JP2004129450A

JP2004129450A - Motor controller

Info

Publication number: JP2004129450A
Application number: JP2002293269A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kamio; 神尾　茂; Yasuhiro Nakai; 中井　康裕
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-07
Also published as: JP3849629B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To carry out F/B control (FeedBack control), if only one phase of motor winding is broken, by using the windings in the other phases. <P>SOLUTION: Presence or absence of a breaking in the winding 33 in each phase is determined based on the output voltage of a break detection circuit 60 for each phase. If the breaking is detected in any one phase when F/B control is started, a first conducting phase is established from among the two phases in which no breaking is detected. More specifically, in terms of the order of conducting phase switching, the phase to which the conducting phase is to be switched next to the phase in which the breaking has been detected (wire-broken phase) is established as the first conducting phase. Thus, the following advantages are brought: the number of times of conducting phase switching (number of times of excitation) after F/B control is started and before the wire-broken phase is selected as conducting phase can be maximized; the rotation of a rotor can be sufficiently raised to sufficiently increase the inertia force of the rotor before the wire-broken phase becomes the conducting phase; and F/B control can be carried out with reliability. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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。
【０００３】
このような位置切換装置で、モータの駆動コイルが断線すると、モータを正常に駆動できなくなるため、特許文献１（特開２００１−２７１９１７号公報）に示すように、モータのステータコアに、独立した２系統の駆動コイルを設けると共に、各系統の駆動コイルを別々に駆動する２系統の駆動回路を設け、片方の系統の駆動コイルが断線したときに、残りの１系統の駆動コイルのみを用いてモータをフィードバック制御（以下「Ｆ／Ｂ制御」と表記する）するようにしたものがある。
【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】
上記特許文献１では、モータの３相の巻線のうち、１相のみが断線した場合でも、その巻線が属する片方の系統の駆動コイルの断線と判断されて、残りの１系統の駆動コイルのみを用いてモータをＦ／Ｂ制御するようにしている。しかし、この構成では、駆動コイルが２系統必要となり、製造コストが高くなる。しかも、片方の駆動コイルのみでＦ／Ｂ制御する場合、駆動トルクが正常時の半分となるため、駆動トルクが不足して脱調が発生しやすくなり、正常なＦ／Ｂ制御を行えない可能性がある。かといって、片方の駆動コイルのみで正常なＦ／Ｂ制御を可能にする大きな駆動トルクを確保しようとすると、大きな駆動コイルが必要となって、モータが大型化してしまうという欠点が発生する。
【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、安価な構成で、１相が断線しても、それ以外の相の巻線を用いてＦ／Ｂ制御を実行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】
本発明者らの最近の試験結果によれば、一旦、モータが回転し始めると、１相の巻線が断線していても、ロータは慣性により回り続けるため、Ｆ／Ｂ制御が可能であることが判明した。但し、Ｆ／Ｂ制御開始時の最初の通電相の巻線が断線している場合は、ロータの回転を立ち上げることができないため、Ｆ／Ｂ制御は不可能である。
【０００８】
そこで、本発明の請求項１のモータ制御装置は、モータの各相の巻線の断線を各相毎に検出する断線検出手段を備え、制御手段によってＦ／Ｂ制御を開始する際に、前記断線検出手段によりいずれか１つの相の断線が検出されている場合には、断線の検出されていない相の中から少なくとも最初の２回の通電相を設定するようにしたものである。このようにすれば、１つの相の巻線が断線していても、それ以外の相の巻線を用いてロータの回転を立ち上げることができて、Ｆ／Ｂ制御を行うことができる。これにより、請求項６のように、モータの駆動コイルを１系統のみにすることが可能となり、モータの低コスト化・小型化を実現することができる。
【０００９】
但し、本発明は、前記特許文献１のように２系統の駆動コイルを設けたモータにも適用することが可能であり、この場合、１相のみが断線しても、２系統の駆動コイルを用いてＦ／Ｂ制御することができるため、前記特許文献１と比較して大きな駆動トルクを確保でき、その分、モータの小型化が可能となる。
【００１０】
また、請求項２のように、２相以上の断線が検出されたときには、モータへの通電を禁止して警告表示手段に警告表示させるようにしても良い。これは、２相以上の断線が発生した場合に、ロータの回転を立ち上げることができなくなるためである。
【００１１】
また、請求項３のように、Ｆ／Ｂ制御を開始する際に、いずれか１つの相の断線が検出されている場合は、通電相の切り換え順序から見て、断線が検出された相（以下「断線相」という）の次に切り換えられる通電相を前記最初の通電相として設定するようにすると良い。このようにすれば、Ｆ／Ｂ制御開始後に、断線相が通電相として選択されるまでの通電相の切り換え回数（励磁回数）を最も多くすることができて、断線相が通電相となるまでにロータの回転を十分に立ち上げてロータの慣性力を十分に大きくすることができ、より確実にＦ／Ｂ制御を実行することができる。
【００１２】
また、請求項４のように、Ｆ／Ｂ制御を開始する際に、最初の通電相に所定時間通電してロータをＦ／Ｂ制御開始位置に保持するＦ／Ｂ制御開始位置保持処理を実行した後、通電相を切り換えてロータを回転駆動するようにしても良い。このようにすれば、Ｆ／Ｂ制御開始時のロータの回転位置と最初の通電相との同期を確実にとることができて、信頼性の高いＦ／Ｂ制御を行うことができる。
【００１３】
この場合、請求項５のように、いずれか１つの相の断線が検出されている場合は、Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理の時間（最初の通電相の通電時間）を通常よりも長い時間に設定するようにすると良い。つまり、正常時に最初の通電相となる相の巻線が断線している場合は、最初の通電相が正常時の最初の通電相からずらされるため、最初の通電相と実際のロータの回転位置との位置関係がずれ、その結果、最初の通電相とロータの回転位置との同期を取るのに要する時間が正常時よりも長くかかる。従って、いずれか１つの相の断線が検出されている場合は、最初の通電相の通電時間（Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理の時間）を通常よりも長い時間に設定すれば、最初の通電相とロータの回転位置との同期をより確実に取ることができる。
【００１４】
また、請求項７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。
【００１５】
以上説明した請求項１〜７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８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。
【００１６】
【発明の実施の形態】
《実施形態（１）》
以下、本発明を車両のレンジ切換装置に適用した実施形態（１）を図１乃至図１９に基づいて説明する。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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１２個の巻線３３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。
【００２４】
図２に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の合計１２個の巻線３３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１２個の巻線３３がＹ結線され（各相の４個の巻線３３はそれぞれ直列に接続され）、１系統の駆動コイル３５が構成されている。この駆動コイル３５は、車両に搭載されたバッテリ（図示せず）を電源としてモータドライバ３７によって駆動される。尚、図３に示すモータドライバ３７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。
【００２５】
本実施形態では、駆動コイル３５の中性点を、バッテリの正極（電圧Ｖｂ）側に接続し、駆動コイル３５の各相の巻線３３の一端をモータドライバ３７の各スイッチング素子３９に接続した構成となっている。このモータドライバ３７の各スイッチング素子３９のオン／オフは、ＥＣＵ４１のＣＰＵ４１ａ（制御手段）によって制御される。
【００２６】
各相の巻線３３の断線を検出するために、各相の巻線３３の通電ラインにそれぞれ断線検出回路６０が設けられている。各相の断線検出回路６０は、直流電源電圧Ｖｃｃ（例えば５Ｖ）側とグラウンド側との間に２個の抵抗６１，６２を直列に接続すると共に、両抵抗６１，６２の中間接続点を各相の通電ラインに接続し、両抵抗６１，６２の中間接続点を信号線を介してＣＰＵ４１ａの各入力ポートに接続し、両抵抗６１，６２の中間接続点の電圧レベル（各相の通電ラインの電圧レベル）を各入力ポートを介して断線検出信号としてＣＰＵ４１ａに読み込むようになっている。この場合、直流電源電圧Ｖｃｃ側の抵抗６１の抵抗値は例えば３０ｋΩに設定され、グラウンド側の抵抗６２の抵抗値は例えば１０ｋΩに設定されている。
【００２７】
例えば、巻線３３が正常（断線なし）の場合は、スイッチング素子３９をオフすると、両抵抗６１，６２の中間接続点の電圧レベル（断線検出信号）が巻線３３を介して印加されるバッテリ電圧Ｖｂによって上昇して、断線検出信号がハイレベルとなる。そして、スイッチング素子３９をオンすると、両抵抗６１，６２の中間接続点が該スイッチング素子３９を介してグラウンド側に導通した状態となるため、断線検出信号がローレベルとなる。
【００２８】
これに対し、巻線３３が断線している場合は、スイッチング素子３９をオフしても、両抵抗６１，６２の中間接続点には巻線３３を介してバッテリ電圧Ｖｂが印加されないため、断線検出信号がローレベルに維持され、ハイレベルには反転しない。
【００２９】
このような関係から、ＥＣＵ４１のＣＰＵ４１ａは、各相のスイッチング素子３９をオフしたときに、各相の断線検出信号がハイレベルになれば、各相の巻線３３が正常（断線なし）と判定し、各相のスイッチング素子３９をオフしたときに、各相の断線検出信号がローレベルのまま変化しなければ、各相の巻線３３が断線していると判定する。もし、２相以上の巻線３３が断線すると、ロータ３２を回転駆動できないため、２相以上の巻線３３の断線が検出された場合は、全相の通電を禁止し、インストルメントパネル（図示せず）に設けられた警告表示部３８（警告表示手段）に警告表示させる。
【００３０】
本実施形態では、ＥＣＵ４１の回路基板に、ＣＰＵ４１ａとモータドライバ３７と各相の断線検出回路６０を搭載するようにしたが、モータドライバ３７及び／又は断線検出回路６０をＥＣＵ４１の外部に設けるようにしても良い。
【００３１】
図４に示すように、ＥＣＵ４１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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
本実施形態では、ＥＣＵ４１のＣＰＵ４１ａが後述する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に通電してロータ３２を回転駆動する。
【００３７】
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、ロータ３２の回転方向に応じて、Ｕ相通電→ＵＷ相通電→Ｗ相通電→ＶＷ相通電→Ｖ相通電→ＵＶ相通電の順序又はその反対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。
【００３８】
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。
【００３９】
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の回転位置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。
【００４０】
このＦ／Ｂ制御中は、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、ロータ３２の回転方向に応じて、Ｕ相通電→ＵＷ相通電→Ｗ相通電→ＶＷ相通電→Ｖ相通電→ＵＶ相通電の順序又はその反対の順序で通電相を切り換える。一旦、ロータ３２が回転し始めると、１相の巻線３３が断線していても、ロータ３２は慣性により回り続けるため、Ｆ／Ｂ制御が可能であるが、Ｆ／Ｂ制御開始時の最初の通電相の巻線３３が断線している場合は、ロータ３２の回転を立ち上げることができないため、Ｆ／Ｂ制御は不可能である。
【００４１】
そこで、本実施形態では、ＣＰＵ４１ａは、Ｆ／Ｂ制御を開始する際に、いずれか１つの相の断線が検出されている場合には、断線の検出されていない２つの相の中から最初の通電相を設定するようにしている。具体的には、通電相の切り換え順序から見て、断線が検出された相（以下「断線相」という）の次に切り換えられる通電相を最初の通電相として設定するようにしている。このようにすれば、Ｆ／Ｂ制御開始後に、断線相が通電相として選択されるまでの通電相の切り換え回数（励磁回数）を最も多くすることができて、断線相が通電相となるまでにロータ３２の回転を十分に立ち上げてロータ３２の慣性力を十分に大きくすることができ、確実にＦ／Ｂ制御を実行することができる。
【００４２】
更に、本実施形態では、Ｆ／Ｂ制御を開始する際に、最初の通電相に所定時間通電してロータ３２をＦ／Ｂ制御開始位置に保持するＦ／Ｂ制御開始位置保持処理を所定時間実行した後、通電相を切り換えてロータ３２を回転駆動するようにしている。このようにすれば、Ｆ／Ｂ制御開始時のロータ３２の回転位置と最初の通電相との同期を確実にとることができて、信頼性の高いＦ／Ｂ制御を行うことができる。
【００４３】
この場合、いずれか１つの相の断線が検出されている場合は、Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理の時間（最初の通電相の通電時間）を通常よりも長い時間に設定するようにしている。つまり、正常時に最初の通電相となる相の巻線が断線している場合は、最初の通電相が正常時の最初の通電相からずらされるため、最初の通電相と実際のロータ３２の回転位置との位置関係がずれ、その結果、断線時には最初の通電相とロータ３２の回転位置との同期を取るのに要する時間が正常時よりも長くかかる。従って、いずれか１つの相の断線が検出されている場合は、最初の通電相の通電時間（Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理の時間）を通常よりも長い時間に設定すれば、最初の通電相とロータ３２の回転位置との同期をより確実に取ることができる。
