JP7287330B2

JP7287330B2 - モータ制御装置

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Publication number: JP7287330B2
Application number: JP2020066013A
Authority: JP
Inventors: 剛士川端
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2020-04-01
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Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

従来、モータの駆動を制御することでシフトレンジを切り替えるシフトレンジ切替装置が知られている。例えば特許文献１では、突き当て制御の際に通電相の数を一定にする通電方式として、１相通電方式または２相通電方式でモータの通電相を順次切り換えてモータを回転駆動している。

特開２０１４－１０００４１号公報

１相通電または２相通電にてモータを駆動する場合、１相通電と２相通電との繰り返しで通電するときより、通電相を切り替える角度付近でトルクが落ち込みやすい。トルクが落ち込む角度位置にて、負荷トルクの影響でモータが停止すると、トルク不足のため、再度動き出せない虞がある。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、モータの駆動を適切に継続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、モータ巻線（１１）を有するモータ（１０）の駆動を制御するものであって、駆動制御部（５１）と、パラメータ設定部（５５）と、を備える。駆動制御部は、モータの駆動を制御する。パラメータ設定部は、システム温度に応じ、モータトルクおよびモータ速度の少なくとも一方が可変となるように、モータの駆動制御に係る制御パラメータを設定する。加速制御と減速制御とを繰り返すことで回転速度が維持されるようにモータを制御するとき、パラメータ設定部は、システム温度が常温判定された場合、所定の常温時パラメータとして減速要求時におけるブレーキトルクの抑制を行わず、システム温度が低温判定された場合、減速要求時のブレーキトルクが常温時よりも小さくなるように、制御パラメータを設定する。これにより、トルク不足によるモータ停止を回避し、モータの駆動を適切に継続することができる。

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実施形態によるシフトレンジ制御装置を示す回路図である。第１実施形態によるＥＣＵを示すブロック図である。（ａ）は第１実施形態による通電パターンと通電相を示す図であり、（ｂ）は第１実施形態による電気角とモータトルクとの関係を示す図である。第１実施形態によるモータ駆動処理を説明するフローチャートである。第１実施形態による低温判定処理を説明するフローチャートである。第１実施形態によるパラメータ設定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駆動処理を説明するタイムチャートである。第２実施形態によるパラメータ設定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駆動処理を説明するタイムチャートである。第３実施形態によるパラメータ設定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駆動処理を説明するタイムチャートである。参考例によるモータ駆動処理を説明するタイムチャートである。

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）
第１実施形態を図１～図９に示す。図１および図２に示すように、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。モータ１０は、例えばスイッチトリラクタンスモータである。モータ１０は、図示しないステータの突極に巻回されるモータ巻線１１を有する。モータ巻線１１は、Ｕ相巻線１１１、Ｖ相巻線１１２およびＷ相巻線１１３を有する（図３参照）。モータ巻線１１への通電を制御することで、図示しないロータを回転させる。

図２に示すように、回転位置センサであるエンコーダ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相のパルス信号であるエンコーダ信号を出力する。

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。本実施形態では、出力軸１５の角度を検出する出力軸センサが省略されている。

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。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。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。

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。

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。ディテントローラ２６がＰレンジに対応する谷部２１１に嵌まり込む方向にディテントプレート２１が回転すると、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の回転により、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、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、電流検出部４５、および、シフトバイワイヤＥＣＵ５０等を備える。図３に示すように、駆動回路部４１は、３つのスイッチング素子４１１、４１２、４１３を有する。本実施形態では、駆動回路部４１は、各相の巻線１１１～１１３とグランドとの間に設けられる。スイッチング素子４１１～４１３は、各相の巻線１１１～１１３と対応して設けられ、対応する相の通電を切り替える。本実施形態のスイッチング素子４１１～４１３は、ＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴ等であってもよい。

モータ巻線１１の巻線１１１～１１３は、結線部１１５で結線される。結線部１１５には、電源ライン９０１を経由して、バッテリ９０から電力が供給される。電源ライン９０１には、リレー部９１が設けられ、リレー部９１がオンされているとき、結線部１１５に電力が供給される。電流検出部４５は、スイッチング素子４１１～４１３のソースとグランドとを接続する集合配線４５１に設けられ、巻線１１１～１１３に流れる電流の和である集合部電流Ｉａを検出する。

シフトバイワイヤＥＣＵ５０は、内部に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。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。トランスミッションＥＣＵ６１、エンジンＥＣＵ６２およびエアコンＥＣＵ６３も同様である。

