JP6572794B2 - モータ制御装置 - Google Patents

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、特許文献１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、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。

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、レンジ切換機構の可動範囲の限界位置（例えば壁）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基準位置を学習するようにしたものがある。

しかし、突き当て制御の際にモータのトルクを大きくして回転速度を速くすると、レンジ切換機構の可動範囲の限界位置に突き当てたときの部品の変形量（例えば撓み量）が大きくなって、基準位置の学習精度が低下するおそれがある。

上記特許文献１には、突き当て制御の際にモータのトルクを小さくして回転速度を遅くすることが記載されている。このようにすれば、レンジ切換機構の可動範囲の限界位置に突き当てたときの部品の変形量を小さくすることができる。

特開２００４−２３９３２号公報

しかし、突き当て制御の開始から終了までモータのトルクを小さくして回転速度を遅くすると、突き当て制御を開始してから限界位置に突き当たるまでに要する時間が長くなって、突き当て制御の実行時間（つまり突き当て制御の開始から終了までの時間）が長くなる。特に低温時には、レンジ切換機構の可動部の潤滑油の粘度が大きくなって摩擦抵抗が増大するため、モータのトルクが小さいと、回転速度が更に遅くなって、突き当て制御の実行時間がかなり長くなってしまうという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、突き当て制御を実行して基準位置を学習するシステムにおいて、低温時に基準位置の学習精度を確保しながら突き当て制御の実行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。

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同期してパルス信号を出力するエンコーダ（４６）と、前記エンコーダの出力信号のカウント値に基づいて前記モータの通電相を順次切り換えて前記モータを目標位置まで回転駆動する制御部（４１）とを備え、前記制御部は、前記制御対象の可動範囲の限界位置に突き当たるまで前記モータを回転させる突き当て制御を実行して基準位置を学習するモータ制御装置において、前記制御対象の温度又はそれに相関する温度（以下これらを「温度情報」と総称する）を取得する温度情報取得部（３３）と、前記温度情報が所定値以下の低温時に前記突き当て制御を行う際に、該突き当て制御の開始から終了までを前記モータの回転角で複数の区間に分けて該複数の区間のうち開始側区間では終了側区間よりも前記モータのトルクを大きくすると共に回転速度を速くして前記終了側区間では前記開始側区間よりも前記モータのトルクを小さくすると共に回転速度を遅くする駆動条件切換処理を実行する切換部（４１）とを備えており、前記切換部は、前記温度情報が前記所定値よりも高い非低温時に前記突き当て制御を行う際にも、前記駆動条件切換処理を実行する構成としたものである。

この構成では、低温時に突き当て制御を行う際に、開始側区間ではモータのトルクを大きくして回転速度を速くすることができる。このため、突き当て制御の開始から終了までモータのトルクを小さくして回転速度を遅くする場合に比べて、突き当て制御の実行時間（つまり突き当て制御の開始から終了までの時間）を短くすることができる。その後、終了側区間ではモータのトルクを小さくして回転速度を遅くすることができるため、制御対象の可動範囲の限界位置に突き当てたときの部品の変形量（例えば撓み量）を小さくすることができ、基準位置を精度良く学習することができる。これより、低温時に基準位置の学習精度を確保しながら突き当て制御の実行時間を短縮することができる。

図１は本発明の一実施例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は駆動条件切換処理の実行例を示すタイムチャートである。 図４は駆動条件切換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は低温時の通電マップの一例を示す図である。 図６は非低温時の通電マップの一例を示す図である。 図７は駆動条件切換処理の変形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一実施例を説明する。
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及び図２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のシフトレンジを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。ここで、Ｐレンジはパーキングレンジを意味する。Ｒレンジはリバースレンジを意味する。Ｎレンジはニュートラルレンジを意味する。Ｄレンジはドライブレンジを意味する。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が内蔵され、その出力軸１２ａ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。

図１に示すように、マニュアルシャフト１３には、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が連結されている。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２７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、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に固定されている。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２７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、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。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２７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、自動変速機２７には、油温（つまり作動油の温度）を検出する油温センサ３３が設けられている。自動変速機２７の油温は、レンジ切換機構１１の温度と相関関係を有するため、レンジ切換機構１１の温度の情報として用いることができる。油温センサ３３が特許請求の範囲でいう温度情報取得部に相当する。

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（つまり回転位置）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）によって構成されている。回転センサ１６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。

また、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。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。

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→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する。逆回転（例えば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。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。

