(57)【要約】【課題】トルク変動を抑制可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】駆動回路部４１は、モータ巻線１１の各相に対応して設けられるスイッチング素子４１１〜４１３を有する。電流検出部４５は、モータ巻線１１に流れる電流を、集合配線４５１にて検出する。ＥＣＵ５０は、通電指令部、および、電流制限回路５５を有する。通電指令部は、モータ巻線１１の１相に通電する１相通電と、モータ巻線１１の２相に通電する２相通電とが交互になるように通電相を指令する。電流制限回路５５は、電流検出部４５の検出値である集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔに基づいてスイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ作動を制御する。ＥＣＵ５０は、１相通電時、集合配線４５１に流れる電流の平均である集合部電流Ｉａが２相通電時より小さくなるように、スイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ作動を制御する。これにより、トルク変動を低減可能である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記モータ巻線の各相に対応して設けられるスイッチング素子（４１１〜４１３）を有する駆動回路部（４１）と、
前記モータ巻線（１１）に流れる電流を、集合部（４５１）にて検出する電流検出部（４５）と、
前記モータ巻線の１相に通電する１相通電と、前記モータ巻線の２相に通電する２相通電とが交互になるように通電相を指令する通電指令部（５２）、および、前記電流検出部の検出値である集合部検出電流に基づいて前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御する電流制御部（５５）を有する制御部（５０）と、
を備え、
前記制御部は、１相通電時、前記集合部に流れる電流の平均である集合部電流が２相通電時より小さくなるように前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御するモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、１相通電時と２相通電時とで前記モータから出力されるトルクが一定となるように前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御する請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、１相通電における前記集合部電流が、２相通電における前記集合部電流の半分となるように前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御する請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記集合部検出電流に基づいて前記スイッチング素子のオンオフ作動が制御される期間を電流制御期間、全相の前記スイッチング素子がオフされる期間を通電オフ期間とし、１周期中における前記電流制御期間の割合を電流制御実施割合とすると、
前記電流制御実施割合は、１相通電時において、２相通電時より小さい値に設定される請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記電流制御部は、前記集合部検出電流が所定の制御値となるように前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御し、
前記所定の制御値は、１相通電時と２相通電時とで同じ値である請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記電流制御部は、前記集合部検出電流が所定の制御値となるように前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御し、
前記所定の制御値は、１相通電時において、２相通電時より小さい値に設定される請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記電流制御部は、前記集合部検出電流が前記所定の制御値に応じて設定される上側制御値に到達したときに前記スイッチング素子をオフし、前記集合部検出電流が前記所定の制御値に応じて設定される下側制御値まで低下したときに前記スイッチング素子をオンする請求項５または６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記電流制御部はハードウェアにより構成され、前記通電指令部はソフトウェアにより構成される請求項１〜７のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記モータは、両側が移動規制部（２１３、２１４）で移動が規制される移動部材（２６）を駆動するものであって、
前記制御部は、前記移動部材を前記移動規制部と当接させることで基準位置を学習する学習部（５３）を有し、
前記制御部は、
前記基準位置を学習するとき、前記移動部材が前記移動規制部へ向かう期間、および、前記移動部材が前記移動規制部に到達してから到達判定時間が経過するまでの期間において、１相通電時の前記集合部電流が２相通電時よりも小さくなるように前記集合部検出電流を用いて前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御し、
