JP6357798B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

エンコーダから出力される例えばパルス信号をカウントし、そのカウント値に基づいてロータの回転位置を検出することで、ロータを目標位置まで回転駆動するモータ制御装置がある。そのようなモータを制御する場合には電源投入時にロータの回転位置を特定する必要があり、例えば特許文献１には、電源投入時の初期駆動中に通電相を切り換えることでロータの回転位置を特定し、その結果に基づいてロータの基準位置を学習するモータ制御装置が記載されている。

特開２００４−１２９４５１号公報

しかしながら、近年、電源投入後またはモータ制御開始前により早くロータの基準位置を学習したいという要望が増えつつある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータの回転位置をより早く特定し、ロータの基準位置を学習するまでの時間を短縮することができるモータ制御装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、モータ制御装置は、電源投入後またはモータ制御開始前に予め定められている所定期間に渡ってオープンループ制御にて二相通電する初期駆動を実行し、Ａ相信号およびＢ相信号の組み合わせが二相通電している通電相に対応して予め設定されているＡ相信号およびＢ相信号の組み合わせと一致するか否かを判定し、一致したと判定すると、当該一致した組み合わせに対応して予め設定されている補正値を特定し、特定した補正値を用いてロータの基準位置を学習する。これにより、初期駆動中に通電相を切り換えなくても、１回の通電によりロータの回転位置を特定することができる。したがって、ロータの基準位置を学習するまでの時間を短縮することができる。

第１実施形態のモータ制御装置が制御するモータの駆動対象となるレンジ切換制御装置の構成を模式的に示す図 モータの内部構成を模式的に示す図 モータの駆動回路を模式的に示す図 レンジ切換制御装置の電気的構成を模式的に示す図 エンコーダと磁気検出素子との位置関係を模式的に示す図 エンコーダのロータリマグネットと磁気検出素子との位置関係を模式的に示す図 通電相とエンコーダの出力との対応関係を示す図 ＶＷ相に二相通電した場合のＳＲモータの状態を模式的に示す図その１ Ｕ相に一相通電した場合のＳＲモータの状態を模式的に示す図 ＶＷ相に二相通電した場合のＳＲモータの状態を模式的に示す図その２ 通電相と補正値との対応関係を示す図 基準位置学習処理の流れを示す図 第２実施形態による基準位置学習処理の流れを示す図

以下、本発明の複数の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において実質的に共通する部位については共通する符号を付し、その詳細な説明は省略する。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１から図１２を参照しながら説明する。
まず、図１に基づいて、本実施形態で制御対象となるレンジ切換機構１１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、本実施形態ではスイッチドリラクタンスモータ（以下、ＳＲモータとも称する）を採用している。このモータ１２は、減速機構２６（図４参照）を内蔵している。また、モータ１２は、その出力軸１３の回転位置を検出する出力軸センサ１４が設けられている。この出力軸１３には、ディテントレバー１５が固定されている。

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は、そ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。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することで、パーキングギヤ２０を回転可能または回転不能に切り換える。このパーキングギヤ２０は、自動変速機２７（図４参照）の出力軸に設けられている。そのため、パーキングギヤ２０が回転可能であれば車両の駆動輪も回転可能である一方、パーキングギヤ２０が回転不能となると車両の駆動輪も回転不能となる。

このパーキングギヤ２０の回転可能／回転不能の切り換えは、以下のようにして行われる。レンジ切換機構１１には、ディテントレバー１５をパーキングレンジ（以下「Ｐレンジ」と称する）あるいは他のレンジ（以下「ＮｏｔＰレンジ」と称する）に保持するためのディテントバネ２３が設けられている。このディテントバネ２３は、支持ベース１７に固定されており、その先端に設けられている係合部２３ａがディテントレバー１５に設けられている凹部と係合することで、ディテントレバー１５の位置決めを行っている。具体的には、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に係合したとき、ディテントレバー１５は、Ｐレンジの位置に保持される。一方、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に係合したとき、ディテントレバー１５は、ＮｏｔＰレンジの位置に保持される。

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いる。このため、円錐体１９の径大部がロックレバー２１の下方に入り込み、ロックレバー２１が押し上げられる。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に嵌まり込み、パーキングギヤ２０が回転不能にロックされる。その結果、自動変速機２７の出力軸つまりは駆動輪もロックされた状態となる。この状態が、いわゆるパーキング状態である。

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する。このため、円錐体１９の径大部がロックレバー２１の下方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、パーキングギヤ２０のロックが解除される。その結果、自動変速機２７の出力軸も回転可能な状態となる。この状態は、車両が走行可能な状態である。

なお、上記した出力軸センサ１４は、モータ１２の減速機構２６の出力軸１３の回転角度に応じた電圧を出力する回転センサによって構成されている。この回転センサは、例えばポテンショメータを採用することができる。そのため、回転センサからの出力電圧を検知することで、現在のレンジがＰレンジであるかＮｏｔＰレンジであるかを把握することができる。

次に、モータ１２の構成を説明する。
図２に示すように、モータ１２は、一般的なＳＲモータと同様に、ステータ３１に突極３１ａが設けられ、ロータ３２に突極３２ａが設けられた突極構造となっている。このモータ１２は、永久磁石が不要であるとともに、比較的簡易な構造で実現できるという利点がある。円筒状に形成されたステータ３１は、その内周部に、本実施形態では１２個の突極３１ａが等間隔に形成されている。つまり、突極３１ａは、ステータ３１の内周側に３０°間隔で設けられている。また、ステータ３１の内周に配置されているロータ３２には、その外周部に、本実施形態では８個の突極３２ａが等間隔に形成されている。つまり、突極３２ａは、ロータ３２の外周側に４５°間隔で設けられている。

