JP3849627B2

JP3849627B2 - Motor control device

Info

Publication number: JP3849627B2
Application number: JP2002276521A
Authority: JP
Inventors: 康裕中井; 神尾　　茂
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2022-09-24
Also published as: JP2004120810A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンコーダのパルス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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、構造が簡単で安価なモータとして需要が増加しているスイッチトリラクタンスモータ等のブラシレス型のモータは、ロ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を搭載し、このエンコーダのパルス信号をカウントして、そのエンコーダカウント値に基づいてロータの回転位置を検出して通電相を順次切り換えることでロータを回転駆動するようにしたものがある。このようなエンコーダ付きのモータは、起動後のエンコーダ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ができるため、フィードバック制御系（Ｆ／Ｂ制御系）によりロータを目標位置まで回転させる位置切換制御（位置決め制御）を行う各種の位置切換装置の駆動源として用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このようなエンコーダ付きのモータでＦ／Ｂ制御を行う場合、エンコーダのパルス信号出力タイミングに同期してエンコーダカウント値に基づいて通電相を切り換えてロータを目標位置に向かって回転駆動し、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、ロータを目標位置で停止させるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２７１９１７号公報（第４頁〜第８頁等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のモータのＦ／Ｂ制御では、エンコーダのパルス信号出力タイミングに同期して通電相を切り換えるため、Ｆ／Ｂ制御の途中で、何等かの原因でロータの回転が一旦停止して、エンコーダからパルス信号が出力されなくなると、通電相の切り換えを行うことができなくなってしまい、ロータを目標位置まで回転駆動できないという不具合が発生する。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、モータ駆動制御の途中で、何等かの原因でロータの回転が一旦停止した場合でも、通電相の切り換えを行うことができて、可能な限りロータを目標位置まで回転駆動することができ、モータ駆動制御の信頼性を向上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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１のモータ制御装置は、モータの駆動制御中にエンコーダのパルス信号出力タイミングに同期してエンコーダカウント値に基づいて通電相を設定する第１の通電相設定手段と、ロータが目標位置に回転駆動されるまで所定周期でエンコーダカウント値に基づいて通電相を設定する第２の通電相設定手段とを備え、これら第１及び第２の各通電相設定手段によって通電相が設定される毎にその通電相の巻線に通電するようにしたものである。
【０００８】
この構成では、モータ駆動制御の途中で、何等かの原因でロータの回転が一旦停止してエンコーダからパルス信号が出力されなくなった場合でも、第２の通電相設定手段が所定周期でその時点のエンコーダカウント値に基づいて通電相を設定するため、ロータの回転が停止した状態でも通電相の切り換えを行うことができて、可能な限りロータを目標位置まで回転駆動することができ、モータ駆動制御の信頼性を向上することができる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、エンコーダは、ロータの回転に同期して所定の位相差（一般的には電気角で９０°の位相差）を有するＡ相信号とＢ相信号を出力し、Ａ相信号及びＢ相信号のエッジ割り込み処理によりＡ相信号及びＢ相信号のエッジをカウントし、第１の通電相設定手段は、Ａ相信号及びＢ相信号のエッジ割り込み処理により通電相を設定するように構成すると良い。このように、エンコーダからＡ相信号とＢ相信号を出力すれば、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によってロータの回転方向を判定して、ロータの回転方向に応じてエンコーダカウント値をカウントアップしたりカウントダウンすることができ、ロータが正回転／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ロータの回転位置との対応関係を維持することができて、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基づいて正しい通電相を選択することができる。この場合、第２の通電相設定手段は、その時点のエンコーダカウント値と目標位置に対応する目標カウント値との大小関係からロータの回転方向を判定して通電相を設定すれば良い。
【００１０】
また、請求項３のように、第２の通電相設定手段は、モータの駆動制御開始からロータが目標位置に回転駆動されるまで所定周期で通電相を設定するようにしても良い。このようにすれば、モータ駆動制御の途中で、ロータがどの様なタイミングで停止しても、第２の通電相設定手段によってロータの停止直後に遅れずに通電相を設定することができ、ロータ停止時間を短くすることができる利点がある。
【００１１】
或は、請求項４のように、第２の通電相設定手段は、ロータの回転速度が所定値以下の期間にロータが目標位置に回転駆動されるまで所定周期で通電相を設定するようにしても良い。このようにすれば、ロータの回転速度が一時停止する可能性のある回転速度まで低下したときのみ、第２の通電相設定手段による通電相設定処理ルーチンを実行すれば良いため、モータ制御用のＣＰＵの演算負荷を軽減できる利点がある。
【００１２】
また、請求項５のように、モータとしてスイッチトリラクタンスモータを使用するようにしても良い。スイッチトリラクタンスモータは、永久磁石が不要で構造が簡単であるため、安価であり、温度環境等に対する耐久性・信頼性も高いという利点がある。
【００１３】
以上説明した請求項１〜５に係る発明は、スイッチトリラクタンス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位置切換装置に適用でき、例えば、請求項６のように、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に適用しても良い。これにより、信頼性の高いモータ駆動式のレンジ切換装置を構成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両のレンジ切換装置に適用した一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
まず、図１に基づいてレンジ切換機構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、例えばスイッチトリラクタンスモータにより構成され、減速機構２６（図４参照）を内蔵し、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。
【００１６】
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、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、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（パーキング状態）に保持される。
【００１７】
一方、ディテントレバー１５をパーキングレンジ（以下「Ｐレンジ」と表記する）と他のレンジ（以下「ＮｏｔＰレンジ」と表記する）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、このディテントバネ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Ｐ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Ｐレンジの位置に保持され、該ディテントバネ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に嵌まり込んだときに、ディテントレバー１５がＮｏｔＰレンジの位置に保持されるようになっている。
【００１８】
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を押し上げてロックレバー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り、それによって、自動変速機２７の出力軸（駆動輪）がロックされた状態（パーキング状態）に保持される。
【００１９】
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が下降し、それによって、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、自動変速機２７の出力軸が回転可能な状態（走行可能な状態）に保持される。
【００２０】
尚、前述した出力軸センサ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（例えばポテンショメータ）によって構成され、その出力電圧によって現在のレンジがＰレンジとＮｏｔＰ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。
【００２１】
次に、図２に基づいてモータ１２の構成を説明する。本実施形態では、モータ１２として、スイッチトリラクタンスモータ（以下「ＳＲモータ」と表記する）が用いられている。このＳＲモータ１２は、ステータ３１とロータ３２が共に突極構造を持つモータで、永久磁石が不要で構造が簡単であるという利点がある。円筒状のステータ３１の内周部には、例えば１２個の突極３１ａが等間隔に形成され、これに対して、ロータ３２の外周部には、例えば８個の突極３２ａが等間隔に形成され、ロータ３２の回転に伴い、ロータ３２の各突極３２ａがステータ３１の各突極３１ａと微小ギャップを介して順番に対向するようになっている。ステータ３１の１２個の突極３１ａには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の合計６個の巻線３３と、Ｕ’相、Ｖ’相、Ｗ’相の合計６個の巻線３４が順番に巻回されている。尚、ステータ３１とロータ３２の突極３１ａ，３２ａの数は適宜変更しても良いことは言うまでもない。
【００２２】
本実施形態の巻線３３，３４の巻回順序は、ステータ３１の１２個の突極３１ａに対して、例えば、Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→Ｖ’相→Ｗ’相→Ｕ’相→Ｖ’相→Ｗ’相→Ｕ’相の順序で巻回されている。図３に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の合計６個の巻線３３と、Ｕ’相、Ｖ’相、Ｗ’相の合計６個の巻線３４は、２系統のモータ励磁部３５，３６を構成するように結線されている。一方のモータ励磁部３５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の合計６個の巻線３３をＹ結線して構成され（同じ相の２個の巻線３３はそれぞれ直列に接続されている）、他方のモータ励磁部３６は、Ｕ’相、Ｖ’相、Ｗ’相の合計６個の巻線３４をＹ結線して構成されている（同じ相の２個の巻線３４はそれぞれ直列に接続されている）。２つのモータ励磁部３５，３６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。
【００２３】
これら２つのモータ励磁部３５は、車両に搭載されたバッテリ４０を電源として、それぞれ別個のモータドライバ３７，３８によって駆動される。このように、モータ励磁部３５，３６とモータドライバ３７，３８をそれぞれ２系統ずつ設けることで、一方の系統が故障しても、他方の系統でＳＲモータ１２を回転させることができるようになっている。図３に示すモータドライバ３７，３８の回路構成例では、各相毎にトランジスタ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としているが、各相毎にスイッチング素子を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良い。尚、本発明は、モータ励磁部とモータドライバをそれぞれ１系統ずつ設けた構成としても良いことは言うまでもない。
【００２４】
各モータドライバ３７，３８の各スイッチング素子３９のオン／オフは、ＥＣＵ４１（制御手段）によって制御される。図４に示すように、このＥＣＵ４１と各モータドライバ３７，３８は、レンジ切換制御装置４２に搭載され、この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と、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。Ｐレンジスイッチ４３又はＮｏｔＰレンジスイッチ４４の操作により選択されたレンジは、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に表示される。
【００２５】
ＳＲ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おり、その具体的な構成は、図５及び図６に示すように、Ｎ極とＳ極が円周方向に交互に等ピッチで着磁された円環状のロータリマグネット４７がロータ３２の側面に同軸状に固定され、このロータリマグネット４７に対向する位置に、３個のホールＩＣ等の磁気検出素子４８，４９，５０が配置された構成となっている。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（７．５°）は、ＳＲ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。後述するように、１−２相励磁方式でＳＲ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。
【００２６】
更に、ロータ３２の基準回転位置に相当する位置のＮ極（Ｎ’）とその両側のＳ極（Ｓ’）がそれ以外の磁極よりも径方向の幅が広くなるように形成されている。尚、本実施形態では、ＳＲ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が一体的に４５°回転することを考慮して、ロータ３２の基準回転位置に相当する幅広な着磁部分（Ｎ’）が４５°ピッチで形成されており、従って、ロータリマグネット４７全体として、基準回転位置に相当する幅広な着磁部分（Ｎ’）が合計８個形成されている。尚、基準回転位置に相当する幅広な着磁部分（Ｎ’）は、ロータリマグネット４７全体として、１個のみ形成した構成としても良い。
【００２７】
このロータリマグネット４７に対して３個の磁気検出素子４８，４９，５０が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は、ロータリマグネット４７の幅狭な着磁部分（Ｎ，Ｓ）と幅広な着磁部分（Ｎ’，Ｓ’）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。一方、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（Ｎ，Ｓ）よりも径方向外側又は内側の位置で、且つ、幅広な着磁部分（Ｎ’，Ｓ’）のみに対向し得る位置に配置されている。Ａ相信号とＢ相信号を出力する２個の磁気検出素子４８，４９の間隔は、図７に示すように、Ａ相信号とＢ相信号の位相差が、電気角で９０°（機械角で３．７５°）となるように設定されている。ここで、“電気角”はＡ・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）であり、Ａ相信号の立ち下がり（立ち上がり）からＢ相信号の立ち下がり（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Ｂ相信号（又はＡ相信号）との位相差が０となるように配置されている。
【００２８】
各磁気検出素子４８，４９，５０の出力は、Ｎ極（Ｎ’極）と対向したときにハイレベル“１”となり、Ｓ極（Ｓ’極）と対向したときにローレベル“０”となる。尚、Ｚ相信号用の磁気検出素子５０の出力は、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”となり、それ以外の位置では、ローレベル“０”となる。
【００２９】
本実施形態では、ＥＣＵ４１が後述する図８のエンコーダカウンタルーチンによって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して、そのエンコーダカウント値に応じてＳＲ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。この際、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／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ロータ３２の回転位置との対応関係が維持されるため、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ロータ３２の回転位置（回転角度）を検出して、その回転位置に対応した相の巻線３３，３４に通電してロータ３２を回転駆動する。