前記基準位置の学習後、前記移動部材を前記移動規制部から離れる方向に移動させる戻し制御期間において、前記集合部検出電流を用いずに前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御する請求項１〜８のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記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システム（１）に適用される請求項１〜９のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動変速機のシフトレンジを電気制御により切り替えるシフト制御システムに用いられ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、ディテントプレートの壁とディテントスプリングのころとを接触させ、その接触位置を検出することによりディテントプレートの壁位置を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０８７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のようにディテントプレートの壁位置を検出する際、電圧や温度、経時変化等による巻線抵抗の変化により、モータのトルクが変動すると、壁位置の検出精度が低下する虞がある。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、トルク変動を抑制可能なモータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、駆動回路部（４１）と、電流検出部（４５）と、制御部（５０）と、を備える。駆動回路部は、モータ巻線の各相に対応して設けられるスイッチング素子（４１１〜４１３）を有する。電流検出部４５は、モータ巻線１１に流れる電流を、集合部（４５）にて検出する。
【０００６】
制御部は、通電指令部（５２）、および、電流制御部（５５）を有する。通電指令部は、モータ巻線の１相に通電する１相通電と、モータ巻線の２相に通電する２相通電とが交互になるように通電相を指令する。電流制御部は、電流検出部の検出値である集合部検出電流に基づいてスイッチング素子のオンオフ作動を制御する。
【０００７】
制御部は、１相通電時、集合部に流れる電流の平均である集合部電流が、２相通電時より小さくなるようにスイッチング素子のオンオフ作動を制御する。これにより、トルク変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】第１実施形態によるシフトレンジ制御装置を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態によるディテントプレートおよびディテントローラを示す模式図である。
【図５】第１実施形態による通電相番号と通電相との対応関係を説明する説明図である。
【図６】第１実施形態による電流制御を説明するタイムチャートである。
【図７】第１実施形態において、壁位置到達時の通電状態が１相通電の場合の電流を説明するタイムチャートである。
【図８】第１実施形態において、壁位置到達時の通電状態が２相通電の場合の電流を説明するタイムチャートである。
【図９】第１実施形態による電流制御処理を説明するフローチャートである。
【図１０】第１実施形態による壁当て制御を説明するフローチャートである。
【図１１】第２実施形態において、壁位置到達時の通電状態が１相通電の場合の電流を説明するタイムチャートである。
【図１２】電流制御を行わない場合の参考例を説明するタイムチャートである。
【図１３】１相通電時電流低減制御を行わない場合の参考例を説明するタイムチャートである。
【図１４】参考例において、壁位置到達時の通電状態が１相通電の場合の電流を説明するタイムチャートである。
【図１５】参考例において、壁位置到達時の通電状態が２相通電の場合の電流を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
（第１実施形態）
第１実施形態を図１〜図１０に示す。図１および図２に示すように、モータ駆動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。
【００１１】
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。図３に示すように、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。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。例えば、ステータの突極数は１２、ロータの突極数は８である。
【００１２】
図２に示すように、回転角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。
【００１３】
減速機１４は、モータ１０のモータ軸１０５（図４参照）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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