ロータ３２の各突極３２ａとステータ３１の各突極３１ａとは、モータ１２が駆動され、各相に通電されると、ロータ３２の回転に伴って微小なギャップを介して順次対向する。なお、図２では、図面の簡略化のために、それぞれ２個の突極３１ａおよび突極３２ａにのみ符号を付している。なお、突極３１ａおよび突極３２ａの数は上記に限定されるものでは無く、後述するように突極３１ａ、突極３２ａ、エンコーダ４６の磁気検出素子４８、磁気検出素子４９、磁気検出素子５０（図５および図６参照）の互いの位置関係を充足する状態であれば、適宜その数を変更してもよい。

ステータ３１の各突極３１ａには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の合計６個のコイル３３と、Ｕ’相、Ｖ’相、Ｗ’相の合計６個のコイル３４が巻回されている。本実施形態の場合、コイル３３、３４は、ステータ３１の１２個の突極３１ａに対して、図示時計回りにＶ相→Ｗ相→Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→Ｖ’相→Ｗ’相→Ｕ’相→Ｖ’相→Ｗ’相→Ｕ’相の順で巻回されている。
これらＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル３３およびＵ’相、Ｖ’相、Ｗ’相のコイル３４は、図３に示すように、２系統のモータ励磁部３５およびモータ励磁部３６を構成するように結線されている。モータ励磁部３５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル３３がＹ結線により接続されている。このとき、同相の２個のコイル３３は、それぞれ直列に接続されている。モータ励磁部３６は、Ｕ’相、Ｖ’相、Ｗ’相のコイル３４がＹ結線により接続されている。このとき、同相の２個のコイル３４は、それぞれ直列に接続されている。これらのモータ励磁部３５およびモータ励磁部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。

モータ励磁部３５およびモータ励磁部３６は、車両に搭載されたバッテリ４０を電源として、個別のモータドライバ３７およびモータドライバ３８によってそれぞれ駆動される。このように、モータ励磁部３５およびモータ励磁部３６とモータドライバ３７およびモータドライバ３８とを設け、２系統の励磁部を備えることで、一方の系統が故障したとしても、他方の系統にてモータ１２を回転駆動させることができる。なお、本発明を実施する上では、モータ励磁部およびモータドライバは１系統であってもよい。
モータドライバ３７およびモータドライバ３８は、各相に例えばトランジスタやＩＧＢＴ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を採用している。なお、各相にスイッチング素子３９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よい。

モータドライバ３７およびモータドライバ３８は、ＥＣＵ４１によってスイッチング素子３９のオン／オフが制御される。このＥＣＵ４１は、図４に示すように、モータ１２を駆動するモータドライバ３７、モータドライバ３８とともに、本実施形態ではレンジ切換制御装置４２に搭載されている。

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、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。ユーザによりＰレンジスイッチ４３あるいはＮｏｔＰレンジスイッチ４４が操作されると、操作信号がレンジ切換制御装置４２に入力されるとともに、選択されたレンジが車両のインストルメントパネル（図示省略）に設けられたレンジ表示部４５に表示される。
モータ１２には、ロータ３２の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。これらモータ１２、レンジ切換制御装置４２およびエンコーダ４６等により、モータ制御装置６０が構成されている。

エンコーダ４６は、図５に示すように、ロータ３２と同軸に回転するロータリマグネット４７、および、３個の磁気検出素子４８、磁気検出素子４９、磁気検出素子５０により構成されている。ロータリマグネット４７は、ロータ３２に固定されており、図６に示すように、Ｎ極およびＳ極の磁極が周方向に交互に等ピッチで着磁された円環状に形成されている。磁気検出素子４８〜５０は、例えばホールＩＣで構成されており、ロータリマグネット４７に対向配置されている。

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の着磁ピッチは、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。そのため、１相−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。

また、ロータ３２の基準回転位置に相当する位置のＮ極（便宜的に、Ｎ’極と称する）、およびその両側に配置されるＳ極（便宜的に、Ｓ’極と称する）の着磁部分は、他の磁極よりも径方向の大きさが幅広に形成されている。本実施形態の場合、上記したようにモータ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が一体に４５°回転することから、ロータ３２の基準回転位置に相当する幅広な着磁部分であるＮ’極およびＳ’極も４５°ピッチで配置されている。つまり、ロータリマグネット４７には、基準回転位置に相当する幅広な着磁部分が合計８個形成されている。

３個の磁気検出素子４８〜５０は、ロータリマグネット４７に対して、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とは、ロータリマグネット４７の幅狭な着磁部分（Ｎ極およびＳ極）と幅広な着磁部分（Ｎ’極およびＳ’極）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。なお、着磁部分に対向し得る位置とは、磁気検出素子にて着磁部分の磁極を検出可能な位置である。磁気検出素子４８および磁気検出素子４９は、回転軸を中心とした中心角が４８．７５°となる位置に配置されている。

また、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の幅狭な着磁部分よりも径方向外側または内側の位置であって、且つ、幅広な着磁部分にのみに対向し得る位置に配置されている。すなわち、磁気検出素子５０は、幅狭な着磁部分とは対向しない位置に配置されている。本実施形態では、磁気検出素子５０は、幅狭な着磁部分よりも径方向外側に設けられている。この磁気検出素子５０は、磁気検出素子４９からみて、磁気検出素子４８と反対側に中心角が３０°となる位置に配置されている。