【００４４】
以上説明した本実施形態のモータ制御は、レンジ切換制御装置４２のＥＣＵ４１のＣＰＵ４１ａによって後述する各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。
【００４５】
［巻線断線検出］
図８及び図９に示す巻線断線検出ルーチンは、所定周期（例えば８ｍｓ周期）で起動され、特許請求の範囲でいう断線検出手段としての役割を果たす。本ルーチンでは、次のような方法で各相の巻線３３の断線を検出する。
【００４６】
図３に示すように、各相の巻線３３の通電ラインにそれぞれ断線検出回路６０を設け、各相の断線検出回路６０の両抵抗６１，６２の中間接続点の電圧レベル（各相の通電ラインの電圧レベル）をＣＰＵ４１ａの各入力ポートを介してＣＰＵ４１ａに読み込む。そして、各相の巻線３３が正常（断線なし）の場合は、モータドライバ３７のスイッチング素子３９をオフすると、両抵抗６１の中間接続点の電圧レベルが巻線３３を介して印加されるバッテリ電圧Ｖｂによって上昇して、ＣＰＵ４１ａの入力ポートの電圧レベル（以下「ポートレベル」という）がハイレベルとなる。その後、スイッチング素子３９をオンすると、両抵抗６１，６２の中間接続点が該スイッチング素子３９を介してグラウンド側に導通した状態となるため、ＣＰＵ４１ａのポートレベルがローレベルとなる。
【００４７】
これに対し、各相の巻線３３が断線している場合は、スイッチング素子３９をオフしても、両抵抗６１，６２の中間接続点には巻線３３を介してバッテリ電圧Ｖｂが印加されないため、ＣＰＵ４１ａのポートレベルがローレベルに維持され、ハイレベルには反転しない。
【００４８】
このような関係から、ＥＣＵ４１のＣＰＵ４１ａは、全相のスイッチング素子３９をオフして全相の巻線３３への通電をオフしているときに、各相のポートレベルがローレベルであるか否かで、各相の巻線３３が断線しているか否かを判定する。
【００４９】
図８及び図９の巻線断線検出ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、全相が通電オフの状態か否かを判定し、通電オフでなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。その後、全相が通電オフの状態となれば、ステップ１０１からステップ１０２に進み、ＣＰＵ４１ａのＵ相のポートレベルがハイレベルであるか否かで、Ｕ相の巻線３３が正常（断線なし）であるか否かを判定し、もし、Ｕ相のポートレベルがローレベルになっていれば、ステップ１０３に進み、Ｕ相の巻線３３の断線と判断する。
【００５０】
この後、ステップ１０４に進み、Ｖ相のポートレベルがハイレベルであるか否かで、Ｖ相の巻線３３が正常（断線なし）であるか否かを判定し、もし、Ｖ相のポートレベルがローレベルになっていれば、ステップ１０５に進み、Ｖ相の巻線３３の断線と判断する。
【００５１】
この後、ステップ１０６に進み、Ｗ相のポートレベルがハイレベルであるか否かで、Ｗ相の巻線３３が正常（断線なし）であるか否かを判定し、もし、Ｗ相のポートレベルがローレベルになっていれば、ステップ１０７に進み、Ｗ相の巻線３３の断線と判断する。
【００５２】
以上のようにしてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の巻線３３の断線の有無を判定した後、図９のステップ１０８に進み、３相のうち、２相以上が断線しているか否かを判定し、もし、２相以上が断線していれば、ロータ３２を回転駆動できないため、ステップ１０９に進み、全相の通電を禁止し、次のステップ１１０で、インストルメントパネルの警告表示部３８に警告表示させる。
【００５３】
一方、２相以上が断線していなければ、ステップ１１１に進み、１相のみが断線しているか否かを判定し、もし、１相のみが断線していれば、ステップ１１２に進み、１相断線フラグＸｄａｎｓｅｎをＯＮにセットする。
【００５４】
これに対し、上記ステップ１１１で、「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ１１３に進み、全相が正常（断線なし）と判断し、次のステップ１１４に進み、１相断線フラグＸｄａｎｓｅｎをＯＦＦにセットする。
【００５５】
［エンコーダカウンタ］
次に、図１０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２０１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２０２で、図１１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。
【００５６】
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１２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。
【００５７】
カウントアップ値ΔＮの算出後、ステップ２０３に進み、前回のエンコーダカウント値Ｎｃｎｔに上記ステップ２０２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２０４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。
【００５８】
［Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理］
図１３及び図１４に示すＦ／Ｂ制御開始位置保持処理ルーチンは、所定周期（例えば１ｍｓ周期）で起動され、Ｆ／Ｂ制御開始位置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。
【００５９】
本ルーチンが起動されると、まずステップ３００で、Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理実行条件は、次の２つの条件▲１▼、▲２▼を同時に満たすことである。
【００６０】
▲１▼Ｆ／Ｂ制御開始前（Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂ＝ＯＦＦ）であること
▲２▼ロータ３２の目標位置（目標カウント値Ａｃｎｔ）が変更されて目標カウント値Ａｃｎｔとエンコーダカウント値Ｎｃｎｔとの差（Ａｃｎｔ−Ｎｃｎｔ）の絶対値が所定値以上になっていること
これら２つの条件▲１▼、▲２▼のいずれか一方でも満たさない条件があれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００６１】
これに対して、上記２つの条件▲１▼、▲２▼を両方とも満たせば、Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理実行条件が成立し、ステップ３０１に進み、Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理の時間をカウントする通電時間カウンタＣＴ１をカウントアップする。この後、ステップ３０２に進み、１相断線フラグＸｄａｎｓｅｎがＯＮ（いずれか１相の断線有り）であるか否かを判定し、１相断線フラグＸｄａｎｓｅｎがＯＮ（いずれか１相の断線有り）の場合は、ステップ３０３に進み、Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理の時間Ｔｈｏｌｄを正常時よりも長い時間（例えば１００ｍｓ）にセットし、１相断線フラグＸｄａｎｓｅｎがＯＦＦ（断線無し）の場合は、ステップ３０４に進み、Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理の時間Ｔｈｏｌｄを比較的短い時間（例えば１０ｍｓ）にセットする。
【００６２】
この後、ステップ３０５に進み、Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理の実行時間ＣＴ１が上記ステップ３０３又は３０４で設定した時間Ｔｈｏｌｄを越えたか否かを判定する。
【００６３】
まだ、Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理の実行時間ＣＴ１が設定時間Ｔｈｏｌｄを越えていなければ、ステップ３０６に進み、保持処理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、保持処理時通電相記憶済みフラグＸｈｏｌｄ＝ＯＦＦであれば、ステップ３０７に進み、Ｆ／Ｂ制御開始位置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
【００６４】
ここで、位置カウンタ値（Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ）は、エンコーダカウント値Ｎｃｎｔを基準位置学習値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。尚、基準位置学習値Ｇｃｎｔは、ＥＣＵ４１への電源投入後の初期駆動時に学習したロータ３２の基準位置の学習値である。
【００６５】
この後、ステップ３０８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１８の変換テーブルによって通電相が決定される。
【００６６】
この後、図１４のステップ３０９に進み、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３１０に進み、通電相判定値Ｍｐｔｎを１回の励磁分の回転角度に相当する“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。
【００６７】
そして、次のステップ３１１で、後述する図１５の１相断線時通電相補正ルーチンを実行して、１相断線フラグＸｄａｎｓｅｎがＯＮ（いずれか１相の断線有り）の場合は、通電相判定値Ｍｐｔｎを補正する。この後、ステップ３１２に進み、保持処理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。
【００６８】
この後、本ルーチンが起動されたときには、ステップ３０６で「Ｎｏ」と判定され、ステップ３０７〜３１２の処理が実行されない。これにより、Ｆ／Ｂ制御開始位置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制御開始位置保持処理の開始直前に１回のみ実行される。
【００６９】
その後、Ｆ／Ｂ制御開始位置停止保持処理の実行時間ＣＴ１が前記ステップ３０３又は３０４で設定した時間Ｔｈｏｌｄを越えた時点で、ステップ３０５で「Ｙｅｓ」と判定されて、Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理を終了し、図１３のステップ３１３に進み、Ｆ／Ｂ制御開始位置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、次の通電相判定値Ｍｐｔｎを設定し、ロータ３２の回転駆動を開始する。この後、ステップ３１４に進み、Ｆ／Ｂ許可フラグＸｆｂ＝ＯＮ（Ｆ／Ｂ制御実行）にセットする。
【００７０】
［１相断線時通電相補正］
図１５に示す１相断線時通電相補正は、図１４のステップ３１１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４０１で、１相断線フラグＸｄａｎｓｅｎがＯＮ（いずれか１相の断線有り）であるか否かを判定し、１相断線フラグＸｄａｎｓｅｎがＯＦＦ（断線無し）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。
【００７１】
これに対し、１相断線フラグＸｄａｎｓｅｎがＯＮ（いずれか１相の断線有り）の場合は、ステップ４０１からステップ４０２に進み、Ｕ相の断線であるか否かを判定し、Ｕ相の断線であれば、ステップ４０３に進み、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４０４に進み、通電相判定値Ｍｐｔｎ＝１０（Ｖ相通電）に設定し、回転方向指示値Ｄ＝−１（逆回転）と判定されれば、ステップ４０５に進み、通電相判定値Ｍｐｔｎ＝３（Ｗ相通電）に設定する。これにより、Ｆ／Ｂ制御を開始する際に、通電相の切り換え順序から見て、断線が検出されたＵ相の次に切り換えられる通電相が最初の通電相（Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理時の通電相）として設定される。その結果、Ｕ相断線時の通電相の切り換え順序は、正回転時には、Ｖ相→ＶＷ相→Ｗ相→ＵＷ相→Ｕ相→ＵＶ相の順序となり、逆回転時には、Ｗ相→ＶＷ相→Ｖ相→ＵＶ相→Ｕ相→ＵＷ相の順序となる。
【００７２】
また、Ｖ相が断線している場合は、ステップ４０６〜４０９の処理により、正回転時に通電相判定値Ｍｐｔｎ＝２（Ｗ相通電）に設定し、逆回転時に通電相判定値Ｍｐｔｎ＝７（Ｕ相通電）に設定する。その結果、Ｖ相断線時の通電相の切り換え順序は、正回転時には、Ｗ相→ＵＷ相→Ｕ相→ＵＶ相→Ｖ相→ＶＷ相の順序となり、逆回転時には、Ｕ相→ＵＷ相→Ｗ相→ＶＷ相→Ｖ相→ＵＶ相の順序となる。
【００７３】
また、Ｗ相が断線している場合は、ステップ４１０〜４１３の処理により、正回転時に通電相判定値Ｍｐｔｎ＝６（Ｕ相通電）に設定し、逆回転時に通電相判定値Ｍｐｔｎ＝１１（Ｖ相通電）に設定する。その結果、Ｗ相断線時の通電相の切り換え順序は、正回転時には、Ｕ相→ＵＶ相→Ｖ相→ＶＷ相→Ｗ相→ＵＷ相の順序となり、逆回転時には、Ｖ相→ＵＶ相→Ｕ相→ＵＷ相→Ｗ相→ＶＷ相の順序となる。
尚、通電相の切り換え順序は、最終的には、後述する図１７の通電相設定ルーチンによって決定される。
【００７４】
［Ｆ／Ｂ制御］
次に、図１６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、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と基準位置学習値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。
【００７５】
図１６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。
【００７６】
これに対して、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１７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と基準位置学習値Ｇｃｎｔとに基づいて通電相を設定し、次のステップ６０３で、当該通電相を励磁する通電処理を実行する。
【００７７】
［通電相設定］
図１７に示す通電相設定ルーチンは、図１６のＦ／Ｂ制御ルーチンのステップ６０２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、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、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、基準位置学習値Ｇｃｎｔ、正回転方向位相進み量Ｋ１、速度補正量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
【００７８】
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の現在位置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。
【００７９】
また、速度補正量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る。低速域では、速度補正量Ｋｓが０に設定され、高速になるに従って、速度補正量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。
【００８０】
一方、上記ステップ６１２で、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。
【００８１】
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、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、基準位置学習値Ｇｃｎｔ、逆回転方向位相進み量Ｋ２、速度補正量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
【００８２】
