特許 7400493 モータ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/024 20160101AFI20231212BHJP

   H02P 29/028 20160101ALI20231212BHJP

   H02P 25/022 20160101ALI20231212BHJP

   F16H 61/32 20060101ALN20231212BHJP

   F16H 63/34 20060101ALN20231212BHJP

【ＦＩ】

H02P29/024

H02P29/028

H02P25/022

F16H61/32

F16H63/34

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020008475

(22)【出願日】2020-01-22

(65)【公開番号】P2021118560

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-07-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100093779

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】坂口 浩二

【審査官】保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０７１７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９２９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－００５２８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ６１／２６－６１／３６

６３／００－６３／３８

Ｈ０２Ｐ４／００

２１／００－２５／０３

２５／０４

２５／０８－３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータ巻線（１１）を有するモータ（１０）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
スイッチング素子（４１１～４１３）を有するドライバ回路（４１）と、
前記モータの回転角を検出する回転角センサ（１３）から検出値を取得し、モータ回転角を演算する角度演算部（５１）、前記モータ回転角に基づき、前記モータの駆動を制御する駆動制御部（５３）、および、前記モータの駆動中に前記モータ回転角の異常が検出された場合、通電状態を保持した状態にて通電系統の異常診断を行う異常診断部（５８）を有する制御部（５０）と、
を備え、
前記通電系統の異常は、前記スイッチング素子のオープン故障による導通不能異常であって、
前記異常診断部は、前記モータの駆動中に前記モータ回転角の異常が検出された場合、前記モータ回転角を用いない制御に移行する前に、異常検出時の通電状態を保持した状態にて、検出された前記モータ回転角の異常が、前記回転角センサの異常によるものか、前記スイッチング素子のオープン故障による導通不能異常であるかを、前記モータ巻線の端子電圧に基づいて判別するモータ制御装置。

【請求項2】

前記駆動制御部は、前記モータ回転角の異常が前記回転角センサの異常によるものである場合、前記モータ回転角を用いない制御に切り替えて前記モータの駆動を継続する請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記駆動制御部は、前記モータ回転角の異常が前記通電系統の異常によるものである場合、前記モータへの通電をオフにする請求項１または２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記異常診断部は、前記モータ回転角の異常が検出された場合、通電を指令している相である通電指令相の前記端子電圧が正常時と異なる場合、前記モータ回転角の異常が前記通電系統の異常によるものであって、前記通電指令相を故障相と特定する請求項１または２に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記駆動制御部は、前記故障相を用いず、前記故障相以外の相である正常相を用いて前記モータを駆動する制御に切り替えて前記モータの駆動を継続する請求項４に記載のモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、アクチュエータの駆動を制御することでシフトレンジを切り替えるシフトレンジ切替装置が知られている。例えば特許文献１では、シフトレンジ切替実施前のイニシャルチェックにて、断線診断を実施している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－７１７２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、スイッチング素子のオフ故障等、通電しないとわからない故障を、モータを駆動する必要がないタイミングにて実施している。そのため、一時的な故障から復帰した場合には診断することができない。本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、適切に異常を検出可能なモータ制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明のモータ制御装置は、モータ巻線（１１）を有するモータ（１０）の駆動を制御するものであって、スイッチング素子（４１１～４１３）を有するドライバ回路（４１）と、制御部（５０）と、を備える。制御部は、角度演算部（５１）、駆動制御部（５３）、および、異常診断部（５８）を有する。角度演算部は、モータの回転角を検出する回転角センサ（１３）から検出値を取得し、モータ回転角を演算する。駆動制御部は、モータ回転角に基づき、モータの駆動を制御する。異常診断部は、モータの駆動中にモータ回転角の異常が検出された場合、通電状態を保持した状態にて通電系統の異常診断を行う。通電系統の異常は、スイッチング素子のオープン故障による導通不能異常である。
異常診断部は、モータの駆動中にモータ回転角の異常が検出された場合、モータ回転角を用いない制御に移行する前に、異常検出時の通電状態を保持した状態にて、検出されたモータ回転角の異常が、回転角センサの異常によるものか、スイッチング素子のオープン故障による導通不能異常であるかを、モータ巻線の端子電圧に基づいて判別する。

【0006】

これにより、モータ駆動中に生じたモータ回転角の異常が、回転角センサの異常によるものなのか、通電系統の異常によるものなのかを、適切に切り分けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す斜視図である。

