JP7234911B2 - 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。

従来、スイッチトリラクタンスモータ等のモータを駆動源とし、車両の自動変速機のレンジを切り換えるレンジ切換機構を駆動するモータの制御装置が知られている。例えば特許文献１では、Ｐレンジ側突き当て制御およびＮｏｔＰレンジ側突き当て制御を行い、回転伝達系の遊び量を学習している。

特開２００４－２３９３２号公報

ところで、例えばブラシ付きＤＣモータの場合、モータ内部に角度センサがなくとも、通電のオンオフの切り替えにてモータを駆動可能である。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、モータ回転角センサを用いずに、回転伝達系における回転位置を適切に位置決め可能な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、モータ（１０）と、ディテント機構（２０）と、を備えるシフトレンジ切替システム（１）において、モータの駆動を制御する。ディテント機構は、ディテント部材（２１）、および、係合部材（２６）を有する。ディテント部材は、複数の谷部（２１１、２１２）、谷部を隔てる山部（２１５）、および、配列される谷部の両端に設けられる壁部（２１３、２１４）が形成され、モータの回転が伝達される出力軸（１５）と一体に回転する。係合部材は、モータの回転により谷部を移動可能であって、位置決め範囲内にて停止することで出力軸を位置決めする。

モータ制御装置は、位置決め判定部（５４）と、通電制御部（５３）と、を備える。位置決め判定部は、モータ回転角を検出するモータ回転角センサの検出値以外の制御パラメータに基づき、係合部材を位置決め範囲内にて停止可能か否か判断する。通電制御部は、係合部材を位置決め範囲内にて停止可能と判定された場合、モータへの通電をオフにする。制御パラメータは、モータに通電されるモータ電流である。係合部材が壁部に当接していることにより、係合部材が位置決め範囲内にて停止可能であると判定する場合、通電制御部は、係合部材が壁部に当接する手前側である電流低減位置に到達したと判定された場合、電流低減位置に到達する前よりもモータ電流を小さくする。位置決め判定部は、電流低減後にモータ電流が上昇し、モータ電流が当接判定値以上の状態が当接判定時間に亘って継続した場合、係合部材が壁部に当接しており、係合部材が位置決め範囲内にて停止可能であると判定する。これにより、モータ回転角センサを用いることなく、出力軸を適切に位置決めすることができる。

第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す斜視図である。 第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す概略構成図である。 第１実施形態による駆動回路部を示す回路図である。 第１実施形態によるディテント機構を示す模式図である。 第１実施形態によるモータ特性を示す特性図である。 第１実施形態によるモータ制御処理を説明するフローチャートである。 第１実施形態によるモータ制御処理を説明するタイムチャートである。 第２実施形態によるモータ制御処理を説明するフローチャートである。 第２実施形態によるモータ制御処理を説明するタイムチャートである。 第３実施形態によるモータ制御処理を説明するフローチャートである。 第３実施形態によるモータ制御処理を説明するタイムチャートである。 第４実施形態によるモータ制御処理を説明するタイムチャートである。 第５実施形態によるモータ制御処理を説明するタイムチャートである。

（第１実施形態）
以下、本発明によ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実施形態を図１～図７に示す。

図１～図３に示すように、モータ駆動システムとしてのシフトバイワイヤシステム１は、アクチュエータであるモータ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９０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、ブラシ付きＤＣモータであり、モータ巻線１１を有する。

減速機１４は、モータ１０のモータ軸１０５（図４等参照）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、付勢部材であるディテントスプリング２５、および、ディテントローラ２６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。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、２つの谷部２１１、２１２が設けられる（図４等参照）。本実施形態では、谷部２１１がＰレンジに対応し、谷部２１２がＰレンジ以外のレンジであるＮｏｔＰレンジに対応する。