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の現在位置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。速度補正量Ｋｓは正回転の場合と同じである。
【００８３】
一方、上記ステップ６１４で、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。
【００８４】
以上のようにして、今回の通電相判定値Ｍｐｔｎを決定した後、ステップ６１５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の増減量に相当する。
【００８５】
Ｍｐｔｎ％１２の算出後、ステップ６１６に進み、図１８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、これを今回の通電相に設定する。
【００８６】
図１９はＵ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、速度補正量Ｋｓ＝０となるため、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は次式により算出される。
Ｍｐｔｎ＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ＋Ｋ１＝Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ＋４
【００８７】
Ｕ相から正回転を開始する場合は、（Ｎｃｎｔ−Ｇｃｎｔ）／１２の余りは、６となるため、Ｍｐｔｎ％１２＝６＋４＝１０となり、最初の通電相はＶ相となる。
【００８８】
一方、Ｕ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、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
Ｕ相から逆回転を開始する場合は、Ｍｐｔｎ％１２＝６−３＝３となり、最初の通電相はＷ相となる。
【００８９】
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。
【００９０】
以上説明した本実施形態（１）によれば、ＳＲモータ１２のＦ／Ｂ制御を開始する際に、いずれか１つの相の断線が検出されている場合は、断線の検出されていない相の中から最初の通電相を設定するようにしたので、１つの相の巻線が断線していても、それ以外の相の巻線を用いてロータ３２の回転を立ち上げることができて、Ｆ／Ｂ制御を行うことができる。これにより、本実施形態（１）のように、ＳＲモータ１２の駆動コイル３５を１系統のみにすることが可能となり、ＳＲモータ１２の低コスト化・小型化を実現することができる。
【００９１】
しかも、本実施形態（１）では、Ｆ／Ｂ制御を開始する際に、いずれか１つの相の断線が検出されている場合は、通電相の切り換え順序から見て、断線が検出された相（断線相）の次に切り換えられる通電相を最初の通電相として設定するようにしたので、Ｆ／Ｂ制御開始後に、断線相が通電相として選択されるまでの通電相の切り換え回数（励磁回数）を最も多くすることができて、断線相が通電相となるまでにロータ３２の回転を十分に立ち上げてロータ３２の慣性力を十分に大きくすることができ、より確実にＦ／Ｂ制御を実行することができる。
【００９２】
また、本実施形態（１）では、Ｆ／Ｂ制御を開始する際に、最初の通電相に所定時間通電してロータ３２をＦ／Ｂ制御開始位置に保持するＦ／Ｂ制御開始位置保持処理を実行した後、通電相を切り換えてロータ３２を回転駆動するようにしたので、Ｆ／Ｂ制御開始時のロータ３２の回転位置と最初の通電相との同期を確実にとることができて、信頼性の高いＦ／Ｂ制御を行うことができる。
【００９３】
更に、本実施形態（１）では、いずれか１つの相の断線が検出されている場合に、最初の通電相が正常時の最初の通電相からずらされるため、最初の通電相とロータ３２の回転位置との同期を取るのに要する時間が正常時よりも長くかかるという事情を考慮して、いずれか１つの相の断線が検出されている場合は、Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理の時間（最初の通電相の通電時間）を通常よりも長い時間に設定するようにしたので、最初の通電相とロータ３２の回転位置との同期をより確実に取ることができる。
【００９４】
《実施形態（２）》
上記実施形態（１）では、各相の通電ラインの電圧レベル（各相の断線検出回路６０の両抵抗６１，６２の中間接続点の電圧レベル）を検出することで、各相の巻線３３が断線しているか否かを判定するようにしたが、図２０及び図２１に示す本発明の実施形態（２）では、各相の通電ラインに流れる励磁電流を電流センサ６３で検出することで、各相の巻線３３が断線しているか否かを判定するようにしている。以下、前記実施形態（１）と異なる部分についてのみ説明する。
【００９５】
本実施形態（２）では、図２０に示すように、駆動コイル３５の中性点をバッテリ４０の負極側に接続し、各相の巻線３３の一端をモータドライバ３７の各スイッチング素子３９を介してバッテリ４０の正極側に接続し、ＥＣＵ４１のＣＰＵ４１ａによってモータドライバ３７の各スイッチング素子３９をオン／オフすることで、各相の巻線３３への通電をオン／オフするようになっている。
【００９６】
各相の通電ラインには、それぞれ電流センサ６３が設けられ、各相の電流センサ６３の出力信号がＥＣＵ４１のＣＰＵ４１ａの各入力ポートに入力されるようになっている。
【００９７】
各相の巻線３３が正常（断線なし）の場合は、スイッチング素子３９がオンされた通電相の電流センサ６３で励磁電流が検出されるが、巻線３３が断線している場合は、スイッチング素子３９をオンしても、その相の巻線３３には励磁電流が流れないため、その相の電流センサ６３で励磁電流が検出されない。
【００９８】
このような関係から、ＥＣＵ４１のＣＰＵ４１ａは、各相のスイッチング素子３９をオンしたときに、各相の電流センサ６３で励磁電流が検出されれば、各相の巻線３３が断線していないと判断し、各相のスイッチング素子３９をオンしても、各相の電流センサ６３で励磁電流が検出されなければ、各相の巻線３３が断線していると判断する。
【００９９】
以上説明した本実施形態（２）の巻線断線検出は、図２１の巻線断線検出ルーチンによって実行される。本ルーチンは、所定周期（例えば８ｍｓ周期）で起動され、特許請求の範囲でいう断線検出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ７０１で、Ｕ相の通電中（Ｕ相のスイッチング素子３９のオン中）であるか否かを判定し、Ｕ相の通電中であれば、ステップ７０２に進み、Ｕ相の電流センサ６３でＵ相の励磁電流が検出されたか否かを判定する。その結果、Ｕ相の励磁電流が検出されなければ、ステップ７０３に進み、Ｕ相の断線と判定する。
【０１００】
この後、ステップ７０４に進み、Ｖ相の通電中（Ｖ相のスイッチング素子３９のオン中）であるか否かを判定し、Ｖ相の通電中であれば、ステップ７０５に進み、Ｖ相の電流センサ６３でＶ相の励磁電流が検出されたか否かを判定する。その結果、Ｖ相の励磁電流が検出されなければ、ステップ７０６に進み、Ｖ相の断線と判定する。
【０１０１】
この後、ステップ７０７に進み、Ｗ相の通電中（Ｗ相のスイッチング素子３９のオン中）であるか否かを判定し、Ｗ相の通電中であれば、ステップ７０８に進み、Ｗ相の電流センサ６３でＷ相の励磁電流が検出されたか否かを判定する。その結果、Ｗ相の励磁電流が検出されなければ、ステップ７０９に進み、Ｗ相の断線と判定する。
【０１０２】
以上のようにして、各相の断線の有無を判定した後、前記実施形態（１）で説明した図９のステップ１０８以降の処理を実行し、１相のみが断線していれば、１相断線フラグＸｄａｎｓｅｎをＯＮにセットし、２相以上が断線していれば、全相の通電を禁止し、警告表示部３８に警告表示させる。
【０１０３】
本実施形態（２）では、各相の通電ラインにそれぞれ電流センサ６３を設けたが、これらの代わりに、駆動コイル３５の中性点に流れる励磁電流を検出するようにしても良い。この場合は、電流センサを１個だけ設けるだけで良く、低コスト化することができる。
【０１０４】
尚、前記実施形態（１）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。
【０１０５】
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。
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。
【０１０６】
また、前記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、…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。
【０１０７】
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】本発明の実施形態（１）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】実施形態（１）の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】巻線断線検出ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その１）
【図９】巻線断線検出ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その２）
【図１０】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１１】カウントアップ値ΔＮ算出マップの一例を示す図
【図１２】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１３】Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その１）
【図１４】Ｆ／Ｂ制御開始位置保持処理ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その２）
【図１５】１相断線時通電相補正ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１６】モータ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１７】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１８】ｍｏｄ（Ｍｐｔｎ／１２）から通電相への変換テーブルの一例を示す図
【図１９】通電処理を説明するタイムチャート
【図２０】実施形態（２）のＳＲモータを駆動する回路構成を示す回路図
【図２１】実施形態（２）の巻線断線検出ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【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…巻線、３５…駆動コイル、３７…モータドライバ、３８…警告表示部（警告表示手段）、４１…ＥＣＵ、４１ａ…ＣＰＵ（制御手段，断線検出手段）、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]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device that detects a rotational position of a rotor based on a count value of a pulse signal of an encoder and sequentially switches a current-carrying phase of the motor to rotate the rotor to a target position.
[0002]
[Prior art]
In recent years, brushless motors such as switch reluctance motors, which have been 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. In some cases, the rotational position of the rotor is detected based on the encoder count value, and the rotor is rotationally driven by 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, the position switching for rotating the rotor to a target position by a feedback control system (F / B control system) is performed. It is used as a drive source for various position switching devices that perform control (positioning control).
[0003]
In such a position switching device, if the drive coil of the motor is disconnected, the motor cannot be driven normally. Therefore, as shown in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-271917), an independent stator core is provided for the motor. In addition to providing the drive coils of the two systems, two drive circuits for separately driving the drive coils of each system are provided, and when one of the drive coils is disconnected, the motor is driven by using only the remaining one drive coil. (Hereinafter referred to as “F / B control”).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-271917 A (pages 4 to 8 etc.)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above Patent Document 1, even when only one phase of the three-phase winding of the motor is broken, it is determined that one of the driving coils to which the winding belongs is broken, and the other one of the driving coils is broken. The F / B control of the motor is performed using only the motor. However, in this configuration, two drive coils are required, which increases the manufacturing cost. In addition, when F / B control is performed using only one drive coil, the drive torque is reduced to half that in a normal condition, so that the drive torque is insufficient and step-out easily occurs, and normal F / B control cannot be performed. There is. On the other hand, if it is attempted to secure a large drive torque that enables normal F / B control with only one drive coil, a disadvantage arises in that a large drive coil is required and the motor becomes large.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and accordingly, has as its object an inexpensive configuration, and even if one phase is disconnected, F / B control is performed using windings of other phases. An object of the present invention is to provide a motor control device that can be executed.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the recent test results of the present inventors, once the motor starts to rotate, even if the one-phase winding is broken, the rotor continues to rotate by inertia, so that F / B control is possible. It has been found. However, if the winding of the first energized phase at the start of the F / B control is disconnected, the rotation of the rotor cannot be started, so that the F / B control is not possible.