【図2】第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す概略構成図である。

【図3】第１実施形態によるＥＣＵを説明する回路図である。

【図4】第１実施形態による異常検出処理を説明するフローチャートである。

【図5】第１実施形態による駆動モード選択処理を説明するフローチャートである。

【図6】第１実施形態によるモータ駆動制御を説明するタイムチャートである。

【図7】第１実施形態によるモータ駆動制御を説明するタイムチャートである。

【図8】第２実施形態による駆動モード選択処理を説明するフローチャートである。

【図9】第２実施形態によるモータ駆動制御を説明するタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（第１実施形態）
以下、モータ制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第１実施形態によるモータ制御装置を図１～図７に示す。図１および図２に示すように、シフトバイワイヤシステム１は、モータ１０、シフトレンジ切替機構２０、パーキングロック機構３０、および、モータ制御装置としてのＥＣＵ４０等を備える。

【0009】

モータ１０は、図示しない車両に搭載されるバッテリから電力が供給されることで回転し、シフトレンジ切替機構２０の駆動源として機能する。本実施形態のモータ１０は、スイッチトリラクタンスモータであって、図示しないステータに巻回されるモータ巻線１１を有する。モータ巻線１１は、Ｕ相巻線１１１、Ｖ相巻線１１２およびＷ相巻線１１３を有し、結線部１１５で結線される（図３参照）。

【0010】

図２に示すように、回転角センサであるエンコーダ１３は、モータ１０の図示しないロータの回転位置を検出する。エンコーダ１３は、例えば磁気式のロータリーエンコーダであって、ロータと一体に回転する磁石と、磁気検出用のホールＩＣ等により構成される。エンコーダ１３は、ロータの回転に同期して、所定の角度ごとにパルス信号であるエンコーダ信号を出力する。

【0011】

減速機１４は、モータ１０のモータ軸と出力軸１５との間に設けられ、モータ１０の回転を減速して出力軸１５に出力する。これにより、モータ１０の回転がシフトレンジ切替機構２０に伝達される。出力軸１５には、出力軸１５の角度を検出する出力軸センサ１６が設けられる。出力軸センサ１６は、例えばポテンショメータである。

【0012】

図１に示すように、シフトレンジ切替機構２０は、ディテントプレート２１、ディテントスプリング２５、および、ディテントローラ２６等を有し、減速機１４から出力された回転駆動力を、マニュアルバルブ２８、および、パーキングロック機構３０へ伝達する。

【0013】

ディテントプレート２１は、出力軸１５に固定され、モータ１０により駆動される。ディテントプレート２１には、出力軸１５と平行に突出するピン２４が設けられる。ピン２４は、マニュアルバルブ２８と接続される。ディテントプレート２１がモータ１０によって駆動されることで、マニュアルバルブ２８は軸方向に往復移動する。すなわち、シフトレンジ切替機構２０は、モータ１０の回転運動を直線運動に変換してマニュアルバルブ２８に伝達する。マニュアルバルブ２８は、バルブボディ２９に設けられる。マニュアルバルブ２８が軸方向に往復移動することで、図示しない油圧クラッチへの油圧供給路が切り替えられ、油圧クラッチの係合状態が切り替わることでシフトレンジが変更される。

【0014】

ディテントプレート２１のディテントスプリング２５側には、Ｐ（パーキング）、Ｒ（リバース）、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（ドライブ）の各レンジに対応する４つの谷部２２が形成される。

【0015】

ディテントスプリング２５は、弾性変形可能な板状部材であり、先端にディテントローラ２６が設けられる。ディテントスプリング２５は、ディテントローラ２６をディテントプレート２１の回動中心側に付勢する。ディテントプレート２１に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング２５が弾性変形し、ディテントローラ２６が谷部２２間を移動する。ディテントローラ２６が谷部２２のいずれかに嵌まり込むことで、ディテントプレート２１の揺動が規制され、マニュアルバルブ２８の軸方向位置、および、パーキングロック機構３０の状態が決定され、自動変速機５のシフトレンジが固定される。

