆動制御部56は、モータ回転数Nが第1回転数N1となるように、モータ10の駆動を制御する。
S103では、駆動制御部56は、モータ回転数Nが第1回転数N1となるように、モータ10の駆動を制御する。
S104では、駆動制御部56は、モータ角度目標値θcmdとモータ角度θmとの差の絶対値が第2角度判定閾値θth2より大きいか否かを判断する。モータ角度目標値θcmdとモータ角度θmとの差の絶対値が第2角度判定閾値θth2より大きいと判断された場合(S104:YES)、S105へ移行する。モータ角度目標値θcmdとモータ角度θmとの差の絶対値が第2角度判定閾値θth2以下であると判断された場合(S104:NO)、S106へ移行する。
S105では、駆動制御部56は、モータ回転数Nが第2回転数N2となるように、モータ10の駆動を制御する。
S105では、駆動制御部56は、モータ回転数Nが第2回転数N2となるように、モータ10の駆動を制御する。
S106では、駆動制御部56は、電圧取得部53からバッテリ電圧Vbを取得する。
S107では、駆動制御部56は、取得されたバッテリ電圧Vbが電圧判定閾値Vthより小さいか否かを判定する。電圧判定閾値Vthは、3相にブレーキ電流を流しても、電流の総和が電流最大値Imaxを超えない値に設定される。バッテリ電圧Vbが電圧判定閾値Vthより小さいと判断された場合(S107:YES)、S108へ移行する。バッテリ電圧Vbが電圧判定閾値Vth以上であると判断された場合(S107:NO)、S109へ移行する。
S108では、駆動制御部56は、停止制御にて、3相にブレーキ電流を流す。
S109では、駆動制御部56は、停止制御にて、2相にブレーキ電流を流す。
S107では、駆動制御部56は、取得されたバッテリ電圧Vbが電圧判定閾値Vthより小さいか否かを判定する。電圧判定閾値Vthは、3相にブレーキ電流を流しても、電流の総和が電流最大値Imaxを超えない値に設定される。バッテリ電圧Vbが電圧判定閾値Vthより小さいと判断された場合(S107:YES)、S108へ移行する。バッテリ電圧Vbが電圧判定閾値Vth以上であると判断された場合(S107:NO)、S109へ移行する。
S108では、駆動制御部56は、停止制御にて、3相にブレーキ電流を流す。
S109では、駆動制御部56は、停止制御にて、2相にブレーキ電流を流す。
S110では、駆動制御部56は、モータ10が停止したか否かを判断する。ここでは、エンコーダ13の検出値に基づいて判断してもよいし、停止制御を開始してから所定時間が経過した場合にモータ10が停止したとみなしてもよい。モータ10が停止していないと判断された場合(S110:NO)、この判断処理を繰り返す。このとき、停止制御が継続される。モータ10が停止したと判断された場合(S110:YES)、S111へ移行し、通電フラグをオフにする。
本実施形態では、停止制御において、バッテリ電圧Vbが電圧判定閾値Vth以上である状態にて3相にブレーキ電流を流すと、ブレーキ電流の総和が電流最大値Imaxを超える虞があるため、バッテリ電圧Vbが電圧判定閾値Vth以上のとき、停止制御において、2相にブレーキ電流を通電する。
一方、バッテリ電圧Vbが電圧判定閾値Vthより低い場合、3相にブレーキ電流を通電しても、ブレーキ電流の総和は、電流最大値Imaxを超えない。また、ブレーキトルクは、ブレーキ電流を通電する相数が多いほど、大きくなる。そこで本実施形態では、バッテリ電圧Vbが電圧判定閾値Vthより低い場合、3相にブレーキ電流を通電することで、ブレーキ性能を確保している。これにより、バッテリ電圧Vbが低下した場合であっても、停止制御前の回転速度を低下させることなく、制御誤差範囲内にて、モータ10を適切に停止させることができ、応答性の低下を抑制することができる。
以上説明したように、本実施形態のシフトレンジ制御装置40は、それぞれの相に独立して通電可能である3相以上のコイル111〜113を有するモータ10の駆動を制御するものであって、回転角演算部51と、目標設定部55と、駆動制御部56と、電圧取得部53と、を備える。
回転角演算部51は、モータ10の回転角であるモータ角度θmを演算する。目標設定部55は、モータ10を停止させるモータ角度目標値θcmdを設定する。駆動制御部56は、モータ角度θmがモータ角度目標値θcmdとなるように、モータ10の駆動を制御する。電圧取得部53は、モータドライバ41に入力される入力電圧であるバッテリ電圧Vbを取得する。