[0008]
Therefore, a motor control device according to a first aspect of the present invention includes a disconnection detection unit that detects a disconnection of a winding of each phase of a motor for each phase, and when the control unit starts F / B control, When a disconnection of any one phase is detected by the disconnection detecting means, at least the first two energized phases are set from among the phases in which the disconnection is not detected. In this way, even if the winding of one phase is broken, the rotation of the rotor can be started using the windings of the other phase, and F / B control can be performed. This makes it possible to use only one drive coil for the motor, as described in claim 6, so that the cost and size of the motor can be reduced.
[0009]
However, the present invention can also be applied to a motor provided with two drive coils as in Patent Document 1, and in this case, even if only one phase is disconnected, two drive coils are required. Since the F / B control can be performed by using the motor, a large driving torque can be secured as compared with Patent Document 1, and the motor can be downsized accordingly.
[0010]
Further, when a disconnection of two or more phases is detected, the power supply to the motor may be prohibited and a warning display means may display a warning. This is because, when a disconnection of two or more phases occurs, the rotation of the rotor cannot be started.
[0011]
Further, when the F / B control is started and a disconnection of any one of the phases is detected when the F / B control is started, the phase in which the disconnection is detected is determined from the switching order of the energized phases. It is preferable to set the energized phase switched next to the “disconnected phase” as the first energized phase. In this way, after the start of the F / B control, the number of times of switching of the energized phase (the number of times of excitation) until the disconnected phase is selected as the energized phase can be maximized, and until the disconnected phase becomes the energized phase. Therefore, the rotation of the rotor can be sufficiently started to sufficiently increase the inertial force of the rotor, and the F / B control can be executed more reliably.
[0012]
Further, when the F / B control is started, an F / B control start position holding process for energizing the first energized phase for a predetermined time and holding the rotor at the F / B control start position is executed. After that, the energized phase may be switched to rotate the rotor. With this configuration, the rotational position of the rotor at the start of the F / B control can be reliably synchronized with the first energized phase, and highly reliable F / B control can be performed.
[0013]
In this case, when disconnection of any one phase is detected, the time of the F / B control start position holding processing (the energizing time of the first energizing phase) is longer than usual. It is good to set to. In other words, if the winding of the phase that becomes the first energized phase during normal operation is broken, the first energized phase is shifted from the first energized phase during normal operation, so that the first energized phase and the actual rotational position of the rotor are changed. As a result, the time required to synchronize the first energized phase with the rotational position of the rotor is longer than in the normal state. Therefore, if the disconnection of any one phase is detected, the first energization time (time of the F / B control start position holding processing) of the first energization phase is set to a longer time than usual, and the first energization time is set. The phase and the rotational position of the rotor can be more reliably synchronized.
[0014]
Further, a switch reluctance motor may be used as the motor. Switched reluctance motors have the advantage that they are inexpensive and have high durability and reliability against temperature environments and the like because they do not require permanent magnets and have a simple structure.
[0015]
The inventions according to claims 1 to 7 described above can be applied to various position switching devices using a brushless type motor such as a switch reluctance motor as a drive source. The present invention may be applied to a motor control device that drives a range switching mechanism that switches the range of the machine. Thus, a highly reliable motor-driven range switching device can be configured.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<< Embodiment (1) >>
Hereinafter, an embodiment (1) in which the present invention is applied to a range switching device for a vehicle will be described with reference to FIGS.
[0017]
First, the configuration of the range switching mechanism 11 will be described with reference to FIG. The motor 12 serving as a drive source of the range switching mechanism 11 is constituted by, for example, a switch reluctance motor, has a built-in speed reduction mechanism 26 (see FIG. 4), and is provided with an output shaft sensor 14 for detecting the rotational position of the output shaft 13. Have been. A detent lever 15 is fixed to the output shaft 13.
[0018]
An L-shaped parking rod 18 is fixed to the detent lever 15, and a conical body 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 about 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. When the parking gear 20 is locked by the lock lever 21, the driving wheels of the vehicle are held in a state where they are prevented from rotating (parking state).
[0019]
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 “NotP 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 concave portion 24 of the detent lever 15, the detent lever 15 is held at the position of the P range. The detent lever 15 is held at the position of the NotP range when 23a is fitted into the NotP range holding recess 25 of the detent lever 15.
[0020]
In the P range, the parking rod 18 moves in a direction approaching the lock lever 21, and the thick portion of the cone 19 pushes up the lock lever 21, and the projection 21 a of the lock lever 21 fits into the parking gear 20 to park. The gear 20 is locked, whereby the output shaft (drive wheel) of the automatic transmission 27 is maintained in a locked state (parking state).
[0021]
On the other hand, in the NotP range, the parking rod 18 moves in a direction away from the lock lever 21, the thick portion of the cone 19 comes out of the lock lever 21, and the lock lever 21 descends. 21a is disengaged from the parking gear 20, the lock of the parking gear 20 is released, and the output shaft of the automatic transmission 27 is maintained in a rotatable state (runnable state).