【0016】

パーキングロック機構３０は、パーキングロッド３１、円錐体３２、パーキングロックポール３３、軸部３４、および、パーキングギア３５を有する。パーキングロッド３１は、略Ｌ字形状に形成され、一端３１１側がディテントプレート２１に固定される。パーキングロッド３１の他端３１２側には、円錐体３２が設けられる。円錐体３２は、他端３１２側にいくほど縮径するように形成される。

【0017】

パーキングロックポール３３は、円錐体３２の円錐面と当接し、軸部３４を中心に揺動可能に設けられる。パーキングロックポール３３のパーキングギア３５側には、パーキングギア３５と噛み合い可能な凸部３３１が設けられる。ディテントプレート２１の回転により円錐体３２がＰ方向に移動すると、パーキングロックポール３３が押し上げられ、凸部３３１とパーキングギア３５とが噛み合う。一方、円錐体３２がＮｏｔＰ方向に移動すると、凸部３３１とパーキングギア３５との噛み合いが解除される。

【0018】

パーキングギア３５は、図示しない車軸に設けられ、パーキングロックポール３３の凸部３３１と噛み合い可能に設けられる。パーキングギア３５と凸部３３１とが噛み合うと、車軸の回転が規制される。シフトレンジがＰレンジ以外のレンジであるＮｏｔＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングロックポール３３によりロックされず、車軸の回転は、パーキングロック機構３０により妨げられない。また、シフトレンジがＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングロックポール３３によってロックされ、車軸の回転が規制される。

【0019】

図２および図３に示すように、ＥＣＵ４０は、ドライバ回路４１、電圧検出部４３、電流検出部４５、および、制御部５０等を備える。図２では、電圧検出部４３および電流検出部４５の記載を省略した。図３に示すように、ドライバ回路４１は、３つのスイッチング素子４１１～４１３を有し、巻線１１１～１１３の通電を切り替える。本実施形態のスイッチング素子４１１～４１３は、ＭＯＳＦＥＴであって、各相の巻線１１１～１１３とグランドとの間に設けられる。

【0020】

モータ巻線１１の巻線１１１～１１３は、結線部１１５で結線される。結線部１１５には、電源ラインを経由して、バッテリから電力が供給される。電源ラインには、リレー部４６（図２参照）が設けられ、リレー部４６がオンされているときに結線部１１５に電力が供給される。

【0021】

電圧検出部４３は、Ｕ相端子電圧検出部４３１、Ｖ相端子電圧検出部４３２およびＷ相端子電圧検出部４３３を有する。Ｕ相端子電圧検出部４３１はＵ相端子電圧Ｖｕを検出し、Ｖ相端子電圧検出部４３２はＶ相端子電圧Ｖｖを検出し、Ｗ相端子電圧検出部４３３はＷ相端子電圧Ｖｗを検出する。電流検出部４５は、モータ巻線１１に通電される電流を検出する。本実施形態の電流検出部４５はシャント抵抗である。

【0022】

制御部５０は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部５０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

【0023】

制御部５０は、角度演算部５１、目標角度設定部５２、駆動制御部５３、電圧取得部５６、電流取得部５７、および、異常診断部５８等を有する。角度演算部５１は、エンコーダ１３から出力されるエンコーダ信号の各相のパルスエッジをカウントし、エンコーダカウント値θｅｎを演算する。エンコーダカウント値θｅｎは、モータ１０の回転位置に応じた値であって、「モータ角度」に対応する。

【0024】

目標角度設定部５２は、モータ１０を停止させる目標位置である目標カウント値θｃｍｄを設定する。シフトレンジを切り替えるとき、目標カウント値θｃｍｄは、ディテントローラ２６が目標シフトレンジに応じた谷部２２に嵌まり合うように設定される。

【0025】

駆動制御部５３は、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄとなるように、モータ１０の駆動を制御する。詳細には、駆動制御部５３は、各相指令を生成してドライバ回路４１に出力することで、スイッチング素子４１１～４１３のオンオフ作動を制御する。

【0026】

電圧取得部５６は、電圧検出部４３から端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを取得する。電流取得部５７は、電流検出部４５のドライバ回路４１側の電圧を、モータ電流Ｉｍに係る検出値として取得する。