図４に示すように、シフトバイワイヤＥＣＵ５０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車両通信網６５を経由して、トランスミッションＥＣＵ６１、エンジンＥＣＵ６２、および、エアコンＥＣＵ６３等と通信可能に設けられる。以下適宜、ＥＣＵ５０を「ＳＢＷ－ＥＣＵ５０」または単に「ＥＣＵ５０」とし、トランスミッションＥＣＵ６１を「ＴＭ－ＥＣＵ６１」とする。

図２に示すように、ＳＢＷ－ＥＣＵ５０は、ドライバ要求シフトレンジに応じたシフト信号、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。ＴＭ－ＥＣＵ６１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、ＳＢＷ－ＥＣＵ５０とＴＭ－ＥＣＵ６１とを別々のＥＣＵとして構成しているが、１つのＥＣＵとして構成してもよい。以下、モータ１０の駆動制御を中心に説明する。

ＳＢＷ－ＥＣＵ５０は、駆動制御部５１、および、パラメータ設定部５５等を有する。駆動制御部５１は、エンコーダ１３からのエンコーダ信号に応じたエンコーダカウント値Ｃｅｎに基づいて通電相を指令し、モータ巻線１１の通電を制御する。エンコーダカウント値Ｃｅｎは、エンコーダ信号のエッジ検出ごとにカウントアップまたはカウントダウンされる。本実施形態では、エンコーダカウント値Ｃｅｎは、正回転時にカウントアップされ、逆回転時にカウントダウンされる。また、集合部電流Ｉａが電流制限値を超えないように、電流制限を行う。

パラメータ設定部５５は、ＴＭ－ＥＣＵ６１からトランスミッション油温ｔｈｔｏを取得し、エンジンＥＣＵ６２からエンジン油温ｔｈｅｏおよびエンジン冷却水温ｔｈｅｗを取得し、エアコンＥＣＵ６３から外気温ｔｈｇを取得し、低温判定処理を行う（図４参照）。また、パラメータ設定部５５は、判定結果に応じ、モータ１０の駆動制御に係るパラメータを設定する。低温判定処理、および、パラメータ設定処理の詳細は後述する。

図５（ａ）に示すように、通電パターン番号と通電相と関係は、図示しない記憶部に記憶されている。駆動制御部５１は、エンコーダ信号のパルスエッジが検出されるごとに、正回転時＋１、逆回転時－１ずつ通電パターンを変更する。通電パターンに応じて通電相を切り替えていくことでモータ１０を回転させる。図５（ａ）では、通電パターンＰ０～Ｐ１１を電気角１周期に対応する１サイクルについて、各通電パターンのときに通電する相を丸印で示した。なお、図中では、煩雑になることを避けるため、パターン番号を示す記号の「Ｐ」の記載を省略し、番号のみを記載した。

本実施形態では、巻線１１１～１１３の１相に通電する１相通電を用いず、巻線１１１～１１３の２相に通電する２相通電の繰り返しによりモータ１０を回転させる。図５（ｂ）は、横軸を電気角、縦軸をモータトルクとし、電気角１周期分の通電相に応じたモータトルクを示した。なお、モータトルクは、各相電流が一定であるものとして記載した。また、１相通電時の発生トルクを一点鎖線、２相通電時の発生トルクを二点鎖線で示し、エンコーダエッジ発生箇所を三角印で示すとともに、通電パターンを併記した。また、エンコーダエッジ発生箇所を示す記号のうち、通電相が切り替わる箇所にはハッチングを施した。

本実施形態では、通電パターンＰ０～Ｐ２、Ｐ１１ではスイッチング素子４１１、４１３をオンにすることでＷＵ相に通電し、通電パターンＰ２にてエンコーダエッジが検出されると、スイッチング素子４１１、４１２をオンにし、ＵＶ相通電に切り替える。通電パターンＰ３～Ｐ６では、ＵＶ相通電を継続する。通電パターンＰ６にてエンコーダエッジが検出されると、スイッチング素子４１２、４１３をオンにし、ＶＷ相通電に切り替える。通電パターンＰ７～Ｐ１０では、ＶＷ相通電を継続する。通電パターンＰ１０にてエンコーダエッジが検出されると、ＷＵ相通電に切り替える。

図５（ｂ）に実線で示すように、通電相を切り替える角度付近において、モータトルクが落ち込みやすい。特に、低温環境下では、アクチュエータ内部や外部の摺動抵抗が増加するため、モータトルクがさらに低下する。モータトルクが低下する角度にてモータ１０が停止すると、トルク不足のためにモータ１０を再始動できない虞がある。

