JP2012110083A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ側の出力軸とレンジ切換機構のマニュアル軸との嵌合連結部に遊びが存在するシステムにおいて、レンジ切換機構の制御精度を確保できるようにする。
【解決手段】予め設定された遊び量（製造ばらつき上限品における嵌合連結部の遊び量θBmax）の１／２に相当する回転角度量（θBmax／２）を補正値として設定し、目標レンジにシフトする際に、目標レンジに対応する目標出力軸回転角θ3tg を設定して、出力軸１４ａが目標出力軸回転角θ3tg よりも補正値（θBmax／２）だけ余分に回転されるように目標出力軸回転角θ3tg を補正して仮想目標出力軸回転角θ2tg を設定し、出力軸１４ａの回転角をこの仮想目標出力軸回転角θ2tg に制御する。これにより、ローラ２７の駆動停止位置の制御誤差を遊び量最大値θBmaxの１／２以下に抑えることができると共に、遊び量を学習する処理を行う必要がなく、制御回路の演算負荷を軽減することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、モータの回転軸に減速機構等の回転伝達系を介して出力軸を連結し、この出力軸によって制御対象を駆動するモータ制御装置に関する発明である。

近年、自動車においても、省スペース化、組立性向上、制御性向上等の要求を満たすために、機械的な駆動システムを、モータによって電気的に駆動するシステムに変更する事例が増加する傾向にある。その一例として、車両の自動変速機のレンジ切換機構をモータで駆動するようにしたものがある。このものは、モータの回転軸に減速機構を介して出力軸を連結し、この出力軸によってレンジ切換機構を駆動して自動変速機のレンジを切り換えるようにしている。この場合、モータには、回転角（回転位置）を検出するエンコーダを搭載し、レンジ切換時には、このエンコーダの出力パルスのカウント値に基づいてモータを目標のレンジに相当する目標回転角（目標カウント値）まで回転させることで、レンジ切換機構を目標のレンジに切り換えるようにしている。

ところで、モータの回転量（回転角）は、減速機構等の駆動力伝達系を介してレンジ切換機構の操作量に変換されるが、駆動力伝達系を構成する部品間には、遊び（ガタ）が存在する。例えば、減速機構の歯車間に遊び（バックラッシ）があり、また、減速機構の出力軸の先端部に形成した断面非円形（角形、Ｄカット形状、スプライン形状等）の連結部をレンジ切換機構の嵌合部に嵌め込んで連結する構成では、両者の嵌め込み作業を容易にするためのクリアランスが必要となる。このように、モータの回転量をレンジ切換機構の操作量に変換する駆動力伝達系には、遊び（ガタ）が存在するため、仮に、回転角センサの検出値に基づいてモータの回転角を正確に制御できたとしても、レンジ切換機構の操作量には駆動力伝達系の遊び（ガタ）分の誤差が生じてしまい、レンジ切換機構の操作量を精度良く制御することができない。

この対策として、特許文献１（特開２００５−１９８４４９号公報）に記載されているように、出力軸の回転角を検出する出力軸回転角検出手段を設け、この出力軸回転角検出手段の検出出力軸回転角を用いて目標モータ回転角を補正するようにしたものがある。

しかし、出力軸とレンジ切換機構とを遊びのある嵌合連結部で連結する構成では、出力軸の回転角を出力軸回転角検出手段で検出しても、出力軸とレンジ切換機構との嵌合連結部の遊びの影響を排除することができない。

そこで、特許文献２（特開２００６−１３６０３５号公報）に記載されているように、モータをレンジ切換機構の可動範囲の限界位置（壁）に突き当たるまで回転させる突き当て制御を行うことで、駆動力伝達系の遊び量を学習し、この学習値に基づいて目標回転角を補正するようにしたものがある。

しかし、上記特許文献２のように、遊び量を学習する際に、レンジ切換機構の可動範囲の限界位置（壁）に突き当てる突き当て制御を行うと、駆動力伝達系の各部に負担が掛かり、レンジ切換機構の耐久性が低下するという問題があった。

この対策として、特許文献３（特開２００９−１７７９６５号公報）に記載されているように、レンジ切換機構のレンジが例えばＰレンジで留まっている状態から動かないような小さいトルクでモータを嵌合連結部の遊びの端に突き当たるまで回転させる処理を正転方向と逆転方向の両方で行うことで、遊びの両端位置を検出して遊び量を学習し、この学習値に基づいて目標回転角を補正するようにしたものがある。