【0027】

本実施形態では、スイッチング素子４１１～４１３が巻線１１１～１１３のグランド側に設けられているので、Ｕ相端子電圧Ｖｕは、スイッチング素子４１１がオフのとき、バッテリ電圧Ｖｂ、スイッチング素子４１１がオンのとき、グランド電位Ｖｇとなる。Ｖ相、Ｗ相も同様、端子電圧Ｖｖ、Ｖｗは、スイッチング素子４１２、４１３がオフのとき、バッテリ電圧Ｖｂ、オンのとき、グランド電位Ｖｇとなる。以下、グランド電位Ｖｇが０であるものとする。

【0028】

異常診断部５８は、シフトバイワイヤシステム１の異常を診断する。シフトバイワイヤシステム１の異常には、エンコーダ１３の異常であるエンコーダ異常、および、通電系統の異常が含まれる。本実施形態では、通電系統の異常として、スイッチング素子４１１～４１３のオープン故障による導通不能異常について説明する。なお、導通不能異常には、スイッチング素子４１１～４１３そのものの異常等に限らず、信号異常や、各相の巻線１１１～１１３のバッテリショート等も含まれるものとする。以下、Ｕ相の異常判定を中心に説明する。

【0029】

ところで、導通不能異常のように、通電しないとわからない異常について、モータ１０を駆動する必要がない場合に異常検出を行う場合、リアルタイムでの異常検出ができないため、一時的に正常復帰した場合等を誤判定する虞がある。また、シフトレンジの切替中にエンコーダカウント値θｅｎが停滞した場合、エンコーダ１３の異常なのか導通不能異常なのかの判別ができないと、シフトレンジの切替が可能であるか否かの判定ができない。

【0030】

そこで本実施形態では、シフトレンジ切替中にエンコーダカウント値θｅｎの停滞が発生した場合、エンコーダ異常か導通不能異常かの判定を行う。具体的には、エンコーダカウント値θｅｎが停滞したときの通電指示相がＵ相の場合、Ｕ相端子電圧Ｖｕが０であれば、通電系統は正常であって、エンコーダ異常と判定する。この場合、通電系統は正常であるので、エンコーダカウント値θｅｎを用いず、所定時間ごとに通電相を切り替えるオープン駆動により、モータ１０を駆動し、レンジ切り替えを継続する。

【0031】

また、エンコーダカウント値θｅｎが停滞したときの通電相がＵ相の場合、Ｕ相端子電圧Ｖｕがバッテリ電圧Ｖｂであれば、Ｕ相の導通不能異常と判定し、モータ１０への通電をオフにする。モータ１０への通電をオフにすることで、ディテントローラ２６は、負荷トルクにより最も近い谷部２２へ落とし込まれる。以下、故障相がＵ相、正常相がＶ相およびＷ相である場合を例に説明する。

【0032】

本実施形態の異常検出処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、駆動モードがフィードバックモードのときに、異常診断部５８にて所定の周期（例えば１［ｍｓ］）で実行される。以下、ステップＳ５０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様である。

【0033】

Ｓ５０１では、異常診断部５８は、エンコーダ１３が停滞しているか否か判断する。ここでは、エンコーダカウント値θｅｎが、判定時間または判定回数変わらなかった場合、エンコーダ１３が停滞していると判定する。エンコーダ１３が停滞していないと判断された場合（Ｓ５０１：ＮＯ）、Ｓ５０２以降の処理をスキップする。エンコーダ１３が停滞していると判断された場合（Ｓ５０１：ＹＥＳ）、Ｓ５０２へ移行する。

【0034】

Ｓ５０２では、異常診断部５８は、通電指示相の端子電圧Ｖ＃が電圧判定閾値Ｖｔｈ以上か否か判定する。通電指示相がＵ相であれば、端子電圧Ｖ＃はＵ相端子電圧Ｖｕであるといった具合に、「＃」は通電指示相を意味するものとする。Ｓ５０１と同様、通電指示相の端子電圧Ｖ＃が電圧判定閾値Ｖｔｈ以上の状態が判定時間または判定回数に亘って継続した場合、肯定判断する。判定時間や判定回数は、Ｓ５０１と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0035】

電圧判定閾値Ｖｔｈは、グランド電位Ｖｇとバッテリ電圧Ｖｂとの間の値であって、導通不能異常とエンコーダ異常との切り分けが可能な任意の値に設定される。通電指示相の端子電圧Ｖ＃が電圧判定閾値Ｖｔｈ以上であると判断された場合（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、Ｓ５０３へ移行し、通電指示相の導通不能異常を確定する。通電指示相の端子電圧Ｖ＃が電圧判定閾値Ｖｔｈ未満であると判断された場合（Ｓ５０２：ＮＯ）、Ｓ５０４へ移行し、エンコーダ異常を確定する。