モータ１０の回転速度が大きい場合、トルク低下領域をイナーシャにて通過できる蓋然性が高い。一方、モータ１０の回転速度が小さい場合、トルク低下によりモータ１０が停止しやすい。本実施形態では、ディテントローラ２６を谷部２１１の谷部２１２と反対側の壁部（以下、「Ｐ壁」とする）をモータの駆動限界位置とし、Ｐ壁位置を基準位置として学習する。なお、谷部２１２の谷部２１１と反対側の壁部であるｎｏｔＰ壁を「駆動限界位置」とし、ｎｏｔＰ壁位置を基準位置として学習してもよい。ここで、基準位置を学習するとき、耐久性を考慮して、モータ１０の回転速度を抑えている。

本実施形態のように、出力軸センサが設けられていない場合、ＳＢＷ－ＥＣＵ５０を起動したとき、ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２のどちらにあるかの判別ができない。そのため、Ｐ壁当てにて基準位置学習を行う場合、ディテントローラ２６が谷部２１２にあると、谷部２１１、２１２間の山部２１５を乗り越える必要があり、ディテント負荷によりモータ１０が停止する虞がある。

すなわち、２相通電での基準位置学習において、谷部２１１、２１２間の山部２１５を乗り越える必要があるときに、低速駆動にて低温によるフリクションの増加が重なると、山部２１５の山上り中にて、モータ１０が停止する虞がある。また、トルク不足により、モータ１０を再始動できない虞がある。本明細書における「低速」とは、低温時（例えば０℃以下、好ましくは－２０℃以下）のフリクションの増加にて、２相通電時の通電相切り替えタイミング付近でのトルクの落ち込みにより、山部２１５を乗り越えることができない程度の速度（例えば５００［ｒｐｍ］以下）とする。

そこで本実施形態では、低温時にモータ１０の駆動トルクが大きくなる、或いは、ブレーキトルクが小さくなるように、制御パラメータを変更することで、モータ１０が停止しないようにしている。

本実施形態のモータ駆動処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、車両の始動スイッチがオンされたときの基準位置学習時に行われる。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とする。

Ｓ１０１では、ＥＣＵ５０は、モータ駆動要求があるか否か判断する。モータ駆動要求がないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０２以降の処理をスキップする。モータ駆動要求があると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。Ｓ１０２では、ＥＣＵ５０は、低温判定処理を行う。

低温判定処理を図７のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ２０１では、パラメータ設定部５５は、各部の温度をＥＣＵ６１～６３から取得する。Ｓ２０２では、パラメータ設定部５５は、ＴＭ－ＥＣＵ６１から取得したトランスミッション油温ｔｈｔｏが正常か否か判断する。トランスミッション油温ｔｈｔｏが正常であると判断された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、Ｓ２０３へ移行し、システム温度ｔｈｓｙｓをトランスミッション油温ｔｈｔｏとする。トランスミッション油温ｔｈｔｏが正常でないと判断された場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、Ｓ２０４へ移行する。ここで、「トランスミッション油温ｔｈｔｏが正常でない」とは、取得した値が異常である場合に加え、温度情報を取得できない場合を含む。他の温度についても同様である。

Ｓ２０４では、パラメータ設定部５５は、エンジンＥＣＵ６２から取得したエンジン水温ｔｈｅｗが正常か否か判断する。エンジン水温ｔｈｅｗが正常であると判断された場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、Ｓ２０５へ移行し、システム温度ｔｈｓｙｓをエンジン水温ｔｈｔｗとする。エンジン水温ｔｈｅｗが正常でないと判断された場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、Ｓ２０６へ移行する。

Ｓ２０６では、パラメータ設定部５５は、エンジンＥＣＵ６２から取得したエンジン油温ｔｈｅｏが正常か否か判断する。エンジン油温ｔｈｅｏが正常であると判断された場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、Ｓ２０７へ移行し、システム温度ｔｈｓｙｓをエンジン油温ｔｈｅｏとする。エンジン油温ｔｈｅｏが正常でないと判断された場合（Ｓ２０６：ＮＯ）、Ｓ２０８へ移行する。

Ｓ２０８では、パラメータ設定部５５は、エアコンＥＣＵ６３から取得した外気温ｔｈｇが正常か否か判断する。外気温ｔｈｇが正常であると判断された場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、Ｓ２０９へ移行し、システム温度ｔｈｓｙｓを外気温ｔｈｇとする。外気温ｔｈｇが正常でないと判断された場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、Ｓ２１０へ移行し、システム温度ｔｈｓｙｓを、フェイル時温度ｔｆａｉｌとする。フェイル時温度ｔｆａｉｌは、任意の設計値であって、最悪条件に設定してもよいし、標準的な温度に設定してもよい。Ｓ２０２～Ｓ２１０の処理では、シフトバイワイヤシステム１に可及的近い箇所の温度をシステム温度ｔｈｓｙｓとして選択する。