図４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。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に位置し、シフトレンジがｎｏｔＰレンジのとき谷部２１２に位置する。
【００１９】
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。以下適宜、Ｐレンジ側の壁部２１３を「Ｐ壁」、ｎｏｔＰレンジ側の壁部２１４を「ｎｏｔＰ壁」とする。
【００２０】
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５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。
【００２１】
図１に戻り、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、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。
【００２５】
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に流れる電流の和を検出する。以下、電流検出部４５の検出値を、集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔとする。
【００２６】
ＥＣＵ５０は、マイコン５１、および、電流制御部としての電流制限回路５５を有する。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。
【００２７】
図２に示すように、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。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。
【００２８】
マイコン５１は、機能ブロックとして、通電指令部５２、および、学習部５３を有する。通電指令部５２は、エンコーダ１３からのエンコーダ信号に基づき、通電相を指令する。本実施形態では、エンコーダ信号のパルスエッジ検出に応じた割り込み演算により、通電相を指令する。具体的には、図５に示すように、通電相番号と通電相とが対応づけられており、エンコーダ信号のパルスエッジが検出されるごとに、通電相番号を１ずらし、通電相を切り替えることでモータ１０を回転させる。図５の例では、通電相番号は、０〜１１が１サイクルとして定義されており、各通電相番号のときに通電する相を丸印で示している。ディテントローラ２６をｎｏｔＰ壁方向に駆動するとき、通電相番号を１ずつ増加させ、通電相番号が１１になると、次は０に戻る、といった具合である。また、ディテントローラ２６をＰ壁方向に駆動するとき、通電相番号を１ずつ減少させ、通電相番号が０になると、次は１１に戻る、といった具合である。また、通電指令部５２は、電流制御実施割合Ｒｄを指令する。
【００２９】
学習部５３は、ディテントローラ２６が壁部２１３に当接する位置までモータ１０を駆動する壁当て制御により、Ｐ壁位置Ｗｃｎｔを基準位置として学習する。Ｐ壁位置Ｗｃｎｔは、Ｐレンジ側のディテントローラ２６の駆動限界位置、と捉えることができる。Ｐ壁位置Ｗｃｎｔの学習は、例えば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たときに実行される。学習されたＰ壁位置Ｗｃｎｔを基準位置とし、エンコーダカウント値に基づくフィードバック制御によりモータ１０を駆動することで、シフトレンジの切り替えを精度よく制御することができる。本実施形態では、Ｐ壁位置の学習を中心に説明するが、ｎｏｔＰ壁位置についても同様の学習制御を行ってもよい。
【００３０】
電流制限回路５５は、ハードウェアにて構成され、集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔに基づいてスイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ作動を制御する。図６に示すように、本実施形態では、集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔが上側制御値Ｉ＿ｈｉに到達すると、通電相のスイッチング素子４１１〜４１３をオフにし、下側制御値Ｉ＿ｌｏまで低下すると、スイッチング素子４１１〜４１３をオンにする。これにより、集合部電流Ｉａは、平均として、上側制御値Ｉ＿ｈｉと下側制御値Ｉ＿ｌｏの間の値である制御値Ｉｃに制御される。例えば、上側制御値Ｉ＿ｈｉが１２［Ａ］、下側制御値Ｉ＿ｌｏが８［Ａ］であれば、集合部電流Ｉａは、平均として１０［Ａ］に制御される。以下、集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔの平均値を、「集合部電流Ｉａ」とする。また、集合部電流Ｉａが制御値Ｉｃとなるように制御することを、適宜単に「電流制御を行う」という。
【００３１】
本実施形態では、１周期中に、電流制御を行う期間である電流制御期間Ｐａと、全てのスイッチング素子４１１〜４１３をオフにし、電流制御を行わない期間である通電オフ期間Ｐｂとの割合を、電流制御実施割合Ｒｄとする（式（１）参照）。１周期の長さＰは、例えば数ｍｓ程度であって、後述の到達判定時間Ｔ＿ｔｈより短い時間に設定される。