【0036】

本実施形態の駆動モード選択処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、イグニッションスイッチ等である車両の始動スイッチがオンされているときに、制御部５０にて所定の周期（例えば１［ｍｓ］）にて実行される。本実施形態のフェイルモードには、通電をオフにする「フェイル（通電オフ）モード」、オープン駆動によりモータ１０を駆動する「フェイル（オープン）モード」、および、モータ１０を停止させる「フェイル（停止）モード」が含まれる。

【0037】

Ｓ１０１では、制御部５０は、現在の駆動モードを判定する。駆動モードがスタンバイモードの場合、Ｓ１０２へ移行し、フィードバックモードの場合、Ｓ１０４へ移行し、停止モードの場合、Ｓ１１０へ移行し、フェイル（オープン）モードの場合、Ｓ１１２へ移行し、フェイル（停止）モードの場合、Ｓ１１４へ移行する。また、フェイル（通電オフ）モードの場合、Ｓ１０２以降の処理をスキップする。

【0038】

駆動モードがスタンバイモードである場合に移行するＳ１０２では、制御部５０は、目標シフトレンジが変更されたか否か判断する。目標シフトレンジが変更されていないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、スタンバイモードを継続する。目標シフトレンジが変更されたと判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行し、駆動モードをフィードバックモードに切り替える。フィードバックモードでは、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄとなるようにモータ１０の駆動をフィードバック制御する。図中等適宜、フィードバックを「Ｆ／Ｂ」と記載する。

【0039】

駆動モードがフィードバックモードである場合に移行するＳ１０４では、制御部５０は、エンコーダ異常が確定しているか否か判断する。エンコーダ異常が確定していると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行し、駆動モードをフェイル（オープン）モードに切り替える。エンコーダ異常が確定していないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０６へ移行する。

【0040】

Ｓ１０６では、制御部５０は、通電指示相の導通不能異常が確定しているか否か判断する。通電指示相の導通不能異常が確定していると判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へ移行し、駆動モードをフェイル（通電オフ）とし、モータ１０への通電をオフにする。通電指示相の導通不能異常が確定していないと判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、Ｓ１０８へ移行する。

【0041】

Ｓ１０８では、制御部５０は、モータ１０が目標角度に到達したか否か判断する。ここでは、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄを含む所定範囲内（例えば±２カウント）となった場合、モータ１０が目標角度に到達したと判定する。モータ１０が目標角度に到達していないと判断された場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、フィードバックモードを継続する。モータ１０が目標角度に到達したと判断された場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、Ｓ１０９へ移行し、駆動モードを停止モードに切り替える。停止モードでは、エンコーダカウント値θｅｎに応じた２相への固定相通電により、モータ１０を停止させる。

【0042】

駆動モードが停止モードである場合に移行するＳ１１０では、制御部５０は、固定相通電が完了したか否か判断する。ここでは、固定相通電を行っている時間が所定時間以上となった場合、固定相通電が完了したと判断する。固定相通電を継続する所定時間は、モータ１０を停止させるのに要する時間に応じて設定される。固定相通電が完了していないと判断された場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、停止モードを継続する。固定相通電が完了したと判断された場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、Ｓ１１１へ移行し、駆動モードをスタンバイモードに切り替える。

【0043】

駆動モードがフェイル（オープン）モードである場合に移行するＳ１１２では、制御部５０は、モータ１０が目標角度に到達したか否か判断する。フェイル（オープン）モードでは、エンコーダカウント値θｅｎを用いることができないため、通電相の切替数をカウントして判定する。モータ１０が目標角度に到達していないと判断された場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、フェイル（オープン）モードを継続する。モータ１０が目標角度に到達したと判断された場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、Ｓ１１３へ移行し、駆動モードをフェイル（停止）モードに切り替える。フェイル（停止）モードでは、２相への固定相通電によりモータ１０を停止させる。

【0044】

駆動モードがフェイル（停止）モードである場合に移行するＳ１１４では、制御部５０は、Ｓ１１０と同様、固定相通電が完了したか否か判断する。固定相通電が完了していないと判断された場合（Ｓ１１４：ＮＯ）、フェイル（停止）モードを継続する。固定相通電が完了したと判断された場合（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、Ｓ１１５へ移行し、駆動モードをフェイル（通電オフ）に切り替え、モータ１０への通電をオフにする。