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。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４５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５０（つまり電源）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（つまり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る。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の回転位置や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（つまり回転角）を検出できるだけである。このため、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する。そして、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（つまり回転角）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（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。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（つまりＰレンジと反対側）の限界位置であるＤレンジ壁（つまり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（つまり目標カウント値）を変更する。そして、マイコン４１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）。マイコン４１は、特許請求の範囲でいう制御部としての役割を果たす。

ところで、突き当て制御の際にモータ１２のトルクを大きくして回転速度を速くすると、レンジ切換機構１１の可動範囲の限界位置に突き当てたときの部品の変形量（例えばディテントバネ２３の撓み量）が大きくなって、基準位置の学習精度が低下するおそれがある。

一方、突き当て制御の際にモータ１２のトルクを小さくして回転速度を遅くすれば、レンジ切換機構１１の可動範囲の限界位置に突き当てたときの部品の変形量を小さくして、基準位置を精度良く学習することができる。

しかし、突き当て制御の開始から終了までモータ１２のトルクを小さくして回転速度を遅くすると、突き当て制御を開始してから限界位置に突き当たるまでに要する時間が長くなって、突き当て制御の実行時間（つまり突き当て制御の開始から終了までの時間）が長くなる。特に低温時には、レンジ切換機構１１の可動部の潤滑油の粘度が大きくなって摩擦抵抗が増大するため、モータ１２のトルクが小さいと、回転速度が更に遅くなって、突き当て制御の実行時間がかなり長くなってしまうという問題がある。

そこで、本実施例では、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の駆動条件切換ルーチンを実行することで、次のような制御を行う。油温センサ３３で検出した自動変速機２７の油温（つまりレンジ切換機構１１の温度に相関する温度）が所定値以下の低温時に突き当て制御（例えばＰレンジ壁突き当て制御又はＤレンジ壁突き当て制御）を行う際に、駆動条件切換処理を実行する。この駆動条件切換処理では、突き当て制御の開始から終了までをモータ１２の回転角で二つの区間（例えば開始側区間と終了側区間）に分ける。そして、開始側区間では終了側区間よりもモータ１２のトルクを大きくすると共に回転速度を速くする。終了側区間では開始側区間よりもモータ１２のトルクを小さくすると共に回転速度を遅くする。

具体的には、突き当て制御の開始から終了までのモータ１２の回転角の設計値から所定角度だけ差し引いた角度を切換角度として設定する。突き当て制御の開始からモータ１２の回転角が切換角度に到達するまでの区間を開始側区間とし、モータ１２の回転角が切換角度に到達してから突き当て制御の終了までの区間を終了側区間とする。

図３に示すように、開始側区間では、モータ１２の通電電流を目標電流Ｉ1 まで増加させて目標電流Ｉ1 付近に維持するように制御することで、モータ１２のトルクを目標トルクＴ1 （つまり目標電流Ｉ1 に相当するトルク）まで増加させて目標トルクＴ1 付近に維持する。この際、開始側区間の目標電流Ｉ1 を終了側区間の目標電流Ｉ2 よりも大きい値に設定することで、開始側区間の目標トルクＴ1 を終了側区間の目標トルクＴ2 よりも大きくする。また、モータ１２の回転速度を目標回転速度Ｒ1 まで加速させて目標回転速度Ｒ1 付近に維持するように制御する。この際、開始側区間の目標回転速度Ｒ1 を終了側区間の目標回転速度Ｒ2 よりも高い値に設定する。これにより、開始側区間では、終了側区間よりもモータ１２のトルクを大きくすると共に回転速度を速くする。

この後、終了側区間では、モータ１２の通電電流を目標電流Ｉ2 まで減少させて目標電流Ｉ2 付近に維持するように制御することで、モータ１２のトルクを目標トルクＴ2 （つまり目標電流Ｉ2 に相当するトルク）まで減少させて目標トルクＴ2 付近に維持する。この際、終了側区間の目標電流Ｉ2 を開始側区間の目標電流Ｉ1 よりも小さい値に設定することで、終了側区間の目標トルクＴ2 を開始側区間の目標トルクＴ1 よりも小さくする。また、モータ１２の回転速度を目標回転速度Ｒ2 まで減速させて目標回転速度Ｒ2 付近に維持するように制御する。この際、終了側区間の目標回転速度Ｒ2 を開始側区間の目標回転速度Ｒ1 よりも低い値に設定する。これにより、終了側区間では、開始側区間よりもモータ１２のトルクを小さくすると共に回転速度を遅くして、レンジ切換機構１１の可動範囲の限界位置に突き当てる。