【００３２】
Ｒｄ＝Ｐａ／Ｐ＝Ｐａ／（Ｐａ＋Ｐｂ）    ・・・（１）
【００３３】
電流制御実施割合Ｒｄは、通電指令部５２からの指令により任意に変更可能である。なお、通電オフ期間Ｐｂを０とし、電流制御実施割合Ｒｄを１とすれば、電流制御が行われている状態が継続される。
【００３４】
以下、Ｐ壁位置学習時の通電制御について説明する。図１２および図１３は、共通時間軸を横軸とし、上段から通電相番号、Ｕ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流、集合部電流、モータトルクについて、１サイクル分を示した。通電相番号には、１相通電または２相通電を併記した。
【００３５】
図１２では、集合部電流Ｉａでの電流制御を行わない場合の参考例である。集合部電流Ｉａでの電流制御を行わず、通電相信号に応じた通電相のスイッチング素子４１１〜４１３をオンにすることで、所定の通電相に通電すると、１相通電時と２相通電時とで、各相に通電される電流は一定になるので、モータトルクは一定となる。また、集合部電流Ｉａを制御していないので、２相通電時の集合部電流Ｉａ２は、１相通電時の集合部電流Ｉａ１の２倍となる。ここで、電流制御を行わないと、バッテリ電圧や温度、経時劣化による巻線抵抗の変化により、モータ巻線１１に流れる電流が変化し、モータトルクが変化する。Ｐ壁位置学習時、ディテントローラ２６を壁部２１３に当接させるときのトルクがなりゆきとなるため、Ｐ壁位置Ｗｃｎｔの学習精度が低下する虞がある。
【００３６】
ここで、図６を参照して、１相通電時および２相通電時の電流制御について説明する。図６では、上側にＵ相およびＶ相への２相通電時の電流制御を示し、下側にＵ相への１相通電時の電流制御を示す。共通時間軸を横軸とし、２相通電時および１相通電時ともに、上段から、集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔ、スイッチング素子のオンオフ指令、Ｕ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流を示す。
【００３７】
ＵＶ相への２相通電時、Ｕ相電流ＩｕおよびＶ相電流Ｉｖは、集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔが上側制御値Ｉ＿ｈｉのとき、（１／２）×Ｉ＿ｈｉ、集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔが下側制御値Ｉ＿ｌｏのとき、（１／２）×Ｉ＿ｌｏとなり、平均として、制御値Ｉｃの半分に制御される。
【００３８】
また、Ｕ相への１相通電時、Ｕ相電流Ｉｕは、集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔが上側制御値Ｉ＿ｈｉのとき、Ｉ＿ｈｉ、集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔが下側制御値Ｉ＿ｌｏのとき、Ｉ＿ｌｏとなり、平均として制御値Ｉｃに制御される。すなわち、集合部電流Ｉａを一定に制御した場合、２相通電時に各相に流れる電流は、１相通電時の１／２となる。なお、１相通電時におけるスイッチング素子のオンオフ周期Ｃ１は、２相通電時におけるスイッチング素子のオンオフ周期Ｃ２の２倍となる。
【００３９】
集合部電流Ｉａが一定となるように電流制御した場合の参考例を図１３〜図１５に示す。図１３に示すように、集合部電流Ｉａが一定となるように電流制御を行うと、各相の電流が１相通電時と２相通電時とで異なるため、モータトルクが変動する。
【００４０】
図１４および図１５は、集合部電流Ｉａが一定となるように電流制御を行い、Ｐ壁位置学習を行う場合のタイムチャートである。図１４および図１５は、いずれも共通時間軸を横軸とし、上段から、Ｕ相通電指示、Ｖ相通電指示、Ｗ相通電指示、Ｕ相のスイッチング素子４１１のオンオフ状態、Ｕ相電流Ｉｕ、集合部電流Ｉａを示す。図中、スイッチング素子を「ＳＷ」と記載する。Ｕ相電流Ｉｕは、集合部電流Ｉａと同様、平均電流である。以下、各相の電流制御については、Ｕ相について説明し、Ｖ相およびＷ相の説明を省略する。図７、図８および図１１も同様である。
【００４１】
Ｐ壁位置学習制御では、ディテントローラ２６が谷部２１１から壁部２１３へ向かうようにモータ１０を駆動する。このとき、エンコーダカウント値は、モータ１０の回転に伴って減少していく。また、ディテントローラ２６が壁部２１３に到達すると、エンコーダカウント値が最低値ｃｎｔ＿ｍｉｎとなる。ここで、ディテントローラ２６のバウンド等により、エンコーダカウント値が増加側に変動することはあるものの、最低値ｃｎｔ＿ｍｉｎは更新されなくなる。そこで、エンコーダカウント値の最低値ｃｎｔ＿ｍｉｎが更新されない状態が到達判定時間Ｔ＿ｔｈ（例えば数十［ｍｓ］）の間継続された場合、当該最低値ｃｎｔ＿ｍｉｎを基準位置として学習し、図示しない記憶部等に保持する。以下、ディテントローラ２６が壁部２１３に当接したとき、エンコーダカウント値が最低値ｃｎｔ＿ｍｉｎにて維持されるものとして説明する。なお、時刻ｘ９５以降の処理は、後述の時刻ｘ１５以降の処理と同様であるので、説明を省略する。
【００４２】
図１４は、時刻ｘ９１にてディテントローラ２６が壁部２１３に到達したとき、モータ１０の通電状態がＵ相の１相通電であった場合の例である。この場合、時刻ｘ９１から到達判定時間Ｔ＿ｔｈが経過する時刻ｘ９５までの期間、Ｕ相電流Ｉｕは、制御値Ｉｃとなる。