Ｓ２１１では、パラメータ設定部５５は、システム温度ｔｈｓｙｓが低温判定値ｔｈｌ以上か否か判断する。システム温度ｔｈｓｙｓが低温判定値ｔｈｌ以上であると判断された場合（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、Ｓ２１２の処理をスキップし、低温フラグｆｌｇをオンしない。また、低温フラグｆｌｇがオンされている場合はオフにする。システム温度ｔｈｓｙｓが低温判定値ｔｈｌより低いと判断された場合（Ｓ２１１：ＮＯ）、Ｓ２１２へ移行し、低温フラグｆｌｇをオンにする。以下、低温フラグｆｌｇがオンの状態を「低温時」、低温フラグがオフの状態を「常温時」とする。

図６に戻り、低温判定処理（Ｓ１０２）に続いて移行するＳ１０３では、ＥＣＵ５０は、パラメータ設定処理を行う。パラメータ設定処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。駆動制御部５１は、モータ１０のモータ速度ＳＰが目標速度ＳＰ^*より小さいか否か判断する。モータ速度ＳＰが目標速度ＳＰ^*以上であると判断された場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、Ｓ３０５へ移行する。モータ速度ＳＰが目標速度ＳＰ^*より小さいと判断された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、Ｓ３０２へ移行する。ここで、Ｓ３０２は加速要求時に移行するステップであり、Ｓ３０５は減速要求時に移行するステップである、といえる。

加速要求時に移行するＳ３０２では、パラメータ設定部５５は、低温フラグｆｌｇがオフか否か判断する。低温フラグｆｌｇがオフであると判断された場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、すなわち常温時、Ｓ３０３へ移行し、目標電流Ｉ^*を常温時加速目標値Ｉ１（例えば６．５［Ａ］）とする。低温フラグｆｌｇがオンであると判断された場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、Ｓ３０４へ移行し、目標電流Ｉ^*を低温時加速目標値Ｉ２（例えば７．５［Ａ］）とする。低温時加速目標値Ｉ２は、常温時加速目標値Ｉ１より大きい。すなわちＩ１＜Ｉ２である。

減速要求時に移行するＳ３０５では、パラメータ設定部５５は、低温フラグｆｌｇがオフか否か判断する。低温フラグがオフであると判断された場合（Ｓ３０５；ＹＥＳ）、Ｓ３０６へ移行し、目標電流Ｉ^*を常温時減速目標値Ｉ３（例えば６．５［Ａ］）とする。低温フラグｆｌｇがオンであると判断された場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、Ｓ３０７へ移行し、目標電流Ｉ^*を低温時減速目標値Ｉ４（例えば５．５［Ａ］）とする。低温時減速目標値Ｉ４は、常温時減速目標値Ｉ３より小さい。すなわちＩ３＞Ｉ４である。また、常温時加速目標値Ｉ１と常温時減速目標値Ｉ３とは等しくてもよいし、異なっていてもよい。

図６に戻り、パラメータ設定処理（Ｓ１０３）に続いて移行するＳ１０４では、駆動制御部５１は、ディテントローラ２６が谷部２１１側の壁に向かう方向に、２相通電によりモータ１０の駆動を制御する。このとき、集合部電流Ｉａが目標電流Ｉ^*となるように制御する。

Ｓ１０５では、駆動制御部５１は、モータ１０の駆動が完了したか否か判断する。基準位置学習では、エンコーダカウント値Ｃｅｎが変化しない状態が壁当て判定時間Ｘｔｈ以上に亘って継続した場合、ディテントローラ２６がＰ壁部に当接しているとみなし、モータ１０の駆動完了と判定する。また、このときのエンコーダカウント値Ｃｅｎを基準位置として学習する。モータ１０への通電をオフにすることで、ディテントスプリング２５のスプリング力にて、ディテントローラ２６は谷部２１１の最底部に戻る。また、ディテントローラ２６を谷部２１１の最底部に戻すべく、戻し通電処理を行ってもよい。モータ１０の駆動が完了していないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０３へ戻る。モータ１０の駆動が完了したと判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、モータ駆動処理を終了する。

本実施形態のモータ駆動処理を図９、参考例のモータ駆動処理を図１４のタイムチャートに基づいて説明する。ここでは、ディテントローラ２６が谷部２１２にある状態から、谷部２１１側の壁当てを行う場合であって、アクチュエータ温度ｔａｃｔが低温判定値ｔｈｌより低い低温時であるものとする。図９および図１４では、上段から、制御モード、エンコーダカウント値、モータ１０の回転速度、位相ずらし量、モータトルク、目標電流を示す。後述の実施形態に係るタイムチャートも同様である。また、図９では、低温時の目標電流Ｉ^*を実線、常温時の目標電流Ｉ^*を一点鎖線で示す。