[0022]
The output shaft sensor 14 described above is constituted by 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 set to the P range by the output voltage. And the NotP range.
[0023]
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 not required 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, for example, eight salient poles 32a are formed at equal intervals on the outer peripheral portion of the rotor 32. The respective salient poles 32a of the rotor 32 are sequentially opposed to the respective salient poles 31a of the stator 31 via a minute gap with the rotation of the rotor 32. A total of twelve windings 33 of U-phase, V-phase, and W-phase are sequentially wound around the twelve salient poles 31 a of the stator 31. It goes without saying that the number of salient poles 31a and 32a of the stator 31 and the rotor 32 may be changed as appropriate.
[0024]
As shown in FIG. 2, the winding order of a total of 12 windings 33 of the U phase, the V phase, and the W phase is, for example, V phase → W phase → It is wound in the order of U phase → V phase → W phase → U phase → V phase → W phase → U phase → V phase → W phase → U phase. As shown in FIG. 3, a total of 12 windings 33 of the U phase, the V phase, and the W phase are Y-connected (the four windings 33 of each phase are connected in series), and one drive coil 35 are configured. The drive coil 35 is driven by a motor driver 37 using a battery (not shown) mounted on the vehicle as a power supply. In the example of the circuit configuration of the motor driver 37 shown in FIG. 3, a unipolar drive system circuit configuration is provided in which one switching element 39 such as a transistor is provided for each phase, but two switching elements are provided for each phase. Alternatively, a circuit configuration of a bipolar drive system provided for each may be adopted.
[0025]
In the present embodiment, the neutral point of the drive coil 35 is connected to the positive electrode (voltage Vb) of the battery, and one end of each phase winding 33 of the drive coil 35 is connected to each switching element 39 of the motor driver 37. It has a configuration. ON / OFF of each switching element 39 of the motor driver 37 is controlled by the CPU 41a (control means) of the ECU 41.
[0026]
In order to detect a disconnection of the winding 33 of each phase, a disconnection detection circuit 60 is provided on each of the energizing lines of the winding 33 of each phase. The disconnection detection circuit 60 of each phase connects two resistors 61 and 62 in series between the DC power supply voltage Vcc (for example, 5 V) side and the ground side, and connects an intermediate connection point between the two resistors 61 and 62 to each other. And the intermediate connection point of the two resistors 61 and 62 is connected to each input port of the CPU 41a via a signal line, and the voltage level of the intermediate connection point of the two resistors 61 and 62 (the current supply line of each phase) is connected. Is read into the CPU 41a via each input port as a disconnection detection signal. In this case, the resistance of the resistor 61 on the DC power supply voltage Vcc side is set to, for example, 30 kΩ, and the resistance of the resistor 62 on the ground side is set to, for example, 10 kΩ.
[0027]
For example, when the winding 33 is normal (no disconnection), the switching element 39 is turned off, and the voltage level (disconnection detection signal) at the intermediate connection point between the resistors 61 and 62 is applied via the winding 33 to the battery. The voltage is increased by the voltage Vb, and the disconnection detection signal goes high. Then, when the switching element 39 is turned on, the intermediate connection point between the two resistors 61 and 62 becomes conductive through the switching element 39 to the ground side, so that the disconnection detection signal becomes low level.
[0028]
On the other hand, when the winding 33 is disconnected, even if the switching element 39 is turned off, the battery voltage Vb is not applied to the intermediate connection point between the resistors 61 and 62 via the winding 33. The detection signal is maintained at a low level and does not invert to a high level.
[0029]
From such a relationship, the CPU 41a of the ECU 41 determines that the winding 33 of each phase is normal (no disconnection) if the disconnection detection signal of each phase goes high when the switching element 39 of each phase is turned off. However, if the disconnection detection signal of each phase remains unchanged at the low level when the switching element 39 of each phase is turned off, it is determined that the winding 33 of each phase is disconnected. If the windings 33 of two or more phases are disconnected, the rotor 32 cannot be driven to rotate. If the disconnection of the windings 33 of two or more phases is detected, energization of all phases is prohibited and the instrument panel (FIG. (Not shown), a warning is displayed on a warning display section 38 (warning display means).
[0030]
In the present embodiment, the CPU 41a, the motor driver 37, and the disconnection detection circuit 60 for each phase are mounted on the circuit board of the ECU 41. However, the motor driver 37 and / or the disconnection detection circuit 60 may be provided outside the ECU 41. May be.
[0031]
As shown in FIG. 4, the ECU 41 is mounted on a range switching control device 42. The range switching control device 42 performs a switching operation to a P range and a switching operation to a NotP range. An operation signal of the NotP range switch 44 is input. The range selected by operating the P range switch 43 or the NotP range switch 44 is displayed on a range display section 45 provided on an instrument panel (not shown).
[0032]
The SR motor 12 is provided with an encoder 46 for detecting the rotational position of the rotor 32. The encoder 46 is constituted by, for example, a magnetic rotary encoder. As shown in FIGS. 5 and 6, the specific configuration of the encoder 46 is such that north poles and south poles 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 three magnetic detecting elements 48, 49, 50 such as Hall ICs are arranged at positions facing the rotary magnet 47. It has a configuration. In the present embodiment, the magnetization pitch between the N pole and the 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, all energized phases are switched once, and the rotor 32 and the rotary magnet 47 are integrally 7.5 °. × 6 = 45 ° rotation. The number of N poles and S poles present in the rotation angle range of 45 ° of the rotary magnet 47 is a total of six poles.
[0033]
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 so as to be wider in the radial direction than the other magnetic poles. In the present embodiment, considering that the rotor 32 and the rotary magnet 47 rotate integrally by 45 ° during one cycle of the switching of the energized phase of the SR motor 12, a wide width corresponding to the reference rotation position of the rotor 32 is taken into consideration. The large magnetized portions (N ′) are formed at a 45 ° pitch, so that a total of eight wide magnetized portions (N ′) corresponding to the reference rotation position are formed as the rotary magnet 47 as a whole. The wide magnetized portion (N ′) corresponding to the reference rotation position may be configured such that only one magnet is formed as the whole rotary magnet 47.
[0034]
Three magnetic detecting elements 48, 49, 50 are arranged with respect to the rotary magnet 47 in the following positional relationship. The magnetic detecting element 48 that outputs the A-phase signal and the magnetic detecting element 49 that outputs the B-phase signal are composed of a narrow magnetized portion (N, S) and a wide magnetized portion (N ′, S ′) of the rotary magnet 47. ) Are arranged on the same circumference at positions that can face both. On the other hand, the magnetic detection element 50 that outputs the Z-phase signal is located at a position radially outside or inside the narrow magnetized portion (N, S) of the rotary magnet 47 and has a wide magnetized portion (N ′). , S ′) only. As shown in FIG. 7, the interval between the two magnetic detecting elements 48 and 49 for outputting 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 ° in electrical angle (mechanical angle). 3.75 °). Here, “electric angle” is an angle when the generation period of the A / B phase signal is one cycle (360 °), and “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. I 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 the A-phase signal) becomes zero.
[0035]
The output of each of the magnetic detection elements 48, 49, and 50 becomes a high level "1" when facing the N pole (N 'pole), and becomes a 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. At other positions, the output becomes low level "1". 0 ".
[0036]
In the present embodiment, the CPU 41a of the ECU 41 counts both rising and falling edges of the A-phase signal and the B-phase signal by an encoder counter routine described later, and determines the energized phase of the SR motor 12 according to the encoder count value. The switching drives the rotor 32 to rotate. 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, and the encoder count value is counted up in the forward rotation (P direction → NotP range rotation direction), and the reverse rotation (NotP range → In the (P-range rotation direction), the encoder count value is counted down. Accordingly, even if the rotor 32 rotates in either the forward direction or the reverse direction, the correspondence between the encoder count value and the rotational position of the rotor 32 is maintained. However, the rotation position (rotation angle) of the rotor 32 is detected based on the encoder count value, and the current is supplied to the winding 33 of the phase corresponding to the rotation position to drive the rotor 32 to rotate.
[0037]
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 from the NotP range to the P range). In both the reverse rotation direction (the rotation direction from the NotP range to the P range) and the normal rotation direction (the rotation direction from the P range to the NotP range), one phase energization and two phases are performed every time the rotor 32 rotates 7.5 °. The energization and the energization are alternately switched, and during the rotation of the rotor 32 by 45 °, the U-phase energization → UW-phase energization → W-phase energization → VW-phase energization → V-phase energization according to the rotation direction of the rotor 32. → The energized phase is switched once in the order of UV phase energization or in the reverse order.
[0038]
Each time the energized phase is switched, the rotor 32 rotates by 7.5 ° so that the magnetic pole of the rotary magnet 47 facing the magnetic detection elements 48 and 49 for the 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 is incremented (or decremented) by 2 for every .5 ° rotation. Each time the switching of the energized phase completes one cycle and the rotor 32 rotates 45 °, the magnetic detection element 50 for the Z phase faces the wide N ′ pole corresponding to the reference rotation position of the rotor 32, and The signal becomes high level "1". In this specification, the fact that the A-phase, B-phase, and Z-phase signals are at the high level “1” may be referred to as the output of the A-phase, B-phase, and Z-phase signals.
[0039]
When the range switching control is performed by the SR motor 12 with the encoder 46, the rotor 32 is rotationally driven every time the command shift range (target position) is switched from the P range to the NotP range or the opposite direction. By sequentially switching the energized phase of the SR motor 12 based on the encoder count value, feedback control (hereinafter, referred to as “F / B control”) for rotating the rotor 32 toward the target position is executed, and the encoder count value When the motor reaches a target count value set in accordance with the target position, it is determined that the rotational position of the rotor 32 has reached the target position, the F / B control is terminated, and the rotor 32 is stopped at the target position. I have to.
[0040]
During this F / B control, in synchronization with the A-phase / B-phase signal output timing of the encoder 46, the U-phase power supply → UW-phase power supply → W-phase power supply → VW-phase power supply → V The energized phase is switched in the order of phase energization → UV phase energization or the reverse order. Once the rotor 32 starts to rotate, even if the one-phase winding 33 is broken, the rotor 32 continues to rotate due to inertia, so that F / B control is possible. When the winding 33 of the current-carrying phase is disconnected, the rotation of the rotor 32 cannot be started, so that the F / B control is impossible.