【００４３】
図１５は、時刻ｘ９２にてディテントローラ２６が壁部２１３に到達したとき、モータ１０の通電状態がＵＶ相の２相通電であった場合の例である。この場合、時刻ｘ９２から到達判定時間Ｔ＿ｔｈが経過する時刻ｘ９５までの期間、Ｕ相電流Ｉｕは、制御値Ｉｃの１／２となる。
【００４４】
すなわち、Ｐ壁位置学習時において、集合部電流Ｉａが一定となるように制御すると、通電状態によりトルクが変動する。特に、ディテントローラ２６が壁部２１３への到達判定に際し、１相通電か２相通電かにより、壁部当接時のトルクが異なるため、基準位置の検出ばらつきが発生する。ここで、参考例として、１相通電のみ、もしくは、２相通電のみにてモータ１０を回転させることで、１相通電と２相通電との切り替えに伴うトルク変動が発生せず、一定トルクにて壁位置学習を行うことができる。しかしながら、１相通電と２相通電とを交互に行う場合と比較し、モータ１０を滑らかに回転させることができない。
【００４５】
そこで本実施形態では、図７および図８に示すように、１相通電時において、２相通電時よりも集合部電流Ｉａを低減することで、１相通電時と２相通電時とでのトルク変動を低減している。本実施形態では、１相通電時の集合部電流Ｉａが、２相通電時の１／２となるように制御している。具体的には、２相通電時の電流制御実施割合Ｒｄを１、１相通電時の電流制御実施割合Ｒｄを０．５とすることで、１相通電時の集合部電流を２相通電時の集合部電流の１／２とする。これにより、各相に通電される電流が１相通電時と２相通電時とで一定になるので、トルク変動が抑制される。図７および図８では、Ｕ相電流Ｉｕおよび集合部電流Ｉａについて、１周期の平均電流を実線、電流制御期間Ｐａおよび通電オフ期間Ｐｂの平均電流を一点鎖線で示した。
【００４６】
図７は、時刻ｘ１１にてディテントローラ２６が壁部２１３に到達したとき、モータ１０の通電状態がＵ相の１相通電であった場合の例である。この場合、時刻ｘ１１から到達判定時間Ｔ＿ｔｈが経過する時刻ｘ１５までの期間、Ｕ相電流Ｉｕは、制御値Ｉｃの１／２となる。
【００４７】
図８は、時刻ｘ１２にてディテントローラ２６が壁部２１３に到達したとき、モータ１０の通電状態がＵＷ相の２相通電であった場合の例である。この場合、時刻ｘ１２から到達判定時間Ｔ＿ｔｈが経過する時刻ｘ１５までの期間、Ｕ相電流Ｉｕは、制御値Ｉｃの１／２となる。
【００４８】
すなわち、ディテントローラ２６が壁部２１３に到達したときの通電状態が１相通電か２相通電かによらず、一定のトルクでディテントローラ２６を壁部２１３に当接させることができるので、Ｐ壁位置Ｗｃｎｔを精度よく学習可能である。
【００４９】
時刻ｘ１５にて、ディテントローラ２６が壁部２１３に到達してから到達判定時間Ｔ＿ｔｈが経過すると、ディテントローラ２６を谷部２１１に戻す戻し制御を行う。戻し制御では、ある程度のトルク変動は許容されるため、集合部電流Ｉａに応じた電流制御を行わず、通電相番号に応じた相のスイッチング素子４１１〜４１３をオンし続ける。これにより、速やかにディテントローラ２６を谷部２１１に戻すことができる。なお、通電相に応じたスイッチング素子４１１〜４１３を所定のデューティ比でオンオフしてもよい。
【００５０】
本実施形態の電流制御処理を図９のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、マイコン５１にて、エンコーダ信号のパルスエッジを検出した際に実行される。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。
【００５１】
Ｓ１０１では、通電指令部５２は、電流制御実施中か否かを判断する。この判断は、例えば後述の電流制御フラグに基づいて判断する。電流制御を実施中ではないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０４へ移行し、電流制御実施割合Ｒｄを１とする。電流制御を実施中であると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。
【００５２】
Ｓ１０２では、通電指令部５２は、通電相番号に基づき、通電状態が１相通電か否かを判断する。１相通電であると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行し、電流制御実施割合Ｒｄを０．５とする。１相通電ではないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、すなわち２相通電である場合、Ｓ１０４へ移行し、電流制御実施割合Ｒｄを１とする。
【００５３】
壁当て制御処理を図１０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や、Ｐ壁位置Ｗｃｎｔがリセットされたとき等に、マイコン５１にて実行される。Ｓ２０１では、マイコン５１は、電流制御フラグをセットする。図中、フラグがセットされている状態を１、セットされていない状態を０とする。Ｓ２０２では、マイコン５１は、ディテントローラ２６がＰ壁方向に駆動されるように、モータ１０の駆動を制御する。このとき、電流制御フラグがセットされているので、１相通電時に電流制御実施割合Ｒｄを０．５とする１相通電時電流低減制御が行われる。
【００５４】