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との間隔は、Ａ相信号とＢ相信号の位相差が電気角で９０°（機械角では３．７５°）となるように設定されている。ここで、“電気角”とは、Ａ相信号および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）である。そのため、Ａ相信号の立ち下がりからＢ相信号の立ち下がりまで、あるいは、Ａ相信号の立ち上がりからＢ相信号の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相信号と本実施形態ではＢ相信号との位相差が０となるように配置されている。なお、Ｚ相信号とＡ相信号との位相差が０となるように配置してもよい。

磁気検出素子４８〜５０は、Ｎ極およびＮ’極と対向したときにハイレベル“１”を出力し、Ｓ極およびＳ’極と対向したときにローレベル“０”を出力する。なお、Ｚ相信号用の磁気検出素子５０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”を出力し、それ以外の位置ではローレベル“０”を出力する。
ＥＣＵ４１は、Ａ相信号とＢ相信号の立ち上がりおよび立ち下がりの両方のエッジをカウントし、そのエンコーダカウント値に応じてモータ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。このとき、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が正回転あるいは逆回転のいずれの方向に回転したとしても、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。したがって、ロータ３２が正回転および逆回転のいずれの回転方向で回転したとしても、エンコーダカウント値に基づいてロータ３２の回転位置（回転角度）を検出でき、その回転位置に対応した相のコイル３３、コイル３４に通電することでロータ３２を回転駆動することができる。

具体的には、レンジ切換制御装置４２は、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）のいずれの場合でも、ロータ３２が７．５°回転する毎に一相通電と二相通電とを交互に切り換える。例えば、レンジ切換制御装置４２は、ロータ３２が４５°回転する間に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。このとき、周知のように、ロータ３２の突極３２ａは、通電された突極３１ａにまず引き寄せられ、通電相が切り替わることで次の突極３１ａに引き寄せられ、それが繰り返されてロータ３２が回転することになる。

磁気検出素子４８および磁気検出素子４９に対向するロータリマグネット４７の磁極は、通電相の切り換え毎にロータ３２が７．５°ずつ回転することから、Ｎ極→Ｓ極（Ｎ’極→Ｓ’極等も含む）またはＳ極→Ｎ極（Ｓ’極→Ｎ’極等も含む）に変化する。そして、この磁極の切り替わりに応じて、Ａ相信号およびＢ相信号のレベルが交互に反転する。その結果、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またはカウントダウンされる。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。

このようなエンコーダ４６が設けられているモータ１２でレンジ切換制御を行う場合、目標位置となる指令シフトレンジがＰレンジからＮｏｔＰレンジまたはその反対方向に切り換えられる毎に、ロータ３２が回転駆動される。具体的には、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ることでロータ３２を目標位置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」と称する）が実行される。そして、エンコーダカウント値が目標位置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３２の回転位置が目標位置に到達したと判断してＦ／Ｂ制御を終了し、ロータ３２を目標位置で停止させるようにしている。このように、ＥＣＵ４１は、エンコーダカウント手段および制御手段を構成している。

さて、ＥＣＵ４１がカウントするエンコーダカウント値は、例えばＲＡＭ等に記憶される。このため、ＥＣＵ４１の電源がオフされると、エンコーダカウント値が消去される。その場合、ＥＣＵ４１の電源投入直後のエンコーダカウント値は、初期値の０となっており、実際のロータ３２の回転位置に対応したものとなっていない。そのため、上記したようにエンコーダカウント値に基づい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ロータ３２の回転位置とを対応させ、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、本実施形態では、以下のようにして電源投入後の初期状態におけるロータ３２の回転位置を特定している。
まず、本実施形態の構成における通電相とＡ相信号およびＢ相信号の出力との対応関係について、図７を参照しながら説明する。この通電相とＡ相信号およびＢ相信号の出力との対応関係は、対象となる通電相にオープンループ制御にて通電した際、上記したステータ３１およびロータ３２の構成や磁気検出素子４８および磁気検出素子４９の配置といった機械的な要因により決定されるものである。換言すると、本実施形態のようにステータ３１に１２個の突極３１ａを設け、ロータ３２に８個の突極３２ａを設け、ロータリマグネット４７のＮ極とＳ極の着磁ピッチを７．５°に設定し、磁気検出素子４８と磁気検出素子４９とのなす角を４８．７５°となるように配置し、コイル３３およびコイル３４を上記した図２に示す順で配置した場合、オープンループ制御にて通電する通電相とＡ相信号およびＢ相信号との対応関係は、一義的に決定される。以下、これら本実施形態の機械的な要因を、便宜的に機械的要因と称する。

この図７には、特定の通電相に通電した場合におけるＡ相信号およびＢ相信号の出力状態が示されている。より平易に言えば、ある相に通電をし、ロータ３２の突極３２ａがステータ３１の通電されている突極３１ａに１対１で引きつけられた状態、つまり、ロータ３２が静止した状態におけるＡ相信号およびＢ相信号の出力状態が示されている。
例えば、通電相がＶＷ相の二相通電の場合、図８（Ａ）に示すようにロータ３２の突極３２ａが、ステータ３１の通電中の突極３１ａに１対１で引きつけられて静止したとする。より詳細には、図８（Ｂ）に示すように、ロータ３２の８個の突極３２ａが、通電されているＶＷ相の８個の突極３１ａに１対１で引きつけられたとする。なお、図８（Ｂ）には、二相通電時に突極３２ａが突極３１ａに１対１で引きつけられている部位を領域Ｒ１として示している。この場合、本実施形態では、Ａ相信号およびＢ相信号は、上記した機械的要因により共に１が出力される。つまり、図７に示すように、通電相がＶＷ相である場合、Ａ相信号およびＢ相信号の出力は共に１となっている。