【００３０】
図７は、ロータ３２を逆回転方向（ＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジの回転方向）に回転させたときのエンコーダ４６の出力波形と通電相の切換パターンを示している。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）のいずれの場合も、ロータ３２が７．５°回転する毎に１相通電と２相通電とを交互に切り換えるようになっており、ロータ３２が４５°回転する間に、例えば、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。そして、この通電相の切り換え毎に、ロータ３２が７．５°ずつ回転して、Ａ相、Ｂ相信号用の磁気検出素子４８，４９に対向するロータリマグネット４７の磁極がＮ極→Ｓ極（Ｎ’極→Ｓ’極）又はＳ極→Ｎ極（Ｓ’極→Ｎ’極）に変化してＡ相信号とＢ相信号のレベルが交互に反転し、それによって、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（又はカウントダウン）する。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。尚、本明細書では、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相信号がハイレベル“１”となることを、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相信号が出力されると言う場合がある。
【００３１】
このようなエンコーダ４６付きのＳＲモータ１２でレンジ切換制御を行う場合は、指令シフトレンジ（目標位置）がＰレンジからＮｏｔＰレンジ又はその反対方向に切り換えられる毎に、ロータ３２を回転駆動して、エンコーダカウント値に基づいてＳＲ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」と表記する）を実行し、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。
【００３２】
このＳＲモータ１２のＦ／Ｂ制御では、エンコーダ４６のＡ相・Ｂ相信号出力タイミングに同期して通電相を切り換えるため、Ｆ／Ｂ制御の途中で、何等かの原因でロータ３２の回転が一旦停止して、エンコーダ４６からＡ相・Ｂ相信号が出力されなくなると、Ｆ／Ｂ制御では通電相の切り換えを行うことができなくなってしまい、ロータ３２を目標位置まで回転駆動できない。
【００３３】
そこで、本実施形態では、レンジ切換制御装置４２のＥＣＵ４１は、ＳＲモータ１２のＦ／Ｂ制御開始からロータ３２が目標位置に回転駆動されるまで、所定周期（例えば１ｍｓ周期）でエンコーダカウント値に基づいて通電相を設定する時間同期通電相設定処理をＦ／Ｂ制御と並行して実行する。
【００３４】
この構成では、Ｆ／Ｂ制御の途中で、何等かの原因でロータ３２の回転が一旦停止してエンコーダ４６からＡ相・Ｂ相信号が出力されなくなった場合でも、時間同期通電相設定処理によってその時点のエンコーダカウント値に基づいて通電相が設定されるため、ロータ３２の回転が停止した状態でも、時間同期通電相設定処理によって通電相の切り換えを行うことができて、可能な限りロータ３２を目標位置まで回転駆動することができ、ＳＲモータ１２の駆動制御（レンジ切換制御）の信頼性を向上することができる。
【００３５】
以下、レンジ切換制御装置４２のＥＣＵ４１によって実行される各ルーチンの処理内容を説明する。
【００３６】
［エンコーダカウンタ］
図８に示すエンコーダカウンタルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンは、ＡＢ相割り込み処理により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に同期して起動され、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次のようにしてカウントする。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、Ａ相信号とＢ相信号の値Ａ(i) 、Ｂ(i) を読み込み、次のステップ３０２で、図９のカウントアップ値ΔＮ算出マップを検索して、Ａ相信号とＢ相信号の今回値Ａ(i) 、Ｂ(i) と、前回値Ａ(i-1) 、Ｂ(i-1) に応じたカウントアップ値ΔＮを算出する。
【００３７】
ここで、Ａ相信号とＢ相信号の今回値Ａ(i) 、Ｂ(i) と、前回値Ａ(i-1) 、Ｂ(i-1) を用いる理由は、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によってロータ３２の回転方向を判定するためであり、図１０に示すように、正回転（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジの回転方向）ではカウントアップ値ΔＮをプラス値にしてエンコーダカウント値Ｎｃｎｔ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）ではカウントアップ値ΔＮをマイナス値にしてエンコーダカウント値Ｎｃｎｔをカウントダウンする。
【００３８】
カウントアップ値ΔＮの算出後、ステップ３０３に進み、前回のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔに上記ステップ３０２で算出したカウントアップ値ΔＮを加算して、今回のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔを求める。この後、ステップ３０４に進み、次回のカウント処理のために、Ａ相信号とＢ相信号の今回値Ａ(i) 、Ｂ(i) をそれぞれＡ(i-1) 、Ｂ(i-1) として記憶して本ルーチンを終了する。
以上説明したエンコーダカウンタルーチンは、特許請求の範囲でいうエンコーダカウント手段としての役割を果たす。
【００３９】
［制御モード設定］
図１１乃至図１３に示す制御モード設定ルーチンは、初期駆動終了後に所定周期（例えば１ｍｓ周期）で実行される。ここで、初期駆動とは、ＥＣＵ４１への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るための処理であり、初期駆動時には、ＳＲ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し、初期駆動終了時のエンコーダカウント値とロータ３２の回転位置（通電相）との対応関係を学習する。具体的には、初期駆動終了時のエンコーダカウント値を初期位置ずれ学習値として学習し、その後のＦ／Ｂ制御等の際にエンコーダカウント値を初期位置ずれ学習値で補正することで、初期駆動終了時のエンコーダカウント値と通電相（ロータ３２の回転位置）とのずれを補正して、Ｆ／Ｂ制御等の際に正しい通電相を選択できるようにしている。
【００４０】
図１１乃至図１３に示す制御モード設定ルーチンは、初期駆動終了後に所定周期（例えば１ｍｓ周期）で制御モード判定値ｍｏｄｅを０、１、３、４、５のいずれかに設定して、下記のように制御モードを指定する。
【００４１】
ｍｏｄｅ＝０：通電オフ（スタンバイ）
ｍｏｄｅ＝１：通常駆動
（Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理、時間同期通電相設定処理、Ｆ／Ｂ制御）
ｍｏｄｅ＝３：目標位置停止保持処理
ｍｏｄｅ＝４：反転位置停止保持処理
ｍｏｄｅ＝５：オープンループ制御
【００４２】
制御モード設定ルーチンが起動されると、まずステップ４０１で、システム故障フラグＸｆａｉｌｏｆｆがレンジ切換制御装置４２の故障を意味するＯＮにセットされているか否かを判定し、もし、Ｘｆａｉｌｏｆｆ＝ＯＮに設定されていれば、ステップ４０２に進み、ＳＲモータ１２を通電オフ状態に維持するための処理を実行する。これにより、回転方向指示値Ｄ＝０（停止）、通電フラグＸｏｎ＝ＯＦＦ（通電オフ）、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂ＝ＯＦＦ（Ｆ／Ｂ制御禁止）、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝０（通電オフ）にセットする。
【００４３】
一方、システム故障フラグＸｆａｉｌｏｆｆがＯＦＦ（故障無し）の場合は、ステップ４０１からステップ４０３に進み、フェールセーフ処理実行フラグＸｆｓｏｐ＝ＯＦＦ、且つ、リカバリ処理実行フラグＸｒｃｖ＝ＯＦＦであるか否かを判定する。もし、フェールセーフ処理実行フラグＸｆｓｏｐとリカバリ処理実行フラグＸｒｃｖのいずれか一方又は両方がＯＮにセットされている場合は、ステップ４０４に進み、オープンループ制御を実行するために、回転方向指示値Ｄ＝０（停止）、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝５（オープンループ制御）、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂ＝ＯＦＦ（Ｆ／Ｂ制御禁止）にセットする。
【００４４】
フェールセーフ処理実行フラグＸｆｓｏｐとリカバリ処理実行フラグＸｒｃｖの両方がＯＦＦにセットされている場合は、ステップ４０５に進み、通電フラグＸｏｎ＝ＯＮ（通電オン）にセットされているか否かを判定し、通電フラグＸｏｎ＝ＯＦＦ（通電オフ）にセットされている場合は、ステップ４０６に進み、目標カウント値Ａｃｎｔとエンコーダカウント値Ｎｃｎｔとの差（目標位置とロータ３２と位置との差）を求めて、この差（Ａｃｎｔ−Ｎｃｎｔ）に基づいて正回転（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジ方向への回転）、逆回転（ＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジ方向への回転）、停止のいずれに該当するか判定する。この際、エンコーダカウント値Ｎｃｎｔは、初期駆動で学習された初期位置ずれ学習値Ｇｃｎｔによって補正された値を用いる。
Ｎｃｎｔ＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ
【００４５】
目標カウント値Ａｃｎｔとエンコーダカウント値Ｎｃｎｔとの差（Ａｃｎｔ−Ｎｃｎｔ）が＋Ｋｔｈ以上（例えば＋１０°以上）であれば、ロータ３２を正回転方向（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジの回転方向）に回転駆動する必要があると判断して、ステップ４０７に進み、回転方向指示値Ｄ＝１（正回転）、通電フラグＸｏｎ＝ＯＮ（通電オン）、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝１（Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理及びＦ／Ｂ制御）にセットする。
【００４６】
目標カウント値Ａｃｎｔとエンコーダカウント値Ｎｃｎｔとの差（Ａｃｎｔ−Ｎｃｎｔ）が−Ｋｔｈ以下（例えば−１０°以下）であれば、ロータ３２を逆回転方向（ＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジの回転方向）に回転駆動する必要があると判断して、ステップ４０９に進み、回転方向指示値Ｄ＝−１（逆回転）、通電フラグＸｏｎ＝ＯＮ（通電オン）、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝１（Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理及びＦ／Ｂ制御）にセットする。
【００４７】
目標カウント値Ａｃｎｔとエンコーダカウント値Ｎｃｎｔとの差（Ａｃｎｔ−Ｎｃｎｔ）が−Ｋｔｈから＋Ｋｔｈの範囲内（例えば−１０°から＋１０°の範囲内）であれば、ロータ３２を目標位置にディテントバネ２３のバネ力により保持することが可能である（ＳＲモータ１２への通電は不要）と判断して、ステップ４０８に進み、ＳＲモータ１２を通電オフ状態に維持するために、回転方向指示値Ｄ＝０（停止）、通電フラグＸｏｎ＝ＯＦＦ（通電オフ）、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝０（通電オフ）にセットする。
【００４８】
一方、前記ステップ４０５で、通電フラグＸｏｎ＝ＯＮ（通電オン）にセットされていると判定された場合は、図１２のステップ４１０〜４１５の処理によって、指令シフトレンジ（目標位置）が反転されたか否かを判定し、反転されていれば、回転方向指示値Ｄを反転させる。
【００４９】
具体的には、まずステップ４１０で、回転方向指示値Ｄ＝１（正回転）であるか否かを判定し、回転方向指示値Ｄ＝１（正回転）であれば、ステップ４１１に進み、目標カウント値Ａｃｎｔとエンコーダカウント値Ｎｃｎｔとの差（Ａｃｎｔ−Ｎｃｎｔ）がマイナス値であるか否かで、ロータ３２の回転方向を正回転から逆回転に反転させる必要があるか否かを判定し、その必要があれば、ステップ４１２に進み、回転方向指示値Ｄ＝−１（逆回転）にセットする。
【００５０】
これに対して、上記ステップ４１０で、回転方向指示値Ｄが１（正回転）でないと判定された場合（つまりＤ＝０又は−１の場合）は、ステップ４１３に進み、回転方向指示値Ｄ＝−１（逆回転）であるか否かを判定し、回転方向指示値Ｄ＝−１（逆回転）であれば、ステップ４１４に進み、目標カウント値Ａｃｎｔとエンコーダカウント値Ｎｃｎｔとの差（Ａｃｎｔ−Ｎｃｎｔ）がプラス値であるか否かで、ロータ３２の回転方向を逆回転から正回転に反転させる必要があるか否かを判定し、その必要があれば、ステップ４１５に進み、回転方向指示値Ｄ＝１（正回転）にセットする。
【００５１】
以上のようにして、回転方向指示値Ｄが反転された場合は、ステップ４１６に進み、ロータ３２の回転方向を反転させるために、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝４（反転位置停止保持処理）、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂ＝ＯＦＦ（Ｆ／Ｂ制御禁止）にセットしてステップ４１７に進む。これに対し、回転方向指示値Ｄが反転されない場合は、上記ステップ４１６の処理を行わずにステップ４１７に進む。
【００５２】
このステップ４１７では、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝４（反転位置停止保持処理）にセットされているか否かを判定し、「Ｙｅｓ」であれば、ステップ４１８に進み、通電フラグＸｏｎ＝ＯＮ（通電オン）にセットして、反転位置停止保持処理を実行する。
【００５３】
これに対して、上記ステップ４１７で「Ｎｏ」と判定された場合（反転位置停止保持処理ではない場合）は、図１３のステップ４１９〜４２１で、Ｆ／Ｂ制御の終了タイミングであるか否かを判定する。具体的には、まずステップ４１９で、回転方向指示値Ｄ≧０（正回転又は停止）であるか否かを判定し、回転方向指示値Ｄ≧０であれば、ステップ４２０に進み、目標カウント値Ａｃｎｔとエンコーダカウント値Ｎｃｎｔとの差（Ａｃｎｔ−Ｎｃｎｔ）が＋Ｋｒｅｆ以下（例えば＋０．５°以下）であるか否かで、Ｆ／Ｂ制御の終了タイミングであるか否かを判定する。また、回転方向指示値Ｄ＝−１（逆回転）であれば、ステップ４２１に進み、目標カウント値Ａｃｎｔとエンコーダカウント値Ｎｃｎｔとの差（Ａｃｎｔ−Ｎｃｎｔ）が−Ｋｒｅｆ以上（例えば−０．５°以上）であるか否かで、Ｆ／Ｂ制御の終了タイミングであるか否かを判定する。
【００５４】
つまり、図１４に示すように、Ｆ／Ｂ制御の終了判定値Ｋｒｅｆを例えば通電相の位相進み分（例えば２〜４カウント分）に設定することで、目標カウント値Ａｃｎｔよりも通電相の位相進み分だけ前のタイミングでＦ／Ｂ制御を終了するようにしたものである。これにより、Ｆ／Ｂ制御の最後の通電相がロータ３２を目標位置（目標カウント値Ａｃｎｔ）に停止保持する通電相と一致するようになる。
【００５５】
上記ステップ４２０又は４２１で「Ｎｏ」と判定された場合（Ｆ／Ｂ制御の終了タイミングでない場合）は、ステップ４２２に進み、目標位置停止保持処理の時間をカウントする停止保持時間カウンタＣＴｈｏｌｄをリセットする。
【００５６】
一方、上記ステップ４２０又は４２１で「Ｙｅｓ」と判定された場合（Ｆ／Ｂ制御の終了タイミングである場合）は、ステップ４２３に進み、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂ＝ＯＦＦ（Ｆ／Ｂ制御禁止）にセットし、Ｆ／Ｂ制御を終了して目標位置停止保持処理に移行する。そして、次のステップ４２４で、停止保持時間カウンタＣＴｈｏｌｄをカウントアップして、目標位置停止保持処理の時間をカウントする。
【００５７】
この後、ステップ４２５に進み、目標位置停止保持処理の時間ＣＴｈｏｌｄが所定時間（例えば５０ｍｓ）に達したか否かを判定し、目標位置停止保持処理の時間ＣＴｈｏｌｄが所定時間（例えば５０ｍｓ）に達していなければ、ステップ４２６に進み、目標位置停止保持処理を続行するために、回転方向指示値Ｄ＝０（停止）、通電フラグＸｏｎ＝ＯＮ（通電オン）、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝３（目標位置停止保持処理）に維持する。
【００５８】
その後、目標位置停止保持処理の時間ＣＴｈｏｌｄが所定時間（例えば５０ｍｓ）に達した時点で、ステップ４２７に進み、ＳＲモータ１２の通電をオフするために、回転方向指示値Ｄ＝０（停止）、通電フラグＸｏｎ＝ＯＦＦ（通電オフ）、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝０（通電オフ）にセットする。
以上説明した制御モード判定値ｍｏｄｅの設定例が図１５のタイムチャートに示されている。
【００５９】
［時間同期モータ制御］
図１６に示す時間同期モータ制御ルーチンは、初期駆動終了後に所定周期（例えば１ｍｓ周期）で起動され、通常駆動（Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理、時間同期通電相設定処理、Ｆ／Ｂ制御）、目標位置停止保持処理、反転位置停止保持処理を実行する。