図１４に示すように、時刻ｘ９０にて、制御モードをスタンバイモードからフィードバックモードに切り替え、壁当て制御を開始する。フィードバック制御では、エンコーダカウント値Ｃｅｎに基づき、２相駆動によりモータ１０の駆動を制御する。モータ速度ＳＰが目標速度ＳＰ^*より小さい時刻ｘ９０～時刻ｘ９１、時刻ｘ９２～時刻ｘ９３、時刻ｘ９５～時刻ｘ９６は加速要求時であり、モータ速度ＳＰが目標速度ＳＰ^*以上である時刻ｘ９１～時刻ｘ９２、時刻ｘ９３～時刻ｘ９５は減速要求時である。

参考例のように、低温時に目標電流Ｉ^*を一定とすると、フリクションの影響により加速時にモータ速度が上がりにくい反面、減速時にブレーキがかかりすぎる虞がある。そのため、時刻ｘ９４にて、モータトルクと負荷トルクとが釣り合うと、モータ１０が停止する。また、モータ１０が停止した時刻ｘ９４から壁当て判定時間Ｘｔｈが経過した時刻ｘ９６にて、ディテントローラ２６が山部２１５よりも谷部２１２側にあるにも拘わらず、谷部２１１側の壁部に到達したと誤判定し、基準位置学習を誤る虞がある。なお、目標電流Ｉ^*は、常温時であれば、山部２１５を乗り越えての壁当て制御が可能な程度の値に設定されているものとする。

本実施形態では、図９に示すように、時刻ｘ１０にて、壁当て制御を開始すると、駆動モードをフィードバックモードとし、２相通電によりモータ１０を駆動する。モータ速度ＳＰが目標速度ＳＰ^*より小さい時刻ｘ１０～時刻ｘ１１、時刻ｘ１２～時刻ｘ１３、時刻ｘ１４～時刻ｘ１５、時刻ｘ１６～時刻ｘ１７は加速要求時であり、モータ速度ＳＰが目標速度ＳＰ^*以上である時刻ｘ１１～時刻ｘ１２、時刻ｘ１３～時刻ｘ１４、時刻ｘ１５～時刻ｘ１６は減速要求時である。

加速要求時において、目標電流Ｉ^*を常温時加速目標値Ｉ１よりも大きい低温時加速目標値Ｉ２とし、減速要求時において、目標電流Ｉ^*を常温時減速目標値Ｉ３よりも小さい低温時減速目標値Ｉ４とする。加速時の目標電流Ｉ^*を常温時よりも上げることで、駆動トルクが大きくなり、減速時の目標電流Ｉ^*を常温時よりも下げることで、ブレーキトルクを低減させ、ブレーキがかかりすぎないようにする。これにより、モータ１０の慣性力を残した状態で次の加速制御に移行することができる。

これにより、２相通電での通電相の切り替えタイミング付近のモータトルクが落ち込みやすい位置を慣性力で通過させることで、当該位置での停滞を防ぐことができる。したがって、低温時に、ディテントローラ２６が谷部２１２にある状態からの谷部２１１側への壁当て制御において、山部２１５へ向かう途中での停滞が発生せず、適切に基準位置を学習することができる。なお、山部２１５を乗り越えれば、ディテントスプリング２５のスプリング力にてディテントローラ２６が谷部２１１側へ駆動され、トルク不足による停滞は発生しない。図９等では、山部２１５と超えた後についての記載は省略した。

また、常温時には、目標電流Ｉ^*を常温時加速目標値Ｉ１および常温時減速目標値Ｉ３とすることで、加速時にトルクを上げることや減速時のブレーキトルクの抑制は行わない。これにより、常温時に不要にトルクを上げることによる壁当て制御における耐久性の低下を防ぐことができる。

以上説明したように、シフトレンジ制御装置４０は、モータ巻線１１を有するモータ１０の駆動を制御するものであって、駆動制御部５１と、パラメータ設定部５５と、を備える。駆動制御部５１は、モータ１０の駆動を制御する。パラメータ設定部５５は、システム温度ｔｈｓｙｓに応じ、モータトルクおよびモータ速度の少なくとも一方が可変となるように、モータ１０の駆動制御に係る制御パラメータを設定する。これにより、システム温度ｔｈｓｙｓに応じ、モータ１０の駆動を適切に制御することができる。