【0045】

本実施形態のモータ駆動制御を図６および図７のタイムチャートに基づいて説明する。図６および図７では、上段から、駆動モード、モータ角度、各相の通電指示、各相の端子電圧、エンコーダ異常状態、導通不能異常状態を示す。モータ角度には、対応するシフトレンジを括弧書きにて記載した。後述の図９も同様である。

【0046】

エンコーダ異常が生じた場合を図６に基づいて説明する。図６に示すように、時刻ｘ１０では、目標シフトレンジがＰレンジからＲレンジに切り替わると、駆動モードがスタンバイモードからフィードバックモードに切り替わる。また、ディテントローラ２６がＲレンジに対応する谷部２２に嵌まり合うように目標カウント値θｃｍｄが設定され、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄとなるように、フィードバック制御によりモータ１０が駆動される。詳細には、エンコーダカウント値θｅｎに応じて通電指示を切り替えることで、通電相を切り替える。本実施形態では、正常時、通電指示がオンの相の端子電圧が０、オフの相の端子電圧がバッテリ電圧Ｖｂとなる。

【0047】

時刻ｘ１１にてエンコーダカウント値θｅｎが停滞している。このときの通電指示相はＵ相であって、Ｕ相端子電圧Ｖｕが０、モータ電流Ｉｍ≠０であり、モータ巻線１１には電流が流れている。すなわち通電系統には異常が生じていないので、エンコーダカウント値θｅｎの停滞から判定時間Ｘａが経過した時刻ｘ１２にて、エンコーダ異常を確定させる。ここでは、エンコーダ１３の停滞判定と通電状態の判定とを同時に判定しているが、例えば、第１の判定時間にてエンコーダ停滞を判定し、その後、第２の判定時間にて通電状態を判定するようにしてもよい。

【0048】

時刻ｘ１２にてエンコーダ異常が確定すると、駆動モードをフェイル（オープン）モードとし、オープン駆動によりモータ１０を駆動し、レンジ切り替えを継続する。時刻ｘ１３にて、通電相の切替回数に基づき、モータ１０が目標角度に到達したと判定されると、駆動モードをフェイル（停止）モードに切り替え、固定相通電によりモータ１０を停止させる。図６の例では、Ｕ相とＶ相に通電する。固定相通電が完了した時刻ｘ１４では、駆動モードをフェイル（通電オフ）モードとし、モータ１０への通電を停止する。

【0049】

Ｕ相に導通不能異常が生じた場合を図７に基づいて説明する。図７中の時刻ｘ２０から時刻ｘ２１までの処理は、図６中の時刻ｘ１０から時刻ｘ１１までの処理と同様である。時刻ｘ２１にて、エンコーダカウント値θｅｎが停滞しており、通電指示相がＵ相であるが、Ｕ相端子電圧Ｖｕがバッテリ電圧Ｖｂ、モータ電流Ｉｍ＝０であり、モータ巻線１１には電流が流れていない。すなわち、Ｕ相巻線１１１に通電できない導通不能異常が生じていることを検出可能である。

【0050】

時刻ｘ２１から判定時間Ｘａが経過した時刻ｘ２２では、導通不能異常を確定させ、駆動モードをフェイル（通電オフ）モードに切り替える。モータ１０への通電を停止すると、負荷トルクによりモータ１０が逆回転し、時刻ｘ２３にて、ディテントローラ２６がＰレンジに対応する谷部２２に戻される。

【0051】

本実施形態では、エンコーダ停滞が発生した場合、その通電状態を保持し、通電指示相の端子電圧に基づき、エンコーダ異常か導通不能異常かをリアルタイムに切り分けている。これにより、エンコーダ異常であればオープン駆動、導通不能異常であれば通電オフ、といった具合に、発生した異常に応じた適切な処置を行うことができる。