特開２００５−１９８４４９号公報 特開２００６−１３６０３５号公報 特開２００９−１７７９６５号公報

しかし、上記特許文献２や上記特許文献３の技術では、遊び量を学習し、その学習値に基づいて目標回転角を補正するようにしているため、遊び量を学習する処理を行う必要があり、その分、制御回路の演算負荷が増大するという欠点がある。また、実際に遊び量を精度良く学習することは困難であり、遊び量の学習誤差（検出誤差）が大きくなると、その分、レンジ切換機構の制御精度が悪化して、レンジ切換機構の制御精度を確保できなくなる可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、モータの回転を制御対象に伝達するシステムにおいて、制御回路の演算負荷を軽減しながら、制御対象の制御精度を確保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。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段を備え、モータの回転軸に回転伝達系を介して出力軸を連結し、この出力軸と制御対象とを遊びのある嵌合連結部で連結し、制御対象の操作位置を目標の操作位置に切り換える際に、目標の操作位置に対応する目標モータ回転角を設定してモータ回転角検出手段の検出モータ回転角が目標モータ回転角に一致するまでモータを駆動するモータ制御装置において、予め設定された遊び量に基づいた補正値を用いて目標モータ回転角を設定する目標モータ回転角設定手段を備えた構成としたものである。

この構成では、予め設定された遊び量に基づいた補正値を用いて目標モータ回転角を設定するため、遊び量を学習する処理を行う必要がなく、制御回路の演算負荷を軽減することができる。しかも、予め設定された遊び量に基づいた補正値（一定値）を用いるため、従来のように遊び量の学習誤差（検出誤差）の影響を受けることがなくなり、制御対象の制御精度が大きく悪化することを防止して、制御対象の制御精度を適度に確保することができる。

この場合、請求項２のように、出力軸の回転角を検出する出力軸回転角検出手段と、目標の操作位置に対応する目標出力軸回転角を設定する目標出力軸回転角設定手段とを備え、目標モータ回転角設定手段は、目標出力軸回転角を前記補正値を用いて補正し、補正後の目標出力軸回転角と出力軸回転角検出手段の検出出力軸回転角との偏差に回転伝達系の減速比を乗算した値を用いて目標モータ回転角を設定するようにすると良い。このようにすれば、予め設定された遊び量に基づいた補正値を用いて目標モータ回転角を精度良く設定することができる。

更に、請求項３のように、前記補正値を、予め設定された遊び量の１／２に相当する回転角度量に設定し、目標モータ回転角設定手段は、目標出力軸回転角を前記補正値を用いて補正する際に、出力軸が目標出力軸回転角よりも前記補正値だけ余分に回転されるように目標出力軸回転角を補正するようにすると良い。このようにすれば、制御対象の操作位置を目標の操作位置に切換える際に、制御対象の操作位置を適度な精度で目標の操作位置に切り換えることができる。

また、請求項４のように、予め設定された遊び量を、製造ばらつき上限品における遊び量に設定するようにすると良い。つまり、補正値を、製造ばらつき上限品における遊び量の１／２に相当する回転角度量に設定する。このようにすれば、実際の遊び量の大小に拘らず、常に制御対象の制御精度を製造ばらつき上限品における遊び量の１／２以下に抑えることができる。

図１は本発明の一実施例のレンジ切換装置を示す斜視図である。 図２は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である。 図３はディテントレバー及びその周辺部の正面図である。 図４はモータＦ／Ｂ制御系の構成を示すブロック図である。 図５はモータＦ／Ｂ制御方法を説明するタイムチャートである。 図６は仮想目標出力軸回転角θ2tg の設定方法を説明する図である。 図７は従来の課題を説明する図である。 図８は嵌合連結部の遊び量θBr＝遊び量最大値θBmaxのシステムにおける制御誤差を説明する図である。 図９は嵌合連結部の遊び量θBr＜遊び量最大値θBmaxのシステムにおける制御誤差を説明する図である。 図１０は嵌合連結部の遊び量θBr＝０のシステムにおける制御誤差を説明する図である。 図１１はメインルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は目標モータ回転角設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１３はモータＦ／Ｂ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１４は仮想目標出力軸回転角θ2tg 演算ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態をモータ駆動式のレンジ切換装置に適用して具体化した一実施例を説明する。
まず、図１及び図２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は、自動変速機１２のレンジを、例えば、パーキングレンジ（Ｐ）、リバースレンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ドライブレンジ（Ｄ）に切り換えるためのものである。このレンジ切換機構１１の駆動源となるモータ１３は、例えばスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）等の同期モータにより構成され、減速機構１４（図２参照）を内蔵し、この減速機構１４の出力軸１４ａ（図２参照）の回転角を検出する出力軸センサ１６（出力軸回転角検出手段）が設けられている。