あるいは、通電相がＵ相のみの一相通電の場合、図９（Ａ）に示すようにロータ３２の突極３２ａが、ステータ３１のＵ相の突極３１ａに引きつけられて静止したとする。より詳細には、図９（Ｂ）に示すように、ロータ３２の４個の突極３２ａが、通電されているＵ相の４個の突極３１ａに１対１で引きつけられたとする。なお、図９（Ｂ）には、一相通電時に突極３２ａが突極３１ａに１対１で引きつけられている部位を、領域Ｒ２として示している。この場合、本実施形態では、Ａ相信号およびＢ相信号は、上記した機械的要因により共に０が出力される。つまり、図７に示すように、通電相がＵ相である場合、Ａ相信号およびＢ相信号の出力は共に０となっている。

同様に、Ａ相信号およびＢ相信号は、上記した機械的要因により、Ｗ相の一相通電時およびＶ相の一相通電時には共に０が出力され、ＵＷ相の二相通電時およびＵＶ相の二相通電時には共に１が出力される。このため、特定の相に一相通電または二相通電を行い、通電相とＡ相信号およびＢ相信号の出力状態とが図７に示す対応関係を満たしていれば、ロータ３２の回転位置を特定することができる。

ところで、例えばＵＷ相に二相通電した場合、上記した図８のように突極３２ａが突極３１ａに１対１で引きつけられる状態以外の状態となることがある。具体的には、図１０（Ａ）に示すように、ロータ３２の１個の突極３２ａが、ステータ３１の通電されている２個の突極３１ａに引きつけられる状態が起こり得る。この場合、図１０（Ｂ）に示すように、ロータ３２の４個の突極３２ａが、通電されているＶＷ相の突極３１ａ間の４箇所に引きつけられることになる。なお、図１０（Ｂ）には、突極３２ａが２個の突極３１ａの間に引きつけられている部位を、領域Ｒ３として示している。

この場合、本実施形態では、Ａ相信号およびＢ相信号は、上記した機械的な要因により共に０が出力される。ただし、この図１０（Ｂ）に示す状態は、上記した図９（Ｂ）に示すＵ相に一相通電して突極３２ａが突極３１ａに１対１で引きつけられた状態に正に一致する。すなわち、ＶＷ相に二相通電した際、Ａ相信号およびＢ相信号の出力が共に０であったならば、ロータ３２は、Ｕ相に一層通電し１対１で突極３２ａが突極３１ａに１対１で引きつけられた状態の回転位置であると特定することができる。

なお、図示は省略するが、上記した機械的要因により、ＵＶ相に二相通電し、突極３２ａが２個の突極３１ａに引きつけられた場合には、ロータ３２は、Ｗ相に一層通電し、突極３２ａが突極３１ａに１対１で引きつけられた状態と同じ回転位置となる。また、ＵＷ相に二相通電し、突極３２ａが２個の突極３１ａに引きつけられた場合には、ロータ３２は、Ｖ相に一層通電し、突極３２ａが突極３１ａに１対１で引きつけられた状態と同じ回転位置となる。

つまり、ＶＷ相に二相通電した場合には、Ａ相信号およびＢ相信号が共に１となる状態と、Ｕ相に一相通電して１対１で引きつけられている場合と同じくＡ相信号およびＢ相信号が共に０となる状態とが発生し得る。また、ＵＶ相に二相通電した場合には、Ａ相信号およびＢ相信号が共に１となる状態と、Ｗ相に一相通電して１対１で引きつけられている場合と同じくＡ相信号およびＢ相信号が共に０となる状態とが発生し得る。また、ＵＷ相に二相通電した場合には、Ａ相信号およびＢ相信号が共に１となる状態と、Ｖ相に一相通電して１対１で引きつけられている場合と同じくＡ相信号およびＢ相信号が共に０となる状態とが発生し得る。その一方で、二相通電した場合には、上記した機械的要因により、上記以外のＡ相信号とＢ相信号との組み合わせが発生することは無い。

そのため、二相通電時におけるＡ相信号およびＢ相信号の出力状態が図７に示した対応関係と一致すれば、そのままロータ３２の回転位置を特定することができる。一方、仮にＡ相信号およびＢ相信号の出力状態が図７に示した対応関係と一致していなくても、Ａ相信号およびＢ相信号が共に０を出力すれば、ロータ３２の回転位置を一義的に特定することができるのである。

次に、ロータ３２の電源投入時の回転位置を特定する具体的な流れについて説明する。
図１１は、通電相と対応する補正値との対応関係を示している。例えば、ロータ３２を正回転の方向に回転駆動するために、通電シーケンスとしてＶＷ相（Ｓｅｑ１）→Ｗ相（Ｓｅｑ２）→ＵＷ相（Ｓｅｑ３）→Ｖ相（Ｓｅｑ４）→ＵＶ相（Ｓｅｑ５）→Ｖ相（Ｓｅｑ６）の順で通電されるとする。この場合、上記したように、エンコーダカウント値は２ずつカウントアップ（またはカウントダウン）されることから、最初の通電シーケンスでは、最終的に２カウントされることになる。