【００６０】
本ルーチンが起動されると、まずステップ５０１で、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝１（通常駆動）であるか否かを判定し、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝１であれば、ステップ５０５に進み、後述する図１７に示すｍｏｄｅ１ルーチンを実行して、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理時及び時間同期通電相設定処理時の通電相を設定するための通電相判定値Ｍｐｔｎを算出する。
【００６１】
一方、上記ステップ５０１で、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝１でないと判定された場合は、ステップ５０２に進み、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂ＝ＯＦＦ（Ｆ／Ｂ制御禁止）であるか否かを判定し、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂ＝ＯＮ（Ｆ／Ｂ制御実行）の場合は、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。この場合は、後述する図２２に示すＦ／Ｂ制御ルーチンによって通電相の設定と通電処理が実行される。
【００６２】
本ルーチンでは、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝１の場合は、Ｆ／Ｂ制御中であっても、上記ステップ５０５の処理（図１７のｍｏｄｅ１ルーチン）が実行されるため、Ｆ／Ｂ制御中は、図２２のＦ／Ｂ制御ルーチンによってエンコーダ４６のＡ相・Ｂ相信号出力タイミングに同期して通電相を設定するＦ／Ｂ処理と、図１７のｍｏｄｅ１ルーチンによって所定周期で通電相を設定する時間同期通電相設定処理とが並行して実行される。これにより、Ｆ／Ｂ制御の途中で、何等かの原因でロータ３２が一旦停止しても、時間同期通電相設定処理によって通電相判定値Ｍｐｔｎが算出され、ロータ３２が目標位置に向かって回転駆動される。
【００６３】
これに対し、上記ステップ５０２で、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂ＝ＯＦＦ（Ｆ／Ｂ制御禁止）と判定された場合は、ステップ５０３、５０４で、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝３，４のいずれかに該当するか否かを判定し、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝３（目標位置停止保持処理）の場合は、ステップ５０３からステップ５０６に進み、後述する図１８に示すｍｏｄｅ３ルーチンを実行して、目標位置停止保持処理実行時の通電相を設定するための通電相判定値Ｍｐｔｎを算出する。
【００６４】
また、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝４（反転位置停止保持処理）の場合は、ステップ５０４からステップ５０７に進み、後述する図１９に示すｍｏｄｅ４ルーチンを実行して、反転位置停止保持処理実行時の通電相を設定するための通電相判定値Ｍｐｔｎを算出する。
【００６５】
以上のようにして、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝１，３，４の場合は、通電相判定値Ｍｐｔｎを算出した後、ステップ５０８に進み、後述する図２０に示す通電処理ルーチンを実行して、通常駆動、目標位置停止保持処理、反転位置停止保持処理を実行する。
【００６６】
一方、上記ステップ５０３、５０４で、いずれも「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝０，５の場合は、ステップ５０８に進み、後述する図２０に示す通電処理ルーチンを実行して、通電オフ又はオープンループ制御を実行する。
【００６７】
［ｍｏｄｅ１］
図１７に示すｍｏｄｅ１ルーチンは、図１６の時間同期モータ制御ルーチンのステップ５０５で起動されるサブルーチンであり、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理時及び時間同期通電相設定処理時の通電相判定値Ｍｐｔｎ（通電相）を次のようにして設定する。
【００６８】
本ルーチンが起動されると、まずステップ５１１で、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理の時間をカウントする通電時間カウンタＣＴ１をカウントアップし、次のステップ５１２で、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理の時間ＣＴ１が所定時間（例えば１０ｍｓ）を越えたか否かを判定する。
【００６９】
もし、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理の時間ＣＴ１が所定時間（例えば１０ｍｓ）を越えていなければ、ステップ５１３に進み、停止保持時通電相記憶済みフラグＸｈｏｌｄ＝ＯＦＦ（未記憶）であるか否か（つまりＦ／Ｂ制御開始位置停止保持処理の開始直前のタイミングであるか否か）を判定し、停止保持時通電相記憶済みフラグＸｈｏｌｄ＝ＯＦＦであれば、ステップ５１４に進み、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理時の通電相判定値Ｍｐｔｎを現在の位置カウンタ値（Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ）にセットする。
Ｍｐｔｎ＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ
【００７０】
ここで、位置カウンタ値（Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ）は、エンコーダカウント値Ｎｃｎｔを初期駆動時に学習された初期位置ずれ学習値Ｇｃｎｔで補正した値であり、ロータ３２の現在位置を正確に表した値となっている。
【００７１】
この後、ステップ５１５に進み、通電相判定値Ｍｐｔｎを“１２”で割り算して、その余りＭｐｔｎ％１２を求める。ここで、“１２”は、通電相を一巡させる間のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔ（通電相判定値Ｍｐｔｎ）の増減量に相当する。このＭｐｔｎ％１２の値に基づいて、図２１の変換テーブルによって通電相が決定される。
【００７２】
そして、次のステップ５１６で、Ｍｐｔｎ％１２＝２，３，６，７，１０，１１であるか否かによって１相通電（Ｕ相通電、Ｖ相通電、Ｗ相通電）であるか否かを判定し、１相通電であれば、ステップ５１７に進み、通電相判定値Ｍｐｔｎを１ステップ分に相当する“２”だけ増加して２相通電（ＵＶ相通電、ＶＷ相通電、ＵＷ相通電）に補正する。これにより、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理を１相通電と比べて保持トルクの大きい２相通電で実行することで、ロータ３２がＦ／Ｂ制御開始位置付近で振動することを防止して、ロータ３２をＦ／Ｂ制御開始位置に確実に停止保持できるようにする。
【００７３】
そして、次のステップ５１８で、停止保持時通電相記憶済みフラグＸｈｏｌｄ＝ＯＮ（記憶済み）にセットして本ルーチンを終了する。この後、本ルーチンが起動されたときには、ステップ５１３で「Ｎｏ」と判定され、ステップ５１４〜５１８の処理が実行されない。これにより、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理時の通電相判定値Ｍｐｔｎ（通電相）を設定する処理は、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理の開始直前に１回のみ実行される。
【００７４】
その後、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理の時間ＣＴ１が所定時間（例えば１０ｍｓ）を越えた時点で、ステップ５１２で「Ｙｅｓ」と判定されて、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理を終了し、Ｆ／Ｂ制御に移行する。Ｆ／Ｂ制御中は、所定周期（例えば１ｍｓ周期）で本ルーチンを起動する毎に、ステップ５１９で、後述する図２３に示す通電相設定ルーチンを実行し、通電相判定値Ｍｐｔｎを算出する。この処理が特許請求の範囲でいう第２の通電相設定手段としての役割を果たす。尚、図２３の通電相設定ルーチンは、後述する図２２に示すＦ／Ｂ制御ルーチンのステップ６０２でも起動される。この後、ステップ５２０に進み、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂ＝ＯＮ（Ｆ／Ｂ制御実行）にセットする。
【００７５】
前記図１１〜図１３の制御モード設定ルーチンでは、Ｆ／Ｂ制御により目標カウント値Ａｃｎｔとエンコーダカウント値Ｎｃｎｔとの差（Ａｃｎｔ−Ｎｃｎｔ）が所定値以下になった時点で、ロータ３２が目標位置に到達した（Ｆ／Ｂ制御の終了タイミング）と判断して、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂ＝ＯＦＦにセットし、Ｆ／Ｂ制御を終了して、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝３（目標位置停止保持処理）にセットし、その後、所定時間（例えば５０ｍｓ）が経過した時点で、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝０（通電オフ）にセットする（図１３のステップ４１９以降の処理参照）。
【００７６】
従って、Ｆ／Ｂ制御終了後は、図１７のｍｏｄｅ１ルーチンが起動されないため、ステップ５１９の時間同期通電相設定処理による通電相の設定は、Ｆ／Ｂ制御開始からロータ３２が目標位置に到達するまで（つまりＦ／Ｂ制御が終了するまで）実行される。
【００７７】
図２４はＵＷ相から回転を開始する場合に最初に通電する相を説明するタイムチャートである。この場合、正回転（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジ方向への回転）を開始する場合は、通電相判定値Ｍｐｔｎは、エンコーダカウント値Ｎｃｎｔ、初期位置ずれ学習値Ｇｃｎｔ、正回転方向位相進み量Ｋ１を用いて次式により算出される。
Ｍｐｔｎ＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ＋Ｋ１
【００７８】
ここで、正回転方向位相進み量Ｋ１を例えば４とすると、通電相判定値Ｍｐｔｎは、次式により算出される。
Ｍｐｔｎ＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ＋４
ＵＷ相から正回転を開始する場合は、ｍｏｄ（Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ）は４となるため、Ｍｐｔｎ％１２＝４＋４＝８となり、最初の通電相はＵＶ相となる。
【００７９】
一方、ＵＷ相から逆回転（ＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジ方向への回転）を開始する場合は、逆回転方向位相進み量Ｋ２を例えば３とすると、通電相判定値Ｍｐｔｎは、次式により算出される。
Ｍｐｔｎ＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ−Ｋ２＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ−３
ＵＷ相から逆回転を開始する場合は、Ｍｐｔｎ％１２＝４−３＝１となり、最初の通電相はＶＷ相となる。
【００８０】
このように、正回転方向位相進み量Ｋ１と逆回転方向位相進み量Ｋ２をそれぞれ４と３に設定することで、正回転方向と逆回転方向の通電相の切換パターンを対称にすることができ、正回転方向と逆回転方向のいずれの場合も、ロータ３２の現在位置から２ステップ分ずらした位置の相を最初に励磁して回転を開始することができる。
【００８１】
［ｍｏｄｅ３］
図１８に示すｍｏｄｅ３ルーチンは、図１６の時間同期モータ制御ルーチンのステップ５０６で起動されるサブルーチンであり、目標位置停止保持処理時の通電相判定値Ｍｐｔｎ（通電相）を次のようにして設定する。
【００８２】
本ルーチンが起動されると、まずステップ５３１で、Ｆ／Ｂ制御終了時のＭｐｔｎ％１２＝２，３，６，７，１０，１１であるか否かによってＦ／Ｂ制御終了時の通電相が１相通電（Ｕ相通電、Ｖ相通電、Ｗ相通電）であるか否かを判定し、１相通電であれば、ステップ５３２〜５３４の処理によって、それまで行っていたＦ／Ｂ制御の回転方向に応じて通電相判定値Ｍｐｔｎを２だけ増加又は減少させることで、当該１相通電の次のステップの２相通電に変更する。
【００８３】
この際、ステップ５３２で、回転方向を次のようにして判定する。本ルーチンに入る直前（Ｆ／Ｂ制御終了時）に、図１３のステップ４２６で、回転方向指示値Ｄが０（停止）にセットされるため、回転方向指示値Ｄを見ても回転方向を判定することができない。そこで、本ルーチンでは、Ｆ／Ｂ制御終了時の通電相判定値Ｍｐｔｎと位置カウント値（Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ）との間に、通電相の位相進み量Ｋ１，Ｋ２分の差があることに着目し、Ｆ／Ｂ制御終了時の通電相判定値Ｍｐｔｎと位置カウント値（Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ）との大小関係によって回転方向を次のように判定する。
【００８４】
Ｍｐｔｎ＞Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔの場合は、正回転（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジの回転方向）と判定して、ステップ５３３に進み、通電相判定値Ｍｐｔｎを２だけ増加させることで、２相通電に補正する。
【００８５】
一方、Ｍｐｔｎ＜Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔの場合は、逆回転（ＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジの回転方向）と判定して、ステップ５３４に進み、通電相判定値Ｍｐｔｎを２だけ減少させることで、２相通電に補正する。
尚、Ｍｐｔｎ＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔの場合は、停止と判定して、通電相は変更しない。
【００８６】
このように、目標位置停止保持処理についても、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理と同じく、１相通電と比べて保持トルクの大きい２相通電で実行することで、ロータ３２が目標位置付近で振動することを防止して、ロータ３２を目標位置で確実に停止保持できるようにする。
【００８７】
［ｍｏｄｅ４］
図１９に示すｍｏｄｅ４ルーチンは、図１６の時間同期モータ制御ルーチンのステップ５０７で起動されるサブルーチンであり、反転位置停止保持処理時の通電相判定値Ｍｐｔｎ（通電相）を次のようにして設定する。
【００８８】
本ルーチンが起動されると、まずステップ５４１で、反転位置停止保持処理の時間をカウントする通電時間カウンタＣＴ４をカウントアップし、次のステップ５４２で、反転位置停止保持処理の時間ＣＴ４が所定時間（例えば５０ｍｓ）を越えたか否かを判定する。
【００８９】
もし、反転位置停止保持処理の時間ＣＴ４が所定時間（例えば５０ｍｓ）を越えていなければ、ステップ５４３に進み、Ｍｐｔｎ％１２＝２，３，６，７，１０，１１であるか否かによって現在の通電相が１相通電（Ｕ相通電、Ｖ相通電、Ｗ相通電）であるか否かを判定し、１相通電であれば、ステップ５４４〜５４６の処理によって、それまで行っていたＦ／Ｂ制御の回転方向に応じて通電相判定値Ｍｐｔｎを２だけ増加又は減少させることで、当該１相通電の次のステップの２相通電に変更する。このステップ５４３〜５４６の処理は、前記図１８のｍｏｄｅ３ルーチンのステップ５３１〜５３４の処理と同じである。
【００９０】
このように、反転位置停止保持処理についても、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理や目標位置停止保持処理と同じく、１相通電と比べて保持トルクの大きい２相通電で実行することで、ロータ３２が反転位置付近で振動することを防止して、ロータ３２を反転位置で確実に停止保持できるようにする。
【００９１】
その後、反転位置停止保持処理の時間ＣＴ４が所定時間（例えば５０ｍｓ）を越えた時点で、ステップ５４２で「Ｙｅｓ」と判定されて、反転位置停止保持処理を終了し、Ｆ／Ｂ制御を再開する。これにより、最初に、ステップ５４７で、反転位置停止保持処理時の通電相判定値Ｍｐｔｎに、回転方向に応じて通電相の位相進み分のカウント値（例えば４又は３）を加算又は減算してＦ／Ｂ制御再開時の最初の通電相判定値Ｍｐｔｎを設定し、それによって、ロータ３２の回転駆動を開始する。この後、ステップ５４８に進み、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂ＝ＯＮ（Ｆ／Ｂ制御実行）、通電時間カウンタＣＴ４＝０、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝１（通常駆動）にセットして本ルーチンを終了する。
【００９２】
［通電処理］
図２０に示す通電処理ルーチンは、図１６の時間同期モータ制御ルーチンのステップ５０８で起動されるサブルーチンである。尚、本ルーチンは、後述する図２２のＦ／Ｂ制御ルーチンのステップ６０３でも起動される。
【００９３】