Ｓ２０３では、マイコン５１は、ディテントローラ２６が壁部２１３に到達したか否かを判断する。本実施形態では、エンコーダカウント値の最低値ｃｎｔ＿ｍｉｎが更新されなくなった場合、ディテントローラ２６が壁部２１３に到達したと判定する。ディテントローラ２６が壁部２１３に到達していないと判断された場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、Ｓ２０２へ戻り、モータ１０の駆動を継続する。ディテントローラ２６が壁部２１３に到達したと判断された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、Ｓ２０４へ移行する。
【００５５】
Ｓ２０４では、マイコン５１は、ディテントローラ２６が壁部２１３に到達してから、到達判定時間Ｔ＿ｔｈが経過したか否かを判断する。到達判定時間Ｔｓ＿ｔｈが経過していないと判断された場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、この判断処理を繰り返す。到達判定時間Ｔ＿ｔｈが経過したと判断された場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、Ｓ２０５へ移行し、通電制御フラグをリセットする。Ｓ２０６では、マイコン５１は、ディテントローラ２６が谷部２１１へ戻るようにモータ１０の駆動を制御する。このとき、電流制御フラグがセットされていないので、１相通電時電流低減制御は行われない。
【００５６】
Ｓ２０７では、マイコン５１は、ディテントローラ２６が谷部２１１に到達したか否かを判断する。ディテントローラ２６が谷部２１１に到達していないと判断された場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、Ｓ２０６へ戻り、モータ１０の駆動を制御する。ディテントローラ２６が谷部２１１に到達したと判断された場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、Ｓ２０８へ移行し、停止制御を行うことで、ディテントローラ２６を谷部２１１にて停止させ、壁当て制御処理を終了する。
【００５７】
本実施形態では、集合部電流Ｉａに基づく通電制御を行うことで、バッテリ電圧や温度、経時劣化などによらず、所望のトルクが出力されるようにモータ１０の駆動を制御することができる。また、電流制限回路５５をハード回路で構成しているので、応答性よく、集合部電流Ｉａを所望の制御値Ｉｃに制御することができる。
【００５８】
本実施形態では、１相通電と２相通電とを交互に行ってモータ１０を回転させるとき、１相通電時において、集合部電流Ｉａを２相通電時より低減させる１相通電時電流低減制御を行っている。詳細には、１相通電時の電流制御実施割合Ｒｄを２相通電時よりも小さくすることで、１相通電時の集合部電流Ｉａを低減させる。これにより、１相通電と２相通電との切り替えに伴うトルク変動を抑制することができる。特に、基準位置となる壁位置学習処理において、一定のトルクでディテントローラ２６を壁部２１３に当接させることができるので、精度よくＰ壁位置Ｗｃｎｔを学習することができる。
【００５９】
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、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、駆動回路部４１と、電流検出部４５と、ＥＣＵ５０と、を備える。駆動回路部４１は、モータ巻線１１の各相に対応して設けられるスイッチング素子４１１〜４１３を有する。電流検出部４５は、モータ巻線１１に流れる電流を、集合配線４５１にて検出する。
【００６０】
ＥＣＵ５０は、通電指令部５２、および、電流制限回路５５を有する。通電指令部５２は、モータ巻線１１の１相に通電する１相通電と、モータ巻線１１の２相に通電する２相通電とが交互になるように通電相を指令する。電流制限回路５５は、電流検出部４５の検出値である集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔに基づいてスイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ作動を制御する。ＥＣＵ５０は、１相通電時、集合配線４５１に流れる電流の平均である集合部電流が２相通電時より小さくなるように、スイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ作動を制御する。これにより、１相通電と２相通電との切り替えに伴うトルク変動を低減可能である。
【００６１】
ＥＣＵ５０は、１相通電時と２相通電時とで、モータ１０から出力されるトルクが一定となるように、スイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ作動を制御する。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、１相通電時における集合部電流が、２相通電時の集合部電流の半分となるように、スイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ作動を制御する。これにより、モータ１０の出力トルクが一定となるので、回転制御性が向上する。また、壁位置学習時において、基準位置の学習精度を向上可能である。
【００６２】