このため、電源投入後またはＦ／Ｂ制御によるモータ制御開始前の初期状態においてＶＷ相に二相通電し、その状態でロータ３２が静止し、図７に示したようにＶＷ相通電時にＡ相信号およびＢ相信号が共に１となっていれば、補正値としてエンコーダカウント値の「２」が選択される。同様に、通電相とＡ相信号およびＢ相信号の出力状態とが一致すれば、Ｗ相の一相通電であれば補正値として「４」が選択され、ＵＷ相の二相通電であれば補正値として「６」が選択され、Ｕ相の一相通電であれば補正値として「８」が選択され、ＵＶ相の二相通電であれば補正値として「１０」が選択され、Ｖ相の一相通電であれば補正値として「１２」が選択されることになる。

以下、ロータ３２の回転位置を特定して基準位置に対する学習値（後述するＧｃｎｔ）を求めるための基準位置学習処理について、ＶＷ相に二相通電する場合を例にしながら説明する。なお、以下の処理はレンジ切換制御装置４２のＥＣＵ４１により行われるものであるが、説明の簡略化のため、モータ制御装置６０を主体として説明する。
モータ制御装置６０は、電源投入後の初期駆動時に、図１２に示す基準位置学習処理を繰り返し実行している。この基準位置学習処理において、モータ制御装置６０は、まず、オープンループ制御により所定の通電相へ二相通電を行う（Ｓ１）。本実施形態では、ＶＷ相へ二相通電している。そして、モータ制御装置６０は、通電を開始してから経過した時間である通電時間を、通電時間カウンタ（ＣＴ）によりカウントする（Ｓ２）。本実施形態では、このステップＳ２において、ＣＴ＝ＣＴ＋１と１ｍｓｅｃ単位でインクリメントすることで通電時間を計時している。つまり、この基準位置学習処理では、特定の通電相に通電が継続される。

次に、モータ制御装置６０は、通電を開始してから所定期間が経過したか否か、つまり、ＣＴ＞所定期間となったか否かを判定する（Ｓ３）。ここで、所定期間は、オープンループ制御を行う期間として予め設定されている。例えば、所定期間は、二相通電を開始した後、ロータ３２が静止すると予想される時間等を考慮して設定されている。より具体的には、例えばＶＷ相を最初の通電相とするのであれば、ロータ３２が最も遠い回転位置にあると仮定し、そのロータ３２が上記した図８（Ｂ）あるいは図１０（Ｂ）のような状態で静止するまでに予想される期間を設定することが考えられる。
モータ制御装置６０は、ＣＴ＞所定期間でないと判定すると（Ｓ３：ＮＯ）、そのままリターンし、次の基準位置学習処理のサイクルを実行する。なお、基準位置学習処理は繰り返し実行されるため、既に通電が開始されていれば、ステップＳ１は実質的に省略される。

一方、モータ制御装置６０は、ＣＴ＞所定期間であると判定すると（Ｓ３：ＹＥＳ）、そのときのＡ相信号＝１且つＢ相信号＝１であるかを判定する（Ｓ４）。そして、モータ制御装置６０は、Ａ相信号＝１且つＢ相信号＝１であると判定すると（Ｓ４：ＹＥＳ）、つまり、通電相とＡ相信号およびＢ相信号の出力状態とが図７に示す対応関係を満たしていると判定すると、ロータ３２の初期位置を特定し、ＧｃｎｔにＶＷ相の補正値を設定する（Ｓ５）。

ここで、ロータ３２の初期位置は、初期駆動が終了した時点におけるロータ３２の回転位置に相当する。この場合、Ａ相信号およびＢ相信号が共に１であることから、通電相とＡ相信号およびＢ相信号との対応関係は、図７に示したＶＷ相の対応関係と一致する。そのため、ロータの回転位置は、図８（Ｂ）に示したように突極３２ａが１個の突極３１ａに引きつけられた状態であると特定できる。

また、Ｇｃｎｔは、ロータ３２の基準位置に対する学習値、つまり、基準位置からのずれに相当するエンコーダカウント値である。このＧｃｎｔに基づいて、モータ制御装置６０は、初期駆動終了後のＦ／Ｂ制御時にエンコーダカウント値をＧｃｎｔで補正することで、正しい通電相を選択できるようにしている。例えば、Ｆ／Ｂ制御時の目標位置のエンコーダカウント値が１００であったとすると、Ｇｃｎｔを特定した時点でのロータ３２の回転位置は基準位置からＧｃｎｔだけずれていることになる。そのため、正回転であればロータ３２をエンコーダカウント値＝１００−Ｇｃｎｔとなるまで回転させることで、目標位置まで回転駆動することができる。なお、基準位置から逆方向にＧｃｎｔだけずれていることになるため、逆回転であれば、ロータ３２をエンコーダカウント値＝１００＋Ｇｃｎｔとなるまで回転させることで、目標位置まで回転駆動することができる。

その後、モータ制御装置６０は、リターンする。この場合、初期位置が特定され、Ｇｃｎｔも設定されたことから、初期駆動は終了となる。
これに対して、モータ制御装置６０は、Ａ相信号＝１且つＢ相信号＝１でないと判定すると（Ｓ４：ＮＯ）、つまり、Ａ相信号またはＢ相信号のうち少なくとも一方が０であると判定すると、初期位置を特定し、ＧｃｎｔにＵ相の補正値を設定する（Ｓ６）。本実施形態の機械的要因によれば、上記したようにＶＷ相に二相通電した場合に発生し得るロータ３２の回転位置は、図８（Ｂ）に示す状態か、図１０（Ｂ）に示す状態のいずれかである。このため、ＶＷ相の二相通電においてＡ相信号＝１且つＢ相信号＝１でない場合、ロータ３２は、図１０（Ｂ）に示した回転位置にあると判断できる。