図２０の通電処理ルーチンが起動されると、まずステップ５５１で、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝０（通電オフ）であるか否かを判定し、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝０（通電オフ）であれば、ステップ５５２に進み、ＳＲモータ１２の全相の通電をオフしてスタンバイ状態とする。
【００９４】
一方、上記ステップ５５１で、「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ５５３に進み、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝５（オープンループ制御）であるか否かを判定し、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝５（オープンループ制御）であれば、ステップ５５４に進み、オープンループ制御を実行する。このオープンループ制御は、エンコーダ４６の故障又はＳＲモータ１２の動作異常が発生したときに、例えば１ｍｓ周期の時間同期処理によって通電相を設定してロータ３２を目標位置まで回転駆動する。
【００９５】
また、上記ステップ５５１、５５３で、いずれも「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、制御モード判定値ｍｏｄｅ＝１，３，４（通常駆動、目標位置停止保持処理、反転位置停止保持処理）の場合は、ステップ５５５に進み、Ｍｐｔｎ％１２に応じて図２１の変換テーブルによって通電相を設定し、その通電相の巻線３３，３４に通電する。
【００９６】
［Ｆ／Ｂ制御］
次に、図２２に示すＦ／Ｂ制御ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンは、ＡＢ相割り込み処理により実行され、初期駆動終了後にＦ／Ｂ制御実行条件が成立しているときに、ロータ３２の回転位置（エンコーダカウント値Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ）が目標位置（目標カウント値Ａｃｎｔ）から例えば０．５°以内に到達するまで、エンコーダカウント値Ｎｃｎｔと初期位置ずれ学習値Ｇｃｎｔとに基づいて通電相を切り換えてロータ３２を回転させる。
【００９７】
図２２のＦ／Ｂ制御ルーチンが起動されると、まずステップ６０１で、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂがＯＮにセットされているか否か（Ｆ／Ｂ制御実行条件が成立しているか否か）を判定し、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂがＯＦＦ（Ｆ／Ｂ制御実行条件が不成立）であれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００９８】
これに対し、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂがＯＮにセットされていれば、ステップ６０２に進み、後述する図２３の通電相設定ルーチンを実行して、現在のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔと初期位置ずれ学習値Ｇｃｎｔとに基づいて通電相を設定し（この処理が特許請求の範囲でいう第１の通電相設定手段としての役割を果たす）、次のステップ６０３で、図２０の通電処理ルーチンを実行する。
【００９９】
［通電相設定］
図２３に示す通電相設定ルーチンは、図２２のＦ／Ｂ制御ルーチンのステップ６０２と図１７のｍｏｄｅ１ルーチンのステップ５１９で起動されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ６１１で、目標位置への回転方向を指示する回転方向指示値Ｄが正回転（Ｐレンジ→ＮｏｔＰレンジの回転方向）を意味する「１」であるか否かを判定する。その結果、回転方向指示値Ｄ＝１（正回転）と判定されれば、ステップ６１２に進み、ロータ３２の回転方向が回転方向指示に反して逆転したか否か（エンコーダカウント値Ｎｃｎｔが減少したか否か）を判定し、逆転していなければ、ステップ６１３に進み、現在のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔ、初期位置ずれ学習値Ｇｃｎｔ、正回転方向位相進み量Ｋ１、速度位相進み補正量Ｋｓを用いて通電相判定値Ｍｐｔｎを次式により更新する。
Ｍｐｔｎ＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ＋Ｋ１＋Ｋｓ
【０１００】
ここで、正回転方向位相進み量Ｋ１は、ロータ３２を正回転させるのに必要な通電相の位相進み量（ロータ３２の現在の回転位相に対する通電相の位相進み量）であり、例えばＫ１＝４に設定されている。
【０１０１】
また、速度位相進み補正量Ｋｓは、ロータ３２の回転速度に応じて設定される位相進み補正量であり、例えば、低速域では、速度位相進み補正量Ｋｓが０に設定され、高速になるに従って、速度位相進み補正量Ｋｓが例えば１又は２に増加される。これにより、ロータ３２の回転速度に適した通電相となるように通電相判定値Ｍｐｔｎが補正される。
【０１０２】
一方、上記ステップ６１２で、ロータ３２の回転方向が回転方向指示に反して逆転したと判定された場合は、逆転防止のために通電相判定値Ｍｐｔｎを更新しない。この場合は、逆転直前の通電相（前回の通電相）に通電され、ロータ３２の逆転を抑制する方向に制動トルクが発生する。
【０１０３】
また、上記ステップ６１１で、回転方向指示値Ｄ＝−１（逆回転）、つまりＮｏｔＰレンジ→Ｐレンジの回転方向と判定された場合は、ステップ６１４に進み、ロータ３２の回転方向が回転方向指示に反して逆転したか否か（エンコーダカウント値Ｎｃｎｔが増加したか否か）を判定し、逆転していなければ、ステップ６１５に進み、現在のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔ、初期位置ずれ学習値Ｇｃｎｔ、逆回転方向位相進み量Ｋ２、速度位相進み補正量Ｋｓを用いて通電相判定値Ｍｐｔｎを次式により更新する。
Ｍｐｔｎ＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ−Ｋ２−Ｋｓ
【０１０４】
ここで、逆回転方向位相進み量Ｋ２は、ロータ３２を逆回転させるのに必要な通電相の位相進み量（ロータ３２の現在の回転位相に対する通電相の位相進み量）であり、例えばＫ２＝３に設定されている。速度位相進み補正量Ｋｓは正回転の場合と同じように設定される。
【０１０５】
一方、上記ステップ６１４で、ロータ３２の回転方向が回転方向指示に反して逆転したと判定された場合は、逆転防止のために通電相判定値Ｍｐｔｎを更新しない。この場合は、逆転直前の通電相（前回の通電相）に通電され、ロータ３２の逆転を抑制する方向に制動トルクが発生する。
【０１０６】
以上のようにして、今回の通電相判定値Ｍｐｔｎを決定した後、図２０の通電処理ルーチンを実行し、Ｆ／Ｂ制御中は、ステップ５５５で、図２１の変換テーブルを検索して、Ｍｐｔｎ％１２に対応する通電相を選択し、その通電相の巻線３３，３４に通電する。
【０１０７】
以上説明した本実施形態では、ＳＲモータ１２のＦ／Ｂ制御開始からロータ３２が目標位置に回転駆動されるまで、所定周期（例えば１ｍｓ周期）でエンコーダカウント値に基づいて通電相を設定する時間同期通電相設定処理をＦ／Ｂ制御と並行して実行するようにしたので、Ｆ／Ｂ制御の途中で、何等かの原因でロータ３２の回転が一旦停止してエンコーダ４６からＡ相・Ｂ相信号が出力されなくなった場合でも、時間同期通電相設定処理によってその時点のエンコーダカウント値に基づいて通電相を設定することができて、可能な限りロータ３２を目標位置まで回転駆動することができ、ＳＲモータ１２の駆動制御（レンジ切換制御）の信頼性を向上することができる。
【０１０８】
尚、本実施形態では、Ｆ／Ｂ制御開始からロータ３２が目標位置に回転駆動されるまでの全期間にわたって時間同期通電相設定処理を行うようにしたので、ロータ３２がどの様なタイミングで停止しても、時間同期通電相設定処理によってロータ３２の停止直後に遅れずに通電相を設定することができ、ロータ３２の停止時間を短くすることができる利点がある。
【０１０９】
しかし、本発明は、ロータ３２の回転速度が所定値以下の期間にロータ３２が目標位置に回転駆動されるまで時間同期通電相設定処理を実行するようにしても良い。このようにすれば、ロータ３２の回転速度が一時停止する可能性のある回転速度まで低下したときのみ、時間同期通電相設定処理を実行すれば良いため、ＥＣＵ４１のＣＰＵの演算負荷を軽減できる利点がある。
【０１１０】
或は、Ｆ／Ｂ制御の途中でロータ３２が停止したときのみ、時間同期通電相設定処理を実行するようにしても良い。
【０１１１】
尚、本実施形態では、Ｆ／Ｂ制御中に、１相通電と２相通電とを交互に切り換える１−２相励磁方式で駆動するようにしたが、１相通電のみで駆動する１相励磁方式、又は、２相通電のみで駆動する２相励磁方式を採用しても良い。
【０１１２】
また、本発明に用いるエンコーダは、磁気式のエンコーダ４６に限定されず、例えば、光学式のエンコーダやブラシ式のエンコーダを用いても良い。
【０１１３】
また、本発明に用いるモータは、ＳＲモータ１２に限定されず、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を用いても良い。
【０１１４】
また、本実施形態のレンジ切換装置は、ＰレンジとＮｏｔＰレンジの２つのレンジを切り換える構成であるが、例えば、ディテントレバー１５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て、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装置にも本発明を適用して実施できる。
【０１１５】
その他、本発明は、レンジ切換装置に限定されず、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して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すレンジ切換装置の斜視図
【図２】ＳＲモータの構成を説明する図
【図３】ＳＲモータを駆動する回路構成を示す回路図
【図４】レンジ切換装置の制御システム全体の構成を概略的に示す図
【図５】エンコーダのロータリマグネットの構成を説明する平面図
【図６】エンコーダの側面図
【図７】（ａ）はエンコーダの出力波形を示すタイムチャート、（ｂ）は通電相切り換えパターンを示すタイムチャート
【図８】エンコーダカウンタルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図９】カウントアップ値ΔＮ算出マップの一例を示す図
【図１０】指令レンジシフト、Ａ相信号、Ｂ相信号、エンコーダカウント値の関係を示すタイムチャート
【図１１】制御モード設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その１）
【図１２】制御モード設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その２）
【図１３】制御モード設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その３）
【図１４】Ｆ／Ｂ制御から目標位置停止保持処理へ移行するタイミングを説明するタイムチャート
【図１５】ＳＲモータの制御例を示すタイムチャート
【図１６】時間同期モータ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１７】ｍｏｄｅ１ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１８】ｍｏｄｅ３ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１９】ｍｏｄｅ４ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図２０】通電処理ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図２１】１−２相励磁方式の場合のＭｐｔｎ％１２から通電相への変換テーブルの一例を示す図
【図２２】Ｆ／Ｂ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図２３】通電相設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図２４】ＵＷ相から回転を開始する時の通電処理を説明するタイムチャート
【符号の説明】
１１…レンジ切換機構、１２…ＳＲモータ、１４…出力軸センサ、１５…ディテントレバー、１８…パーキングロッド、２０…パーキングギヤ、２１…ロックレバー、２３…ディテントバネ、２４…Ｐレンジ保持凹部、２５…ＮｏｔＰレンジ保持凹部、２６…減速機構、２７…自動変速機、３１…ステータ、３２…ロータ、３３，３４…巻線、３５，３６…モータ励磁部、３７，３８…モータドライバ、４１…ＥＣＵ（制御手段，第１の通電相設定手段，第２の通電相設定手段，エンコーダカウント手段）、４３…Ｐレンジスイッチ、４４…ＮｏｔＰレンジスイッチ、４６…エンコーダ、４７…ロータリマグネット、４８…Ａ相信号用の磁気検出素子、４９…Ｂ相信号用の磁気検出素子、５０…Ｚ相信号用の磁気検出素子。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device that rotationally drives a rotor to a target position by detecting the rotational position of the rotor based on the count value of the pulse signal of the encoder and sequentially switching the energized phase of the motor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, brushless motors such as switched reluctance motors, which are increasing in demand as simple and inexpensive motors, are equipped with an encoder that outputs a pulse signal in synchronization with the rotation of the rotor. And the rotor is rotationally driven by detecting the rotational position of the rotor based on the encoder count value and sequentially switching the energized phase. Since such a motor with an encoder can detect the rotational position of the rotor based on the encoder count value after startup, position switching for rotating the rotor to a target position by a feedback control system (F / B control system) It is used as a drive source for various position switching devices that perform control (positioning control) (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
When performing F / B control with such a motor with an encoder, the energized phase is switched based on the encoder count value in synchronization with the encoder pulse signal output timing, and the rotor is driven to rotate toward the target position. When the value reaches the target count value set according to the target position, it is determined that the rotor has reached the target position, the F / B control is terminated, and the rotor is stopped at the target position.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-271917 A (pages 4 to 8 etc.)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional F / B control of the motor, since the energized phase is switched in synchronization with the pulse signal output timing of the encoder, the rotation of the rotor is temporarily stopped for some reason during the F / B control. If the pulse signal is not output from, the energized phase cannot be switched, and the rotor cannot be rotated to the target position.