集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔに基づいてスイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ作動が制御される期間を電流制御期間Ｐａ、全相のスイッチング素子がオフされる期間を通電オフ期間Ｐｂとし、１周期中における電流制御期間Ｐａの割合を電流制御実施割合Ｒｄとする。電流制御実施割合Ｒｄは、１相通電時において、２相通電時よりも小さい値に設定される。これにより、例えば電流制限回路５５がハードウェアである場合等、電流制限回路５５での制御に自由度がない場合であっても、電流制御実施割合Ｒｄを変更することで、集合部電流Ｉａを任意の値に制御することができる。
【００６３】
電流制限回路５５は、集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔが所定の制御値Ｉｃとなるように、スイッチング素子４１１〜４１３をオンオフする。本実施形態では、所定の制御値Ｉｃは、１相通電時と２相通電時とで同じ値である。具体的には、集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔが制御値Ｉｃに応じて設定される上側制御値Ｉ＿ｈｉに到達したときにスイッチング素子４１１〜４１３をオフし、集合部電流検出値Ｉａ＿ｄｅｔが制御値Ｉｃに応じて設定される下側制御値Ｉ＿ｌｏまで低下したときにスイッチング素子４１１〜４１３をオンする。これにより、集合部電流検出値Ｉａ＿ｄｅｔは、制御値Ｉｃに制御される。本実施形態では、上側制御値Ｉ＿ｈｉおよび下側制御値Ｉ＿ｌｏは、１相通電時と２相通電時とで同じ値である。これにより、電流制限回路５５の構成を簡素化することができる。
【００６４】
電流制限回路５５はハードウェアにより構成され、通電指令部５２はソフトウェアにより構成される。電流制限回路５５をハードウェアで構成することで、変化の早い集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔを検出し、応答性よく制御可能である。また、電流検出の必要のない通電相指令および電流制御実施割合Ｒｄの指令をソフトウェアで構成することで、自由に集合部電流Ｉａを制御することができる。
【００６５】
モータ１０は、両側が壁部２１３、２１４で移動が規制されるディテントローラ２６を駆動するものである。ここで、本実施形態では、モータ１０の駆動によりディテントプレート２１が駆動されることで、ディテントローラ２６がディテントプレート２１の谷部２１１、２１２間を移動する。ここで、モータ１０がディテントローラ２６を間接的に駆動する態様は、「モータが移動部材を駆動する」という概念に含まれるものとする。ＥＣＵ５０は、ディテントローラ２６を壁部２１３と当接させることで基準位置であるＰ壁位置Ｗｃｎｔを学習する学習部５３を有する。
【００６６】
ＥＣＵ５０は、基準位置を学習するとき、ディテントローラ２６が壁部２１３へ向かう期間、および、ディテントローラ２６が壁部２１３に到達してから到達判定時間Ｔ＿ｔｈが経過するまでの期間において、１相通電時の集合部電流Ｉａが２相通電時よりも小さくなるように集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔを用いてスイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ作動を制御する。また、基準位置の学習後、ディテントローラ２６を壁部２１３から離れる方向に移動させる戻し制御期間において、集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔを用いずにスイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ作動を制御する。一定のトルクにて基準位置学習を行うことで、精度よく基準位置を学習することができる。また、戻し制御では、集合部検出電流Ｉａ＿ｄｅｔを用いずに制御することで、制御を簡素化可能であるとともに、１相通電時の電流を低減しないので、戻し制御を速やかに行うことができる。
【００６７】
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に適応される。特に、壁位置学習時に１相通電時電流低減制御を行うことで、基準位置を適切に学習可能であるので、精度よくレンジ切り替えを行うことができる。
【００６８】
（第２実施形態）
第２実施形態を図１１に示す。本実施形態では、１相通電時の電流低減制御が上記実施形態と異なっているので、この点を中心に説明する。図１１に示すように、本実施形態では、１相通電時、電流制限回路５５の制御値を２相通電時よりも小さい値とすることで、集合部電流を低減する。本実施形態では、１相通電時、上側制御値Ｉ＿ｈｉおよび下側制御値Ｉ＿ｌｏを、２相通電時の１／２とする。これにより、１相通電時の集合部電流Ｉａは、２相通電時の１／２となり、各相に流れる電流は、２相通電時と１相通電時とで同じとなる。
【００６９】
時刻ｘ１１にて、ディテントローラ２６が壁部２１３に到達したとき、モータ１０の通電状態がＵ相の１相通電であったとする。この場合、時刻ｘ１１から到達判定時間Ｔ＿ｔｈが経過する時刻ｘ１５までの期間、Ｕ相電流Ｉｕは、制御値Ｉｃの１／２に制御される。
【００７０】