そのため、ステップＳ６では、ロータ３２の初期位置が図８（Ｂ）ではない状態、すなわち、図１０（Ｂ）に示すようにＵ相に一層通電して突極３２ａが突極３１ａに１対１で対応している状態（図９（Ｂ）参照）であると特定される。これにより、Ｇｃｎｔには、ＶＷ相の二相通電においてＶＷ相に対応する通電相であるＵ相の補正値（図１１参照）が設定される。
このように、モータ制御装置６０は、通電相とＡ相信号およびＢ相信号の出力状態との対応関係に基づいて、ロータ３２の初期位置を特定し、通電した相に対応して予め設定されている補正値を特定および設定することで、ロータ３２の基準位置の学習、より詳細には、ロータ３２の初期位置が基準位置からどれだけずれているかの学習を行っている。

以上説明した本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
モータ制御装置６０は、電源投入後またはモータ制御開始前に予め定められている所定期間に渡ってオープンループ制御にて二相通電する初期駆動を実行し、当該初期駆動中におけるＡ相信号およびＢ相信号の組み合わせが二相通電している通電相に対応して予め設定されているＡ相信号およびＢ相信号の組み合わせと一致するか否かを判定する。モータ制御装置６０は、組み合わせが一致したと判定すると、当該一致した組み合わせに対応して予め設定されている補正値を特定する。そして、モータ制御装置６０は、特定した補正値を用いてロータの基準位置を学習する。

つまり、モータ制御装置６０は、オープンループ制御による二相通電を電源投入時に一度行うことで、ロータ３２の回転位置（初期位置）が基準位置からどれだけずれているかを把握することができる。また、モータ制御装置６０は、通電相を切り換えることなく、ロータ３２の初期位置を特定することができる。したがって、従来のように通電相を切り換えてロータ３２の初期位置を特定する場合に比べて、基準位置を学習するまでの時間を大幅に、且つ、確実に短縮することができる。また、学習時間が短くなることにより、モータ１２のＦ／Ｂ制御を素早く立ち上げることができる。

モータ制御装置６０は、初期駆動中におけるＡ相信号およびＢ相信号の組み合わせがオープンループ制御にて二相通電（例えばＶＷ相）した際の組み合わせと一致しないと判定すると、当該組み合わせが他の相（本実施形態では、通電相がＶＷ相であればＵ相）に通電した際の組み合わせに一致すると、当該一致した他の相の組み合わせに対応して予め設定されている補正値を特定し、当該特定した補正値を用いてロータ３２の基準位置を学習する。

本実施形態の機械的要因によれば、二相通電したときのロータ３２の回転位置は、突極３２ａが突極３１ａに１対１で引きつけられた状態（例えば図８（Ｂ）参照）、あるいは、突極３２ａが２個の突極３１ａ間に引きつけられた状態（例えば図１０（Ｂ）参照）のいずれかとなる。つまり、例えばＶＷ相に二相通電した際にＡ相信号およびＢ相信号の組み合わせが図７に示した対応関係に一致しない場合、ロータ３２は、図１０（Ｂ）つまりは図９（Ｂ）に示すように、Ｕ相に一層通電して突極３２ａが突極３１ａに１対１で引きくけられた状態となる。そのため、二相通電した際にＡ相信号およびＢ相信号の組み合わせが一致しない場合であっても、通電相を切り換えることなく、ロータの初期位置を特定することができる。

モータ１２としてスイッチドリラクタンスモータを採用しているので、永久磁石が不要で構造が簡単であり、安価且つ温度環境等に対する耐久性・信頼性を高くすることができる。
モータ制御装置６０は、車両の自動変速機２７のレンジを切り換えるレンジ切換機構１１を駆動するモータの制御に適用されている。一般的に、レンジ切換機構１１は、起動後に基準位置の学習を行い、いわゆる壁当てを経て現在のシフト位置を確定させている。その場合、本実施形態のモータ制御装置６０のように基準位置を学習するまでの時間を短縮することができれば、起動後にシフト位置の情報を用いて処理を行う車両用システムに対していち早くシフト情報を提供することができ、利便性を向上させることができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、図１３を参照しながら説明する。第２実施形態は、基準位置学習処理の流れが第１実施形態と異なっている。なお、モータ制御装置の構成は第１実施形態と共通するので、同一の符号を付して説明する。また、通電相とＡ相信号およびＢ相信号との対応関係、および通電相に対応する補正値も第１実施形態と共通するため、図７および図１１等も参照しながら説明する。

第２実施形態のモータ制御装置６０は、電源投入後の初期駆動中に、図１３に示す基準位置学習処理を繰り返し実行しており、初期通電相をＶＷ相に設定してオープンループ制御にて二相通電を行う（Ｓ１０）。ここで、初期通電相とは、初期駆動中に通電される最初の通電相に相当する。続いて、モータ制御装置６０は、通電時間を通電時間カウンタ（ＣＴ）によりカウントする（Ｓ１１）。なお、本実施形態でも、基準位置学習処理は１ｍｓｅｃごとに繰り返されている。