[0006]
The present invention has been made in consideration of such circumstances. Therefore, the purpose of the present invention is to switch the energized phase even if the rotation of the rotor is temporarily stopped for some reason during the motor drive control. An object of the present invention is to provide a motor control device that can rotate the rotor to a target position as much as possible and improve the reliability of motor drive control.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a motor control device according to claim 1 of the present invention is a first controller for setting an energized phase based on an encoder count value in synchronization with an encoder pulse signal output timing during motor drive control. An energized phase setting means, and a second energized phase setting means for setting the energized phase based on the encoder count value at a predetermined period until the rotor is rotationally driven to the target position. Every time the energized phase is set by the phase setting means, the energized phase winding is energized.
[0008]
In this configuration, even if the rotation of the rotor is temporarily stopped for some reason during the motor drive control and the pulse signal is no longer output from the encoder, the second energized phase setting means is in a predetermined cycle at that time. Since the energized phase is set based on the encoder count value, the energized phase can be switched even when the rotation of the rotor is stopped, and the rotor can be rotated to the target position as much as possible. Reliability can be improved.
[0009]
In this case, the encoder outputs an A-phase signal and a B-phase signal having a predetermined phase difference (generally a phase difference of 90 ° in electrical angle) in synchronization with the rotation of the rotor. The edge of the A phase signal and the B phase signal is counted by the edge interrupt processing of the A phase signal and the B phase signal, and the first energized phase setting means determines the energized phase by the edge interrupt processing of the A phase signal and the B phase signal. It may be configured to set. As described above, when the A-phase signal and the B-phase signal are output from the encoder, the rotation direction of the rotor is determined based on the generation order of the A-phase signal and the B-phase signal, and the encoder count value is counted according to the rotation direction of the rotor. The counter can be counted up or down, and the correspondence between the encoder count value and the rotational position of the rotor can be maintained regardless of the forward / reverse rotation of the rotor. The correct energized phase can be selected based on the encoder count value in any rotation direction. In this case, the second energized phase setting means may determine the rotational direction of the rotor from the magnitude relationship between the encoder count value at that time and the target count value corresponding to the target position to set the energized phase.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, the second energized phase setting means may set the energized phase at a predetermined period from the start of motor drive control until the rotor is rotationally driven to the target position. In this way, the energized phase can be set without delay immediately after the rotor is stopped by the second energized phase setting means, no matter what timing the rotor stops during the motor drive control. There is an advantage that the rotor stop time can be shortened.
[0011]
Alternatively, the second energized phase setting means sets the energized phase at a predetermined cycle until the rotor is rotationally driven to the target position during a period when the rotational speed of the rotor is not more than a predetermined value. May be. In this way, the energization phase setting process routine by the second energization phase setting means only needs to be executed when the rotation speed of the rotor has dropped to a rotation speed that may temporarily stop. There is an advantage that the calculation load of the CPU can be reduced.
[0012]
Further, as in claim 5, a switched reluctance motor may be used as the motor. The switched reluctance motor is advantageous in that it does not require a permanent magnet and is simple in structure, so that it is inexpensive and has high durability and reliability against temperature environments.
[0013]
The invention according to claims 1 to 5 described above can be applied to various position switching devices using a brushless type motor such as a switched reluctance motor as a drive source. You may apply to the control apparatus of the motor which drives the range switching mechanism which switches the range of a machine. Thus, a highly reliable motor-driven range switching device can be configured.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a vehicle range switching device will be described with reference to the drawings.
[0015]
First, the configuration of the range switching mechanism 11 will be described with reference to FIG. The motor 12 serving as a drive source for the range switching mechanism 11 is constituted by a switched reluctance motor, for example, and includes a speed reduction mechanism 26 (see FIG. 4), and an output shaft sensor 14 for detecting the rotational position of the output shaft 13 is provided. It has been. A detent lever 15 is fixed to the output shaft 13.
[0016]
Further, an L-shaped parking rod 18 is fixed to the detent lever 15, and a cone 19 provided at the tip of the parking rod 18 is in contact with the lock lever 21. The lock lever 21 moves up and down around the shaft 22 in accordance with the position of the cone 19 to lock / unlock the parking gear 20. The parking gear 20 is provided on the output shaft of the automatic transmission 27, and when the parking gear 20 is locked by the lock lever 21, the driving wheel of the vehicle is held in a stopped state (parking state).
[0017]
On the other hand, a detent spring 23 for holding the detent lever 15 in a parking range (hereinafter referred to as “P range”) and another range (hereinafter referred to as “Not P range”) is fixed to the support base 17. When the engaging portion 23a provided at the tip of the spring 23 is fitted into the P range holding recess 24 of the detent lever 15, the detent lever 15 is held at the P range position, and the engaging portion of the detent spring 23 is When 23a is fitted into the NotP range holding recess 25 of the detent lever 15, the detent lever 15 is held at the position of the NotP range.
[0018]
In the P range, the parking rod 18 moves in the direction approaching the lock lever 21, the thick part of the cone 19 pushes up the lock lever 21, and the convex portion 21 a of the lock lever 21 fits into the parking gear 20. The gear 20 is locked, whereby the output shaft (drive wheel) of the automatic transmission 27 is held in the locked state (parking state).
[0019]
On the other hand, in the NotP range, the parking rod 18 moves away from the lock lever 21, the thick part of the cone 19 comes out of the lock lever 21, and the lock lever 21 is lowered. 21a is disengaged from the parking gear 20, the parking gear 20 is unlocked, and the output shaft of the automatic transmission 27 is held in a rotatable state (runnable state).
[0020]
The output shaft sensor 14 described above is composed of a rotation sensor (for example, a potentiometer) that outputs a voltage corresponding to the rotation angle of the output shaft 13 of the speed reduction mechanism 26 of the motor 12, and the current range is changed to the P range by the output voltage. And the NotP range can be confirmed.
[0021]
Next, the configuration of the motor 12 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a switched reluctance motor (hereinafter referred to as “SR motor”) is used as the motor 12. The SR motor 12 is a motor in which both the stator 31 and the rotor 32 have a salient pole structure, and has an advantage that a permanent magnet is unnecessary and the structure is simple. For example, twelve salient poles 31a are formed at equal intervals on the inner peripheral portion of the cylindrical stator 31, whereas, on the other hand, for example, eight salient poles 32a are equally spaced on the outer peripheral portion of the rotor 32. As the rotor 32 rotates, the salient poles 32a of the rotor 32 are sequentially opposed to the salient poles 31a of the stator 31 via a minute gap. The twelve salient poles 31a of the stator 31 have a total of six windings 33 of U phase, V phase, and W phase, and a total of six windings 34 of U 'phase, V' phase, and W 'phase. It is wound in order. Needless to say, the number of salient poles 31a and 32a of the stator 31 and the rotor 32 may be appropriately changed.
[0022]
The winding order of the windings 33 and 34 of the present embodiment is, for example, V phase → W phase → U phase → V phase → W phase → U phase → V ′ with respect to the 12 salient poles 31a of the stator 31. It is wound in the order of phase → W ′ phase → U ′ phase → V ′ phase → W ′ phase → U ′ phase. As shown in FIG. 3, a total of six windings 33 of U phase, V phase, and W phase, and a total of six windings 34 of U 'phase, V' phase, and W 'phase are composed of two systems of motors. The excitation parts 35 and 36 are connected so as to constitute them. One motor excitation unit 35 is configured by Y-connecting a total of six windings 33 of U phase, V phase, and W phase (two windings 33 of the same phase are connected in series, respectively). The other motor excitation unit 36 is configured by Y-connecting a total of six windings 34 of the U ′ phase, the V ′ phase, and the W ′ phase (the two windings 34 of the same phase are connected in series, respectively. It is connected to the). In the two motor excitation units 35 and 36, the U phase and the U ′ phase are energized simultaneously, the V phase and the V ′ phase are energized simultaneously, and the W phase and the W ′ phase are energized simultaneously.
[0023]
These two motor excitation sections 35 are driven by separate motor drivers 37 and 38, respectively, using a battery 40 mounted on the vehicle as a power source. In this way, by providing two motor excitation units 35 and 36 and two motor drivers 37 and 38, even if one system fails, the SR motor 12 can be rotated by the other system. ing. In the circuit configuration example of the motor drivers 37 and 38 shown in FIG. 3, the circuit configuration is a unipolar drive system in which one switching element 39 such as a transistor is provided for each phase. However, two switching elements are provided for each phase. A bipolar drive type circuit configuration provided one by one may be adopted. Needless to say, the present invention may have a configuration in which one motor excitation unit and one motor driver are provided.
[0024]
On / off of each switching element 39 of each motor driver 37, 38 is controlled by an ECU 41 (control means). As shown in FIG. 4, the ECU 41 and the motor drivers 37 and 38 are mounted on a range switching control device 42. The range switching control device 42 includes a P range switch 43 that performs a switching operation to the P range, An operation signal of the NotP range switch 44 for performing the switching operation to the NotP range is input. The range selected by operating the P range switch 43 or the NotP range switch 44 is displayed on a range display unit 45 provided on an instrument panel (not shown).
[0025]
The SR motor 12 is provided with an encoder 46 for detecting the rotational position of the rotor 32. The encoder 46 is composed of, for example, a magnetic rotary encoder. As shown in FIGS. 5 and 6, the specific configuration of the encoder 46 is such that the N pole and the S pole are alternately arranged at equal pitches in the circumferential direction. A magnetized annular rotary magnet 47 is coaxially fixed to the side surface of the rotor 32, and magnetic detection elements 48, 49, 50 such as three Hall ICs are arranged at positions facing the rotary magnet 47. It has a configuration. In this embodiment, the magnetization pitch of the N pole and S pole of the rotary magnet 47 is set to 7.5 °. The magnetization pitch (7.5 °) of the rotary magnet 47 is set to be the same as the rotation angle of the rotor 32 per excitation of the SR motor 12. As will be described later, when the energized phase of the SR motor 12 is switched six times by the 1-2 phase excitation method, the switching of all energized phases is completed and the rotor 32 and the rotary magnet 47 are integrally 7.5 °. × 6 = 45 ° rotation. The total number of N poles and S poles existing in the 45 ° rotation angle range of the rotary magnet 47 is six poles.
[0026]
Further, the N pole (N ′) at the position corresponding to the reference rotation position of the rotor 32 and the S poles (S ′) on both sides thereof are formed to have a larger radial width than the other magnetic poles. In the present embodiment, considering that the rotor 32 and the rotary magnet 47 are integrally rotated by 45 ° while the energized phase of the SR motor 12 is switched once, the width corresponding to the reference rotation position of the rotor 32 is widened. Thus, a total of eight wide magnetized portions (N ′) corresponding to the reference rotation position are formed in the rotary magnet 47 as a whole. Note that only one wide magnetized portion (N ′) corresponding to the reference rotational position may be formed as the entire rotary magnet 47.
[0027]
Three magnetic detection elements 48, 49, 50 are arranged with respect to the rotary magnet 47 in the following positional relationship. A magnetic detection element 48 that outputs an A-phase signal and a magnetic detection element 49 that outputs a B-phase signal include a narrow magnetized portion (N, S) and a wide magnetized portion (N ′, S ′) of the rotary magnet 47. ) On both sides of the same circumference. On the other hand, the magnetic detection element 50 that outputs the Z-phase signal has a wide magnetized portion (N ′) at a position radially outside or inside the narrow magnetized portion (N, S) of the rotary magnet 47. , S ′) only. As shown in FIG. 7, the interval between the two magnetic detection elements 48 and 49 that output the A phase signal and the B phase signal is such that the phase difference between the A phase signal and the B phase signal is 90 ° (mechanical angle). And 3.75 °). Here, the “electrical angle” is an angle when the generation period of the A / B phase signal is one period (360 °), and the “mechanical angle” is a mechanical angle (one rotation of the rotor 32 is 360 °). The angle at which the rotor 32 rotates from the fall (rise) of the A phase signal to the fall (rise) of the B phase signal corresponds to the mechanical angle of the phase difference between the A phase signal and the B phase signal. To do. The magnetic detection element 50 that outputs the Z-phase signal is arranged so that the phase difference between the Z-phase signal and the B-phase signal (or A-phase signal) becomes zero.
[0028]
The output of each magnetic detection element 48, 49, 50 is high level "1" when facing the N pole (N 'pole) and low level "0" when facing the S pole (S' pole). Become. The output of the magnetic detection element 50 for the Z-phase signal becomes high level “1” every time it faces the wide N ′ pole corresponding to the reference rotation position of the rotor 32, and at other positions, the output is low level “1”. 0 ”.