パラメータ設定部５５は、システム温度ｔｈｓｙｓが低温判定された場合、減速要求時のブレーキトルクが常温時よりも小さくなるように、制御パラメータを設定する。詳細には、本実施形態での制御パラメータは目標電流Ｉ^*であって、パラメータ設定部５５は、低温判定された場合、減速要求時の目標電流Ｉ^*を常温時よりも小さくする。本実施形態では、低温判定時における減速要求時の目標電流Ｉ^*を小さくすることで、ブレーキトルクを低減している。これにより、減速要求時におけるモータ１０の急減速による意図しない箇所での停止を防ぐことができ、モータ１０の駆動を適切に継続することができる。

パラメータ設定部５５は、システム温度ｔｈｓｙｓが低温判定された場合、加速要求時の駆動トルクが常温時よりも大きくなるように、制御パラメータを設定する。詳細には、本実施形態の制御パラメータは目標電流Ｉ^*であって、パラメータ設定部５５は、低温判定された場合、加速要求時の目標電流Ｉ^*を常温時よりも大きくする。本実施形態では、低温判定時における加速要求時の目標電流Ｉ^*を大きくすることで、駆動トルクを大きくしている。これにより、加速時の駆動トルクを高めておき、トルクが落ち込みやすいモータ角度をイナーシャで通過することで、意図しない箇所での停止を防ぐことができ、モータ１０の駆動を適切に継続することができる。

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に適用される。パラメータ設定部５５は、モータ１０の回転が伝達される出力軸１５の位置に係る情報を用いずに、モータ１０の駆動限界位置としてＰ壁当てによるＰ壁位置を学習する学習処理を、通電相数を一定（本実施形態では２相）として通電相を切り替えることでモータ１０を駆動する場合、システム温度ｔｈｓｙｓに応じて制御パラメータを設定する。

出力軸１５の位置に係る情報とは、例えば出力軸センサの検出値である。出力軸センサの検出値を用いない場合、ＥＣＵ５０では、始動スイッチのオン時において、ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２のどちらにあるかを判別できない。この状態から、学習処理を行う場合、山部２１５を乗り越えなければいけない可能性がある。

また、学習処理では、耐久性の観点から、低速、低トルクで行うことが好ましい。一方、一方、モータ１０を低速、低トルクで駆動した場合、通電相を切り替える角度付近でのトルクが落ち込みやすい２相駆動、および、低温による摺動低下の増加等の要因が重なり、モータ１０が停止すると、トルクが足りずに再始動できず、山部２１５を乗り越えられない虞がある。

そこで本実施形態では、学習処理を２相通電にて行う場合に、システム温度ｔｈｓｙｓに応じた制御パラメータを設定することで、耐久性とモータ制御性とを両立させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図１０および図１１に示す。本実施形態では、パラメータ設定処理が上記実施形態と異なっており、制御パラメータとして、位相ずらし量を変更する。位相ずらし量は、値が正のときを進角量、負のときを遅角量とし、絶対値を基準値からのずらし幅とする。本実施形態では、低温時において、加速時の進角量を常温時よりも大きくすることで、駆動トルクを高めるようにする。また、低温時において、減速時の遅角量を常温時より小さくすることで、ブレーキトルクを下げ、ブレーキがききすぎないようにする。

パラメータ変更処理を図１０のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ３２１およびＳ３２２の処理は、図８中のＳ３０１およびＳ３０２の処理と同様である。加速要求時であって、低温フラグｆｌｇがオフであると判断された場合（Ｓ３２２：ＹＥＳ）、すなわち常温時、Ｓ３２３へ移行し、位相ずらし量を常温時加速進角量Ｆ１（例えば０）とする。低温フラグｆｌｇがオンであると判断された場合（Ｓ３２２：ＮＯ）、Ｓ３２４へ移行し、位相ずらし量を低温時加速進角量Ｆ２（例えば＋１）とする。なお、加速要求時の進角量を温度により変更しない場合、Ｓ３２１～Ｓ３２４の処理を省略してもよい。

減速要求時（Ｓ３２１：ＮＯ）に移行するＳ３２５の処理は、図８中のＳ３０５の処理と同様であって、低温フラグｆｌｇがオフであると判断された場合（Ｓ３２５：ＹＥＳ）、すなわち常温時、Ｓ３２６へ移行し、位相ずらし量を常温時減速遅角量Ｆ３（例えば－２）とする。低温フラグｆｌｇがオンであると判断された場合（Ｓ３２５：ＮＯ）、位相ずらし量を低温時減速遅角量Ｆ４（例えば－１）とする。