また、本実施例では、油温センサ３３で検出した自動変速機２７の油温が所定値よりも高い非低温時に突き当て制御を行う際にも、駆動条件切換処理を実行する。更に、低温時に駆動条件切換処理を実行する場合に、非低温時に駆動条件切換処理を実行する場合よりもモータ１２のトルクを大きくする。

以下、本実施例でレンジ切換制御回路４２のマイコン４１が実行する図４の駆動条件切換ルーチンの処理内容を説明する。図４の駆動条件切換ルーチンでは、図５に示す低温時の通電マップと図６に示す非低温時の通電マップを用いる。これらの通電マップを低温時と非低温時とで切り換えることで目標電流や目標回転速度を切り換える。つまり、温度条件に応じて目標電流や目標回転速度を切り換える。

図５に示す低温時の通電マップは、（ａ）低温時の開始側区間の通電マップと（ｂ）低温時の終了側区間の通電マップとに分けて設定されている。低温時には、これらの通電マップを開始側区間と終了側区間とで切り換えることで目標電流や目標回転速度を切り換える。

（ａ）低温時の開始側区間の通電マップは、開始側区間の目標電流Ｉ1 が終了側区間の目標電流Ｉ2 よりも大きい値（例えば１２Ａ）に設定されている。この低温時の開始側区間の目標電流Ｉ1 は、非低温時の開始側区間の目標電流Ｉ3 よりも大きい値に設定されている。また、低温時の開始側区間の通電マップは、開始側区間の目標回転速度Ｒ1 が終了側区間の目標回転速度Ｒ2 よりも高い値（例えば１５００ｒｐｍ）に設定されている。そして、モータ１２の回転速度が目標回転速度Ｒ1 以下の領域でモータ１２の加速制御を実行し、モータ１２の回転速度が目標回転速度Ｒ1 よりも高い領域でモータ１２の減速制御を実行するように設定されている。ここで、モータ１２の加速制御は、モータ１２の回転速度を加速させる（つまり速くする）ように通電相の位相進み量を補正する制御である。モータ１２の減速制御は、モータ１２の回転速度を減速させる（つまり遅くする）ように通電相の位相進み量を補正する制御である。

（ｂ）低温時の終了側区間の通電マップは、終了側区間の目標電流Ｉ2 が開始側区間の目標電流Ｉ1 よりも小さい値（例えば６．５Ａ）に設定されている。この低温時の終了側区間の目標電流Ｉ2 は、非低温時の終了側区間の目標電流Ｉ4 よりも大きい値に設定されている。また、低温時の終了側区間の通電マップは、終了側区間の目標回転速度Ｒ2 が開始側区間の目標回転速度Ｒ1 よりも低い値（例えば４００ｒｐｍ）に設定されている。そして、モータ１２の回転速度が目標回転速度Ｒ2 以下の領域でモータ１２の加速制御を実行し、モータ１２の回転速度が目標回転速度Ｒ2 よりも高い領域でモータ１２の減速制御を実行するように設定されている。この低温時の終了側区間の目標回転速度Ｒ2 は、非低温時の終了側区間の目標回転速度Ｒ4 よりも低い値に設定されている。

図６に示す非低温時の通電マップは、（ｃ）非低温時の開始側区間の通電マップと（ｄ）非低温時の終了側区間の通電マップとに分けて設定されている。非低温時には、これらの通電マップを開始側区間と終了側区間とで切り換えることで目標電流や目標回転速度を切り換える。

（ｃ）非低温時の開始側区間の通電マップは、開始側区間の目標電流Ｉ3 が終了側区間の目標電流Ｉ4 よりも大きい値（例えば８．５Ａ）に設定されている。この非低温時の開始側区間の目標電流Ｉ3 は、低温時の開始側区間の目標電流Ｉ1 よりも小さい値に設定されている。また、非低温時の開始側区間の通電マップは、開始側区間の目標回転速度Ｒ3 が終了側区間の目標回転速度Ｒ4 よりも高い値（例えば１５００ｒｐｍ）に設定されている。そして、モータ１２の回転速度が目標回転速度Ｒ3 以下の領域でモータ１２の加速制御を実行し、モータ１２の回転速度が目標回転速度Ｒ3 よりも高い領域でモータ１２の減速制御を実行するように設定されている。