[0041]
Therefore, in the present embodiment, when starting the F / B control, if the disconnection of any one phase is detected, the CPU 41a selects the first of the two phases in which the disconnection is not detected. The energizing phase is set. Specifically, in view of the switching sequence of the energized phases, the energized phase switched next to the phase in which the disconnection is detected (hereinafter referred to as “disconnected phase”) is set as the first energized phase. In this way, after the start of the F / B control, the number of times of switching the energized phase (the number of times of excitation) until the disconnection phase is selected as the energized phase can be maximized, and until the disconnected phase becomes the energized phase. Thus, the inertia force of the rotor 32 can be sufficiently increased by sufficiently starting the rotation of the rotor 32, and the F / B control can be executed reliably.
[0042]
Further, in the present embodiment, when starting the F / B control, the F / B control start position holding process for energizing the first energized phase for a predetermined time and holding the rotor 32 at the F / B control start position is performed for a predetermined time. After the execution, the energized phase is switched to rotate the rotor 32. By doing so, the rotational position of the rotor 32 at the start of the F / B control can be reliably synchronized with the first energized phase, and highly reliable F / B control can be performed.
[0043]
In this case, when disconnection of any one phase is detected, the time of the F / B control start position holding processing (the energization time of the first energization phase) is set to a longer time than usual. . In other words, if the winding of the phase that becomes the first energized phase in a normal state is broken, the first energized phase is shifted from the first energized phase in a normal state. As a result, the time required for synchronizing the first energized phase with the rotational position of the rotor 32 at the time of disconnection takes longer than at normal times. Therefore, if the disconnection of any one phase is detected, the first energization time (time of the F / B control start position holding processing) of the first energization phase is set to a longer time than usual, and the first energization time is set. The phase and the rotational position of the rotor 32 can be more reliably synchronized.
[0044]
The motor control of the present embodiment described above is executed by the CPU 41a of the ECU 41 of the range switching control device 42 in accordance with each routine described later. Hereinafter, the processing contents of each of these routines will be described.
[0045]
[Winding disconnection detection]
The winding disconnection detection routine shown in FIG. 8 and FIG. 9 is started at a predetermined cycle (for example, 8 ms cycle), and plays a role as a disconnection detecting means referred to in the claims. In this routine, the disconnection of the winding 33 of each phase is detected by the following method.
[0046]
As shown in FIG. 3, a disconnection detecting circuit 60 is provided on each of the current-carrying lines of the windings 33 of each phase, and the voltage level at the intermediate connection point between the resistors 61 and 62 of the disconnection detecting circuit 60 of each phase (the current flowing through each phase). (Voltage level of the line) is read into the CPU 41a via each input port of the CPU 41a. When the winding 33 of each phase is normal (no disconnection), the switching element 39 of the motor driver 37 is turned off, and the voltage level at the intermediate connection point between the two resistors 61 is applied via the winding 33. The voltage level rises by the voltage Vb, and the voltage level of the input port of the CPU 41a (hereinafter, referred to as “port level”) becomes high. Thereafter, when the switching element 39 is turned on, the intermediate connection point between the two resistors 61 and 62 becomes conductive through the switching element 39 to the ground side, so that the port level of the CPU 41a becomes low level.
[0047]
On the other hand, when the winding 33 of each phase is disconnected, even when the switching element 39 is turned off, the battery voltage Vb is not applied to the intermediate connection point between the resistors 61 and 62 via the winding 33. Therefore, the port level of the CPU 41a is maintained at a low level, and does not reverse to a high level.
[0048]
From such a relationship, the CPU 41a of the ECU 41 determines whether or not the port level of each phase is low when the energization to the winding 33 of all phases is turned off by turning off the switching elements 39 of all phases. It is determined whether or not the windings 33 of each phase are disconnected.
[0049]
When the winding disconnection detection routine shown in FIGS. 8 and 9 is started, first, in step 101, it is determined whether or not all phases are in a power-off state. This routine ends. Thereafter, when all the phases are turned off, the process proceeds from step 101 to step 102, where the U-phase winding 33 is normal (no disconnection) depending on whether or not the U-phase port level of the CPU 41a is at a high level. If the U-phase port level is low, the process proceeds to step 103, where it is determined that the U-phase winding 33 is disconnected.
[0050]
Thereafter, the process proceeds to step 104, where it is determined whether the V-phase winding 33 is normal (no disconnection) based on whether the V-phase port level is at a high level. If the level is low, the process proceeds to step 105, where it is determined that the V-phase winding 33 is disconnected.
[0051]
Thereafter, the process proceeds to step 106, where it is determined whether or not the W-phase winding 33 is normal (no disconnection) by determining whether or not the W-phase port level is at a high level. If the level is low, the process proceeds to step 107, where it is determined that the W-phase winding 33 is disconnected.
[0052]
After determining whether the windings 33 of the U-phase, V-phase, and W-phase are disconnected as described above, proceed to step 108 in FIG. 9 to determine whether two or more of the three phases are disconnected. If two or more phases are disconnected, the rotor 32 cannot be driven to rotate. Therefore, the process proceeds to step 109, in which the energization of all the phases is prohibited, and in the next step 110, a warning of the instrument panel is issued. A warning is displayed on the display unit 38.
[0053]
On the other hand, if two or more phases are not disconnected, the process proceeds to step 111, and it is determined whether or not only one phase is disconnected. If only one phase is disconnected, the process proceeds to step 112 and one phase is disconnected. The disconnection flag Xdansen is set to ON.
[0054]
On the other hand, if "No" is determined in step 111, the process proceeds to step 113, where it is determined that all phases are normal (no disconnection), and the process proceeds to the next step 114, where the one-phase disconnection flag Xdansen is turned off. set.
[0055]
[Encoder counter]
Next, processing contents of the encoder counter routine shown in FIG. 10 will be described. This routine is started in synchronization with both the rising / falling edges of the A-phase signal and the B-phase signal by the AB-phase interrupt processing, and the rising / falling edges of the A-phase signal and the B-phase signal are set next. Count as follows. When this routine is started, first, in step 201, the values A (i) and B (i) of the A-phase signal and the B-phase signal are read, and in the next step 202, the count-up value ΔN calculation map of FIG. A search is performed to calculate a current value A (i), B (i) of the A-phase signal and the B-phase signal and a count-up value ΔN corresponding to the previous value A (i−1), B (i−1). .
[0056]
Here, the reason why the present 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 that the A-phase signal and the B-phase signal are used. This is because the rotation direction of the rotor 32 is determined based on the order in which the signals are generated. As shown in FIG. 12, the encoder count value Ncnt is set by setting the count-up value ΔN to a positive value in the forward rotation (the rotation direction from the P range to the NotP range). Is counted up, and in the reverse rotation (the rotation direction from the NotP range to the P range), the count-up value ΔN is set to a negative value, and the encoder count value Ncnt is counted down.
[0057]
After calculating the count-up value ΔN, the process proceeds to step 203, where the count-up value ΔN calculated in step 202 is added to the previous encoder count value Ncnt to determine the current encoder count value Ncnt. Thereafter, the process proceeds to step 204, where the current values A (i) and B (i) of the A-phase signal and the B-phase signal are A (i-1) and B (i-1) for the next count processing. And the routine ends.
[0058]
[F / B control start position holding process]
The F / B control start position holding processing routine shown in FIGS. 13 and 14 is started at a predetermined cycle (for example, 1 ms cycle), and the energized phase determination value Mptn (energized phase) at the time of the F / B control start position holding processing is set to the following. Set as follows.
[0059]
When this routine is started, first, in step 300, it is determined whether or not the condition for executing the F / B control start position holding process is satisfied. Here, the condition for executing the F / B control start position holding process is to satisfy the following two conditions (1) and (2) simultaneously.
[0060]
(1) Before F / B control is started (F / B permission flag Xfb = OFF)
(2) The target position (target count value Acnt) of the rotor 32 has been changed and the absolute value of the difference (Acnt−Ncnt) between the target count value Acnt and the encoder count value Ncnt is equal to or greater than a predetermined value.
If there is a condition that does not satisfy either one of these two conditions (1) and (2), this routine ends without performing the subsequent processing.
[0061]
On the other hand, if the above two conditions (1) and (2) are both satisfied, the condition for executing the F / B control start position holding process is satisfied, and the routine proceeds to step 301, where the F / B control start position holding process is executed. An energization time counter CT1 for counting time is counted up. Thereafter, the process proceeds to step 302, where it is determined whether or not the one-phase disconnection flag Xdansen is ON (there is any one-phase disconnection), and the one-phase disconnection flag Xdansen is ON (the one-phase disconnection exists). In this case, the process proceeds to step 303, in which the time Thold of the F / B control start position holding processing is set to a time longer than the normal time (for example, 100 ms), and if the one-phase disconnection flag Xdansen is OFF (no disconnection), the process proceeds to step 303. Proceeding to 304, the time Thold of the F / B control start position holding processing is set to a relatively short time (for example, 10 ms).
[0062]
Thereafter, the process proceeds to step 305, and it is determined whether or not the execution time CT1 of the F / B control start position holding processing has exceeded the time Thold set in step 303 or 304.
[0063]
If the execution time CT1 of the F / B control start position holding process has not exceeded the set time Thold, the process proceeds to step 306, and it is determined whether or not the holding process energized phase stored flag Xhold = OFF (not stored) ( That is, it is determined whether or not the timing is immediately before the start of the F / B control start position holding process). If the holding process energized phase stored flag Xhold = OFF, the process proceeds to step 307, and the F / B control start position is determined. The energized phase determination value Mptn at the time of the holding process is set to the current position counter value (Ncnt-Gcnt).
Mptn = Ncnt−Gcnt
[0064]
Here, the position counter value (Ncnt-Gcnt) is a value obtained by correcting the encoder count value Ncnt with the reference position learning value Gcnt, and is a value that accurately represents the current position of the rotor 32. The reference position learned value Gcnt is a learned value of the reference position of the rotor 32 learned at the time of the initial drive after the power supply to the ECU 41 is turned on.