減速機構１４の出力軸１４ａには、遊びのある嵌合連結部（図示せず）によりレンジ切換機構１１のマニュアル軸１５（操作軸）が嵌合連結され、このマニュアル軸１５には、自動変速機１２の油圧回路のマニュアルバルブ１７を切り換えるためのディテントレバー１８が固定されている。このディテントレバー１８にはＬ字形のパーキングロッド１９が固定され、このパーキングロッド１９の先端部に設けられた円錐体２０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２０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２３をロック／ロック解除するようになっている。このパーキングギヤ２３は、自動変速機１２の出力軸に設けられ、このパーキングギヤ２３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。

また、ディテントレバー１８には、マニュアルバルブ１７のスプール弁２４が連結され、モータ１３によって出力軸１４ａを回動させてディテントレバー１８を回動させることで、マニュアルバルブ１７の操作量（スプール弁２４の位置）を切り換えて、自動変速機１２のレンジを、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのいずれかに切り換える。ディテントレバー１８には、スプール弁２４を上記各レンジに対応する位置に保持するための４個の凹部２５が形成されている。

一方、図３に示すように、ディテントレバー１８を各レンジに対応する位置に保持するためのディテントバネ２６がマニュアルバルブ１７に固定され、このディテントバネ２６の先端に設けられたローラ２７（係合部）がディテントレバー１８の目標レンジの凹部２５に嵌まり込むことで、ディテントレバー１８が目標レンジの回転角で保持されて、マニュアルバルブ１７のスプール弁２４の位置が目標レンジの位置で保持されるようになっている。

Ｐレンジでは、パーキングロッド１９がロックレバー２１に接近する方向に移動して、円錐体２０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２３に嵌まり込んでパーキングギヤ２３をロックした状態となり、それによって、自動変速機１２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。

一方、Ｐレンジ以外のレンジでは、パーキングロッド１９がロックレバー２１から離れる方向に移動して、円錐体２０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１２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。

本実施例では、出力軸センサ１６は、モータ１３の減速機構１４の出力軸１４ａの回転角に応じて出力電圧がリニアに変化する回転角センサ（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出力軸１４ａの回転角（回転位置）、ひいては現在のレンジがＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄ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。

モータ１３には、ロータの回転角を検出するためのエンコーダ３１（モータ回転角検出手段）が設けられている。このエンコーダ３１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、モータ１３のロータの回転に同期してＡ相とＢ相のパルス信号をレンジ切換制御装置３２に出力するように構成されている。レンジ切換制御装置３２のＥＣＵ３３は、エンコーダ３１から出力される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モータドライバ３４，３５によってモータ１３の通電相を所定の順序で切り換えることでモータ１３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の回転方向を判定し、正回転（Ｐレンジ→Ｄ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（Ｄ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、モータ１３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モータ１３の回転角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モータ１３の回転角を検出して、その回転角に対応した相の巻線に通電してモータ１３を回転駆動する。

次に、本実施例のモータ１３のフィードバック制御系（以下「Ｆ／Ｂ制御系」と表記する）の概要を図４を用いて説明する。モータ１３のＦ／Ｂ制御系は、２系統のＦ／Ｂ制御系からなり、第１のＦ／Ｂ制御系は、出力軸センサ１６の検出出力軸回転角θ2 と後述する仮想目標出力軸回転角θ2tg との偏差（θ2 −θ2tg ）に基づいて次式により目標モータ回転角θ1tg を演算する。
θ1tg ＝（θ2 −θ2tg ）×Ｋg ＋θ1
ここで、Ｋg は回転伝達系（減速機構１４）の減速比、θ1 はエンコーダ３１の検出モータ回転角である。

要するに、第１のＦ／Ｂ制御系は、出力軸センサ１６の検出出力軸回転角θ2 と仮想目標出力軸回転角θ2tg との偏差（θ2 −θ2tg ）に基づいて目標モータ回転角θ1tg を補正するサブＦ／Ｂ制御系である。