（ｄ）非低温時の終了側区間の通電マップは、終了側区間の目標電流Ｉ4 が開始側区間の目標電流Ｉ3 よりも小さい値（例えば５．５Ａ）に設定されている。この非低温時の終了側区間の目標電流Ｉ4 は、低温時の終了側区間の目標電流Ｉ2 よりも小さい値に設定されている。また、非低温時の終了側区間の通電マップは、終了側区間の目標回転速度Ｒ4 が開始側区間の目標回転速度Ｒ3 よりも低い値（例えば５００ｒｐｍ）に設定されている。そして、モータ１２の回転速度が目標回転速度Ｒ4 以下の領域でモータ１２の加速制御を実行し、モータ１２の回転速度が目標回転速度Ｒ4 よりも高い領域でモータ１２の減速制御を実行するように設定されている。

図４に示す駆動条件切換ルーチンは、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、特許請求の範囲でいう切換部としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、モータ駆動モードが突き当て制御モードであるか否かを判定する。この突き当て制御モードは、突き当て制御（例えばＰレンジ壁突き当て制御又はＤレンジ壁突き当て制御）を実行して基準位置を学習するモードである。
このステップ１０１で、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１０２以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０１で、突き当て制御モードであると判定された場合には、ステップ１０２に進み、油温センサ３３で検出した自動変速機２７の油温（つまりレンジ切換機構１１の温度に相関する温度）が所定値Ｔ以下であるか否かを判定する。この所定値Ｔは、例えば、レンジ切換機構１１の可動部の潤滑油の粘度が大きくなって摩擦抵抗の影響が大きくなる温度（例えば−２０℃）に設定されている。

このステップ１０２で、油温が所定値Ｔ以下と判定された場合には、低温時であると判定して、ステップ１０３に進む。このステップ１０３で、突き当て制御の開始からのモータ１２の回転角が切換角度Ａ1 に到達したか否かを、例えば、エンコーダカウント値が切換角度Ａ1 に相当する切換判定値に到達したか否かによって判定する。ここで、切換角度Ａ1 は、突き当て制御の開始から終了までのモータ１２の回転角の設計値から所定角度だけ差し引いた角度に設定されている。この切換角度Ａ1 は、予め設定した固定値としても良いが、油温等に応じて変更するようにしても良い。

このステップ１０３で、モータ１２の回転角が切換角度Ａ1 に到達していないと判定された場合には、開始側区間であると判定して、ステップ１０４に進む。このステップ１０４で、図５（ａ）に示す低温時の開始側区間の通電マップを選択して、モータ１２の通電電流と回転速度を制御する。この場合、モータ１２の通電電流を目標電流Ｉ1 まで増加させて目標電流Ｉ1 付近に維持するように制御することで、モータ１２のトルクを目標トルクＴ1 まで増加させて目標トルクＴ1 付近に維持する。また、モータ１２の回転速度を目標回転速度Ｒ1 まで加速させて目標回転速度Ｒ1 付近に維持するように制御する。これにより、開始側区間では、終了側区間よりもモータ１２のトルクを大きくすると共に回転速度を速くする。

この後、上記ステップ１０３で、モータ１２の回転角が切換角度Ａ1 に到達したと判定された場合には、終了側区間であると判定して、ステップ１０５に進む。このステップ１０５で、図５（ｂ）に示す低温時の終了側区間の通電マップを選択して、モータ１２の通電電流と回転速度を制御する。この場合、モータ１２の通電電流を目標電流Ｉ2 まで減少させて目標電流Ｉ2 付近に維持するように制御することで、モータ１２のトルクを目標トルクＴ2 まで減少させて目標トルクＴ2 付近に維持する。また、モータ１２の回転速度を目標回転速度Ｒ2 まで減速させて目標回転速度Ｒ2 付近に維持するように制御する。これにより、終了側区間では、開始側区間よりもモータ１２のトルクを小さくすると共に回転速度を遅くして、レンジ切換機構１１の可動範囲の限界位置に突き当てる。

尚、終了側区間の通電マップに切り換えても、モータ１２のトルク及び回転速度を速やかに低下させることができない場合には、図７に示すように、終了側区間の通電マップに切り換える前に一時的に停止モードを設けて、モータ１２のトルク及び回転速度を速やかに低下させるようにしても良い。これにより、モータ１２のトルクや回転速度が十分に低下する前に限界位置に突き当たってしまうこと防止することができる。停止モードは、モータ１２のトルク及び回転速度を急低下させてモータ１２の回転を停止させる停止制御を行うモードであるが、短時間だけ停止モードにすることでモータ１２の回転が停止するまでには至らないようにする。