[0065]
Thereafter, the process proceeds to step 308, where the energized phase determination value Mptn is divided by "12" to obtain the remainder Mptn% 12. Here, “12” corresponds to the increase or decrease of the encoder count value Ncnt (the 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.
[0066]
Thereafter, the process proceeds to step 309 in FIG. 14, where one-phase conduction (U-phase conduction, V-phase conduction, W-phase conduction) is performed depending on whether or not Mptn% 12 = 2, 3, 6, 7, 10, 11. If the current is one-phase energized, the routine proceeds to step 310, where the energized phase determination value Mptn is increased by “2” corresponding to the rotation angle for one excitation, and the two-phase energized (UV phase energized) , VW phase energization, UW phase energization). Thus, by executing the F / B control start position holding process with two-phase energization having a larger holding torque compared to one-phase energization, the rotor 32 is prevented from vibrating near the F / B control start position, The rotor 32 can be reliably stopped and held at the F / B control start position.
[0067]
Then, in the next step 311, the energized phase correction routine for one-phase disconnection shown in FIG. 15 to be described later is executed, and when the one-phase disconnection flag Xdansen is ON (there is a disconnection of any one phase), the energized phase determination value Correct Mptn. Thereafter, the process proceeds to step 312, in which the stored energized phase storage completion flag Xhold = ON (stored) is set, and this routine ends.
[0068]
Thereafter, when this routine is started, “No” is determined in step 306, and the processes in steps 307 to 312 are not performed. Thus, the process of setting the energized phase determination value Mptn (energized phase) at the time of the F / B control start position holding process is executed only once immediately before the start of the F / B control start position holding process.
[0069]
Thereafter, when the execution time CT1 of the F / B control start position stop holding processing exceeds the time Thold set in the step 303 or 304, "Yes" is determined in the step 305, and the F / B control start position holding is performed. After the process is completed, the process proceeds to step 313 in FIG. 13, where the energized phase determination value Mptn at the time of the F / B control start position holding process includes a count value (eg, 4 or 3) corresponding to the phase advance of the energized phase according to the rotation direction. Is added or subtracted to set the next energized phase determination value Mptn, and the rotation drive of the rotor 32 is started. Thereafter, the process proceeds to step 314, where the F / B permission flag Xfb is set to ON (F / B control is executed).
[0070]
[Electrical phase correction when one phase is broken]
The one-phase disconnection energized phase correction shown in FIG. 15 is a subroutine started in step 311 of FIG. When this routine is started, first, in step 401, it is determined whether or not the one-phase disconnection flag Xdansen is ON (there is any one-phase disconnection), and if the one-phase disconnection flag Xdansen is OFF (no disconnection). If there is, the routine ends without performing the subsequent processing.
[0071]
On the other hand, when the one-phase disconnection flag Xdansen is ON (there is a disconnection of any one phase), the process proceeds from step 401 to step 402, where it is determined whether or not the U-phase is disconnected. If there is, the process proceeds to step 403, and it is determined whether or not the rotation direction instruction value D is “1” meaning forward rotation (P range → NotP range rotation direction). As a result, if it is determined that the rotation direction instruction value D = 1 (forward rotation), the process proceeds to step 404, where the energization phase determination value Mptn = 10 (V phase energization) is set, and the rotation direction instruction value D = −1 ( If it is determined that the rotation is the reverse rotation, the process proceeds to step 405, and the energization phase determination value Mptn is set to 3 (W-phase energization). Thus, when starting the F / B control, the energized phase to be switched next to the U-phase in which the disconnection is detected is the first energized phase (F / B control start position holding processing) in view of the energized phase switching order. Is set as the current-carrying phase). As a result, the order of switching the energized phases when the U-phase is broken is V-phase → VW-phase → W-phase → UW-phase → U-phase → UV-phase during normal rotation, and W-phase → VW-phase → The order is V phase → UV phase → U phase → UW phase.
[0072]
If the V phase is broken, the energized phase determination value Mptn = 2 (W-phase energization) is set during normal rotation and the energized phase determination value Mptn = 7 (reverse rotation) through the processing of steps 406 to 409. (U-phase energization). As a result, the order of switching the current-carrying phase when the V-phase is broken is W-phase → UW-phase → U-phase → UV-phase → V-phase → VW-phase during normal rotation, and U-phase → UW-phase → The order is W phase → VW phase → V phase → UV phase.
[0073]
If the W phase is broken, the energized phase determination value Mptn is set to 6 (U-phase energization) during normal rotation and the energized phase determination value Mptn is set to 11 (Upt-energy) during reverse rotation by the processing of steps 410 to 413. (V-phase conduction). As a result, the order of switching the current-carrying phases when the W-phase is broken is U-phase → UV-phase → V-phase → VW-phase → W-phase → UW-phase during normal rotation, and V-phase → UV-phase → The order is U phase → UW phase → W phase → VW phase.
The switching order of the energized phases is finally determined by the energized phase setting routine of FIG. 17 described later.
[0074]
[F / B control]
Next, the processing content of the F / B control routine shown in FIG. 16 will be described. This routine is executed by an AB-phase interrupt process. When the F / B control execution condition is satisfied, the rotational position (encoder count value Ncnt−Gcnt) of the rotor 32 is changed from the target position (target count value Acnt), for example. Until the angle reaches 0.5 °, the energizing phase is switched based on the encoder count value Ncnt and the reference position learning value Gcnt to rotate the rotor 32.
[0075]
When the F / B control routine of FIG. 16 is started, first, in step 601, it is determined whether or not the F / B permission flag Xfb is set to ON (whether or not the F / B control execution condition is satisfied). If it is determined that the F / B permission flag Xfb is OFF (the F / B control execution condition is not satisfied), the routine ends without performing the subsequent processing.
[0076]
On the other hand, if the F / B permission flag Xfb is set to ON, the routine proceeds to step 602, where the energized phase setting routine shown in FIG. 17 to be described later is executed, and the current encoder count value Ncnt and the reference position learning value are set. An energizing phase is set based on Gcnt, and in the next step 603, energizing processing for exciting the energizing phase is executed.
[0077]
[Current phase setting]
The energized phase setting routine shown in FIG. 17 is a subroutine started in step 602 of the F / B control routine in FIG. When this routine is started, first, in step 611, it is determined whether or not the rotation direction instruction value D is “1” meaning forward rotation (the rotation direction from the P range to the NotP range). As a result, if it is determined that the rotation direction instruction value D = 1 (forward rotation), the process proceeds to step 612, where it is determined whether the rotation direction has been reversed against the rotation direction instruction (whether the encoder count value Ncnt has decreased or not). ), The flow proceeds to step 613, and the energized phase determination value Mptn is calculated using the current encoder count value Ncnt, reference position learning value Gcnt, forward rotation direction phase advance amount K1, and speed correction amount Ks. It is updated by the following formula.
Mptn = Ncnt−Gcnt + K1 + Ks
[0078]
Here, the forward rotation direction phase lead amount K1 is the phase lead amount of the conduction phase necessary for rotating the rotor 32 in the forward direction (the phase lead amount of the conduction phase with respect to the current position of the rotor 32). For example, K1 = 4 Is set.
[0079]
The speed correction amount Ks is a phase lead correction amount set according to the rotation speed of the rotor 32. In the low speed range, the speed correction amount Ks is set to 0, and as the speed increases, the speed correction amount Ks is increased to, for example, 1 or 2. Thus, the energized phase determination value Mptn is corrected so that the energized phase is suitable for the rotation speed of the rotor 32.
[0080]
On the other hand, if it is determined in step 612 that the rotation direction has been reversed against the rotation direction instruction, the energized phase determination value Mptn is not updated in order to prevent the rotation. In this case, electricity is supplied to the energized phase immediately before the reverse rotation (previous energized phase), and a braking torque is generated in a direction to suppress the reverse rotation of the rotor 32.
[0081]
If it is determined in step 611 that the rotation direction instruction value D = -1 (reverse rotation), that is, the rotation direction is from NotP range to P range, the process proceeds to step 614, and the rotation direction is opposite to the rotation direction instruction. 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 reference position learning value Gcnt, and the phase in the reverse rotation direction are advanced. The energized phase determination value Mptn is updated by the following equation using the amount K2 and the speed correction amount Ks.
Mptn = Ncnt-Gcnt-K2-Ks
[0082]
Here, the amount of phase advance K2 in the reverse rotation direction is the amount of phase advance of the energized phase required to rotate the rotor 32 in the reverse direction (the amount of phase advance of the energized phase with respect to the current position of the rotor 32). Is set. The speed correction amount Ks is the same as in the case of the forward rotation.
[0083]
On the other hand, if it is determined in step 614 that the rotation direction has been reversed against the rotation direction instruction, the energized phase determination value Mptn is not updated to prevent reverse rotation. In this case, electricity is supplied to the energized phase immediately before the reverse rotation (previous energized phase), and a braking torque is generated in a direction to suppress the reverse rotation of the rotor 32.
[0084]
After the current energized phase determination value Mptn is determined as described above, the process proceeds to step 615, where the energized phase determination value Mptn is divided by "12" to obtain the remainder Mptn% 12. Here, “12” corresponds to the increase / decrease amount of the encoder count value Ncnt during one cycle of the energized phase.
[0085]
After the calculation of Mptn% 12, the process proceeds to step 616, in which the conversion table of FIG. 18 is searched, and the energized phase corresponding to Mptn% 12 is selected and set as the current energized phase.
[0086]
FIG. 19 is a time chart for explaining a phase to be energized first when rotation is started from the U phase. In this case, since the speed correction amount Ks = 0, when the forward rotation (rotation in the direction from the P range to the NotP range) is started, the energized phase determination value Mptn is calculated by the following equation.
Mptn = Ncnt−Gcnt + K1 = Ncnt−Gcnt + 4
[0087]
When starting the normal rotation from the U phase, the remainder of (Ncnt−Gcnt) / 12 is 6, so that Mptn% 12 = 6 + 4 = 10, and the first energized phase is the V phase.