回転角演算部51は、モータ10の回転角であるモータ角度θmを演算する。目標設定部55は、モータ10を停止させるモータ角度目標値θcmdを設定する。駆動制御部56は、モータ角度θmがモータ角度目標値θcmdとなるように、モータ10の駆動を制御する。電圧取得部53は、モータドライバ41に入力される入力電圧であるバッテリ電圧Vbを取得する。
駆動制御部56は、モータ10を停止させる停止制御において、ブレーキ電流を流すコイル111〜113の相数を、バッテリ電圧Vbに応じて変更する。
バッテリ電圧Vbに応じて、停止制御時にブレーキ電流を通電する相数を変更することで、ブレーキトルクを調整することができるので、バッテリ電圧Vbが低下した場合であっても、応答性の低下を抑制し、モータ10を適切に停止させることができる。
バッテリ電圧Vbに応じて、停止制御時にブレーキ電流を通電する相数を変更することで、ブレーキトルクを調整することができるので、バッテリ電圧Vbが低下した場合であっても、応答性の低下を抑制し、モータ10を適切に停止させることができる。
駆動制御部56は、停止制御時において、バッテリ電圧Vbが低いほど、ブレーキ電流を流すコイルの相数を多くする。これにより、バッテリ電圧Vbの低下時のブレーキ性能の低下を抑制することができる。
モータ10は、スイッチトリラクタンスモータであって、車両のシフトレンジ切替機構20を駆動する。SRモータを用いることで、永久磁石が不要であり、構成を簡素化することができる。本実施形態では、バッテリ電圧Vbが低下した場合、ブレーキ電流を通電する相数を増やすことで、ブレーキ性能を確保している。これにより、シフトレンジに応じたモータ角度目標値θcmdにてモータ10を適切に停止させることができるので、ディテントローラ26をシフトレンジに応じた凹部22に適切に嵌め込むことができる。
モータ10は、スイッチトリラクタンスモータであって、車両のシフトレンジ切替機構20を駆動する。SRモータを用いることで、永久磁石が不要であり、構成を簡素化することができる。本実施形態では、バッテリ電圧Vbが低下した場合、ブレーキ電流を通電する相数を増やすことで、ブレーキ性能を確保している。これにより、シフトレンジに応じたモータ角度目標値θcmdにてモータ10を適切に停止させることができるので、ディテントローラ26をシフトレンジに応じた凹部22に適切に嵌め込むことができる。
(第2実施形態)
第2実施形態によるシフトレンジ制御装置を図5および図6に示す。
図5に示すように、本実施形態のシフトバイワイヤシステム1には、モータ10の温度を検出する温度センサ48が設けられている。本実施形態では、温度センサ48は、コイル111〜113の温度を検出する。
ECU500は、上記実施形態のECU50の各構成に加え、温度取得部58および電流推定部59を有する。
温度取得部58は、モータ10の温度であるモータ温度Tmpを取得する。本実施形態では、温度センサ48の検出値に基づくコイル111〜113の温度をモータ温度Tmpとする。なお、温度センサ48を省略し、例えば電流検出値等からモータ温度Tmpを推定し、当該推定値を内部的に取得するようにしてもよい。
第2実施形態によるシフトレンジ制御装置を図5および図6に示す。
図5に示すように、本実施形態のシフトバイワイヤシステム1には、モータ10の温度を検出する温度センサ48が設けられている。本実施形態では、温度センサ48は、コイル111〜113の温度を検出する。
ECU500は、上記実施形態のECU50の各構成に加え、温度取得部58および電流推定部59を有する。
温度取得部58は、モータ10の温度であるモータ温度Tmpを取得する。本実施形態では、温度センサ48の検出値に基づくコイル111〜113の温度をモータ温度Tmpとする。なお、温度センサ48を省略し、例えば電流検出値等からモータ温度Tmpを推定し、当該推定値を内部的に取得するようにしてもよい。
電流推定部59は、バッテリ電圧Vbおよびモータ温度Tmp等に基づき、ブレーキ電流を推定する。本実施形態では、デューティ100%で3相にブレーキ電流を流した場合に、高電位側配線451に流れる電流総和推定値I_estを演算する。電流総和推定値I_estは、1相のブレーキ電流を推定して相数を乗じることで演算してもよいし、相毎にブレーキ電流を推定して加算することで演算してもよい。本実施形態では、電流総和推定値I_estが、「相数に応じたブレーキ電流」に対応する。
本実施形態のモータ制御処理を図6に示すフローチャートに基づいて説明する。
S201〜S205の処理は、図4中のS101〜S105の処理と同様である。
S206では、駆動制御部56は、電流推定部59から電流総和推定値I_estを取得する。
S201〜S205の処理は、図4中のS101〜S105の処理と同様である。
S206では、駆動制御部56は、電流推定部59から電流総和推定値I_estを取得する。