【0052】

以上説明したように、本実施形態のＥＣＵ４０は、モータ巻線１１を有するモータ１０の駆動を制御するものであって、角度演算部５１と、駆動制御部５３と、異常診断部５８と、を備える。角度演算部５１は、モータ１０の回転角を検出するエンコーダ１３から検出値を取得し、エンコーダカウント値θｅｎを演算する。駆動制御部５３は、エンコーダカウント値θｅｎに基づき、モータ１０の駆動を制御する。異常診断部５８は、モータ１０の駆動中にエンコーダカウント値θｅｎの異常が検出された場合、通電状態を保持した状態にて、通電系統の異常診断を行う。

【0053】

これにより、モータ駆動中に生じたエンコーダカウント値θｅｎの異常が、エンコーダ１３の異常なのか、通電系統の異常なのかを、適切に切り分けることができる。また、異常状態に応じ、その後の制御を適切に行うことができる。例えばシフトバイワイヤシステム１に適用した場合、レンジ切替完了後に異常判定を行う場合と比較し、速やかに異常診断を行うことができる。

【0054】

異常診断部５８は、検出されたエンコーダカウント値θｅｎの異常が、エンコーダ１３の異常によるものか、通電系統の異常によるものかを、モータ巻線１１の端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいて判別する。これにより、発生している異常を適切に判別することができる。

【0055】

駆動制御部５３は、エンコーダカウント値θｅｎの異常がエンコーダ１３の異常によるものである場合、エンコーダカウント値θｅｎを用いない制御に切り替えてモータ１０の駆動を継続する。これにより、通電系統に正常であれば、エンコーダカウント値θｅｎを用いずにモータ１０の駆動を継続することができる。また、シフトバイワイヤシステム１において、適切にレンジ切り替えを行うことができる。

【0056】

駆動制御部５３は、エンコーダカウント値θｅｎの異常が通電系統の異常によるものである場合、モータ１０への通電をオフにする。これにより、速やかにモータ１０の駆動を中止することができる。また、シフトバイワイヤシステム１において、負荷トルクにより、異常発生前のレンジに戻すことができる。

【0057】

異常診断部５８は、エンコーダカウント値θｅｎの異常が検出された場合、通電を指令している相である通電指令相の端子電圧が正常時と異なる場合、エンコーダカウント値θｅｎの異常が通電系統の異常によるものであって、通電指令相を故障相と特定する。これにより、異常箇所を適切に特定することができる。

【0058】

（第２実施形態）
第２実施形態を図８および図９に示す。本実施形態では、導通不能異常が確定した場合、残りの２相を用いた２相駆動により、モータ１０を駆動し、シフトレンジを切り替える
。本実施形態のフェイルモードには、上記実施形態の各モードに加え、フェイル（２相駆動）モードが含まれる。

【0059】

本実施形態の駆動モード選択処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ２０１では、制御部５０は、駆動モードを判定する。駆動モードがスタンバイモードの場合、Ｓ２０１へ移行し、フィードバックモードの場合、Ｓ２０４へ移行し、停止モードの場合、Ｓ２１０へ移行し、フェイル（オープン）モードおよびフェイル（２相駆動）モードの場合、Ｓ２１２へ移行し、フェイル停止モードの場合、Ｓ２１４へ移行する。また、フェイル（通電オフ）モードの場合、Ｓ２０２以降の処理をスキップする。

【0060】

Ｓ２０２～Ｓ２０６の処理は、図５中のＳ１０２～Ｓ１０６の処理と同様である。Ｓ２０６にて、導通不能異常が確定していると判断された場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、Ｓ２０７へ移行し、駆動モードをフェイル（２相駆動）に切り替える。例えばＵ相に導通不能異常が生じている場合、正常であるＶ相およびＷ相の２相を用いたフィードバック制御により、モータ１０を駆動し、シフトレンジを切り替える。

【0061】

Ｓ２０８～Ｓ２１１の処理は、図５中のＳ１０８～Ｓ１１１の処理と同様である。駆動モードがフェイル（オープン）またはフェイル（２相駆動）モードである場合に移行するＳ２１２では、制御部５０は、モータ１０が目標角度に到達したか否かを判断する。２相駆動の場合、エンコーダ１３は正常であるので、Ｓ１０８と同様、エンコーダカウント値θｅｎに基づいて判定可能である。モータ１０が目標角度に到達していないと判断された場合（Ｓ２１２：ＮＯ）、現在の駆動モードを継続し、目標角度に到達したと判断された場合（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、Ｓ２１３へ移行する。