図４には、モータ１０の回転軸であるモータ軸１０５、出力軸１５、および、ディテントプレート２１の関係を模式的に示している。図４に示すように、ディテントプレート２１には、Ｐレンジに対応する谷部２１１とＰレンジ以外のレンジであるＮｏｔＰレンジに対応する谷部２１２との間に山部２１５が形成されている。また、谷部２１１の山部２１５の反対側にはディテントローラ２６の移動を規制する壁部２１３が形成され、谷部２１２の山部２１５の反対側にはディテントローラ２６の移動を規制する壁部２１４が形成される。図中適宜、谷部２１１を「Ｐ谷」、谷部２１２を「ＮｏｔＰ谷」、壁部２１３を「Ｐ壁」、壁部２１４を「ＮｏｔＰ壁」、山部２１５を「山」と記載した。

モータ軸１０５と出力軸１５との間には、遊びが形成されている。図４では、減速機１４と出力軸１５とが一体となっており、モータ軸１０５と減速機１４との間に「遊び」が形成されているが、モータ軸１０５と減速機１４とが一体となっており、減速機１４と出力軸１５との間に「遊び」が形成されていてもよい。「遊び」とはモータ軸１０５と出力軸１５との間に存在する遊びやガタ等の合計と捉えることができ、以下適宜、「ガタＧ」という。

図４では、モータ１０の回転方向を紙面左右方向とし、出力軸１５の回転に伴って、ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２間を移動していく状態を示している。実際には、ディテントプレート２１が回転することで、ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２間を移動するが、図４では、説明のため、ディテントローラ２６が出力軸１５とともに移動するものとして図示した。また、煩雑になることを避けるため、符号を適宜省略した。

図１に戻り、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、すなわち谷部２１１、２１２に嵌まり合う側に付勢する。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が谷部２１１、２１２間を移動する。ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２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。ディテントローラ２６は、シフトレンジがＰレンジのとき谷部２１１に嵌まり込み、ＮｏｔＰレンジのとき谷部２１２に嵌まり込む。

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。

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とが噛み合うと、車軸の回転が規制される。シフトレンジが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。

図２および図３に示すように、シフトレンジ制御装置４０は、駆動回路部４１および制御部５０等を備える。図中、制御部５０を「ＥＣＵ」と記載する。図３に示すように、駆動回路部４１は、４つのスイッチング素子４１１～４１４を有し、Ｈブリッジ回路を構成している。本実施形態のスイッチング素子４１１～４１４は、ＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴ等であってもよい。モータ１０を正回転させるとき、スイッチング素子４１１、４１４をオンにし、モータ１０を逆回転させるとき、スイッチング素子４１２、４１３をオンにする。本実施形態のモータ１０はブラシ付きモータであるので、回転角センサの検出値を用いず、スイッチング素子４１１～４１４のオンオフ制御にてモータ１０を駆動可能である。したがって、モータ１０内部の回転角センサを省略可能である。

電流センサ４５は、モータ巻線１１の電流であるモータ電流Ｉｍを検出する。図３では、電流センサ４５は駆動回路部４１の低電位側に設けられているが、駆動回路部４１の高電位側、スイッチング素子４１１、４１２の接続点とモータ巻線１１との間、または、スイッチング素子４１３、４１４の接続点とモータ巻線１１との間に設けてもよい。

図２に示すように、制御部５０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、ＲＡＭ、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。制御部５０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。

制御部５０は、電流取得部５１、出力軸位置取得部５２、通電制御部５３、および、位置決め判定部５４等を有する。電流取得部５１は、電流センサ４５の検出値に基づき、モータ電流Ｉｍを取得する。

出力軸位置取得部５２は、出力軸センサ１６の検出値に基づき、出力軸１５の回転位置である出力軸角度θｓを検出する。本実施形態では、出力軸１５には、モータ１０の回転が減速機１４を介して伝達される。出力軸１５とモータ軸１０５との間には、「遊び」が形成されている。そのため、モータ角度θｍと出力軸角度θｓとは、減速機１４のギア比に応じて概ね換算可能であるものの、ガタＧの影響により、出力軸角度θｓの換算値と、実際のロータ位置に係るモータ角度θｍとは、必ずしも一致しない。