[0029]
In the present embodiment, the ECU 41 counts both rising and falling edges of the A-phase signal and the B-phase signal by an encoder counter routine shown in FIG. 8 to be described later, and the energized phase of the SR motor 12 according to the encoder count value. Is switched to rotate the rotor 32. At this time, the rotation direction of the rotor 32 is determined based on the generation order of the A-phase signal and the B-phase signal, the encoder count value is counted up in the normal rotation (P range → NotP range rotation direction), and the reverse rotation (NotP range → In the P range rotation direction), the encoder count value is counted down. As a result, even if the rotor 32 rotates in either the forward rotation / reverse rotation direction, the correspondence relationship between the encoder count value and the rotation position of the rotor 32 is maintained. However, the rotation position (rotation angle) of the rotor 32 is detected from the encoder count value, and the rotors 32 are rotationally driven by energizing the windings 33 and 34 of the phase corresponding to the rotation position.
[0030]
FIG. 7 shows an output waveform of the encoder 46 and a switching pattern of the energized phase when the rotor 32 is rotated in the reverse rotation direction (the rotation direction of NotP range → P range). In each of the reverse rotation direction (NotP range → P range rotation direction) and forward rotation direction (P range → NotP range rotation direction), one-phase energization and two-phase each time the rotor 32 rotates 7.5 °. During the rotation of the rotor 32 by 45 °, for example, U phase energization → UW phase energization → W phase energization → VW phase energization → V phase energization → UV phase energization The energized phase is switched once. Each time this energized phase is switched, the rotor 32 rotates by 7.5 °, and the magnetic pole of the rotary magnet 47 facing the magnetic detection elements 48 and 49 for A-phase and B-phase signals changes from N pole to S pole. (N ′ pole → S ′ pole) or S pole → N pole (S ′ pole → N ′ pole), and the levels of the A phase signal and the B phase signal are alternately inverted. The encoder count value counts up by 2 (or counts down) every time it rotates 5 °. In addition, every time the energized phase is switched and the rotor 32 rotates 45 °, the Z-phase magnetic detection element 50 faces the wide N ′ pole corresponding to the reference rotation position of the rotor 32, and the Z-phase The signal becomes high level “1”. In this specification, when the A-phase, B-phase, and Z-phase signals are at a high level “1”, the A-phase, B-phase, and Z-phase signals may be output.
[0031]
When performing range switching control with such an SR motor 12 with an encoder 46, each time the command shift range (target position) is switched from the P range to the NotP range or the opposite direction, the rotor 32 is rotationally driven, Based on the encoder count value, the energized phase of the SR motor 12 is sequentially switched to perform feedback control (hereinafter referred to as “F / B control”) that rotationally drives the rotor 32 toward the target position. When the target count value set according to the target position is reached, it is determined that the rotor 32 has reached the target position, the F / B control is terminated, and the rotor 32 is stopped at the target position.
[0032]
In the F / B control of the SR motor 12, the energized phase is switched in synchronization with the A-phase / B-phase signal output timing of the encoder 46. Therefore, the rotor 32 rotates for some reason during the F / B control. Once the encoder 46 is stopped and no A-phase / B-phase signal is output, the energized phase cannot be switched by the F / B control, and the rotor 32 cannot be driven to the target position.
[0033]
Therefore, in the present embodiment, the ECU 41 of the range switching control device 42 sets the encoder count value at a predetermined cycle (for example, 1 ms cycle) from the start of the F / B control of the SR motor 12 until the rotor 32 is rotationally driven to the target position. A time-synchronized energized phase setting process for setting the energized phase is executed in parallel with the F / B control.
[0034]
In this configuration, even when the rotation of the rotor 32 is temporarily stopped for some reason during the F / B control and the A-phase / B-phase signal is not output from the encoder 46, the time-synchronized energized phase setting process is performed. Since the energized phase is set based on the encoder count value at that time, the energized phase can be switched by the time-synchronized energized phase setting process even when the rotation of the rotor 32 is stopped. Can be rotated to the target position, and the reliability of the drive control (range switching control) of the SR motor 12 can be improved.
[0035]
Hereinafter, processing contents of each routine executed by the ECU 41 of the range switching control device 42 will be described.
[0036]
[Encoder counter]
The processing contents of the encoder counter routine shown in FIG. 8 will be described. This routine is started in synchronization with both the rising and falling edges of the A phase signal and the B phase signal by the AB phase interrupt processing, and the rising and falling edges of the A phase signal and the B phase signal are followed. Count as follows. When this routine is started, first, in step 301, the values A (i) and B (i) of the A phase signal and B phase signal are read, and in the next step 302, the count-up value ΔN calculation map of FIG. By searching, the current values A (i) and B (i) of the A phase signal and the B phase signal and the count-up value ΔN corresponding to the previous values A (i-1) and B (i-1) are calculated. .
[0037]
Here, the reason why the current values A (i) and B (i) of the A-phase signal and the B-phase signal and the previous values A (i-1) and B (i-1) are used is as follows. This is because the rotation direction of the rotor 32 is determined based on the signal generation order. As shown in FIG. 10, the encoder count value Ncnt is increased by setting the count-up value ΔN to a positive value in the normal rotation (P range → NotP range rotation direction). Is counted up, and in reverse rotation (rotation direction of NotP range → P range), the count-up value ΔN is set to a negative value, and the encoder count value Ncnt is counted down.
[0038]
After calculating the count-up value ΔN, the process proceeds to step 303, and the current encoder count value Ncnt is obtained by adding the count-up value ΔN calculated in step 302 to the previous encoder count value Ncnt. Thereafter, the process proceeds to step 304, and the current values A (i) and B (i) of the A-phase signal and the B-phase signal are respectively converted to A (i-1) and B (i-1) for the next counting process. And the routine is terminated.
The encoder counter routine described above serves as encoder counting means in the claims.
[0039]
[Control mode setting]
The control mode setting routine shown in FIGS. 11 to 13 is executed at a predetermined cycle (for example, 1 ms cycle) after the end of the initial drive. Here, the initial drive is a process for associating the encoder count value with the actual rotational position of the rotor 32 after power is supplied to the ECU 41. During the initial drive, the energized phase of the SR motor 12 is switched to a predetermined value. The edges of the A phase signal and B phase signal of the encoder 46 are counted in a time schedule and the correspondence between the encoder count value at the end of the initial drive and the rotational position (energized phase) of the rotor 32 is learned. Specifically, the encoder count value at the end of the initial drive is learned as the initial position deviation learning value, and the initial drive is performed by correcting the encoder count value with the initial position deviation learned value during subsequent F / B control or the like. A deviation between the encoder count value at the end and the energized phase (rotational position of the rotor 32) is corrected so that the correct energized phase can be selected during F / B control or the like.
[0040]
The control mode setting routine shown in FIG. 11 to FIG. 13 sets the control mode determination value mode to 0, 1, 3, 4, or 5 at a predetermined cycle (for example, 1 ms cycle) after the end of the initial drive. Specify the control mode as follows.
[0041]
mode = 0: energization off (standby)
mode = 1: Normal drive
(F / B control start position stop holding process, time-synchronized energized phase setting process, F / B control)
mode = 3: target position stop holding process
mode = 4: Reverse position stop holding process
mode = 5: Open loop control
[0042]
When the control mode setting routine is started, first, at step 401, it is determined whether or not the system failure flag Xfailoff is set to ON, which means that the range switching control device 42 has failed, and if Xfailoff = ON is set. If so, the process proceeds to step 402, and a process for maintaining the SR motor 12 in the energized off state is executed. Thereby, the rotation direction instruction value D = 0 (stop), the energization flag Xon = OFF (energization off), the F / B permission flag Xfb = OFF (F / B control prohibited), the control mode determination value mode = 0 (energization off) ).
[0043]
On the other hand, if the system failure flag Xfailoff is OFF (no failure), the process proceeds from step 401 to step 403 to determine whether or not the fail safe process execution flag Xfsop = OFF and the recovery process execution flag Xrcv = OFF. . If either or both of the fail safe process execution flag Xfsop and the recovery process execution flag Xrcv are set to ON, the process proceeds to step 404, and the rotation direction instruction value D = Set to 0 (stop), control mode determination value mode = 5 (open loop control), and F / B permission flag Xfb = OFF (F / B control prohibited).
[0044]
If both the fail-safe process execution flag Xfsop and the recovery process execution flag Xrcv are set to OFF, the process proceeds to step 405 to determine whether or not the energization flag Xon = ON (energization on) is set. When the flag Xon is set to OFF (energization off), the process proceeds to step 406, where a difference between the target count value Acnt and the encoder count value Ncnt (difference between the target position and the rotor 32 and the position) is obtained. Based on the difference (Acnt−Ncnt), it is determined whether it corresponds to forward rotation (rotation in the P range → NotP range direction), reverse rotation (rotation in the NotP range → P range direction), or stop. At this time, the encoder count value Ncnt uses a value corrected by the initial positional deviation learning value Gcnt learned by the initial driving.
Ncnt = Ncnt-Gcnt
[0045]
If the difference (Acnt−Ncnt) between the target count value Acnt and the encoder count value Ncnt is + Kth or more (for example, + 10 ° or more), the rotor 32 is rotationally driven in the normal rotation direction (P range → NotP range rotation direction). It is determined that it is necessary, and the process proceeds to step 407, where the rotation direction instruction value D = 1 (forward rotation), the energization flag Xon = ON (energization on), the control mode determination value mode = 1 (F / B control start position stop) Holding process and F / B control).
[0046]
If the difference (Acnt−Ncnt) between the target count value Acnt and the encoder count value Ncnt is −Kth or less (for example, −10 ° or less), the rotor 32 is rotated in the reverse rotation direction (notP range → P range rotation direction). It is determined that it is necessary to drive, and the process proceeds to step 409, where the rotation direction instruction value D = −1 (reverse rotation), the energization flag Xon = ON (energization on), the control mode determination value mode = 1 (F / B control) Start position stop holding process and F / B control).
[0047]
If the difference (Acnt−Ncnt) between the target count value Acnt and the encoder count value Ncnt is within the range of −Kth to + Kth (for example, within the range of −10 ° to + 10 °), the rotor 32 is brought to the target position and the detent spring 23 It is determined that the SR motor 12 can be held (the SR motor 12 need not be energized), and the process proceeds to step 408 to maintain the SR motor 12 in the energized off state. 0 (stop), energization flag Xon = OFF (energization off), and control mode determination value mode = 0 (energization off).
[0048]
On the other hand, if it is determined in step 405 that the energization flag Xon = ON (energization on) is set, has the command shift range (target position) been reversed by the processing of steps 410 to 415 in FIG. If it is reversed, the rotation direction instruction value D is reversed.
[0049]
Specifically, first, in step 410, it is determined whether or not the rotation direction instruction value D = 1 (forward rotation). If the rotation direction instruction value D = 1 (forward rotation), the process proceeds to step 411. It is determined whether or not it is necessary to reverse the rotation direction of the rotor 32 from the forward rotation to the reverse rotation depending on whether or not the difference (Acnt−Ncnt) between the target count value Acnt and the encoder count value Ncnt is a negative value. If necessary, the process proceeds to step 412 to set the rotation direction instruction value D = −1 (reverse rotation).
[0050]
On the other hand, when it is determined in step 410 that the rotation direction instruction value D is not 1 (forward rotation) (that is, when D = 0 or −1), the process proceeds to step 413 and the rotation direction instruction value D is reached. Is determined to be equal to −1 (reverse rotation). If the rotation direction instruction value D is −1 (reverse rotation), the process proceeds to step 414 and the difference between the target count value Acnt and the encoder count value Ncnt ( It is determined whether or not it is necessary to reverse the rotation direction of the rotor 32 from the reverse rotation to the normal rotation based on whether or not (Acnt−Ncnt) is a positive value. Direction indication value D = 1 (forward rotation) is set.
[0051]
As described above, when the rotation direction instruction value D is reversed, the process proceeds to step 416, and in order to reverse the rotation direction of the rotor 32, the control mode determination value mode = 4 (reverse position stop holding process), F / B permission flag Xfb = OFF (F / B control prohibited) is set, and the process proceeds to step 417. On the other hand, if the rotation direction instruction value D is not reversed, the process proceeds to step 417 without performing the process of step 416.
[0052]
In this step 417, it is determined whether or not the control mode determination value mode = 4 (reverse position stop holding process) is set. If “Yes”, the process proceeds to step 418 and the energization flag Xon = ON (energization on) ) And the reverse position stop holding process is executed.
[0053]
On the other hand, if it is determined “No” in step 417 (not the reverse position stop holding process), it is determined in steps 419 to 421 in FIG. 13 whether the F / B control end timing is reached. Determine. Specifically, first, in step 419, it is determined whether or not the rotation direction instruction value D ≧ 0 (forward rotation or stop). If the rotation direction instruction value D ≧ 0, the process proceeds to step 420 and the target count is reached. Whether or not it is the end timing of the F / B control is determined based on whether or not the difference (Acnt−Ncnt) between the value Acnt and the encoder count value Ncnt is + Kref or less (for example, + 0.5 ° or less). If the rotation direction instruction value D = −1 (reverse rotation), the process proceeds to step 421, where the difference (Acnt−Ncnt) between the target count value Acnt and the encoder count value Ncnt is −Kref or more (for example, −0.5). It is determined whether or not it is the end timing of the F / B control.
[0054]
That is, as shown in FIG. 14, by setting the end determination value Kref of the F / B control to, for example, a phase advance amount (for example, 2 to 4 counts) of the energized phase, the phase of the energized phase is larger than the target count value Acnt. The F / B control is terminated at the timing before the advance amount. As a result, the last energized phase of the F / B control coincides with the energized phase that stops and holds the rotor 32 at the target position (target count value Acnt).
[0055]
When it is determined as “No” in the above-described step 420 or 421 (when it is not the end timing of the F / B control), the process proceeds to step 422 and the stop holding time counter CThold for counting the time of the target position stop holding process is reset. .