一方、第２のＦ／Ｂ制御系は、エンコーダ３１の検出モータ回転角θ1 （エンコーダカウント値）に基づいてモータ１３の通電相を順次切り換えることでモータ１３を目標モータ回転角θ1tg まで駆動するモータＦ／Ｂ制御を実行するメインＦ／Ｂ制御系である。

以上説明した２系統のＦ／Ｂ制御系によるモータ１３の制御例を図５に基づいて説明する。運転者が自動変速機１２のシフトレバーを例えばＰレンジからＤレンジに操作した時点ｔ1 で、ＥＣＵ３３は、そのシフトレバーの操作で切り換えられた目標レンジに対応する仮想目標出力軸回転角θ2tg を設定し、その時点ｔ1 の出力軸センサ１６の検出出力軸回転角θ2 と仮想目標出力軸回転角θ2tg との偏差（θ2 −θ2tg ）に基づいて目標モータ回転角θ1tg を演算してモータ１３の駆動を開始する。

このモータ１３の駆動開始直後は、モータ１３が減速機構１４の遊びＡ（図４参照）分だけ回転するまで、モータ１３のみが回転して出力軸１４ａは回転しないため、出力軸センサ１６の検出出力軸回転角θ2 は変化しないが、モータ１３の回転に伴ってエンコーダ３１の検出モータ回転角θ1 が変化するため、この検出モータ回転角θ1 の変化に応じて目標モータ回転角θ1tg も変化する。

その後、モータ１３が減速機構１４の遊びＡ分だけ回転した時点ｔ2 で、出力軸１４ａがモータ１３と一体的に回転し始めて、出力軸センサ１６の検出出力軸回転角θ2 が変化し始める。これ以後、出力軸１４ａがモータ１３と一体的に回転して、目標モータ回転角θ1tg が一定に維持される。その後、エンコーダ３１の検出モータ回転角θ1 が目標モータ回転角θ1tg に一致した時点ｔ3 で、モータ１３を停止させる。これにより、レンジの切り換えが完了する。

ところで、図４に示すように、モータ１３の減速機構１４の出力軸１４ａとレンジ切換機構１１のマニュアル軸１５との間の嵌合連結部に遊びＢが存在するため、出力軸１４ａの回転角とマニュアル軸１５の回転角との間には両者間の嵌合連結部の遊びＢ分だけ誤差が生じる。

そこで、本実施例では、予め設定された遊び量の１／２に相当する回転角度量を補正値として設定する。ここで、予め設定された遊び量は、例えば、製造ばらつき上限品における嵌合連結部の遊び量θBmax（以下「遊び量最大値」という）に設定する。つまり、補正値は、遊び量最大値θBmaxの１／２に相当する回転角度量（θBmax／２）に設定する。尚、ディテントレバー１８は、凹部２５の滑り落ち範囲（ディテントバネ２６の弾性力等によりローラ２７が自然に凹部２５の中央の最低位置に滑り落ちることができる範囲）が、遊び量最大値θBmaxよりも大きく且つ（凹部２５の中央の最低位置±遊び量最大値θBmaxの１／２）の範囲を含むように設定されている。

そして、図６に示すように、目標レンジにシフトする際に、現在の出力軸１４ａの回転位置（出力軸センサ１６の検出出力軸回転角θ2 ）と、目標レンジに切り換えるのに必要な出力軸１４ａの目標回転角度量（現在のレンジの凹部２５の中央の最低位置から目標レンジの凹部２５の中央の最低位置までの回転角度量）とに基づいて、目標レンジに対応する目標出力軸回転角θ3tg を設定し、この目標出力軸回転角θ3tg を補正値（θBmax／２）により補正して仮想目標出力軸回転角θ2tg を設定する。この際、出力軸１４ａが目標出力軸回転角θ3tg よりも補正値（θBmax／２）だけ余分に回転されるように目標出力軸回転角θ3tg を補正して仮想目標出力軸回転角θ2tg を設定する。

例えば、ＰレンジからＤレンジにシフトする場合には、Ｄレンジに対応する目標出力軸回転角θ3tg よりも補正値（θBmax／２）だけＤレンジ方向（ＰレンジからＤレンジへ向かう方向）にずらした位置に仮想目標出力軸回転角θ2tg を設定する。
θ2tg ＝θ3tg ＋θBmax／２