通電制御部５３は、スイッチング素子４１１～４１４のオンオフ作動を制御し、モータ巻線１１の通電を制御することで、モータ１０の駆動を制御する。本実施形態では、スイッチング素子４１１～４１４のオンオフ制御に、例えばエンコーダ等であるロータ位置を検出する回転角センサの検出値を用いない。位置決め判定部５４は、レンジ切り替えを満足する位置決め範囲内にてディテントローラ２６を停止可能か否か判定する。

図４に示すように、シフトレンジをＰレンジからＮｏｔＰレンジに切り替える場合、モータ１０を正転させることで、図４中の実線矢印で示すように、谷部２１１から山部２１５を経由して谷部２１２へディテントローラ２６を移動させる。このとき、ディテントローラ２６がＮｏｔＰレンジ範囲内で停止するように、モータ１０を制御する。

また、シフトレンジをＮｏｔＰレンジからＰレンジに切り替える場合、モータ１０を逆転させることで、谷部２１２から山部２１５を経由して谷部２１１へディテントローラ２６を移動させる。このとき、ディテントローラ２６がパークロック範囲内で停止するように、モータ１０を制御する。すなわち、ＰレンジからＮｏｔＰレンジへ切り替える場合、ＮｏｔＰレンジ範囲が「位置決め範囲」に対応し、ＮｏｔＰレンジからＰレンジへ切り替える場合、パークロック範囲が「位置決め範囲」に対応する。以下、ＰレンジからＮｏｔＰレンジへの切り替えを中心に説明する。

ところで、シフトバイワイヤシステム１の駆動源として、例えばスイッチトリラクタンスモータを用いる場合、エンコーダ等のモータ回転角センサの検出値に基づいて通電相を切り替えることでロータを回転させる。また、ディテントローラ２６を壁部２１３、２１４に突き当てる突き当て制御を行い、エンコーダカウント値に基づいてモータ軸１０５と出力軸１５との間の遊び量を学習する。そして学習した遊び量を用い、モータ回転角センサの検出値に応じて通電相を切り替えることで、位置決め精度を満足させる。

一方、ブラシ付きＤＣモータでは、通電相を切り替えずとも、通電のオンオフの切り替えにより、ロータを回転させることができる。すなわち、ブラシ付きＤＣモータの場合、内部に回転角センサを設ける必要がない。また、シフトバイワイヤシステム１の駆動源として、回転角センサを持たないモータ１０を用いた場合、遊び量を学習することができない。

そこで本実施形態では、モータ１０内部の回転角センサを用いることなく、レンジ切り替えを行うべく、ディテントローラ２６を壁部２１３、２１４に当接させることで、ディテントローラ２６が位置決め範囲内であると判定する。図５に示すように、ディテントローラ２６が壁部２１３、２１４に当接すると、回転数Ｎが小さくなり、トルクＴが大きくなり、電流Ｉが大きくなる。そこで本実施形態では、モータ電流Ｉｍが当接判定値Ｉｔｈ以上の状態が当接判定時間Ｘｔｈ１以上となった場合、ディテントローラ２６が壁部２１３、２１４に当接しており、位置決め範囲内であると判定し、モータ１０への通電をオフにする。

モータ制御処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、制御部５０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。他のステップも同様である。

Ｓ１０１では、制御部５０は、シフトレンジ切替要求があったか否か判断する。シフトレンジ切り替え要求がないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０７へ移行し、スタンバイを維持する。シフトレンジ切り替え要求があると判断された場合（１０１：ＮＯ）、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、制御部５０は、入力電圧Ｖが電圧判定値Ｖｔｈ以上か否か判断する。本実施形態では、入力電圧Ｖはバッテリ電圧とする。入力電圧Ｖが電圧判定値Ｖｔｈより小さいと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０７へ移行し、スタンバイを継続する。入力電圧Ｖが電圧判定値Ｖｔｈ以上であると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行し、モータ１０への通電をオンにする。ここでは、電流センサ４５の検出値に基づき、電流フィードバック制御にてモータ電流Ｉｍが一定となるようにスイッチング素子４１１～４１４のオンオフ作動を制御する。また、一定デューティにてモータ１０への通電を行うようにしてもよい。