[0056]
On the other hand, if “Yes” is determined in step 420 or 421 (when it is the end timing of the F / B control), the process proceeds to step 423 and the F / B permission flag Xfb = OFF (F / B control prohibited). To end the F / B control and shift to the target position stop holding process. Then, in the next step 424, the stop holding time counter CThold is counted up, and the time of the target position stop holding process is counted.
[0057]
Thereafter, the process proceeds to step 425, where it is determined whether or not the target position stop holding process time CThold has reached a predetermined time (for example, 50 ms), and the target position stop holding process time CThold has reached a predetermined time (for example, 50 ms). If not, the process proceeds to step 426, and in order to continue the target position stop holding process, the rotation direction instruction value D = 0 (stop), the energization flag Xon = ON (energization on), the control mode determination value mode = 3 (target The position stop holding process) is maintained.
[0058]
Thereafter, when the target position stop holding processing time CThold reaches a predetermined time (for example, 50 ms), the process proceeds to step 427 to turn off the SR motor 12, and the rotation direction instruction value D = 0 (stop), The energization flag Xon = OFF (energization off) and the control mode determination value mode = 0 (energization off) are set.
A setting example of the control mode determination value mode described above is shown in the time chart of FIG.
[0059]
[Time synchronous motor control]
The time-synchronized motor control routine shown in FIG. 16 is started at a predetermined period (for example, 1 ms period) after the end of the initial drive, and is normally driven (F / B control start position stop holding process, time-synchronized energized phase setting process, F / B control) ), The target position stop holding process and the reverse position stop holding process are executed.
[0060]
When this routine is started, it is first determined in step 501 whether or not the control mode determination value mode = 1 (normal drive). If the control mode determination value mode = 1, the process proceeds to step 505, which will be described later. The mode1 routine shown in FIG. 17 is executed to calculate the energized phase determination value Mptn for setting the energized phase during the F / B control start position stop holding process and the time-synchronized energized phase setting process.
[0061]
On the other hand, if it is determined in step 501 that the control mode determination value mode is not 1, the process proceeds to step 502 to determine whether or not the F / B permission flag Xfb = OFF (F / B control prohibited). When the F / B permission flag Xfb = ON (F / B control execution), this routine is terminated without performing the subsequent processing. In this case, energization phase setting and energization processing are executed by an F / B control routine shown in FIG.
[0062]
In this routine, when the control mode determination value mode = 1, the processing of step 505 (mode 1 routine in FIG. 17) is executed even during F / B control. Therefore, during F / B control, The F / B processing for setting the energized phase in synchronization with the A / B phase signal output timing of the encoder 46 by the F / B control routine of FIG. 22, and the time for setting the energized phase at a predetermined cycle by the mode 1 routine of FIG. The synchronous energized phase setting process is executed in parallel. As a result, even if the rotor 32 stops temporarily for some reason during the F / B control, the energized phase determination value Mptn is calculated by the time-synchronized energized phase setting process, and the rotor 32 rotates toward the target position. Driven.
[0063]
On the other hand, if it is determined in step 502 that the F / B permission flag Xfb = OFF (F / B control prohibited), the control mode determination value mode = 3 or 4 is set in steps 503 and 504. If the control mode determination value mode = 3 (target position stop holding process), the process proceeds from step 503 to step 506 to execute a mode 3 routine shown in FIG. An energized phase determination value Mptn for setting an energized phase at the time of executing the stop holding process is calculated.
[0064]
When the control mode determination value mode = 4 (reverse position stop holding process), the process proceeds from step 504 to step 507 to execute a mode 4 routine shown in FIG. An energized phase determination value Mptn for setting the phase is calculated.
[0065]
As described above, in the case of the control mode determination value mode = 1, 3 and 4, after calculating the energization phase determination value Mptn, the process proceeds to step 508, and an energization processing routine shown in FIG. Normal driving, target position stop holding processing, and reverse position stop holding processing are executed.
[0066]
On the other hand, if both of the above-mentioned steps 503 and 504 are determined as “No”, that is, if the control mode determination value mode = 0, 5, the process proceeds to step 508, and an energization processing routine shown in FIG. Run to turn off power or open loop control.
[0067]
[Mode1]
The mode1 routine shown in FIG. 17 is a subroutine started in step 505 of the time synchronous motor control routine of FIG. 16, and the energized phase determination value during the F / B control start position stop holding process and the time synchronized energized phase setting process. Mptn (energized phase) is set as follows.
[0068]
When this routine is started, first, in step 511, the energization time counter CT1 for counting the time of the F / B control start position stop holding process is counted up, and in the next step 512, the F / B control start position stop hold. It is determined whether or not the processing time CT1 exceeds a predetermined time (for example, 10 ms).
[0069]
If the time CT1 of the F / B control start position stop holding process does not exceed a predetermined time (for example, 10 ms), the process proceeds to step 513, and whether the energized phase stored flag Xhold = OFF (not stored) at the time of stop holding. (That is, whether or not it is the timing immediately before the start of the F / B control start position stop holding process), and if the stopped holding energized phase stored flag Xhold = OFF, the process proceeds to step 514, where F / B The energized phase determination value Mptn during the B control start position stop holding process is set to the current position counter value (Ncnt−Gcnt).
Mptn = Ncnt−Gcnt
[0070]
Here, the position counter value (Ncnt−Gcnt) is a value obtained by correcting the encoder count value Ncnt with the initial position deviation learning value Gcnt learned during initial driving, and is a value that accurately represents the current position of the rotor 32. ing.
[0071]
Thereafter, the process proceeds to step 515, where the energized phase determination value Mptn is divided by “12” to obtain the remainder Mptn% 12. Here, “12” corresponds to an increase / decrease amount of the encoder count value Ncnt (energized phase determination value Mptn) during one cycle of the energized phase. Based on the value of Mptn% 12, the energized phase is determined by the conversion table of FIG.
[0072]
Then, in the next step 516, whether or not one-phase energization (U-phase energization, V-phase energization, W-phase energization) is performed depending on whether or not Mptn% 12 = 2, 3, 6, 7, 10, 11. If one-phase energization is determined, the process proceeds to step 517, where the energization phase determination value Mptn is increased by “2” corresponding to one step and two-phase energization (UV-phase energization, VW-phase energization, UW-phase energization). ). This prevents the rotor 32 from vibrating near the F / B control start position by executing the F / B control start position stop holding process with the two-phase energization having a larger holding torque than the one-phase energization. The rotor 32 can be reliably stopped and held at the F / B control start position.
[0073]
In the next step 518, the energized phase stored flag Xhold = ON (stored) is set at the time of stopping and this routine is finished. Thereafter, when this routine is started, “No” is determined in Step 513, and the processing in Steps 514 to 518 is not executed. Thereby, the process of setting the energized phase determination value Mptn (energized phase) during the F / B control start position stop holding process is executed only once just before the start of the F / B control start position stop holding process.
[0074]
Thereafter, when the time CT1 of the F / B control start position stop holding process exceeds a predetermined time (for example, 10 ms), “Yes” is determined in step 512, and the F / B control start position stop holding process is ended. , Shift to F / B control. During the F / B control, every time this routine is started at a predetermined cycle (for example, 1 ms cycle), an energized phase setting routine shown in FIG. 23 described later is executed at step 519 to calculate an energized phase determination value Mptn. This process serves as second energized phase setting means in the claims. Note that the energized phase setting routine of FIG. 23 is also started in step 602 of the F / B control routine shown in FIG. Thereafter, the process proceeds to step 520, where the F / B permission flag Xfb = ON (F / B control execution) is set.
[0075]
In the control mode setting routine of FIGS. 11 to 13, when the difference (Acnt−Ncnt) between the target count value Acnt and the encoder count value Ncnt becomes equal to or smaller than a predetermined value by F / B control, the rotor 32 is moved to the target position. (F / B control end timing), the F / B permission flag Xfb = OFF is set, the F / B control is ended, and the control mode determination value mode = 3 (target position stop hold) Then, when a predetermined time (for example, 50 ms) elapses, the control mode determination value mode = 0 (energization off) is set (see the processing after step 419 in FIG. 13).
[0076]
Accordingly, since the mode 1 routine of FIG. 17 is not started after the F / B control is completed, the rotor 32 reaches the target position from the start of the F / B control in the setting of the energized phase by the time-synchronized energized phase setting process in step 519. (That is, until the F / B control is completed).
[0077]
FIG. 24 is a time chart illustrating a phase that is first energized when rotation is started from the UW phase. In this case, when starting normal rotation (rotation in the P range → NotP range direction), the energized phase determination value Mptn uses the encoder count value Ncnt, the initial misalignment learning value Gcnt, and the positive rotation direction phase advance amount K1. Is calculated by the following equation.
Mptn = Ncnt−Gcnt + K1
[0078]
Here, assuming that the forward rotation direction phase advance amount K1 is 4, for example, the energized phase determination value Mptn is calculated by the following equation.
Mptn = Ncnt−Gcnt + 4
When starting normal rotation from the UW phase, mod (Ncnt−Gcnt) is 4, so Mptn% 12 = 4 + 4 = 8, and the first energized phase is the UV phase.
[0079]
On the other hand, when reverse rotation (rotation in the NotP range → P range direction) is started from the UW phase, when the reverse rotation direction phase advance amount K2 is set to 3, for example, the energized phase determination value Mptn is calculated by the following equation. .
Mptn = Ncnt-Gcnt-K2 = Ncnt-Gcnt-3
When reverse rotation is started from the UW phase, Mptn% 12 = 4-3 = 1, and the first energized phase is the VW phase.
[0080]
Thus, by setting the forward rotation direction phase advance amount K1 and the reverse rotation direction phase advance amount K2 to 4 and 3, respectively, the switching pattern of the energized phases in the forward rotation direction and the reverse rotation direction can be made symmetric. In both cases of the forward rotation direction and the reverse rotation direction, the phase at a position shifted by two steps from the current position of the rotor 32 can be first excited to start rotation.
[0081]
[Mode3]
The mode3 routine shown in FIG. 18 is a subroutine started in step 506 of the time synchronous motor control routine of FIG. 16, and the energized phase determination value Mptn (energized phase) at the time of target position stop holding processing is set as follows. To do.
[0082]
When this routine is started, first, in step 531, the energization phase at the end of the F / B control is determined depending on whether or not Mptn% 12 = 2, 3, 6, 7, 10, 11 at the end of the F / B control. Is one-phase energization (U-phase energization, V-phase energization, W-phase energization), and if it is one-phase energization, the F / B control performed so far by the processing of steps 532 to 534 The energized phase determination value Mptn is increased or decreased by 2 in accordance with the rotation direction of the current, thereby changing to the two-phase energization of the next step of the one-phase energization.
[0083]
At this time, in step 532, the rotation direction is determined as follows. Immediately before entering this routine (at the end of F / B control), in step 426 of FIG. 13, the rotation direction instruction value D is set to 0 (stop). Cannot judge. Therefore, in this routine, attention is paid to the difference between the energized phase phase advance amounts K1 and K2 between the energized phase determination value Mptn at the end of the F / B control and the position count value (Ncnt−Gcnt). The rotational direction is determined as follows according to the magnitude relationship between the energized phase determination value Mptn at the end of the F / B control and the position count value (Ncnt−Gcnt).
[0084]
In the case of Mptn> Ncnt−Gcnt, it is determined that the rotation is normal (the rotation direction from the P range to the NotP range), the process proceeds to step 533, and the energized phase determination value Mptn is increased by 2, thereby correcting to the 2-phase energization. .
[0085]
On the other hand, in the case of Mptn <Ncnt−Gcnt, it is determined that the rotation is reverse (the rotation direction of the NotP range → P range), the process proceeds to step 534, and the energized phase determination value Mptn is decreased by 2 so that 2-phase energization is achieved. to correct.
In addition, when Mptn = Ncnt−Gcnt, it is determined to be stopped and the energized phase is not changed.
[0086]
As described above, the target position stop holding process is executed by two-phase energization having a holding torque larger than that of the one-phase energization, similarly to the F / B control start position stop holding process, so that the rotor 32 is near the target position. By preventing vibration, the rotor 32 can be reliably stopped and held at the target position.
[0087]
[Mode4]
The mode4 routine shown in FIG. 19 is a subroutine started in step 507 of the time synchronous motor control routine of FIG. 16, and the energized phase determination value Mptn (energized phase) during the reverse position stop holding process is set as follows. To do.
[0088]
When this routine is started, first, in step 541, the energization time counter CT4 for counting the time of the reverse position stop holding process is counted up. In the next step 542, the time CT4 of the reverse position stop holding process is set to a predetermined time ( For example, it is determined whether or not it exceeds 50 ms.
[0089]
If the reverse position stop holding processing time CT4 does not exceed a predetermined time (for example, 50 ms), the process proceeds to step 543, where the current value depends on whether Mptn% 12 = 2,3,6,7,10,11. It is determined whether or not the energized phase is one-phase energization (U-phase energization, V-phase energization, W-phase energization), and if it is one-phase energization, the processing of steps 544 to 546 has been performed until then. By increasing or decreasing the energization phase determination value Mptn by 2 in accordance with the rotation direction of the / B control, it is changed to 2-phase energization of the next step of the one-phase energization. The processing of steps 543 to 546 is the same as the processing of steps 531 to 534 of the mode 3 routine of FIG.
[0090]
As described above, the reverse position stop holding process is executed by two-phase energization having a larger holding torque than the one-phase energization, as in the F / B control start position stop holding process and the target position stop holding process. It is possible to prevent the rotor 32 from vibrating near the reversing position and to reliably stop and hold the rotor 32 at the reversing position.