一方、ＤレンジからＰレンジにシフトする場合には、Ｐレンジに対応する目標出力軸回転角θ3tg よりも補正値（θBmax／２）だけＰレンジ方向（ＤレンジからＰレンジへ向かう方向）にずらした位置に仮想目標出力軸回転角θ2tg を設定する。
θ2tg ＝θ3tg −θBmax／２

従来は、嵌合連結部の遊びを考慮せずに、出力軸１４ａの回転角を目標レンジに対応する目標出力軸回転角θ3tg に制御するため、図７に示すように、嵌合連結部の遊びによって目標レンジの凹部２５の中央の最低位置の手前でローラ２７の駆動が停止されてしまう可能性がある。この場合でも、ローラ２７の駆動停止位置が、ディテントバネ２６の弾性力等によりローラ２７が自然に凹部２５の最低位置に滑り落ちる滑り落ち範囲内であれば、モータ１３の駆動停止後にローラ２７が自然に凹部２５の最低位置に滑り落ちていくため、問題ないが、ローラ２７の駆動停止位置が滑り落ち範囲の手前である場合は、ローラ２７の駆動停止位置でそのままローラ２７が停止し続けてしまい、ローラ２７を凹部２５の最低位置に滑り落とすことができない。

これに対して、本実施例では、図６に示すように、遊び量最大値θBmaxの１／２に相当する回転角度量（θBmax／２）を補正値として設定し、出力軸１４ａが目標出力軸回転角θ3tg よりも補正値（θBmax／２）だけ余分に回転されるように目標出力軸回転角θ3tg を補正して仮想目標出力軸回転角θ2tg を設定し、出力軸１４ａの回転角をこの仮想目標出力軸回転角θ2tg に制御するため、ローラ２７の駆動停止位置の制御誤差（凹部２５の中央の最低位置との偏差）を遊び量最大値θBmaxの１／２以下に抑えることができ、ローラ２７の駆動停止位置を確実に滑り落ち範囲内に収めることができる。

例えば、図８に示すように、実際の嵌合連結部の遊び量θBr＝遊び量最大値θBmaxのシステムおいて、図８（ａ）に示すように、進行方向と逆方向に遊びが詰まった状態で、ＰレンジからＤレンジにシフトする場合には、ローラ２７の駆動停止位置がＤレンジの凹部２５の中央の最低位置に対して（θBmax／２）だけＰレンジ方向にずれた位置になるため、ローラ２７の駆動停止位置の制御誤差が遊び量最大値θBmaxの１／２になる。

一方、図８（ｂ）に示すように、進行方向と同方向に遊びが詰まった状態で、ＰレンジからＤレンジにシフトする場合には、ローラ２７の駆動停止位置がＤレンジの凹部２５の中央の最低位置に対して（θBmax／２）だけＤレンジ方向にずれた位置になるため、ローラ２７の駆動停止位置の制御誤差が遊び量最大値θBmaxの１／２になる。

また、図９に示すように、実際の嵌合連結部の遊び量θBrが遊び量最大値θBmaxよりも小さいシステムおいて、図９（ａ）に示すように、進行方向と逆方向に遊びが詰まった状態で、ＰレンジからＤレンジにシフトする場合には、ローラ２７の駆動停止位置がＤレンジの凹部２５の中央の最低位置に対して（θBmax／２−θBr）だけずれた位置になるため、ローラ２７の駆動停止位置の制御誤差が遊び量最大値θBmaxの１／２よりも小さくなる。

一方、図９（ｂ）に示すように、進行方向と同方向に遊びが詰まった状態で、ＰレンジからＤレンジにシフトする場合には、ローラ２７の駆動停止位置がＤレンジの凹部２５の中央の最低位置に対して（θBmax／２）だけＤレンジ方向にずれた位置になるため、ローラ２７の駆動停止位置の制御誤差が遊び量最大値θBmaxの１／２になる。

また、図１０に示すように、実際の嵌合連結部の遊び量θBrが０のシステムおいて、ＰレンジからＤレンジにシフトする場合には、ローラ２７の駆動停止位置がＤレンジの凹部２５の中央の最低位置に対して（θBmax／２）だけＤレンジ方向にずれた位置になるため、ローラ２７の駆動停止位置の制御誤差が遊び量最大値θBmaxの１／２になる。