次に、モータ制御装置６０は、通電を開始してから所定期間が経過したか否か、つまり、ＣＴ＞所定期間となったか否かを判定する（Ｓ１２）。このとき、モータ制御装置６０は、ＣＴ＞所定期間となったと判定し（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ａ相信号＝１且つＢ相信号＝１であると判定すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、第１実施形態と同様にロータ３２の初期位置を特定し、Ｇｃｎｔに通電中の相の補正値、つまり、今回はＶＷ相の補正値（図１１参照）を設定する。

さて、本実施形態の場合、モータ制御装置６０は、ステップＳ１２においてＣＴ＞所定期間でないと判定すると（Ｓ１２：ＮＯ）、エンコーダ出力が前回値と一致するか否かをさらに判定する（Ｓ１８）。ここで、エンコーダ出力値とは、Ａ相信号およびＢ相信号の出力状態であり、前回値とは、前回の基準位置学習処理が実行された際のエンコーダ出力値である。なお、前回値は、記憶手段としてのＲＡＭ等に記憶されており、電源投入後の初回に実行された基準位置学習処理では前回値が記憶されていない。

さて、モータ制御装置６０は、基準位置学習処理を繰り返し実行した結果、通電時間カウンタがインクリメントされ（Ｓ１１）、ＣＴ＞所定期間ではない状態において（Ｓ１２：ＮＯ）、エンコーダ出力が前回値と一致したと判定すると（Ｓ１８：ＹＥＳ）、一致回数≧所定回数となったか否かをさらに判定する（Ｓ１９）。ここで、所定回数は、ロータが静止したと判断できる値が、基準位置学習処理が１ｍｓｅｃごとに繰り返されることを考慮して予め設定されている。なお、一致回数≧所定回数を判断するのは、初期駆動時に通電されてロータ３２が回転した際、静止する前の状態で誤って誤検知されることを防止するためである。モータ制御装置６０は、一致回数が≧所定回数となっていないと判定すると（Ｓ１９：ＮＯ）、そのままリターンする。

これに対して、モータ制御装置６０は、一致回数が≧所定回数となっていると判定すると（Ｓ１９：ＹＥＳ）、つまり、所定期間は経過していないもののロータ３２が静止していると判断できる状態になると、ステップＳ１３に移行する。
そして、モータ制御装置６０は、Ａ相信号＝１且つＢ相信号＝１であると判定した場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、上記したように初期位置の特定およびＧｃｎｔの設定を行う（Ｓ１４）。

一方、モータ制御装置６０は、Ａ相信号＝１且つＢ相信号＝１でないと判定した場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、Ａ相信号＝０且つＢ相信号＝０であるかをさらに判定する（Ｓ１５）。なお、本実施形態では、上記の通り機械的要因によりＡ相信号＝１且つＢ相信号＝１でなければ、Ａ相信号＝０且つＢ相信号＝０となるはずであるが、本実施形態では、モータ１２や駆動回路等の故障を考慮して、Ａ相信号＝０且つＢ相信号＝０であるか否かを判定している。

モータ制御装置６０は、Ａ相信号＝０且つＢ相信号＝０であると判定すると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、Ａ相信号およびＢ相信号の組み合わせが図７に示す対応関係と一致することから、第１実施形態と同様に、初期位置を特定し、通電相（例えばＶＷ相）に対応する相（通電相がＶＷ相であればＵ相）の補正値をＧｃｎｔに設定する（Ｓ１６）。
このように、本実施形態のモータ制御装置６０は、所定期間が経過する前であっても、ロータ３２が静止したと判定できる状態となれば、所定期間の経過を待機することなく、初期位置の特定、およびＧｃｎｔへの補正値の設定を行っている。

また、モータ制御装置６０は、ステップＳ１５においてＡ相信号＝０且つＢ相信号＝０でもないと判定すると（Ｓ１５：ＮＯ）、つまり、初期位置が特定されずに基準位置を学習できなかったとすると、例外処理を実行する（Ｓ１７）。なお、ステップＳ１５：ＮＯとなる状態は、モータ制御装置６０に何らかの故障が生じた場合、あるいは、ステップＳ１８〜Ｓ１９の判定が誤判定であった場合のいずれかであると考えられる。そのため、モータ制御装置６０は、例外処理において、その対処を行っている。

例えば、例外処理としては、通電時間カウンタを初期化する処理が考えられる。この場合、基準位置学習処理は、通電を開始するところから再度実行されることになる。これにより、例えば誤判定であったとすると、再実行された基準位置学習処理により正しい判定を行うことができる可能性がある。
あるいは、例外処理としては、通電時間カウンタを初期化するとともに、通電相を切り換える処理が考えられる。この場合、基準位置学習処理が通電を開始するところから、且つ、最初の通電相とは異なる状態で再度実行されることになる。これにより、例えばＶＷ相への二相通電では初期位置を特定できず、ＵＷ相への二相通電であれば初期位置が特定できたとすると、Ｖ相について何らかの異常が発生している可能性を把握できる。

もちろん、例外処理としては、初期位置を特定できなかった旨を報知する異常報知処理であってもよい。また、異常報知処理と上記した再実行とを組み合わせてもよい。
このように、本実施形態のモータ制御装置６０は、機械的要因によりロータ３２が取り得る状態が決まっていたとしても、それが正しいかをさらに判定し、正しくない可能性がある場合には、その対処を例外処理にて行っている。