Ｓ１０４では、位置決め判定部５４は、モータ電流Ｉｍが当接判定値Ｉｔｈ以上か否か判断する。当接判定値Ｉｔｈは、ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２間を移動する際に流れる電流よりも十分に大きい値に設定される。モータ電流Ｉｍが当接判定値Ｉｔｈ未満であると判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０３へ戻り、モータ１０への通電を継続する。モータ電流Ｉｍが当接判定値Ｉｔｈ以上であると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。

Ｓ１０５では、位置決め判定部５４は、モータ電流Ｉｍが当接判定値Ｉｔｈ以上となってからの経過時間Ｘが当接判定時間Ｘｔｈ１以上か否か判断する。当接判定時間Ｘｔｈ１は、ノイズ等での誤判定を防ぐべく、ディテントローラ２６が壁部２１３、２１４に当接していると判定可能な時間に応じて設定される。経過時間Ｘが当接判定時間Ｘｔｈ１未満であると判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０３へ戻り、モータ１０への通電を継続する。経過時間Ｘ１が当接判定時間Ｘｔｈ１以上であると判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行する。Ｓ１０６では、通電制御部５３は、モータ１０への通電をオフにする。Ｓ１０７では、制御部５０は、モータ駆動モードをスタンバイとする。

本実施形態のモータ制御処理を図７のタイムチャートに基づいて説明する。図７では、上段に図４に対応するディテントローラ２６の挙動を示す模式図を示し、下段にタイムチャートを示した。タイムチャートでは、共通時間軸を横軸とし、上段から、モータ電流Ｉｍ、モータ駆動モード、および、トルクを示す。煩雑になることを避けるべく、模式図における符号は適宜省略した。後述の実施形態に係るタイムチャートも同様である。

時刻ｘ１０にて、シフトレンジ切替要求があり、モータ１０への通電がオンされると、モータ１０の駆動により、ディテントローラ２６が谷部２１１から谷部２１２側へ移動する。

時刻ｘ１１にて、ディテントローラ２６が壁部２１４に当接すると、モータ電流Ｉｍおよびモータトルクが当接前よりも大きくなる。モータ電流Ｉｍが当接判定値Ｉｔｈ以上となってから当接判定時間Ｘｔｈ１が経過した時刻ｘ１２において、モータ１０への通電をオフにする。なお、本実施形態では、例えば固定相通電制御等の停止制御を行うことなく、通電をオフにしている。

ディテントローラ２６が壁部２１４に当接した状態にてモータ１０への通電をオフにしたとき、ディテントスプリング２５のスプリング力やモータ１０の復元力にてディテントローラ２６が壁部２１４から離間したとしても、谷部２１２を超えて山部２１５側へ戻ることはない。したがって、モータ１０内部の回転角センサを用いることなく、ディテントローラ２６をＮｏｔＰレンジ範囲内にて確実に停止させることができる。

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、シフトバイワイヤシステム１において、モータ１０の駆動を制御する。シフトバイワイヤシステム１は、モータ１０と、シフトレンジ切替機構２０と、を備える。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、ディテントローラ２６を有する。ディテントプレート２１は、複数の谷部２１１、２１２、谷部２１１、２１２を隔てる山部２１５、および、配列される谷部２１１、２１２の両端に設けられる壁部２１３、２１４が形成され、モータ１０の回転が伝達される出力軸１５と一体に回転する。ディテントローラ２６は、モータ１０の回転により谷部２１１、２１２を移動可能であって、要求シフトレンジに応じた位置決め範囲内にて停止することで、出力軸１５を位置決めする。