尚、図８〜図１０では、ＰレンジからＤレンジにシフトする場合を例に挙げて説明したが、これ以外の場合（ＰレンジからＲレンジやＮレンジにシフトする場合、ＤレンジからＰレンジやＲレンジやＮレンジにシフトする場合）でも同様の制御誤差となる。

このように本実施例では、ローラ２７の駆動停止位置の制御誤差を遊び量最大値θBmaxの１／２以下に抑えることができるため、ローラ２７の駆動停止位置を確実に滑り落ち範囲内に収めることができ、ローラ２７を凹部２５の中央の最低位置に確実に移動させることができる。
以上説明した本実施例のモータ１３のＦ／Ｂ制御は、ＥＣＵ３３により図１１乃至図１４の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。

［メインルーチン］
図１１のメインルーチンは、ＥＣＵ３３の電源オン期間中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１００で、後述する図１２の目標モータ回転角設定ルーチンを実行して、目標モータ回転角θ1tg を設定する。この後、ステップ２００に進み、後述する図１３のモータＦ／Ｂ制御ルーチンを実行して、モータ１３を目標モータ回転角θ1tg まで駆動して、レンジ切換機構１１のレンジを目標レンジに切り換える。

［目標モータ回転角設定ルーチン］
図１２の目標モータ回転角設定ルーチンは、上記図１１のメインルーチンのステップ１００で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう目標モータ回転角設定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１０１で、後述する図１４の仮想目標出力軸回転角θ2tg 演算ルーチンを実行して、目標レンジに対応する目標出力軸回転角θ3tg を補正値（θBmax／２）により補正して仮想目標出力軸回転角θ2tg を設定する。

この後、ステップ１０２に進み、出力軸センサ１６の検出出力軸回転角θ2 を読み込み、次のステップ１０３で、エンコーダ３１の検出モータ回転角θ1 を読み込む。この後、ステップ１０４に進み、出力軸センサ１６の検出出力軸回転角θ2 と仮想目標出力軸回転角θ2tg との偏差（θ2 −θ2tg ）に減速機構１４の減速比Ｋg を乗算した値を、エンコーダ３１の検出モータ回転角θ1 に加算して、目標モータ回転角θ1tg を設定する。
θ1tg ＝（θ2 −θ2tg ）×Ｋg ＋θ1

［モータＦ／Ｂ制御ルーチン］
図１３のモータＦ／Ｂ制御ルーチンは、上記図１１のメインルーチンのステップ２００で実行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１１１で、エンコーダ３１の検出モータ回転角θ1 が目標モータ回転角θ1tg に一致しているか否かを判定し、検出モータ回転角θ1 が目標モータ回転角θ1tg に一致していなければ、ステップ１１２に進み、検出モータ回転角θ1 に応じてモータ１３の通電相を設定した後、ステップ１１３に進み、ＥＣＵ３３からモータドライバ３４，３５に駆動信号を出力して、上記ステップ１１２で設定した通電相の巻線に通電してモータ１３を駆動する。

その後、エンコーダ３１の検出モータ回転角θ1 が目標モータ回転角θ1tg に一致した時点で、上記ステップ１１１で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１１４に進み、モータ１３を停止させる。これにより、レンジ切換機構１１のレンジの切り換えが完了する。
［仮想目標出力軸回転角θ2tg 演算ルーチン］
図１４の仮想目標出力軸回転角θ2tg 演算ルーチンは、前記図１２の目標モータ回転角設定ルーチンのステップ１０１で実行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１２０で、目標レンジが変化したか否かを判定し、目標レンジが変化していなければ、そのまま本ルーチンを終了する。

その後、目標レンジが変化した時点で、ステップ１２１に進み、目標レンジに応じて目標出力軸回転角θ3tg を設定する。この際、目標出力軸回転角θ3tg は、現在の出力軸１４ａの回転位置（出力軸センサ１６の検出出力軸回転角θ2 ）と、目標レンジに切り換えるのに必要な出力軸１４ａの目標回転角度量（現在のレンジの凹部２５の中央の最低位置から目標レンジの凹部２５の中央の最低位置までの回転角度量）とに基づいて設定する。