S207では、駆動制御部56は、電流総和推定値I_estが電流最大値Imaxより小さいか否かを判断する。電流総和推定値I_estが電流最大値Imaxより小さいと判断された場合(S207:YES)、S208へ移行する。電流総和推定値I_estが電流最大値Imax以上であると判断された場合(S207:NO)、S209へ移行する。
S208では、S108と同様、駆動制御部56は、停止制御にて、3相にブレーキ電流を流す。
S209では、S109と同様、駆動制御部56は、停止制御にて、2相のブレーキ電流を流す。
S210およびS211の処理は、S110およびS111と同様である。
S209では、S109と同様、駆動制御部56は、停止制御にて、2相のブレーキ電流を流す。
S210およびS211の処理は、S110およびS111と同様である。
本実施形態のシフトレンジ制御装置40は、温度取得部58と、電流推定部59と、をさらに備える。温度取得部58は、モータ10の温度であるモータ温度Tmpを取得する。電流推定部59は、バッテリ電圧Vbおよびモータ温度Tmpに基づき、通電相数に応じたブレーキ電流の総和である電流総和推定値I_estを演算する。
駆動制御部56は、通電総和推定値I_estがシステムに通電可能な電流最大値Imaxを超えないように、ブレーキ電流を流すコイルの相数を決定する。これにより、ブレーキ電流を流す相数を、より適切に決定することができる。
駆動制御部56は、通電総和推定値I_estがシステムに通電可能な電流最大値Imaxを超えないように、ブレーキ電流を流すコイルの相数を決定する。これにより、ブレーキ電流を流す相数を、より適切に決定することができる。
(他の実施形態)
上記実施形態では、モータコイルの高電位側および低電位側のそれぞれにスイッチング素子が設けられている。他の実施形態では、モータコイルの高電位側または低電位側のスイッチング素子を省略してもよい。
上記実施形態では、モータは、SRモータである。他の実施形態では、DCブラシレスモータ等、それぞれの相に独立して通電可能な回路構成を採用可能などのようなモータを用いてもよい。上記実施形態では、モータには、3相コイルが1組設けられている。他の実施形態では、巻線組数は、2組以上であってもよい。
上記実施形態では、モータコイルの高電位側および低電位側のそれぞれにスイッチング素子が設けられている。他の実施形態では、モータコイルの高電位側または低電位側のスイッチング素子を省略してもよい。
上記実施形態では、モータは、SRモータである。他の実施形態では、DCブラシレスモータ等、それぞれの相に独立して通電可能な回路構成を採用可能などのようなモータを用いてもよい。上記実施形態では、モータには、3相コイルが1組設けられている。他の実施形態では、巻線組数は、2組以上であってもよい。
上記実施形態では、モータコイルの相数は、3である。他の実施形態では、モータコイルの相数は4以上であってもよい。4相以上の場合、バッテリ電圧が低くなるほど、ブレーキ電流を流す相数が多くなるようにしてもよい。また、例えば相数が4相の場合、4相にブレーキ電流を通電した場合の電流総和推定値、および、3相にブレーキ電流を通電した場合の電流総和推定値を演算する、といった具合に、ブレーキ電流の通電相数ごとに電流総和推定値を演算し、電流最大値を超えない範囲で最大の相数にブレーキ電流を通電するようにしてもよい。
上記実施形態では、入力電圧をバッテリ電圧とした。他の実施形態では、バッテリとモータドライバとの間に、例えばDCDCコンバータ等が設けられている場合、バッテリ電圧に替えて、変圧後の電圧を入力電圧としてもよい。
上記実施形態では、入力電圧をバッテリ電圧とした。他の実施形態では、バッテリとモータドライバとの間に、例えばDCDCコンバータ等が設けられている場合、バッテリ電圧に替えて、変圧後の電圧を入力電圧としてもよい。
上記実施形態では、モータ回転角センサは、エンコーダである。他の実施形態では、モータ回転角センサは、エンコーダに限らず、レゾルバ等、どのようなものを用いてもよい。出力軸センサについても同様、ポテンショメータ以外のものを用いてもよいし、出力軸センサを省略してもよい。
上記実施形態では、ディテントプレートには4つの谷部が設けられる。他の実施形態では、谷部の数は4つに限らず、いくつであってもよい。例えば、ディテントプレートの谷部の数が2つであって、PレンジとnotPレンジとを切り替えるものとしてもよい。
また、シフトレンジ切替機構やパーキングロック機構等は、上記実施形態と異なっていてもよい。
また、シフトレンジ切替機構やパーキングロック機構等は、上記実施形態と異なっていてもよい。