シフトレンジ制御装置４０は、位置決め判定部５４と、通電制御部５３と、を備える。位置決め判定部５４は、モータ回転角を検出するモータ回転角センサの検出値以外の制御パラメータに基づき、ディテントローラ２６を位置決め範囲内にて停止可能か否かを判定する。通電制御部５３は、ディテントローラ２６を位置決め範囲内にて停止可能と判定された場合、モータ１０への通電をオフにする。これにより、例えばエンコーダ等のモータ回転角センサを用いなくても、出力軸１５を位置決め可能であり、適切にシフトレンジを切り替えることができる。

本実施形態では、制御パラメータとして、モータ１０に通電されるモータ電流Ｉｍを用いる。位置決め判定部５４は、モータ電流Ｉｍが当接判定値Ｉｔｈ以上の状態が当接判定時間Ｘｔｈ１に亘って継続した場合、ディテントローラ２６が要求シフトレンジに応じた谷部２１１、２１２に隣接する壁部２１３、２１４に当接しており、ディテントローラ２６を位置決め範囲内にて停止可能であると判定する。ディテントローラ２６を壁部２１３、２１４に当接させることで、位置決めを確実に満足させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図８および図９に示す。以下の実施形態では、モータ制御処理が上記実施形態と異なるので、この点を中心に説明する。本実施形態のモータ制御処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ２０１～Ｓ２０３の処理は、図６中のＳ１０１～Ｓ１０３の処理と同様である。

Ｓ２０４では、制御部５０は、ディテントローラ２６が電流低減位置に到達したか否か判断する。電流低減位置は、ＰレンジからＮｏｔＰレンジへの切り替えの場合、谷部２１２と壁部２１４との間であり、ＮｏｔＰレンジからＰレンジへの切り替えの場合、谷部２１１と壁部２１３との間である。電流低減位置は、応答性の面から、壁部２１３、２１４に可及的近い位置に設定されることが好ましい。

本実施形態では、通電開始からの経過時間であるモータ駆動時間Ｘｄが電流低減位置到達判定時間Ｘｔｈ２以上になった場合、ディテントローラ２６が電流低減位置に到達したと判定する。また、例えば出力軸センサ１６の検出値に基づいて、電流低減位置に到達したか否かを判定してもよい。さらにまた、モータ電流Ｉｍの時間積分値である通電量Ａに基づいて判定してもよい。通電量Ａは、モータ電流Ｉｍを一定とみなせば、モータ電流Ｉｍとモータ駆動時間Ｘｄとの積として演算可能である（式（１）参照）。

Ａ＝Ｉｍ×Ｘｄ ・・・（１）

ディテントローラ２６が電流低減位置に到達していないと判断された場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、Ｓ２０３へ戻り、モータ１０への通電を継続する。ディテントローラ２６が電流低減位置に到達したと判断された場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、Ｓ２０５へ移行する。

Ｓ２０５では、制御部５０は、モータ電流Ｉｍを低減する。低減後のモータ電流Ｉｍは、ディテントローラ２６を壁部２１３、２１４まで駆動可能な程度であって、低減前よりも小さい任意の値とする。Ｓ２０６～Ｓ２０９の処理は、Ｓ１０４～Ｓ１０７の処理と同様である。Ｓ２０６またはＳ２０７にて否定判断された場合、モータ電流Ｉｍを低減した状態にて、通電を継続する。

本実施形態のモータ制御処理を図９のタイムチャートに基づいて説明する。時刻ｘ２０の処理は、図７中の時刻ｘ１０の処理と同様である。時刻ｘ２１にて、ディテントローラ２６が電流低減位置に到達すると、モータ電流Ｉｍを低減する。時刻ｘ２２以降の処理は、図７中の時刻ｘ２１以降の処理と同様である。