本実施形態のモータ駆動処理を図１１に示す。タイムチャートでは、加速時においては、常温時か低温時かによらず進角量を０とする場合を例に説明する。図１１では、低温時の位相ずらし量を実線、常温時の位相ずらし量を一点鎖線で示す。

時刻ｘ２０にて壁当て制御を開始すると、駆動モードをフィードバックモードとし、２相通電によりモータ１０を駆動する。モータ速度ＳＰが目標速度ＳＰ^*より小さい時刻ｘ２０～時刻ｘ２１、時刻ｘ２２～時刻ｘ２３、時刻ｘ２４～時刻ｘ２５、時刻ｘ２６～時刻ｘ２７が加速要求時であり、モータ速度ＳＰが目標速度ＳＰ^*以上である時刻ｘ２１～時刻ｘ２２、時刻ｘ２３～時刻ｘ２４、時刻ｘ２５～時刻ｘ２６が減速要求時である。

本実施形態では、減速要求時において、低温時の遅角量を常温時より小さくしている。これにより、ブレーキが効き過ぎないようにすることで、モータ１０の慣性力を残した状態で次の加速制御に移行することができ、山部２１５へ向かう途中での停滞が発生せず、適切に基準位置学習を行うことができる。

本実施形態では、制御パラメータは遅角量であって、パラメータ設定部５５は、低温判定された場合、減速要求時の遅角量を常温時よりも小さくする。本実施形態では、減速要求時の遅角量を小さくすることで、ブレーキトルクを低減している。これにより、減速要求時におけるモータ１０の急減速による意図しない箇所での停止を防ぐことができ、モータ１０の駆動を適切に継続することができる。

また、制御パラメータは進角量であって、パラメータ設定部５５は、低温判定された場合、加速要求時の進角量を常温時よりも大きくする。本実施形態では、加速要求時の進角量を大きくすることで、駆動トルクを大きくしている。これにより、加速時の駆動トルクを高めておき、トルクが落ち込みやすいモータ角度をイナーシャで通過することで、意図しない箇所での停止を防ぐことができ、モータ１０の駆動を適切に継続することができる。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１２および図１３に示す。本実施形態では、パラメータ設定処理が上記実施形態と異なっており、制御パラメータとして、目標速度ＳＰ^*を変更する。低温時において、目標速度ＳＰ^*を常温時より大きくすることで、常温時と同程度のモータ速度ＳＰとなるようにする。

パラメータ変更処理を図１２のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ３４１は、図８中のＳ３０２の処理と同様であり、低温フラグｆｌｇがオフであると判断された場合（Ｓ３４１：ＹＥＳ）、Ｓ３４２へ移行し、目標速度ＳＰ^*を、常温時目標速度ＳＰ^*１（例えば３００［ｒｐｍ］）とする。低温フラグｆｌｇがオンであると判断された場合（Ｓ３４１：ＮＯ）、Ｓ３４３へ移行し、目標速度ＳＰ^*を、低温時目標速度ＳＰ^*２（例えば３５０［ｒｐｍ］）とする。

本実施形態のモータ駆動処理を図１３に示す。駆動モードをフィードバックモードとし、２相通電によりモータ１０を駆動する。時刻ｘ３０～時刻ｘ３１、時刻ｘ３２～時刻ｘ３３、時刻ｘ３４～時刻ｘ３５、時刻ｘ３６～時刻ｘ３７が加速要求時であり、時刻ｘ３１～時刻ｘ３２、時刻ｘ３３～時刻ｘ３４、時刻ｘ３５～時刻ｘ３６が減速要求時である。

時刻ｘ３０にて壁当て制御を開始すると、駆動モードをフィードバックモードとし、２相通電によりモータ１０を駆動する。本実施形態では、低温時の目標速度ＳＰ^*２を常温時の目標速度ＳＰ^*１よりも大きくすることで、モータ速度ＳＰを常温時と同等なるようにしている。モータ速度ＳＰを上げることで、減速要求時においてモータ速度ＳＰが０になるまでの時間が長くなるので、モータ１０の慣性力を残した状態で次の加速制御に移行することができ、山部２１５へ向かう途中での停滞が発生せず、適切に基準位置学習を行うことができる。

本実施形態では、制御パラメータはモータ１０の目標速度ＳＰ^*であって、パラメータ設定部５５は、システム温度ｔｈｓｙｓが低温判定された場合、常温時よりも目標速度ＳＰ^*を大きくする。これにより、トルクが落ち込みやすいモータ角度をイナーシャで通過することで、意図しない箇所での停止を防ぐことができ、モータ１０の駆動を適切に継続することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