[0088]
On the other hand, when the reverse rotation (rotation from the NotP range to the P range direction) is started from the U phase, the energized phase determination value Mptn is calculated by the following equation.
Mptn = Ncnt-Gcnt-K2 = Ncnt-Gcnt-3
When the reverse rotation is started from the U phase, Mptn% 12 = 6-3 = 3, and the first energized phase is the W phase.
[0089]
In this way, by setting the forward rotation direction phase lead amount K1 and the reverse rotation direction phase lead amount K2 to 4 and 3, respectively, the switching pattern of the energized phase in the forward rotation direction and the reverse rotation direction can be made symmetric. In both 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.
[0090]
According to the embodiment (1) described above, when the F / B control of the SR motor 12 is started, if the disconnection of any one phase is detected, the phase of the phase in which the disconnection is not detected is determined. Since the first energized phase is set from the middle, even if the winding of one phase is broken, the rotation of the rotor 32 can be started using the windings of the other phases, and F / B control can be performed. Thus, as in the embodiment (1), the drive coil 35 of the SR motor 12 can be provided with only one system, and the cost and size of the SR motor 12 can be reduced.
[0091]
Moreover, in the present embodiment (1), when the disconnection of any one phase is detected when the F / B control is started, the phase in which the disconnection is detected is viewed from the switching order of the energized phases. Since the energized phase to be switched next to (opened phase) is set as the first energized phase, the number of times of energized phase switching (the number of excitations) after the start of F / B control until the open phase is selected as the energized phase ) Can be maximized, the rotation of the rotor 32 can be sufficiently started up until the disconnection phase becomes the energized phase, and the inertia force of the rotor 32 can be sufficiently increased, and the F / B control can be performed more reliably. Can be performed.
[0092]
Further, in the present embodiment (1), when starting the F / B control, the first energized phase is energized for a predetermined time to hold the rotor 32 at the F / B control start position holding process. Is executed, the energized phase is switched to rotate the rotor 32, so that the rotational position of the rotor 32 at the start of the F / B control can be reliably synchronized with the first energized phase, Highly reliable F / B control can be performed.
[0093]
Further, in the present embodiment (1), when the disconnection of any one phase is detected, the first energized phase is shifted from the normal first energized phase. In consideration of the fact that the time required to synchronize with the rotational position is longer than in the normal state, if disconnection of any one phase is detected, the time of the F / B control start position holding processing is determined. Since the (energization time of the first energized phase) is set to a time longer than usual, it is possible to more reliably synchronize the first energized phase with the rotational position of the rotor 32.
[0094]
<< Embodiment (2) >>
In the embodiment (1), by detecting the voltage level of the energizing line of each phase (the voltage level of the intermediate connection point between the resistors 61 and 62 of the disconnection detection circuit 60 of each phase), the winding 33 of each phase is detected. Is determined to be disconnected. However, in the embodiment (2) of the present invention shown in FIGS. 20 and 21, the excitation current flowing through the energizing line of each phase is detected by the current sensor 63. It is determined whether the winding 33 of each phase is disconnected. Hereinafter, only portions different from the first embodiment will be described.
[0095]
In the present embodiment (2), as shown in FIG. 20, the neutral point of the drive coil 35 is connected to the negative electrode side of the battery 40, and one end of each phase winding 33 is connected to each switching element 39 of the motor driver 37. The switching element 39 of the motor driver 37 is turned on / off by the CPU 41a of the ECU 41 via the positive electrode of the battery 40 via the battery 40, thereby turning on / off the current supply to the winding 33 of each phase. .
[0096]
A current sensor 63 is provided in each of the energizing lines of each phase, and an output signal of the current sensor 63 of each phase is input to each input port of the CPU 41 a of the ECU 41.
[0097]
When the winding 33 of each phase is normal (no disconnection), the exciting current is detected by the current sensor 63 of the energized phase in which the switching element 39 is turned on, but when the winding 33 is disconnected, the switching is performed. Even when the element 39 is turned on, the exciting current does not flow through the winding 33 of that phase, so that the exciting current is not detected by the current sensor 63 of that phase.
[0098]
From such a relationship, if the exciting current is detected by the current sensor 63 of each phase when the switching element 39 of each phase is turned on, the CPU 41a of the ECU 41 determines that the winding 33 of each phase is not disconnected. If it is determined that the exciting current is not detected by the current sensor 63 of each phase even when the switching element 39 of each phase is turned on, it is determined that the winding 33 of each phase is disconnected.
[0099]
The winding disconnection detection of the embodiment (2) described above is executed by the winding disconnection detection routine of FIG. This routine is started at a predetermined cycle (for example, at a cycle of 8 ms), and plays a role as a disconnection detecting means in the claims. When this routine is started, first, in step 701, it is determined whether or not the U-phase is energized (the U-phase switching element 39 is on). If the U-phase is energized, the process proceeds to step 702. Then, it is determined whether the U-phase current sensor 63 has detected the U-phase excitation current. As a result, if the U-phase excitation current is not detected, the process proceeds to step 703, and it is determined that the U-phase is broken.
[0100]
Thereafter, the process proceeds to step 704, where it is determined whether or not the V-phase is energized (the V-phase switching element 39 is on). If the V-phase is energized, the process proceeds to step 705, where the V-phase is energized. It is determined whether or not the current sensor 63 has detected the V-phase excitation current. As a result, if the V-phase excitation current is not detected, the process proceeds to step 706, and it is determined that the V-phase is broken.
[0101]
Thereafter, the process proceeds to step 707, where it is determined whether or not the W-phase is energized (while the W-phase switching element 39 is ON). If the W-phase is energized, the process proceeds to step 708, where the W-phase is energized. It is determined whether the current sensor 63 has detected the W-phase exciting current. As a result, if the W-phase excitation current is not detected, the process proceeds to step 709, and it is determined that the W-phase is broken.
[0102]
As described above, after the presence / absence of the disconnection of each phase is determined, the processing after step 108 in FIG. 9 described in the embodiment (1) is executed. The disconnection flag Xdansen is set to ON, and if two or more phases are disconnected, the energization of all phases is prohibited and a warning is displayed on the warning display unit 38.
[0103]
In the present embodiment (2), the current sensors 63 are provided for the energizing lines of each phase, but an exciting current flowing to the neutral point of the drive coil 35 may be detected instead. In this case, only one current sensor needs to be provided, and the cost can be reduced.
[0104]
In the embodiment (1), during the F / B control, the drive 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 drive is performed only by the one-phase energization. A one-phase excitation method or a two-phase excitation method driven by only two-phase conduction may be employed.
[0105]
Further, 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.
The motor used in the present invention is not limited to the SR motor 12, but may be any brushless 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.
[0106]
The range switching device of the embodiment is configured to switch between the 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 P, R, N, D,.
[0107]
In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the range switching device but can be applied to various devices using a brushless type 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 according to an embodiment (1) of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an SR motor.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration for driving an SR motor according to the embodiment (1).
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 a configuration of a rotary magnet of the encoder.
FIG. 6 is a side view of the encoder.
FIG. 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 processing flow of a winding disconnection detection routine (part 1);
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of a winding disconnection detection routine (part 2);
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of processing of an encoder counter routine;
FIG. 11 is a diagram showing an example of a count-up value ΔN calculation map.
FIG. 12 is a time chart showing a relationship among a command range shift, an A-phase signal, a B-phase signal, and an encoder count value.
FIG. 13 is a flowchart (part 1) illustrating a flow of processing of an F / B control start position holding processing routine;
FIG. 14 is a flowchart (part 2) illustrating a flow of processing of an F / B control start position holding processing routine;
FIG. 15 is a flowchart showing the flow of processing of a current-carrying phase correction routine at the time of one-phase disconnection;
FIG. 16 is a flowchart showing the flow of processing of a motor F / B control routine;
FIG. 17 is a flowchart showing a flow of a process of an energized phase setting routine;
FIG. 18 is a diagram showing an example of a conversion table from mod (Mptn / 12) to an energized phase.
FIG. 19 is a time chart illustrating an energization process.
FIG. 20 is a circuit diagram showing a circuit configuration for driving the SR motor according to the embodiment (2).
FIG. 21 is a flowchart showing the flow of processing of a winding disconnection detection routine according to the embodiment (2).
[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 concave part, 25 ... NotP range holding concave portion, 26 ... reduction mechanism, 27 ... automatic transmission, 31 ... stator, 32 ... rotor, 33 ... winding, 35 ... drive coil, 37 ... motor driver, 38 ... warning display section (warning display means) 41, ECU, 41a, CPU (control means, disconnection detecting means), 43, P range switch, 44, NotP range switch, 46, encoder, 47, rotary magnet, 48, magnetic detection element for A phase 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 control target; and detects a rotational position of the rotor based on a count value of the pulse signal of the encoder (hereinafter, referred to as an “encoder count value”). Control means for performing feedback control (hereinafter, referred to as “F / B control”) for rotating the rotor to a target position by sequentially switching the energized phase of the motor.
Disconnection detecting means for detecting disconnection of windings of each phase of the motor for each phase,
The control means, when starting the F / B control, if any disconnection of any one phase is detected by the disconnection detection means, at least the first two energized phases are detected as having a disconnection. A motor control device characterized by setting from among the phases that do not exist.

2. The motor control according to claim 1, wherein when the disconnection detecting unit detects disconnection of two or more phases, the control unit inhibits energization of the motor and causes a warning display unit to display a warning. 3. apparatus.

When the F / B control is started, if the disconnection of any one phase is detected by the disconnection detection unit, the disconnection is detected in view of the switching order of the energized phases. The motor control device according to claim 1, wherein an energized phase switched after a phase is set as the first energized phase.

When starting the F / B control, the control means executes an F / B control start position holding process of energizing the first energized phase for a predetermined time and holding the rotor at the F / B control start position. The motor control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotor is rotationally driven by switching an energized phase thereafter.

The control means sets the time of the F / B control start position holding processing to a time longer than usual when the disconnection of any one phase is detected by the disconnection detecting means. The motor control device according to claim 4.

The motor control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the motor is driven by a single drive coil having windings of each phase connected.

The motor control device 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 the automatic transmission of the vehicle.