この後、ステップ１０６に進み、基準位置の学習が完了したか否かを判定する。このステップ１０６で、基準位置の学習が完了したと判定された時点で、突き当て制御の終了と判定して、ステップ１０７に進み、通常制御に移行する。この通常制御では、目標レンジが切り換えられると、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して、シフトレンジを目標レンジに切り換える。

一方、上記ステップ１０２で、油温が所定値Ｔよりも高い判定された場合には、非低温時であると判定して、ステップ１０８に進む。このステップ１０８で、突き当て制御の開始からのモータ１２の回転角が切換角度Ａ2 に到達したか否かを、例えば、エンコーダカウント値が切換角度Ａ2 に相当する切換判定値に到達したか否かによって判定する。この切換角度Ａ2 は、予め設定した固定値としても良いが、油温等に応じて変更するようにしても良い。また、非低温時の切換角度Ａ2 は、低温時の切換角度Ａ1 と同じ値に設定しても良いが、異なる値に設定するようにしても良い。

このステップ１０８で、モータ１２の回転角が切換角度Ａ2 に到達していないと判定された場合には、開始側区間であると判定して、ステップ１０９に進む。このステップ１０９で、図６（ｃ）に示す非低温時の開始側区間の通電マップを選択して、モータ１２の通電電流と回転速度を制御する。この場合、モータ１２の通電電流を目標電流Ｉ3 まで増加させて目標電流Ｉ3 付近に維持するように制御することで、モータ１２のトルクを目標トルクＴ3 まで増加させて目標トルクＴ3 付近に維持する。また、モータ１２の回転速度を目標回転速度Ｒ3 まで加速させて目標回転速度Ｒ3 付近に維持するように制御する。これにより、開始側区間では、終了側区間よりもモータ１２のトルクを大きくすると共に回転速度を速くする。

この後、上記ステップ１０８で、モータ１２の回転角が切換角度Ａ2 に到達したと判定された場合には、終了側区間であると判定して、ステップ１１０に進む。このステップ１１０で、図６（ｄ）に示す非低温時の終了側区間の通電マップを選択して、モータ１２の通電電流と回転速度を制御する。この場合、モータ１２の通電電流を目標電流Ｉ4 まで減少させて目標電流Ｉ4 付近に維持するように制御することで、モータ１２のトルクを目標トルクＴ4 まで減少させて目標トルクＴ4 付近に維持する。また、モータ１２の回転速度を目標回転速度Ｒ4 まで減速させて目標回転速度Ｒ4 付近に維持するように制御する。これにより、終了側区間では、開始側区間よりもモータ１２のトルクを小さくすると共に回転速度を遅くして、レンジ切換機構１１の可動範囲の限界位置に突き当てる。

尚、終了側区間の通電マップに切り換えても、モータ１２のトルク及び回転速度を速やかに低下させることができない場合には、終了側区間の通電マップに切り換える前に一時的に停止モードを設けて、モータ１２のトルク及び回転速度を速やかに低下させるようにしても良い。

この後、ステップ１１１に進み、基準位置の学習が完了したか否かを判定する。このステップ１１１で、基準位置の学習が完了したと判定された時点で、突き当て制御の終了と判定して、ステップ１１２に進み、通常制御に移行する。

以上説明した本実施例では、自動変速機２７の油温（つまりレンジ切換機構１１の温度に相関する温度）が所定値以下の低温時に突き当て制御を行う際に、駆動条件切換処理を実行するようにしている。この駆動条件切換処理では、突き当て制御の開始側区間では終了側区間よりもモータ１２のトルクを大きくすると共に回転速度を速くして、終了側区間では開始側区間よりもモータ１２のトルクを小さくすると共に回転速度を遅くする。

このようにすれば、低温時に突き当て制御を行う際に、開始側区間ではモータ１２のトルクを大きくして回転速度を速くすることができる。このため、突き当て制御の開始から終了までモータ１２のトルクを小さくして回転速度を遅くする場合に比べて、突き当て制御の実行時間を短くすることができる。その後、終了側区間ではモータ１２のトルクを小さくして回転速度を遅くすることができるため、レンジ切換機構１１の可動範囲の限界位置に突き当てたときの部品の変形量を小さくすることができ、基準位置を精度良く学習することができる。これより、低温時に基準位置の学習精度を確保しながら突き当て制御の実行時間を短縮することができる。