２相通電時の処理は、上記実施形態と同様であって、ディテントローラ２６が壁部２１３に到達したときの通電状態がＵＶ相の２相通電であったとする。この場合、到達判定時間Ｔ＿ｔｈが経過する時刻ｘ１５までの期間、Ｕ相電流Ｉｕは、制御値Ｉｃの１／２となる。すなわち、ディテントローラ２６が壁部２１３に到達したときの通電状態が１相通電か２相通電かによらず、一定のトルクでディテントローラ２６を壁部２１３に当接させることができるので、Ｐ壁位置Ｗｃｎｔを精度よく学習可能である。
【００７１】
本実施形態では、電流制限回路５５は、集合部電流検出値Ｉａ＿ｄｅｔが所定の制御値Ｉｃとなるようにスイッチング素子４１１〜４１３をオンオフする。所定の制御値Ｉｃは、１相通電時において、２相通電時より小さい値に設定される。詳細には、上側制御値Ｉ＿ｈｉおよび下側制御値Ｉ＿ｌｏは、１相通電時において、２相通電時より小さい値に設定される。これにより、１相通電時の集合部電流を、２相通電時よりも適切に低減することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００７２】
上記実施形態では、シフトバイワイヤシステム１が「シフトレンジ切替システム」、シフトレンジ制御装置４０が「モータ制御装置」、ＥＣＵ５０が「制御部」、電流制限回路５５が「電流制御部」、集合配線４５１が「集合部」、壁部２１３、２１４が「移動規制部」、ディテントローラ２６が「移動部材」に対応する。
【００７３】
（他の実施形態）
上記実施形態では、１相通電時の集合部電流が２相通電時の１／２となるように電流制御を行う。他の実施形態では、１相通電時の電流低減割合は、１／２に限らず１未満であれば任意の割合で低減させてもよい。例えば、モータ特性や温特等に応じ、トルクが一定になるように、電流低減割合を任意に設定してもよい。また、上記実施形態では、集合部検出電流が上側制御値に到達したときにスイッチング素子をオフ、下側制御値まで低下したときにスイッチング素子をオフすることで集合部検出電流が所定の制御値となるように制御する。他の実施形態では、例えば集合部検出電流が所定の制御値となるようにフィードバック制御によりデューティを変更する等、制御手法はどのようであってもよい。
【００７４】
上記実施形態では、壁位置学習時であって、ディテントローラを壁部側へ駆動するとき、および、ディテントローラが壁部に到達してから到達判定時間が経過するまでの間、１相通電時の電流を低減する１相通電時電流低減制御を行う。他の実施形態では、壁位置学習時の戻し制御時や、シフトレンジ切替時においても１相通電時電流低減制御を行ってもよい。例えば通常のレンジ切替時にも１相通電時電流低減制御を行い、出力トルクの変動を低減することで、回転制御性が向上する。
【００７５】
上記実施形態では、電流制限回路をハードウェアで構成し、通電指令部をソフトウェアで構成する。他の実施形態では、電流制限回路をソフトウェアで構成してもよいし、通電指令部をハードウェアで構成してもよい。
【００７６】
上記実施形態では、モータ巻線の結線部がバッテリと接続され、各相巻線とグランドとの間に駆動回路部が設けられる。他の実施形態では、バッテリと各相巻線との間に駆動回路部を設け、結線部がグランドに接続されるように構成してよい。また、駆動回路部およびモータ巻線の構成は、１相通電と２相通電とを切替可能であれば、どのように構成してもよい。上記実施形態では、電流検出部は、駆動回路部とグランドとの間に設けられる。他の実施形態では、電流検出部は、３相の合計電流が検出されるいずれの箇所に設けてもよい。
【００７７】
上記実施形態では、エンコーダによりモータの回転位置を検出する。他の実施形態では、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。上記実施形態では、出力軸センサとしてポテンショメータを例示した。他の実施形態では、出力軸センサは、どのようなものであってもよい。また、出力軸センサを省略してもよい。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。特に、モータから一定トルクの出力が要求される装置に好適に適用される。
【００８１】
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。
【符号の説明】
【００８２】
１・・・シフトバイワイヤシステム（シフトレンジ切替システム）
１０・・・モータ      １１・・・モータ巻線
２１３、２１４・・・壁部（移動規制部）
２６・・・ディテントローラ（移動部材）
４０・・・シフトレンジ制御装置（モータ制御装置）
４１・・・駆動回路部      ４１１〜４１３・・・スイッチング素子
４５・・・電流検出部      ４５１・・・集合配線（集合部）
５０・・・ＥＣＵ（制御部）        ５１・・・マイコン
５２・・・通電指令部      ５３・・・学習部
５５・・・電流制限回路（電流制御部）
【図１】
2020114126.tif 000003
【図２】
2020114126.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020114126.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020114126.tif 000008
【図７】
2020114126.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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