【0062】

Ｓ２１３では、制御部５０は、駆動モードをフェイル（停止）モードに切り替え、２相への固定相通電により、モータ１０を停止させる。フェイル（停止）モード移行前の駆動モードがフェイル（２相駆動）モードの場合、正常な２相での固定相通電とする。駆動モードがフェイル（オープン）モードの場合、Ｓ２１２およびＳ２１３の処理は、Ｓ１１２およびＳ１１３の処理と同様である。Ｓ２１４およびＳ２１５の処理は、Ｓ１１４およびＳ１１５の処理と同様である。

【0063】

Ｕ相に導通不能異常が生じた場合のモータ制御処理を図９のタイムチャートに基づいて説明する。時刻ｘ３０～時刻ｘ３２の処理は、図７中の時刻ｘ２０～時刻ｘ２２の処理と同様である。時刻ｘ３２にて、Ｕ相の導通不能異常が確定すると、駆動モードをフェイル（２相駆動）モードに切り替え、Ｖ相およびＷ相を用いた２相駆動によりモータ１０を駆動する。

【0064】

時刻ｘ３３にて、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄに到達すると、駆動モードをフェイル（停止）モードに切り替え、Ｖ相およびＷ相の２相への通電を継続する固定相通電によりモータ１０を停止させる。時刻ｘ３４の処理は、図６中の時刻ｘ１４の処理と同様である。

【0065】

本実施形態では、駆動制御部５３は、特定された故障相を用いず、故障相以外の相である正常相を用いてモータ１０を駆動する制御に切り替えてモータ１０の駆動を継続する。これにより、通電系統に異常が生じた場合であっても、モータ１０の駆動を適切に継続することができる。また、シフトバイワイヤシステム１において、適切にレンジ切り替えを行うことができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

【0066】

実施形態において、ＥＣＵ４０が「モータ制御装置」、エンコーダ１３が「回転角センサ」、エンコーダカウント値θｅｎが「モータ回転角」に対応する。

【0067】

（他の実施形態）
上記実施形態では、ドライバ回路のスイッチング素子は、各相の巻線とグランドとの間に設けられる。他の実施形態では、スイッチング素子を各相の巻線の高電位側に設けてもよいし、高電位側およびグランド側の両方に設けてもよい。また、スイッチング素子の配置箇所に応じ、電圧判定閾値Ｖｔｈや大小関係等は適宜変更可能である。

【0068】

上記実施形態では、回転角センサとしてエンコーダを用いる。他の実施形態では、回転角センサは、ロータの回転位置を検出可能なものであればよく、例えばレゾルバ等のリニアセンサであってもよい。上記実施形態では、出力軸センサとしてポテンショメータを例示した。他の実施形態では、出力軸センサとして、ポテンショメータ以外のものを用いてもよいし、出力軸センサを省略してもよい。

【0069】

上記実施形態では、モータは、スイッチトリラクタンスモータである。他の実施形態では、モータは、スイッチトリラクタンスモータ以外のもの、例えばＤＣブラシレスモータ等であってもよい。上記実施形態では、ディテントプレートには４つの谷部が設けられる。他の実施形態では、谷部の数は４つに限らず、いくつであってもよい。例えば、ディテントプレートの谷部を２つとし、ＰレンジとＮｏｔＰレンジとを切り替えるものとしてもよい。また、シフトレンジ切替機構やパーキングロック機構等は、上記実施形態と異なっていてもよい。また、上記実施形態では、モータ制御装置はシフトレンジ切替システムに適用される。他の実施形態では、モータ制御装置をシフトレンジ切替システム以外の車載システム、または、車載以外のモータ駆動システムに適用してもよい。

【0070】

上記実施形態では、モータ軸と出力軸との間に減速機が設けられる。減速機の詳細について、上記実施形態では言及していないが、例えば、サイクロイド歯車、遊星歯車、モータ軸と略同軸の減速機構から駆動軸へトルクを伝達する平歯歯車を用いたものや、これらを組み合わせて用いたもの等、どのような構成であってもよい。また、他の実施形態では、モータ軸と出力軸との間の減速機を省略してもよいし、減速機以外の機構を設けてもよい。

【0071】

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0072】

１０・・・モータ
１３・・・エンコーダ（回転角センサ）
４０・・・ＥＣＵ（モータ制御装置）
５０・・・制御部
５１・・・角度演算部
５３・・・駆動制御部
５８・・・異常診断部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】