本実施形態では、ディテントローラ２６が壁部２１４に到達する手前にてモータ電流Ｉｍを低減することで、矢印Ｙｉ、Ｙｔに示すように、当接判定時間Ｘｔｈ１におけるモータ電流Ｉｍおよびトルクを低減することができる。また、電流低減位置をディテントローラ２６が壁部２１４に当接する位置とし、ディテントローラ２６が壁部２１４に当接した後に、モータ電流Ｉｍを低減するようにしてもよい。

本実施形態では、ディテントローラ２６が要求シフトレンジに応じた谷部２１１、２１２に隣接する壁部２１３、２１４に当接していることにより、ディテントローラ２６が位置決め範囲内にて停止可能あると判定する場合、通電制御部５３は、ディテントローラ２６が壁部２１３、２１４に当接する手前側である電流低減位置に到達したと判定された場合、電流低減位置に到達する前よりもモータ１０に通電されるモータ電流Ｉｍを小さくする。これにより、当接判定時間Ｘｔｈ１の通電量を抑えることができる。また、ディテントローラ２６が壁部２１３、２１４に当接するときの衝撃を抑制することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
第３実施形態を図１０および図１１に基づいて説明する。本実施形態のモータ制御処理を図１０のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ３０１～Ｓ３０３の処理は、図６中のＳ１０１～Ｓ１０３の処理と同様である。

Ｓ３０４では、出力軸センサ１６の検出値に基づき、ディテントローラ２６が通電オフ位置に到達したか否か判定する。通電オフ位置は、ディテントローラ２６が要求レンジに応じた位置決め範囲内に停止可能な位置に応じて任意に設定される。詳細は、図１１のタイムチャートに基づいて説明する。通電オフ位置に到達していないと判断された場合（Ｓ３０４：ＮＯ）、Ｓ３０３へ戻り、モータ１０への通電を継続する。通電オフ位置に到達したと判断された場合（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、Ｓ３０５へ移行する。Ｓ３０５およびＳ３０６の処理は、図６中のＳ１０６およびＳ１０７の処理と同様である。

本実施形態のモータ制御処理を図１１のタイムチャートに基づいて説明する。図１１では、上記実施形態のモータ電流Ｉｍに替えて、出力軸角度θｓを示した。ここで、ディテントローラ２６が山部２１５の頂点に位置するときの出力軸角度をθｓ１、谷部２１２の最底部に位置するときの出力軸角度をθｓ２、壁部２１４に当接しているときの出力軸角度をθｓ３とする。

時刻ｘ３０の処理は、図７中の時刻ｘ１０の処理と同様である。時刻ｘ３１にて、出力軸角度θｓが角度θｓ１を超えると、ディテントローラ２６が山部２１５を越えているとみなし、モータ１０への通電をオフにする。ディテントローラ２６が山部２１５を越えていれば、ディテントローラ２６は、ディテントスプリング２５の付勢力にて、谷部２１２に落とされ、ＮｏｔＰレンジ範囲内にて位置決め可能である。

すなわち、時刻ｘ３１において、ディテントローラ２６はＮｏｔＰレンジ範囲には到達していないものの、通電をオフにすればディテントローラ２６がＮｏｔＰレンジ範囲に移動可能な位置である。すなわち、通電をオフにするタイミングは、必ずしもディテントローラ２６が位置決め範囲内にある必要はない。換言すると、ディテントローラ２６が山部２１５を超えていれば、「係合部材を位置決め範囲内にて停止可能」と判定してもよい、ということである。

また、時刻ｘ３２にて、出力軸角度θｓが角度θｓ２になったとき、ディテントローラ２６が谷部２１２に位置しているとみなし、モータ１０への通電をオフにするようにしてもよい。さらにまた、時刻ｘ３３にて、出力軸角度θｓが角度θｓ３になったとき、ディテントローラ２６が壁部２１４に当接しているとみなし、モータ１０への通電をオフにするようにしてもよい。このとき、第２実施形態のように、ディテントローラ２６が壁部２１４に当接する手前にて、モータ電流Ｉｍを低減してもよい。