また、本実施例では、自動変速機２７の油温が所定値よりも高い非低温時に突き当て制御を行う際にも、駆動条件切換処理を実行するようにしている。これにより、非低温時にも基準位置の学習精度を確保しながら突き当て制御の実行時間を短縮することができる。

更に、本実施例では、低温時に駆動条件切換処理を実行する場合に、非低温時に駆動条件切換処理を実行する場合よりもモータ１２のトルクを大きくするようにしている。低温時には、レンジ切換機構１１の可動部の潤滑油の粘度が大きくなって摩擦抵抗が増大するため、非低温時よりもモータ１２のトルクを大きくすることで、低温時でもモータ１２を適正な速さで回転させることができる。

自動変速機２７の油温は、レンジ切換機構１１の温度と相関関係を有するため、レンジ切換機構１１の温度の情報として用いることができる。この点に着目して、本実施例では、油温センサ３３で検出した自動変速機２７の油温をレンジ切換機構１１の温度の情報として用いるようにしている。これにより、レンジ切換機構１１の温度を検出するセンサを新たに設ける必要がなく、低コスト化の要求を満たすことができる。

尚、上記実施例では、突き当て制御の開始から終了までを二つの区間に分けるようにしたが、これに限定されず、三つ以上の区間に分けるようにしても良い。この場合、開始側の区間ほどモータのトルクを大きくすると共に回転速度を速くする、つまり、終了側の区間ほどモータのトルクを小さくすると共に回転速度を遅くするようにすると良い。

また、上記実施例では、低温時と非低温時の両方で駆動条件切換処理を実行するようにしたが、これに限定されず、低温時のみで駆動条件切換処理を実行する（つまり非低温時には駆動条件切換処理を実行しない）ようにしても良い。

また、上記実施例では、油温センサ３３で検出した自動変速機２７の油温をレンジ切換機構１１の温度の情報として用いるようにしている。しかし、これに限定されず、例えば、モータ１２の温度（例えば巻線の温度）を検出する温度センサを備えている場合には、その温度センサで検出したモータ１２の温度をレンジ切換機構１１の温度の情報として用いるようにしても良い。或は、レンジ切換機構１１の温度（例えば可動部の温度）を検出する温度センサを設けるようにしても良い。また、油温、外気温、車室内温度等のうちの少なくとも一つに基づいてレンジ切換機構１１の温度を推定するようにしても良い。
また、上記実施例において、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、上記実施例では、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、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、３３…油温センサ、４１…マイコン、４６…エンコーダ

Claims (4)

1. 制御対象（１１）の駆動源となるモータ（１２）と、前記モータの回転に同期してパルス信号を出力するエンコーダ（４６）と、前記エンコーダの出力信号のカウント値に基づいて前記モータの通電相を順次切り換えて前記モータを目標位置まで回転駆動する制御部（４１）とを備え、前記制御部は、前記制御対象の可動範囲の限界位置に突き当たるまで前記モータを回転させる突き当て制御を実行して基準位置を学習するモータ制御装置において、
   前記制御対象の温度又はそれに相関する温度（以下これらを「温度情報」と総称する）を取得する温度情報取得部（３３）と、
   前記温度情報が所定値以下の低温時に前記突き当て制御を行う際に、該突き当て制御の開始から終了までを前記モータの回転角で複数の区間に分けて該複数の区間のうち開始側区間では終了側区間よりも前記モータのトルクを大きくすると共に回転速度を速くして前記終了側区間では前記開始側区間よりも前記モータのトルクを小さくすると共に回転速度を遅くする駆動条件切換処理を実行する切換部（４１）と
   を備えており、
   前記切換部は、前記温度情報が前記所定値よりも高い非低温時に前記突き当て制御を行う際にも、前記駆動条件切換処理を実行するモータ制御装置。
2. 前記切換部は、前記低温時に前記駆動条件切換処理を実行する場合に、前記非低温時に前記駆動条件切換処理を実行する場合よりも前記モータのトルクを大きくする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記制御対象は、車両に搭載された変速機（２７）のシフトレンジを切り換えるレンジ切換機構（１１）である請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 前記温度情報取得部は、前記温度情報として前記変速機の油温を検出する油温センサ（３３）である請求項３に記載のモータ制御装置。

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