実施形態において、シフトバイワイヤシステム１が「動力伝達切替システム」、シフトレンジ制御装置４０が「モータ制御装置」に対応し、シフトバイワイヤＥＣＵ５０が「制御部」に対応する。ここで、動力伝達切替システムは、シフトレンジ切替システムであるが、広義には、例えばハイブリッド車両における駆動源の切り替え等を含む動力伝達状態を切り替えるシステムであってもよい。

（他の実施形態）
低温時において、第１実施形態では制御パラメータとして目標電流を変更し、第２実施形態では制御パラメータとして遅角量および進角量である位相ずらし量を変更し、第３実施形態では目標速度を変更する。他の実施形態では、複数の実施形態を組合せてもよい。例えば、低温時において、目標電流、位相ずらし量および目標速度を全て変更してもよい。また、目標電流、位相ずらし量および目標速度以外の制御パラメータを変更してもよい。

上記実施形態では、２相通電での基準位置学習において、低温時に制御パラメータを変更する。他の実施形態では、基準位置学習は、１相通電等、他の通電パターンであってもよい。また、出力軸センサの検出値に基づき、山部を乗り越える必要がない側への壁当てによる基準位置学習を行う正常時には、温度による制御パラメータの変更を行わず、出力軸センサ異常時等、出力軸センサの検出値を利用できない場合に、低温時に制御パラメータを変更するようにしてもよい。さらにまた、基準位置学習以外でのモータ駆動時おいて、低温時に制御パラメータを変更するようにしてもよい。

上記実施形態では、モータはスイッチトリラクタンスモータである。他の実施形態では、モータは、例えばＤＣブラシレスモータ等、スイッチトリラクタンスモータ以外のものを用いてもよく、磁極数等も任意に設定可能である。

上記実施形態では、回転位置センサはエンコーダである。他の実施形態では、回転位置センサは、レゾルバ等、エンコーダ以外のものを用いてもよい。上記実施形態では、ディテントプレートには２つの凹部が設けられる。他の実施形態では、凹部の数は２つに限らず、例えばレンジ毎に凹部が設けられていてもよい。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装置に適用してもよい。

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（動力伝達切替システム）
１０・・・モータ
１１・・・モータ巻線
４０・・・シフトレンジ制御装置（モータ制御装置）
５０・・・シフトバイワイヤＥＣＵ（制御部）
５１・・・駆動制御部
５５・・・パラメータ設定部

Claims

モータ巻線（１１）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、
前記モータの駆動を制御する駆動制御部（５１）と、
システム温度に応じ、モータトルクおよびモータ速度の少なくとも一方が可変となるように、前記モータの駆動制御に係る制御パラメータを設定するパラメータ設定部（５５）と、
を備え、
加速制御と減速制御とを繰り返すことで回転速度が維持されるように前記モータを制御するとき、
前記パラメータ設定部は、
前記システム温度が常温判定された場合、所定の常温時パラメータとして減速要求時におけるブレーキトルクの抑制を行わず、
前記システム温度が低温判定された場合、減速要求時のブレーキトルクが常温時よりも小さくなるように、前記制御パラメータを設定するモータ制御装置。
前記制御パラメータは、目標電流であって、
前記パラメータ設定部は、低温判定された場合、減速要求時の前記目標電流を常温時よりも小さくする請求項１に記載のモータ制御装置。
前記制御パラメータは、遅角量であって、
前記パラメータ設定部は、低温判定された場合、減速要求時の前記遅角量を常温時よりも小さくする請求項１に記載のモータ制御装置。
前記パラメータ設定部は、前記システム温度が低温判定された場合、加速要求時の駆動トルクが常温時よりも大きくなるように、前記制御パラメータを設定する請求項１に記載のモータ制御装置。
前記制御パラメータは、目標電流であって、
前記パラメータ設定部は、低温判定された場合、加速要求時の前記目標電流を常温時よりも大きくする請求項４に記載のモータ制御装置。
前記制御パラメータは、進角量であって、
前記パラメータ設定部は、低温判定された場合、加速要求時の前記進角量を常温時よりも大きくする請求項４に記載のモータ制御装置。
前記制御パラメータは、前記モータの目標速度であって、
前記パラメータ設定部は、前記システム温度が低温判定された場合、常温時よりも前記目標速度を大きくする請求項１に記載のモータ制御装置。
動力伝達切替システム（１）に適用され、
前記パラメータ設定部は、前記モータの回転が伝達される出力軸（１５）の位置に係る情報を用いずに、前記モータの駆動限界位置を学習する学習処理を、通電相数を一定として通電相を切り替えることで前記モータを駆動する場合、前記システム温度に応じて前記制御パラメータを設定する請求項１～７のいずれか一項に記載のモータ制御装置。