図１１では、モータ駆動モードおよびトルクについて、ディテントローラ２６の位置が山部２１５で通電オフする場合を実線、谷部２１２にて通電オフする場合を破線、壁部２１４で通電オフする場合を一点鎖線で示した。なお、モータ１０への通電をオフにする出力軸角度は、例えばディテントローラ２６がＮｏｔＰレンジに到達したとみなされるとき、または、第２実施形態の電流低減位置に到達したとき等、ディテントローラ２６をＮｏｔＰレンジ範囲内にて停止可能な任意の値に設定可能である。後述の実施形態についても同様である。

本実施形態では、位置決め判定部５４は、出力軸１５の回転角度である出力軸角度θｓに基づき、ディテントローラ２６を位置決め範囲内にて停止可能か否か判断する。これにより、ディテントローラ２６を位置決め範囲内にて停止可能か否かを適切に判定することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
第４実施形態を図１２に基づいて説明する。本実施形態のモータ制御処理は、Ｓ３０４における通電オフ位置への到達判定が第３実施形態と異なっており、出力軸センサ１６の検出値に替えて、モータ駆動時間Ｘｄに基づいて判定する。本実施形態のモータ制御処理を図１２のタイムチャートに基づいて説明する。図１２では、図１１の出力軸角度θｓに替えて、モータ駆動時間Ｘｄを示した。ここで、ディテントローラ２６が山部２１５に到達するのに要する時間を時間Ｘｄ１、谷部２１２の最底部に到達するのに要する時間を時間Ｘｄ２、壁部２１４に到達するのに要する時間を時間Ｘｄ３とする。

時刻ｘ４０の処理は、図７中の時刻ｘ１０の処理と同様である。時刻ｘ４１にて、モータ駆動時間Ｘｄが時間Ｘｄ１を超えると、ディテントローラ２６が山部２１５を越えているとみなし、モータ１０への通電をオフにする。また、時刻ｘ４２にて、モータ駆動時間Ｘｄが時間Ｘｄ２になったとき、ディテントローラ２６が谷部２１２に位置しているとみなし、モータ１０への通電をオフするようにしてもよい。さらにまた、時刻ｘ４３にて、モータ駆動時間Ｘｄが時間Ｘｄ３になったとき、ディテントローラ２６が壁部２１４に当接しているとみなし、モータ１０への通電をオフにするようにしてもよい。なお、時間Ｘｄ１、Ｘｄ２、Ｘｄ３は、入力電圧Ｖや温度に応じて可変としてもよい。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第５実施形態）
第５実施形態を図１３に基づいて説明する。本実施形態のモータ制御処理は、Ｓ３０４における通電オフ位置への到達判定が第３実施形態と異なっており、出力軸センサ１６の検出値に替えて、通電量Ａ（式（１）参照）に基づいて判定する。図１３では、図１１の出力軸角度θｓに替えて、モータ電流Ｉｍを示した。本実施形態では、ディテントローラ２６が谷部２１２の最底部に到達したときにモータ１０への通電をオフするものとして説明する。なお、モータ１０への通電をオフにするタイミングは、上記実施形態と同様、ディテントローラ２６をＮｏｔＰレンジ範囲内にて停止可能な任意のタイミングであってよい。

時刻ｘ５０の処理は、図７中の時刻ｘ１０の処理と同様である。時刻ｘ５２にて、通電量Ａが通電量判定値Ａｔｈになると、ディテントローラ２６が谷部２１２の最底部に位置しているとみなし、モータ１０への通電をオフにする。通電量判定値Ａｔｈは、入力電圧Ｖや温度に応じて可変としてもよい。