この後、ステップ１２２に進み、ＰレンジからＤレンジ方向のシフトであるか否かを判定し、ＰレンジからＤレンジ方向のシフトであると判定されれば、ステップ１２３に進み、目標レンジに対応した目標出力軸回転角θ3tg よりも補正値（θBmax／２）だけＤレンジ方向にずらした位置に仮想目標出力軸回転角θ2tg を設定する。
θ2tg ＝θ3tg ＋θBmax／２

一方、上記ステップ１２２で、ＤレンジからＰレンジ方向のシフトであると判定されれば、ステップ１２４に進み、目標レンジに対応した目標出力軸回転角θ3tg よりも補正値（θBmax／２）だけＰレンジ方向にずらした位置に仮想目標出力軸回転角θ2tg を設定する。
θ2tg ＝θ3tg −θBmax／２

以上説明した本実施例では、予め設定された遊び量に基づいた補正値を用いて目標モータ回転角を設定するようにしたので、遊び量を学習する処理を行う必要がなく、ＥＣＵ３３の演算負荷を軽減することができる。しかも、予め設定された遊び量に基づいた補正値（一定値）を用いるため、従来のように遊び量の学習誤差（検出誤差）の影響を受けることがなくなり、レンジ切換機構１１の制御精度（ローラ２７の駆動停止位置の制御誤差）が大きく悪化することを防止して、レンジ切換機構１１の制御精度を適度に確保することができる。

しかも、本実施例では、遊び量最大値θBmax（製造ばらつき上限品における嵌合連結部の遊び量）の１／２に相当する回転角度量（θBmax／２）を補正値として設定するようにしたので、実際の遊び量の大小に拘らず、常にレンジ切換機構１１の制御精度（ローラ２７の駆動停止位置の制御誤差）を遊び量最大値θBmaxの１／２以下に抑えることができる。

尚、補正値は、遊び量最大値θBmaxの１／２に相当する回転角度量に限定されず、適宜変更しても良く、例えば、遊び量最大値θBmaxの１／２に相当する回転角度量よりも少し小さい値又は少し大きい値に設定しても良い。

また、本実施例のレンジ切換装置は、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄの各レンジに切り換えるようにしたが、これに加えて、セカンドレンジ（２）やローレンジ（Ｌ）を追加しても良く、或は、ＰレンジとＮｏｔＰレンジの２つのレンジのみ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。

その他、本発明は、レンジ切換装置に限定されず、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。

１１…レンジ切換機構（制御対象）、１２…自動変速機、１３…モータ、１４…減速機構、１４ａ…出力軸、１５…マニュアル軸、１６…出力軸センサ（出力軸回転角検出手段）、１７…マニュアルバルブ、１８…ディテントレバー、１９…パーキングロッド、２１…ロックレバー、２３…パーキングギヤ、２５…凹部、２６…ディテントバネ、２７…ローラ、３１…エンコーダ（モータ回転角検出手段）、３３…ＥＣＵ（目標モータ回転角設定手段，目標出力軸回転角設定手段）

Claims (4)

1. モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段を備え、前記モータの回転軸に回転伝達系を介して出力軸を連結し、この出力軸と制御対象とを遊びのある嵌合連結部で連結し、前記制御対象の操作位置を目標の操作位置に切り換える際に、前記目標の操作位置に対応する目標モータ回転角を設定して前記モータ回転角検出手段の検出モータ回転角が前記目標モータ回転角に一致するまで前記モータを駆動するモータ制御装置において、
   予め設定された遊び量に基づいた補正値を用いて前記目標モータ回転角を設定する目標モータ回転角設定手段を備えていることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記出力軸の回転角を検出する出力軸回転角検出手段と、
   前記目標の操作位置に対応する目標出力軸回転角を設定する目標出力軸回転角設定手段とを備え、
   前記目標モータ回転角設定手段は、前記目標出力軸回転角を前記補正値を用いて補正し、補正後の目標出力軸回転角と前記出力軸回転角検出手段の検出出力軸回転角との偏差に前記回転伝達系の減速比を乗算した値を用いて前記目標モータ回転角を設定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記補正値は、前記遊び量の１／２に相当する回転角度量に設定され、
   前記目標モータ回転角設定手段は、前記目標出力軸回転角を前記補正値を用いて補正する際に、前記出力軸が前記目標出力軸回転角よりも前記補正値だけ余分に回転されるように前記目標出力軸回転角を補正することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記遊び量は、製造ばらつき上限品における遊び量に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のモータ制御装置。

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