[0091]
Thereafter, when the time CT4 of the reverse position stop holding process exceeds a predetermined time (for example, 50 ms), it is determined as “Yes” in Step 542, the reverse position stop holding process is ended, and the F / B control is restarted. . Thereby, first, in step 547, the count value (for example, 4 or 3) of the phase advance of the energized phase is added or subtracted to the energized phase determination value Mptn at the time of the reverse position stop holding process according to the rotation direction. The first energized phase determination value Mptn at the time of resumption of the F / B control is set, and thereby the rotation drive of the rotor 32 is started. Thereafter, the process proceeds to step 548, where the F / B permission flag Xfb = ON (F / B control execution), the energization time counter CT4 = 0, and the control mode determination value mode = 1 (normal drive) are set, and this routine is terminated. To do.
[0092]
[Energization processing]
The energization processing routine shown in FIG. 20 is a subroutine started in step 508 of the time synchronous motor control routine of FIG. This routine is also started in step 603 of the F / B control routine of FIG. 22 described later.
[0093]
When the energization processing routine of FIG. 20 is started, first, at step 551, it is determined whether or not the control mode determination value mode = 0 (energization off), and if the control mode determination value mode = 0 (energization off). In step 552, the energization of all phases of the SR motor 12 is turned off to enter the standby state.
[0094]
On the other hand, if “No” is determined in Step 551, the process proceeds to Step 553, where it is determined whether or not the control mode determination value mode = 5 (open loop control), and the control mode determination value mode = 5 ( If open loop control), the process proceeds to step 554 to execute open loop control. In this open loop control, when a failure of the encoder 46 or an abnormal operation of the SR motor 12 occurs, the energized phase is set, for example, by a time synchronization process with a cycle of 1 ms, and the rotor 32 is rotated to the target position.
[0095]
Further, when it is determined as “No” in the above steps 551 and 553, that is, the control mode determination value mode = 1, 3, 4 (normal drive, target position stop holding process, reverse position stop holding process). In this case, the process proceeds to step 555, where the energized phase is set by the conversion table of FIG. 21 according to Mptn% 12, and the windings 33 and 34 of the energized phase are energized.
[0096]
[F / B control]
Next, processing contents of the F / B control routine shown in FIG. 22 will be described. This routine is executed by the AB phase interruption process, and when the F / B control execution condition is satisfied after the end of the initial drive, the rotational position of the rotor 32 (encoder count value Ncnt−Gcnt) becomes the target position (target count value). The rotor 32 is rotated by switching the energized phase based on the encoder count value Ncnt and the initial misregistration learning value Gcnt until, for example, within 0.5 ° from (Acnt).
[0097]
When the F / B control routine of FIG. 22 is started, first, at step 601, whether or not the F / B permission flag Xfb is set to ON (whether or not the F / B control execution condition is satisfied) is determined. If the determination is made and the F / B permission flag Xfb is OFF (the F / B control execution condition is not established), this routine is terminated without performing the subsequent processing.
[0098]
On the other hand, if the F / B permission flag Xfb is set to ON, the process proceeds to step 602, and an energized phase setting routine shown in FIG. 23 described later is executed to determine the current encoder count value Ncnt and the initial position deviation learning value. Based on Gcnt, an energized phase is set (this process serves as the first energized phase setting means in the claims), and in the next step 603, the energization process routine of FIG. 20 is executed.
[0099]
[Energized phase setting]
The energized phase setting routine shown in FIG. 23 is a subroutine that is started at step 602 of the F / B control routine of FIG. 22 and step 519 of the mode1 routine of FIG. When this routine is started, first, at step 611, whether or not the rotation direction instruction value D for instructing the rotation direction to the target position is “1” indicating normal rotation (P range → NotP range rotation direction). Determine whether. As a result, if it is determined that the rotation direction instruction value D = 1 (forward rotation), the process proceeds to step 612, and whether or not the rotation direction of the rotor 32 has been reversed against the rotation direction instruction (the encoder count value Ncnt has decreased). If there is no reverse rotation, the process proceeds to step 613, where the current encoder count value Ncnt, initial misalignment learning value Gcnt, forward rotation direction phase advance amount K1, and speed phase advance correction amount Ks are used. The energized phase determination value Mptn is updated by the following equation.
Mptn = Ncnt−Gcnt + K1 + Ks
[0100]
Here, the positive rotation direction phase advance amount K1 is the phase advance amount of the energized phase necessary for normal rotation of the rotor 32 (the phase advance amount of the energized phase with respect to the current rotational phase of the rotor 32), for example, K1 = 4 is set.
[0101]
The speed phase advance correction amount Ks is a phase advance correction amount that is set according to the rotational speed of the rotor 32. For example, in the low speed range, the speed phase advance correction amount Ks is set to 0, and the speed increases. The speed phase advance correction amount Ks is increased to 1 or 2, for example. Thus, the energized phase determination value Mptn is corrected so that the energized phase is suitable for the rotational speed of the rotor 32.
[0102]
On the other hand, if it is determined in step 612 that the rotation direction of the rotor 32 is reversed against the rotation direction instruction, the energized phase determination value Mptn is not updated to prevent reverse rotation. In this case, the energization phase immediately before the reverse rotation (previous energization phase) is energized, and braking torque is generated in a direction that suppresses the reverse rotation of the rotor 32.
[0103]
If it is determined in step 611 that the rotation direction instruction value D = −1 (reverse rotation), that is, the rotation direction of the NotP range → P range, the process proceeds to step 614 where the rotation direction of the rotor 32 is determined as the rotation direction instruction. In contrast, it is determined whether or not the rotation has been reversed (whether or not the encoder count value Ncnt has increased). If the rotation has not been reversed, the process proceeds to step 615, where the current encoder count value Ncnt, the initial positional deviation learning value Gcnt, The energized phase determination value Mptn is updated by the following equation using the rotational direction phase advance amount K2 and the speed phase advance correction amount Ks.
Mptn = Ncnt-Gcnt-K2-Ks
[0104]
Here, the reverse rotation direction phase advance amount K2 is a phase advance amount of the energized phase necessary to reversely rotate the rotor 32 (phase advance amount of the energized phase with respect to the current rotation phase of the rotor 32), for example, K2 = 3 is set. The speed phase advance correction amount Ks is set in the same manner as in the case of forward rotation.
[0105]
On the other hand, if it is determined in step 614 that the rotation direction of the rotor 32 is reversed against the rotation direction instruction, the energized phase determination value Mptn is not updated to prevent reverse rotation. In this case, the energization phase immediately before the reverse rotation (previous energization phase) is energized, and braking torque is generated in a direction that suppresses the reverse rotation of the rotor 32.
[0106]
After determining the current energized phase determination value Mptn as described above, the energization processing routine of FIG. 20 is executed, and during the F / B control, the conversion table of FIG. The energized phase corresponding to% 12 is selected, and the windings 33 and 34 of the energized phase are energized.
[0107]
In the present embodiment described above, the time for setting the energized phase based on the encoder count value at a predetermined cycle (for example, 1 ms cycle) from the start of the F / B control of the SR motor 12 until the rotor 32 is rotationally driven to the target position. Since the synchronous energized phase setting process is executed in parallel with the F / B control, the rotation of the rotor 32 is temporarily stopped for some reason during the F / B control, and the A phase / B from the encoder 46 is stopped. Even when the phase signal is not output, the energized phase can be set based on the encoder count value at that time by the time-synchronized energized phase setting process, and the rotor 32 can be rotated to the target position as much as possible. In addition, the reliability of the SR motor 12 drive control (range switching control) can be improved.
[0108]
In this embodiment, the time-synchronized energized phase setting process is performed over the entire period from the start of the F / B control until the rotor 32 is rotationally driven to the target position, so the rotor 32 stops at any timing. However, the energized phase can be set without delay immediately after the rotor 32 is stopped by the time-synchronized energized phase setting process, and there is an advantage that the stop time of the rotor 32 can be shortened.
[0109]
However, according to the present invention, the time-synchronized energized phase setting process may be executed until the rotor 32 is rotationally driven to the target position during a period when the rotational speed of the rotor 32 is equal to or less than a predetermined value. In this way, the time-synchronized energized phase setting process only needs to be executed when the rotational speed of the rotor 32 is reduced to a rotational speed at which the rotor 32 may be temporarily stopped, so that the calculation load of the CPU of the ECU 41 can be reduced. There is.
[0110]
Alternatively, the time-synchronized energized phase setting process may be executed only when the rotor 32 is stopped during the F / B control.
[0111]
In this embodiment, during the F / B control, the driving is performed by the 1-2 phase excitation method in which the one-phase energization and the two-phase energization are alternately switched. However, the one-phase excitation that is driven only by the one-phase energization. Alternatively, a two-phase excitation method that drives only by two-phase energization may be employed.
[0112]
The encoder used in the present invention is not limited to the magnetic encoder 46, and for example, an optical encoder or a brush encoder may be used.
[0113]
Further, the motor used in the present invention is not limited to the SR motor 12, but is a brushless type motor that detects the rotational position of the rotor based on the count value of the output signal of the encoder and sequentially switches the energized phase of the motor. A brushless motor other than the SR motor may be used.
[0114]
In addition, the range switching device of the present embodiment is configured to switch between two ranges of the P range and the NotP range. For example, the range switching valve and the manual valve of the automatic transmission are interlocked with the turning operation of the detent lever 15. The present invention can also be applied to a range switching device that switches the ranges of P, R, N, D, etc. of the automatic transmission by switching the.
[0115]
In addition, the present invention is not limited to the range switching device, and it goes without saying that the present invention can be applied to various devices using a brushless motor such as an SR motor as a drive source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a range switching device showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of an SR motor
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration for driving an SR motor.
FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the entire control system of the range switching device.
FIG. 5 is a plan view illustrating the configuration of a rotary magnet of an encoder
FIG. 6 is a side view of the encoder.
7A is a time chart showing an output waveform of an encoder, and FIG. 7B is a time chart showing an energized phase switching pattern.
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing of an encoder counter routine.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a count-up value ΔN calculation map
FIG. 10 is a time chart showing the relationship between command range shift, phase A signal, phase B signal, and encoder count value.
FIG. 11 is a flowchart showing the flow of processing of a control mode setting routine (part 1);
FIG. 12 is a flowchart showing a flow of processing of a control mode setting routine (part 2).
FIG. 13 is a flowchart (No. 3) showing the flow of processing of a control mode setting routine.
FIG. 14 is a time chart for explaining the timing for shifting from F / B control to target position stop holding processing;
FIG. 15 is a time chart showing an example of control of an SR motor.
FIG. 16 is a flowchart showing a flow of processing of a time synchronous motor control routine.
FIG. 17 is a flowchart showing a process flow of a mode1 routine.
FIG. 18 is a flowchart showing a process flow of a mode3 routine.
FIG. 19 is a flowchart showing a process flow of a mode4 routine.
FIG. 20 is a flowchart showing a flow of processing of an energization processing routine.
FIG. 21 is a diagram showing an example of a conversion table from Mptn% 12 to energized phase in the case of the 1-2 phase excitation method;
FIG. 22 is a flowchart showing the flow of processing of an F / B control routine.
FIG. 23 is a flowchart showing a flow of processing of an energized phase setting routine.
FIG. 24 is a time chart for explaining energization processing when rotation is started from the UW phase.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Range switching mechanism, 12 ... SR motor, 14 ... Output shaft sensor, 15 ... Detent lever, 18 ... Parking rod, 20 ... Parking gear, 21 ... Lock lever, 23 ... Detent spring, 24 ... P range holding recessed part, 25 ... NotP range holding recess, 26 ... deceleration mechanism, 27 ... automatic transmission, 31 ... stator, 32 ... rotor, 33,34 ... winding, 35,36 ... motor excitation part, 37,38 ... motor driver, 41 ... ECU (Control means, first energized phase setting means, second energized phase setting means, encoder count means), 43 ... P range switch, 44 ... NotP range switch, 46 ... encoder, 47 ... rotary magnet, 48 ... A phase Magnetic detecting element for signal, 49... Magnetic detecting element for B phase signal, 50... Magnetic detecting element for Z phase signal.

Claims

An encoder that outputs a pulse signal in synchronization with the rotation of a rotor of a motor that rotationally drives a controlled object, and an encoder count unit that counts a count value (hereinafter referred to as an “encoder count value”) of the output signal of the encoder; In the motor control device that sequentially switches the energized phase of the motor so as to detect the rotational position of the rotor based on the encoder count value during drive control of the motor and to rotationally drive the rotor to the target position,
First energization phase setting means for setting an energization phase based on the encoder count value in synchronization with the pulse signal output timing of the encoder during drive control of the motor;
Second energized phase setting means for setting an energized phase based on the encoder count value at a predetermined period until the rotor is rotationally driven to the target position;
A motor control device comprising control means for energizing the winding of the energized phase each time the energized phase is set by the first and second energized phase setting means.

The encoder outputs an A phase signal and a B phase signal having a predetermined phase difference in synchronization with the rotation of the rotor,
The encoder counting means counts the edges of the A phase signal and the B phase signal by edge interrupt processing of the A phase signal and the B phase signal,
2. The motor control device according to claim 1, wherein the first energized phase setting unit sets an energized phase by edge interrupt processing of the A phase signal and the B phase signal.

The second energized phase setting means sets the energized phase at a predetermined cycle from the start of drive control of the motor until the rotor is rotationally driven to the target position. Motor control device.

2. The second energized phase setting means sets the energized phase at a predetermined cycle until the rotor is rotationally driven to the target position during a period when the rotational speed of the rotor is equal to or less than a predetermined value. Or the motor control apparatus of 2.

The motor control apparatus according to claim 1, wherein the motor is a switched reluctance motor.

The motor control device according to claim 1, wherein the motor drives a range switching mechanism that switches a range of an automatic transmission of the vehicle.