また、一点鎖線で示すように、実線で示すよりも相対的に大きな電流が流れている場合、相対的に短い時間でディテントローラ２６が谷部２１２の最底部に到達する。図１３では、時刻ｘ５１にて、通電量Ａが通電量判定値Ａｔｈとなった場合、時刻ｘ５１にてモータ１０への通電をオフにし、スタンバイに移行する。

本実施形態では、位置決め判定部５４は、モータ電流Ｉｍの積分値である通電量に基づき、ディテントローラ２６を位置決め範囲内にて停止可能か否か判定する。これにより、ディテントローラ２６を位置決め範囲内にて停止可能か否かを適切に判定することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

実施形態では、シフトバイワイヤシステム１が「モータ駆動システム」、シフトレンジ切替機構２０が「ディテント機構」、ディテントプレート２１が「ディテント部材」、ディテントローラ２６が「係合部材」、シフトレンジ制御装置４０が「モータ制御装置」に対応する。

（他の実施形態）
上記実施形態では、モータはブラシ付きモータであった。他の実施形態では、モータは、スイッチトリラクタンスモータやブラシレスモータ等、ブラシ付きモータ以外のものであってもよい。また、上記実施形態では、モータにはモータ回転角センサが設けられていない。他の実施形態では、モータにモータ回転角センサが設けられていてもよい。この場合、例えば、モータ回転角センサに異常が生じた場合に、上記実施形態の位置決め制御を行うようにしてもよい。

上記実施形態では、ディテントプレートには２つの谷部が設けられる。他の実施形態では、谷部の数は２つに限らず、３以上であってもよい。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、上記実施形態では、モータ制御装置はシフトレンジ切替システムに適用される。他の実施形態では、モータ制御装置をシフトレンジ切替システム以外の車載システム、または、車載以外のモータ駆動システムに適用してもよい。

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。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。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。

１・・・シフトバイワイヤシステム（モータ駆動システム）
１０・・・モータ
２０・・・シフトレンジ切替機構（ディテント機構）
２１・・・ディテントプレート（ディテント部材）
２１１、２１２・・・谷部 ２１５・・・山部
２１３、２１４・・・壁部
２６・・・ディテントローラ（係合部材）
４０・・・シフトレンジ制御装置（モータ制御装置）
５３・・・通電制御部
５４・・・位置決め判定部

Claims (1)

1. モータ（１０）と、
   複数の谷部（２１１、２１２）、前記谷部を隔てる山部（２１５）、および、配列される前記谷部の両端に設けられる壁部（２１３、２１４）が形成され、前記モータの回転が伝達される出力軸（１５）と一体に回転するディテント部材（２１）、ならびに、前記モータの回転により前記谷部を移動可能であって、位置決め範囲内にて停止することで前記出力軸を位置決めする係合部材（２６）を有するディテント機構（２０）と、
   を備えるモータ駆動システム（１）において、前記モータの駆動を制御するモータ制御装置であって、
   モータ回転角を検出するモータ回転角センサの検出値以外の制御パラメータに基づき、前記係合部材を前記位置決め範囲内にて停止可能か否か判定する位置決め判定部（５４）と、
   前記係合部材を前記位置決め範囲内にて停止可能と判定された場合、前記モータへの通電をオフにする通電制御部（５３）と、
   を備え、
   前記制御パラメータは、前記モータに通電されるモータ電流であって、
   前記係合部材が前記壁部に当接していることにより、前記係合部材が前記位置決め範囲内にて停止可能であると判定する場合、
   前記通電制御部は、前記係合部材が前記壁部に当接する手前側である電流低減位置に到達したと判定された場合、前記電流低減位置に到達する前よりも前記モータ電流を小さくし、
   前記位置決め判定部は、電流低減後に前記モータ電流が上昇し、前記モータ電流が当接判定値以上の状態が当接判定時間に亘って継続した場合、前記係合部材が前記壁部に当接しており、前記係合部材が前記位置決め範囲内にて停止可能であると判定するモータ制御装置。

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