上記実施形態では、モータ軸と出力軸との間に減速機が設けられる。減速機の詳細について、上記実施形態では言及していないが、例えば、サイクロイド歯車、遊星歯車、モータ軸と略同軸の減速機構から駆動軸へトルクを伝達する平歯歯車を用いたものや、これらを組み合わせて用いたもの等、どのような構成であってもよい。また、他の実施形態では、モータ軸と出力軸との間の減速機を省略してもよいし、減速機以外の機構を設けてもよい。
上記実施形態では、モータは、シフトバイワイヤシステムに適用され、車両のシフトレンジ切替機構を駆動する。他の実施形態では、モータをシフトバイワイヤシステム以外の装置に適用してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
10・・・モータ
111〜113・・・コイル
40・・・シフトレンジ制御装置(モータ制御装置)
41・・・モータドライバ
50、500・・・ECU
51・・・回転角演算部
53・・・電圧取得部
55・・・目標設定部
56・・・駆動制御部
111〜113・・・コイル
40・・・シフトレンジ制御装置(モータ制御装置)
41・・・モータドライバ
50、500・・・ECU
51・・・回転角演算部
53・・・電圧取得部
55・・・目標設定部
56・・・駆動制御部
Claims (5)
- それぞれの相に独立して通電可能である3相以上のコイル(111〜113)を有するモータ(10)の駆動を制御するモータ制御装置であって、
前記モータの回転角であるモータ角度を演算する回転角演算部(51)と、
前記モータを停止させるモータ角度目標値を設定する目標設定部(55)と、
前記モータ角度が前記モータ角度目標値となるように、前記モータの駆動を制御する駆動制御部(56)と、
モータドライバ(41)に入力される入力電圧を取得する電圧取得部(53)と、
を備え、
前記駆動制御部は、前記モータを停止させる停止制御において、ブレーキ電流を流す前記コイルの相数を、前記入力電圧に応じて変更するモータ制御装置。 - 前記駆動制御部は、前記停止制御時において、前記入力電圧が低いほど、前記ブレーキ電流を流す前記コイルの相数を多くする請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記モータの温度であるモータ温度を取得する温度取得部(58)と、
前記入力電圧および前記モータ温度に基づき、通電相数に応じた前記ブレーキ電流の総和である電流総和推定値を演算する電流推定部(59)と、
をさらに備え、
前記駆動制御部は、前記電流総和推定値がシステムに通電可能な電流最大値を超えないないように、前記ブレーキ電流を流す前記コイルの相数を決定する請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記モータは、スイッチトリラクタンスモータである請求項1〜3のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
- 前記モータは、車両のシフトレンジ切替機構(20)を駆動する請求項1〜4のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017154247A JP2019033620A (ja) | 2017-08-09 | 2017-08-09 | モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2019033620A true JP2019033620A (ja) | 2019-02-28 |
Family
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JP2017154247A Pending JP2019033620A (ja) | 2017-08-09 | 2017-08-09 | モータ制御装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2019033620A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021100124A1 (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 株式会社ミクニ | 電動パーキングロック装置 |
-
2017
- 2017-08-09 JP JP2017154247A patent/JP2019033620A/ja active Pending
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