以上、説明した本実施形態のモータ制御装置６０によれば、第１実施形態による効果に加えて、次のような効果を得ることができる。
モータ制御装置６０は、初期駆動中におけるＡ相信号およびＢ相信号の組み合わせがオープンループ制御にて二相通電した際の組み合わせと一致しないと判定したとき、当該組み合わせが他の相に通電した際の組み合わせに一致するか否かをさらに判定し、一致したと判定すると、当該一致した他の相の組み合わせに対応して予め設定されている補正値を特定し、当該特定した補正値を用いてロータの基準位置を学習する。これにより、ロータ３２の初期位置が通電相（例えばＶＷ相）に対応する相（本実施形態では通電相がＶＷ相であればＵ相）に引きつけられている状態であることを確認することができ、信頼性を向上させることができる。

また、短い学習時間で信頼性の高い基準位置の学習を行うことができるため、安全性が重視される車両への適用において好適である。
モータ制御装置６０は、初期駆動中にＡ相信号およびＢ相信号の組み合わせが一致するか否かの判定を繰り返し実行しており、所定期間が経過する前にロータが静止したと判断できる状態となれば、所定期間の経過を待機することなく一致した組み合わせに対応して予め設定されている補正値を用いてロータの基準位置を学習する。これにより、より迅速にロータ３２の初期位置の特定、ひいては基準位置の学習が完了するまでの時間を短縮することができる。

モータ制御装置６０は、初期駆動中に基準位置を学習できなかったとき、基準位置の学習を再度実行する、あるいは、通電相を切り換えた上で基準位置の学習を実行する。これにより、誤判定や故障等への対応を取ることができ、モータ制御装置６０の信頼性を向上させることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記した各実施形態にて例示したものに限定されることなく、その範囲を逸脱しない範囲で任意に変形あるいは拡張することができる。
各実施形態ではＰレンジとＮｏｔＰレンジの２つのレンジを切り換える構成を例示したが、本発明は、例えばディテントレバー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、自動変速機のＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ等の各レンジを切り換えるレンジ切換機構にも適用することができる。

本発明が対象とするモータは、各実施形態にて例示したモータ１２に限定されるものではなく、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へも適用できる。
本発明は、各実施形態で例示したレンジ切換制御装置４２への適用に限定されるものではなく、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することができる。

エンコーダは、各実施形態で例示した磁気式のエンコーダ４６に限定されるものではなく、例えば光学式のエンコーダやブラシ式のエンコーダを採用してもよい。
第１実施形態では、Ａ相信号＝１且つＢ相信号＝１でなければＡ相信号＝０且つＢ相信号＝０と判定したが、図１２に示す第１実施形態での基準位置学習処理に、図１３に示す第２実施形態の基準位置学習処理のステップＳ１５やＳ１６の処理を加えてもよい。

図面中、１１はレンジ切換機構、１２はモータ、２７は自動変速機、３１はステータ、３２はロータ、３３はコイル、３４はコイル、４１はＥＣＵ（エンコーダカウント手段、制御手段）、４２はレンジ切換制御装置（モータ制御装置）、４６はエンコーダ、６０はモータ制御装置を示す。

Claims (6)

1. 制御対象を回転駆動する複数相のコイル（３３、３４）を有するモータ（１２）のロータ（３２）の回転に同期して所定の位相差を有するＡ相信号およびＢ相信号を出力するエンコーダ（４６）と、
   前記エンコーダ（４６）のＡ相信号およびＢ相信号の立ち上がりおよび立ち下がりのエッジをカウントするエンコーダカウント手段（４１）と、
   前記エンコーダカウント手段（４１）のカウント値に基づいて前記ロータ（３２）の回転位置を検出し、前記モータ（１２）の通電相を順次切り換えることで前記ロータ（３２）を目標位置まで回転駆動する制御手段（４１）と、を備え、
   前記制御手段（４１）は、電源投入後またはモータ制御開始前に予め定められている所定期間に渡って通電相を切り替えずに所定の通電相へ二相通電を行う初期駆動を実行し、Ａ相信号およびＢ相信号の組み合わせが二相通電している通電相に対応して予め設定されているＡ相信号およびＢ相信号の組み合わせと一致するか否かを判定し、一致したと判定すると、電源投入前から予め通電相の組み合わせに対して設定されている補正値のうち当該一致した組み合わせに対応する補正値を特定し、特定した補正値を用いて前記ロータ（１２）の基準位置を学習す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、前記初期駆動中におけるＡ相信号およびＢ相信号の組み合わせがオープンループ制御にて二相通電した際の組み合わせと一致しないと判定したとき、当該組み合わせが他の相に通電した際の組み合わせに一致するか否かをさらに判定し、一致したと判定すると、当該一致した他の相の組み合わせに対応して予め設定されている補正値を特定し、当該特定した補正値を用いて前記ロータの基準位置を学習することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記制御手段（４１）は、初期駆動中にＡ相信号およびＢ相信号の組み合わせが一致するか否かの判定を繰り返し実行しており、前記所定期間が経過する前に前記ロータ（３２）が静止したと判断できる状態となれば、前記所定期間の経過を待機することなく一致した組み合わせに対応して予め設定されている補正値を用いて前記ロータ（３２）の基準位置を学習することを特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装置。
4. 前記制御手段（４１）は、前記初期駆動中に基準位置を学習できなかったとき、基準位置の学習を再度実行する、あるいは、通電相を切り換えた上で基準位置の学習を実行することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のモータ制御装置。
5. 前記モータ（１２）は、スイッチドリラクタンスモータであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のモータ制御装置。
6. 前記モータは、車両の自動変速機（２７）のレンジを切り換えるレンジ切換機構（１１）を駆動することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載のモータ制御装置。
   

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